[发明专利]一种利用菌糠废弃物生产生物肥料增效剂的方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用领域，具体涉及一种利用菌糠废弃物生产生物肥料增效剂的方法及应用。

背景技术

微生物肥料是指一类含有活体微生物的特定制品，通过微生物的生命活动及其代谢产物带来肥效。随着我国化肥和农药使用量的增加，带来了一系列的生态和经济问题，如土壤板结、酸化、土传病害加重，水体富营养化，同时化肥使用量虽在增加，但利用效率却越来越低，作物增产甚微，生产成本提高，农民的经济收入降低，严重打击了生产积极性，从而限制了农业的发展。我国明确提出“减肥减药”和化肥零增长的目标，这为微生物肥料的发展带来了机遇。研究表明，微生物肥料可以增加化肥的利用率，提高作物的品质，改善土壤结构，增加作物的抗逆和抗病性，提高作物产量，是一类绿色、环保、无毒的新型肥料。康萍之等研究表明施入微生物菌剂能够明显改善设施瓜菜根围土壤微生态环境，降低有害病原菌，减轻土传病害发生，促进作物健康生长，其增产率最高可达16.06％； Saravanan et al.(2003)通过实验筛选出8种对香蕉镰刀菌枯萎病菌具有拮抗作用的菌株，其中Pseudomonas fluorescens菌株对该病原菌的抑制活性最高，且将拮抗菌与假楝树的压滤渣混合后施用可以取得最好的拮抗效果。但微生物肥料在应用和实践中也存在许多问题，其中最突出的是功能微生物的适应性，由于土壤中存在着土著微生物，它们对区域环境具有极强的适应性，使得外来微生物很难繁殖壮大，这就给生物肥料菌种在作物根际的定殖和发挥功效提供了障碍；管文芳等研究发现，与对照组相比，在温室栽培条件下经微生物肥料“宁盾”粉剂处理叶菜类植物鲜重增加了187％，干重增加了166％，而田间小区条件下经微生物肥料“宁盾”粉剂处理叶菜类植物鲜重只增加了33.2％，干重只增加了61.2％；周晨昊等研究表明盆栽试验中小白菜全株鲜重增加了45.6％，而大棚种植试验中，小白菜鲜重只增加了18.2％。所以，微生物肥料在田间效果还不够稳定。

厌氧发酵是指在缺氧或无氧条件下，由兼性厌氧菌和专性厌氧菌联合降解有机物，最终会生成二氧化碳和甲烷等气体。依据“三阶段理论”，厌氧发酵分为水解、产酸、产甲烷三个阶段。水解阶段，是在水解和发酵细菌的作用下，将碳水化合物、蛋白质、脂肪的大分子物质水解为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油等小分子物质；产酸阶段，是在产氢产乙酸菌作用下，将水解阶段的产物进一步分解为氢、二氧化碳和乙酸；产甲烷阶段，是通过两种产甲烷菌的作用，一组是把氢和二氧化碳转化为甲烷，一组是对乙酸脱羧产生甲烷。三者之间即相互作用又相互影响。目前有关厌氧发酵产酸研究较多的是城市污泥及餐厨垃圾等含有机质较为丰富的物质，且大部分针对产酸工艺优化的研究，蔡伟娜等指出较高的温度不仅有利于污泥水解发酵过程中有机物的溶解，而且会极大的促进中间产物有机酸的生成，但甲烷菌的生长会受到抑制。陈兴春等研究发现和碱性环境相比，在 pH＝6.5时产酸更稳定，产酸量较高，但碱性条件更适合产乙酸；白杰等通过建模研究了C/N比条件对关键酶和产酸类型的影响；张玉静等研究发现当pH值为6.0时,餐厨垃圾水解酸化效果最好,比其他pH值条件下产生更多的有机酸。 pH值为6.0时,VFA浓度与单位VS产酸量在第68h达到最大值,分别为 40.89g/L和0.328gVFA/gVS,是不控制pH值时的8倍，由此可以看出pH值对发酵产物组成影响显著。需要指出的是，在产酸阶段，会产生短链有机酸和一些小分子的醇类和酮类物质，研究表明，有机酸类物质如苹果酸(Rudrappa et al，2007) 会促进根际促生菌(PGPR)的募集，大豆根系分泌物中的黄酮类物质也会吸引有益微生物，增加定殖(Morris et al，1998)。所以，探究产酸阶段产生的小分子物质对微生物肥料菌株趋化定殖影响具有重要的意义，而有关这方面的研究甚少。