一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于有机肥技术领域，具体是指一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法。

背景技术

科学使用肥料可有效提高农作物的产量，使农民增产增收，然而化肥的长期使用，造成了作物对化肥的依赖性，导致化肥用量越来越大，从而导致土壤板结程度日益加剧，长期过度使用化肥必然导致土壤板结、有机质含量下降、土壤养分不均衡等多种弊端，农作物在化肥的刺激和缺乏腐殖酸养分的情况下，也将发生质的变化，失去原有的营养物质和特有的味道，并对饮食者的身体造成损害，而对土壤和农作物有益的生物有机肥由于肥效低，且受原材料的制约其成本高、产量低，远不能满足农业大生产的需要。

此外，为了防治作物病虫害，每年使用大量杀灭型剧毒农药，导致农药残留严重超标，不仅对生态环境造成了严重破坏，还给人体健康带来不利影响，通过提倡使用对土壤无污染、并对土壤有活化作用的有机肥，以此减少农作物对化肥农药的依赖和有效防止土壤板结；然而，在农业生产领域普遍存在有机物资源浪费的情况，由于规模化禽畜养殖场的粪便随意排放，不能被很好利用，大量的农副产品有机废弃物成为了垃圾，造成污染环境的严重后果，而未经处理的粪便及垃圾中含有各种病毒、病菌利于虫卵繁殖，也成为疾病传染源；近年来在世界各地频仍爆发和传播的禽流感，已造成巨大的经济损失，其中流感病毒随感染发病禽的粪便等分泌物排出并扩散成为重要的传播途径，因此对粪便和垃圾的无害化处理势在必行，虽然现有技术已经提出可以对粪便进行二次加工的处理方式，但是由于禽畜养殖大量使用抗生素，导致畜禽养殖废弃物及其制成的有机肥中含有的抗生素再次污染环境，因此亟需要提出一种能降低禽畜粪便制备的有机肥中抗生素的含量的有机肥制备方法。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法，本发明使用的中药活性提取物中的有效成分具有联合作用，同时通过微生物发酵，使得联合作用最大化；通过预先作用于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液，中药活性提取物具有刺激地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的功效，显著提高地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的发酵效果；此外，本发明提供的菌株组配关系良好，与中药废渣具有协同发酵功效，可以显著降低发酵后有机肥中抗生素含量，从而减少禽畜粪便对环境的造成的隐形二次污染；本发明使用的原料易得且廉价，不仅起到废物利用的效果，同时有利于保护环境，降低农作物的农药残留。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种用于土壤改良和修复的复合有机肥的制备方法，所述复合有机肥的制备方法包括如下步骤：

(1)将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液分别加入活性液体培养基中混合均匀后培养3-5天，得到发酵复合菌液；培养温度为25-30℃；

(2)将发酵复合菌液加入禽畜粪便组合物、植物秸秆粉碎物、中药废渣的混合物中，搅拌均匀后堆肥发酵7-10天，发酵温度升高到55℃以上后每天翻堆，每天1-2次；

(3)当物料的整体重量为发酵初期湿重的50-60％，停止通气，进行腐熟、散热除湿，得到所述复合有机肥。

优选地，所述活性液体培养基包括基础培养基和中药活性提取物，所述中药活性提取物占基础培养基重量百分比的0.2-1％，所述基础培养基包括基础培养基一和基础培养基二，所述基础培养基一可用于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的培养，所述基础培养基二可用于长柄木霉、细黄链霉菌的培养。

进一步地，所述中药活性提取物及中药废渣均包括如下重量份的原料：紫金牛8-12份；凤尾草8-10份；羊角菜5-8份；苦木2-4份，所述中药活性提取物的制备方法为将新鲜中药原料干燥粉碎后使用70-75％(V/V)的乙醇进行回流提取3次后经减压蒸馏后干燥得到，所述中药废渣为常规工艺加工后的废弃物，实现对中药废渣的利用。

