申请日2011.12.02
公开(公告)日2012.06.27
IPC分类号C05F11/08
摘要
本发明利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，属于资源利用、污染防治和生物农药领域。以浓缩污泥和生物质秸秆为原料蒸煮制得生物质肥料浆液，加入可农作物病害生防菌株，从直接抑制病原物生长和间接诱导植物防御反应两反面提高植物的抗病性，从而同时满足农作物营养和防病害的要求。提高农作物对病原微生物的防御性，同时利用了污水处理中大量生产的污泥和农业生产中过剩的生物秸秆材料，利用这些材料生产生物污泥肥料，有效的利用了废置的资源，减少了填埋污泥所需的大量土地资源和燃烧生物秸秆所产生的空气污染，做到了废物的合理利用，符合国家可持续发展战略的要求。
权利要求书
1.利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，其特征在于按照下述步骤进行：
一、污泥和秸秆混和蒸煮生产有机肥料：
(1)混合蒸煮： 按比例混合浓缩污泥、秸秆粉和蒸煮药剂，在高温高压容器中，外源加热到110℃~170℃之间，保持0.5~6小时，加热过程中缓慢转到容器，以使混合物保持混合均匀状态，蒸煮过程中要不断搅拌，反应结束后得到腐殖质浆液;
(2)中和：向步骤(1)中得到的腐殖质浆液中加酸中和至pH =4~9，冷却，调和最佳pH=6~8，反应后得到有机肥料半成品;
二、农作物病害生防微生物菌剂的制备：
(1)配置固体平板和斜面LB培养基，于30 oC下培养对枯草芽孢杆菌菌株 Bacillus subtilis SF1 和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis JSB1进行活化;
(2)对活化的菌体使用LB培养基于30 oC， 150 rpm的条件下进行小规模培养，生产微生物种液;
(3)将上步所收集的微生物种液加入到大型发酵罐中于30 oC培养至衰老期，使得芽孢杆菌形成芽孢;大型发酵罐的培养基中含有100 g/L的麦麸和豆粕粉以质量比10:1的混合物，同时加入2 mg/L 的MgSO4;发酵时需要搅拌，并通入经过过滤的无菌空气;
三、微生物复合肥生物肥料的制备：
将步骤二中(2)制备得到的微生物种液按1：50的体积比添加到步骤一中冷却了的腐殖质浆液中，混合均匀，干燥后可制得颗粒状或粉状微生物复合肥，经检验合格后包装即可。
2.根据权利要求1所述的利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，其特征在于其中所述步骤一的(1)中的碱物质为氢氧化钠、氢氧化钾、硫化钠的一种或几种;添加的秸秆粉为玉米秸、麦秆、稻草杆、豆秸、高粱秆、花生枝叶或果树叶粉粹成的粉状物。
3.根据权利要求1所述的利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，其特征在于其中所述步骤一的(1)中的秸秆和污泥湿重的质量比为(1~5)：20，蒸煮药剂的用量为上述混合物折合干重质量的1%~8%，蒸煮药剂为碱物质和焦磷酸钠按质量比(3~10)：1组成的混合物，
其中所述步骤一的(2)中使用的酸为磷酸、硫酸或硝酸中的一种或几种，或有机酸，如草酸、柠檬酸或酒石酸中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，其特征在于其中所述步骤二的(1)中使用的LB培养基中酵母提取物5 g/l、蛋白胨10 g/l、NaCl l0 g/l。
5.根据权利要求1所述的利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，其特征在于其中所述步骤二的(2)中使用的发酵培养基中含有100 g/L的麦麸和豆粕粉以质量比10:1的混合物，同时加入2 mg/L 的MgSO4。
说明书
利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，属于资源利用、污染防治和生物农药领域。
背景技术
近几十年来，随着水资源供需矛盾的日益突出，越来越多的国家认识到污水任意排放对环境的严重影响， 越来越多的污水处理设施被应用在工农业废水及生活污水的处理上，污泥产量迅速增加，如何处理逐年增加的大量污泥成为我国城市发展中亟待解决的问题。农作物秸秆、木质材料加工剩余物等来源广、数量极大，它们均为生物质有机物，主要由草木纤维素、半纤维素、木质素、果胶质等成分构成，含有少量氮、磷、钾和一些微量元素，而在实际处理过程中，往往都被烧掉，这样不近污染了空气环境，而且浪费了资源。在农作物生长过程中，总会伴随这病害的发生，农作物病害不但严重影响农作物的产量和质量，还直接有害于人、畜的健康，目前农作物病害的防治还是以化学农药为主，过量使用化学农药会对生态和食品安全造成很大影响。高效、低度的生物农药是取代化学农药生产绿色产品的有效手段。农作物体内基本上都具有潜在的抗病基因，有时候，这些基因需要诱导才能表达出来，表达出来的抗病基因可以帮助农作物抵抗病原细菌和病毒的危害。微生物诱导剂是一类能够诱导农作物产生抗病性防卫反应的物质，它们大多是安全低毒、绿色友好的。另外，针对农作物病害大多数是由于农作物病原真菌所引起的，通过在农作物根际引入针对病原真菌的生物微生物，能够直接降低农作物的染病率。
发明内容
本发明的目的在于融合现有技术的成功之处，以浓缩污泥和生物质秸秆为原料蒸煮制得生物质肥料浆液，加入可农作物病害生防菌株，从直接抑制病原物生长和间接诱导植物防御反应两反面提高植物的抗病性，从而同时满足农作物营养和防病害的要求。
本发明的方法如下：利用污泥生产微生物复合肥生物肥料的方法，按照下述步骤进行：
一、污泥和秸秆混和蒸煮生产有机肥料：
(1)混合蒸煮： 按比例混合浓缩污泥、秸秆粉和蒸煮药剂，在高温高压容器中，外源加热到110℃~170℃之间，保持0.5~6小时，加热过程中缓慢转到容器，以使混合物保持混合均匀状态，蒸煮过程中要不断搅拌，反应结束后得到腐殖质浆液;
(2)中和：向步骤(1)中得到的腐殖质浆液中加酸中和至pH =4~9，冷却，调和最佳pH=6~8，反应后得到有机肥料半成品;
二、农作物病害生防微生物菌剂的制备：
(1)配置固体平板和斜面LB培养基，于30 oC下培养对枯草芽孢杆菌菌株 Bacillus subtilis SF1 和枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis JSB1进行活化;
(2)对活化的菌体使用LB培养基于30 oC， 150 rpm的条件下进行小规模培养，生产微生物种液;
(3)将上步所收集的微生物种液加入到大型发酵罐中于30 oC培养至衰老期，使得芽孢杆菌形成芽孢;大型发酵罐的培养基中含有100 g/L的麦麸和豆粕粉以质量比10:1的混合物，同时加入2 mg/L 的MgSO4;发酵时需要搅拌，并通入经过过滤的无菌空气;
三、微生物复合肥生物肥料的制备：
将步骤二中(2)制备得到的微生物种液按一定1：50的体积比添加到步骤一中冷却了的腐殖质浆液中，混合均匀，干燥后可制得颗粒状或粉状微生物复合肥，经检验合格后包装即可。
其中所述步骤一的(1)中的碱物质为氢氧化钠、氢氧化钾、硫化钠的一种或几种;添加的秸秆粉为玉米秸、麦秆、稻草杆、豆秸、高粱秆、花生枝叶、果树叶等农作物性农业废物粉粹成的粉状物;
其中所述步骤一的(1)中的秸秆和污泥(湿重)的质量比为(1~5)：20，蒸煮药剂的用量为上述混合物折合干重质量的1%~8%，蒸煮药剂为碱物质和焦磷酸钠按质量比(3~10)：1组成的混合物，
其中所述步骤一的(2)中使用的酸为磷酸、硫酸或硝酸中的一种或几种，或有机酸，如草酸、柠檬酸或酒石酸中的一种或几种。
其中所述步骤二的(1)中使用的LB培养基中酵母提取物5 g/l、蛋白胨10 g/l、NaCl l0 g/l。
其中所述步骤二的(2)中使用的发酵培养基中含有100 g/L的麦麸和豆粕粉以质量比10:1的混合物，同时加入2 mg/L 的MgSO4。
其中所述步骤二的(1)中的常规发酵方法为液态发酵或固态发酵;所发酵生产的菌种Bacillus subtilis SF1 能产生表面活性剂surfactin，诱导农作物防御反应的激发。而和Bacillus subtilis JSB1能够直接分泌抗菌肽，直接抑制农作物病原真菌的生长。两者的联合接种，能够从直接抑制病原物生长和间接诱导农作物防御反应两方面来降低病原微生物对农作物的危害。
本发明以添加生防微生物的方法，提高农作物对病原微生物的防御性，同时利用了污水处理中大量生产的污泥和农业生产中过剩的生物秸秆材料，利用这些材料生产生物污泥肥料，有效的利用了废置的资源，减少了填埋污泥所需的大量土地资源和燃烧生物秸秆所产生的空气污染，做到了废物的合理利用，符合国家可持续发展战略的要求。
具体实施方式
本发明所述的产表面活性剂surfactin的枯草芽孢杆菌菌株 Bacillus subtilis SF1 和产抗菌肽的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis JSB1购自于丹阳亿太生物科技发展有限公司。
实施例1
步骤1、污泥和秸秆混和蒸煮生产有机肥料