优选地，所述基础培养基一按重量百分数计为淀粉5.5％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸铵0.1％、硫酸镁0.05％、三氯化铁0.005％、碳酸钙0.05％、酵母粉0.01％、硼酸0.005％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，所述基础培养基二按重量百分数计为淀粉2％，硝酸钾0.1％，磷酸氢二钾0.05％，硫酸镁0.05％，氯化钠0.05％，硫酸亚铁0.001％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，在本发明中，只要能满足地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌生长的基础培养基均可以应用，在此不做具体的限定。

进一步地，所述步骤(1)中地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液按质量份为1：2：1：1混合。

进一步地，所述地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液中有效活菌数分别不低于5-6×108个/g。

进一步地，所述禽畜粪便组合物为羊粪、牛粪、猪粪和鸡粪中的一种或多种。

进一步地，所述植物秸秆粉碎物为玉米秸秆、大豆秸秆和小麦秸秆中的一种或多种。

此外，本发明还提供了一种复合有机肥的制备方法制备的复合有机肥，其特征在于：所述复合有机肥包括如下重量份的组分：禽畜粪便组合物30-60份；植物秸秆粉20-25份；中药废渣3-4份；发酵复合菌液0.5-1份。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

(1)本发明使用的中药活性提取物中的有效成分联合作用，同时通过微生物发酵，使得联合作用最大化；

(2)通过预先作用于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液，中药活性提取物具有刺激地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的功效，显著提高地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的发酵效果；

(3)本发明提供的菌株组配关系良好，与中药废渣具有协同发酵功效，可以显著降低发酵后有机肥中抗生素含量，从而减少禽畜粪便对环境的造成的隐形二次污染；

(4)本发明能改善土壤结构，使土壤富含有机质，避免使用化肥过多造成的土壤板结；本发明使用的动物粪便和植物秸秆粉可为植物提供大量的所需的营养元素，增强土壤肥力，有机质在土壤中可以缓慢分解，可满足植物生长发育后期对大量养分的需要；

(5)本发明使用的原料易得且廉价，不仅起到废物利用的效果，提高了作物的经济指标，同时有利于保护环境。

附图说明

图1本发明制备的复合有机肥发酵中的菌落数量统计结果；

图2本发明制备的复合有机肥发酵中有机质含量统计结果；

图3本发明制备的复合有机肥中抗生素含量的测定结果；

图4本发明制备的复合有机肥白菜亩产量的影响；

图5本发明制备的复合有机肥白菜土壤PH值的影响；

图6本发明制备的复合有机肥对大豆根系生长的影响；

图7首次施肥30天后大豆根系对照图。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本申请的内容。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。其中，所述枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)为枯草芽孢杆菌ACCC110，所述细黄连霉菌(Streptomyces microflavus)为细黄连霉菌ACCC411，所述长柄木霉(Trichoderma longbrachiatum)为长柄木霉ACCC30150，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)为地衣芽孢杆菌ACCC 01870。

实施例1

一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法

所述复合有机肥的制备方法包括如下步骤：

(1)将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液分别加入活性液体培养基中混合均匀后培养4天，得到发酵复合菌液；培养温度为25-30℃；

(2)将发酵复合菌液加入禽畜粪便组合物、植物秸秆粉碎物、中药废渣的混合物中，搅拌均匀后堆肥发酵8天，发酵温度升高到55℃以上后每天翻堆，每天1-2次；

(3)当物料的整体重量为发酵初期湿重的50-60％，停止通气，进行腐熟、散热除湿，得到所述复合有机肥。

所述活性液体培养基包括基础培养基和中药活性提取物，所述中药活性提取物占基础培养基重量百分比的1％，所述基础培养基包括基础培养基一和基础培养基二，所述基础培养基一可用于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的培养，所述基础培养基二可用于长柄木霉、细黄链霉菌的培养。所述中药活性提取物及中药废渣均包括如下重量份的原料：紫金牛10份；凤尾草9份；羊角菜6份；苦木3份，所述中药活性提取物的制备方法为将新鲜中药原料干燥粉碎后使用75％(V/V)的乙醇进行回流提取3次后经减压蒸馏后干燥得到，所述中药废渣为常规工艺加工后的废弃物，实现对中药废渣的利用。

所述基础培养基一按重量百分数计为淀粉5.5％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸铵0.1％、硫酸镁0.05％、三氯化铁0.005％、碳酸钙0.05％、酵母粉0.01％、硼酸0.005％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，所述基础培养基二按重量百分数计为淀粉2％，硝酸钾0.1％，磷酸氢二钾0.05％，硫酸镁0.05％，氯化钠0.05％，硫酸亚铁0.001％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，在本发明中，只要能满足地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌生长的基础培养基均可以应用，在此不做具体的限定。

所述步骤(1)中地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液按质量份为1：2：1：1混合。

所述地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液中有效活菌数分别不低于5-6×10

所述禽畜粪便组合物为羊粪。

所述植物秸秆粉碎物为玉米秸秆。

此外，本发明还提供了一种复合有机肥的制备方法制备的复合有机肥，其特征在于：所述复合有机肥包括如下重量份的组分：禽畜粪便组合物50份；植物秸秆粉20份；中药废渣3份；发酵复合菌液0.5份。

实施例2

一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法

所述复合有机肥的制备方法包括如下步骤：

(1)将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液分别加入活性液体培养基中混合均匀后培养5天，得到发酵复合菌液；培养温度为25-30℃；

(2)将发酵复合菌液加入禽畜粪便组合物、植物秸秆粉碎物、中药废渣的混合物中，搅拌均匀后堆肥发酵10天，发酵温度升高到55℃以上后每天翻堆，每天1-2次；

(3)当物料的整体重量为发酵初期湿重的50-60％，停止通气，进行腐熟、散热除湿，得到所述复合有机肥。

所述活性液体培养基包括基础培养基和中药活性提取物，所述中药活性提取物占基础培养基重量百分比的0.5％，所述基础培养基包括基础培养基一和基础培养基二，所述基础培养基一可用于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的培养，所述基础培养基二可用于长柄木霉、细黄链霉菌的培养。所述中药活性提取物及中药废渣均包括如下重量份的原料：紫金牛12份；凤尾草10份；羊角菜8份；苦木4份，所述中药活性提取物的制备方法为将新鲜中药原料干燥粉碎后使用70％(V/V)的乙醇进行回流提取3次后经减压蒸馏后干燥得到，所述中药废渣为常规工艺加工后的废弃物，实现对中药废渣的利用。

所述基础培养基一按重量百分数计为淀粉5.5％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸铵0.1％、硫酸镁0.05％、三氯化铁0.005％、碳酸钙0.05％、酵母粉0.01％、硼酸0.005％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，所述基础培养基二按重量百分数计为淀粉2％，硝酸钾0.1％，磷酸氢二钾0.05％，硫酸镁0.05％，氯化钠0.05％，硫酸亚铁0.001％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，在本发明中，只要能满足地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌生长的基础培养基均可以应用，在此不做具体的限定。

所述步骤(1)中地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液按质量份为1：2：1：1混合。

所述地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液中有效活菌数分别不低于5-6×10

所述禽畜粪便组合物为牛粪。

所述植物秸秆粉碎物为大豆秸秆。

此外，本发明还提供了一种复合有机肥的制备方法制备的复合有机肥，其特征在于：所述复合有机肥包括如下重量份的组分：禽畜粪便组合物60份；植物秸秆粉25份；中药废渣4份；发酵复合菌液1份。

实施例3

一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法

所述复合有机肥的制备方法包括如下步骤：

(1)将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液分别加入活性液体培养基中混合均匀后培养3天，得到发酵复合菌液；培养温度为25-30℃；