(1)混合蒸煮：按照1 Kg玉米秸秆和20 Kg污泥(含水率70-75%)的混合质量，蒸煮药剂的用量为上述混合物折合干重质量的1%~8%(蒸煮药剂由碱物质氢氧化钠和蒸煮助剂焦磷酸钠按质量比3：1组成)混合浓缩污泥、秸秆粉和蒸煮药剂，在高温高压容器中，外源加热到110℃~170℃之间，保持0.5~6小时，加热过程中缓慢转到容器，以使混合物保持混合均匀状态。碱物质的作用是使秸秆和污泥中的有机物发生水解、分解、溶解及腐殖化，而焦磷酸钠的可以协同增强上述效果，使蒸煮得到的浆液更容易均质化。上述物料的混合无先后顺序，只要比例达到要求即可，蒸煮过程中要不断搅拌，反应结束后得到腐殖质浆液;添加的玉米秸秆使用时先粉粹成粉状物。
(2)中和：向1步骤中得到的腐殖质浆液中加酸条中和至pH =4~9，冷却，可使用磷酸、硫酸或硝酸中的一种或混合，也可使用有机酸，如草酸、柠檬酸或酒石酸中的一种或混合，调和最佳pH=6~8，反应后得到有机肥料半成品。
步骤2、诱导农作物抗病性微生物诱导剂的制备
(1)配置LB培养基(酵母提取物5 g/l、蛋白胨10 g/l、NaCl l0 g/l)中，的固体平板和斜面，于30 oC下对Bacillus subtilis SF1 和Bacillus subtilis JSB1进行活化。
(2)对活化的菌体使用发酵培养基(麦麸和豆粕粉以10:1混合, 100 g/L;加入MgSO4 2 mg/L)，于30 oC， 150 rpm的条件下进行小规模培养，生产微生物种液。
(3)将上步所收集的微生物种液加入到大型发酵罐中于30 oC培养至衰老期，使得芽孢杆菌形成芽孢。离心收集菌体和芽孢。芽孢是菌体的休眠体，对环境不良因素具有很强的抵抗性，更久的生物活性。
步骤3、微生物复合肥生物肥料的制备
将步骤2中制备的两种微生物菌剂按照1:1的比例，添加到步骤1中冷却了的腐殖质浆液中，混合均匀，干燥后可制得颗粒状或粉状微生物复合肥，经检验合格后包装即可。
实施例2
步骤1、污泥和秸秆混和蒸煮生产有机肥料
(1)混合蒸煮：按照5 Kg玉米秸秆和20 Kg污泥(含水率70-75%)的混合质量，蒸煮药剂的用量为上述混合物折合干重质量的1%~8%(蒸煮药剂由碱物质氢氧化钠和蒸煮助剂焦磷酸钠按质量比10：1组成)，混合浓缩污泥、秸秆粉和蒸煮药剂，在高温高压容器中，外源加热到110℃~170℃之间，保持0.5~6小时，加热过程中缓慢转到容器，以使混合物保持混合均匀状态。，碱物质的作用是使秸秆和污泥中的有机物发生水解、分解、溶解及腐殖化，而焦磷酸钠的可以协同增强上述效果，使蒸煮得到的浆液更容易均质化。上述物料的混合无先后顺序，只要比例达到要求即可，蒸煮过程中要不断搅拌，反应结束后得到腐殖质浆液;添加的玉米秸秆使用时先粉粹成粉状物。
(2)中和：向1步骤中得到的腐殖质浆液中加酸条中和至pH =4~9，冷却，可使用磷酸、硫酸或硝酸中的一种或混合，也可使用有机酸，如草酸、柠檬酸或酒石酸中的一种或混合，调和最佳pH=6~8，反应后得到有机肥料半成品。
步骤2、诱导农作物抗病性微生物诱导剂的制备
(1)配置LB培养基(酵母提取物5 g/l、蛋白胨10 g/l、NaCl l0 g/l)中，的固体平板和斜面，于30 oC下对Bacillus subtilis SF1 和Bacillus subtilis JSB1进行活化。
(2)对活化的菌体使用发酵培养基(麦麸和豆粕粉以10:1混合, 100 g/L;加入MgSO4 2 mg/L)，于30 oC， 150 rpm的条件下进行小规模培养，生产微生物种液。
(3)将上步所收集的微生物种液加入到大型发酵罐中于30 oC培养至衰老期，使得芽孢杆菌形成芽孢。离心收集菌体和芽孢。
步骤3、微生物复合肥生物肥料的制备
将步骤2中制备的两种微生物菌剂按照1:1的比例，添加到步骤1中冷却了的腐殖质浆液中，混合均匀，干燥后可制得颗粒状或粉状微生物复合肥，经检验合格后包装即可。
将发酵后的复合生物肥按120 Kg Kha?1用于连续耕作三年并含有黄瓜枯萎病病原菌的大田种植黄瓜。试验结果表明，增施该肥料后，黄瓜的叶面积、株高、茎粗、茎节数、产量都显著提高，黄瓜发病率显著降低。与对照相比，叶面积增加了10. 05%，株高增加了5.00%，茎粗增加4.70%，茎节数增加了5.60%，产量增加了15.55%，发病率对照组仅为20%，而对照组为80%。
增施该复合肥生物肥后，土壤养分显著增加，土壤微生物活性增强，促进了对土壤难溶性养分的分解，提高了土壤中速效养分含量。未施用生物有机肥的土壤种植黄瓜后，土壤全氮含量为0.85g/Kg 干土，速效磷101mg/ Kg干土，速效钾为51mg/ Kg 干土。施用生物有机肥的土壤种植黄瓜后，全氮增至0.95 g/Kg干土，速效磷为 112 mg/ Kg土，速效钾为56 mg/ Kg干土。全氮、速效磷、速效钾等指标与不施肥处理相比较，分别提高了7.21%，39.18%，21.14%。