(2)将发酵复合菌液加入禽畜粪便组合物、植物秸秆粉碎物、中药废渣的混合物中，搅拌均匀后堆肥发酵7天，发酵温度升高到55℃以上后每天翻堆，每天1-2次；

(3)当物料的整体重量为发酵初期湿重的50-60％，停止通气，进行腐熟、散热除湿，得到所述复合有机肥。

所述活性液体培养基包括基础培养基和中药活性提取物，所述中药活性提取物占基础培养基重量百分比的0.2％，所述基础培养基包括基础培养基一和基础培养基二，所述基础培养基一可用于地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的培养，所述基础培养基二可用于长柄木霉、细黄链霉菌的培养。所述中药活性提取物及中药废渣均包括如下重量份的原料：紫金牛8份；凤尾草8份；羊角菜5份；苦木2份，所述中药活性提取物的制备方法为将新鲜中药原料干燥粉碎后使用70％(V/V)的乙醇进行回流提取3次后经减压蒸馏后干燥得到，所述中药废渣为常规工艺加工后的废弃物，实现对中药废渣的利用。

所述基础培养基一按重量百分数计为淀粉5.5％、磷酸氢二钾0.2％、硫酸铵0.1％、硫酸镁0.05％、三氯化铁0.005％、碳酸钙0.05％、酵母粉0.01％、硼酸0.005％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，所述基础培养基二按重量百分数计为淀粉2％，硝酸钾0.1％，磷酸氢二钾0.05％，硫酸镁0.05％，氯化钠0.05％，硫酸亚铁0.001％，pH值调至7.0-7.0，在115℃左右进行灭菌20min，在本发明中，只要能满足地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌生长的基础培养基均可以应用，在此不做具体的限定。

所述步骤(1)中地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液按质量份为1：2：1：1混合。

所述地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的种子液中有效活菌数分别不低于5-6×10

所述禽畜粪便组合物为鸡粪。

所述植物秸秆粉碎物为小麦秸秆。

此外，本发明还提供了一种复合有机肥的制备方法制备的复合有机肥，其特征在于：所述复合有机肥包括如下重量份的组分：禽畜粪便组合物30份；植物秸秆粉20份；中药废渣3份；发酵复合菌液0.5份。

对比例1

本对比例提供一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于所有组分中不使用发酵复合菌液，其余组分、组分含量与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于所有组分中不包含中药活性提取物，其余组分、组分含量与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于所有组分中不包含中药废渣，其余组分、组分含量与实施例1相同。

对比例4

本对比例提供一种用于土壤改良和修复的复合有机肥及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于所有组分中不包含中药活性提取物、中药废渣，其余组分、组分含量与实施例1相同。

试验例1

菌株间的相互拮抗实验

将活化后的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌进行菌株间的相互拮抗实验，采用钢圈法进行抑菌试验，将菌株在相应培养基中培养5天(180r/min，28-35℃)制成发酵液。取其中一种菌(A)的发酵液0.1mL涂于PDA平板上，然后在每个平板的固体培养基上摆放两个事先灭菌的钢圈，再在每个钢圈中加入0.25mL的A菌之外任何一种菌(B)的发酵液，每个处理重复三次，以只接A菌的平皿为对照。培养并定期观察抑菌情况，结果见表1，其中“-”表示无拮抗，“+”表示存在拮抗，结果表明，各菌株组配效果良好。

表1地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、长柄木霉、细黄链霉菌的拮抗效果

试验例2

发酵过程中的参数测定

(1)活菌数：吸取实施例1、对比例2、对比例3中步骤(2)发酵中的10g样品于锥形瓶中，加入100mL无菌水，封口膜封口，静置20min后放入振荡器，振荡30min后取出梯度稀释，使用血球计数板进行活菌计数。

(2)有机质：按土壤肥料养分速测仪说明书(OK-V24型土壤肥料养分速测仪，郑州欧柯奇仪器制造有限公司)要求称取浓度对应质量样品置于锥形瓶中，加入说明书中要求的试剂，沸水浴30min，冷却至室温后，定容，上机测定。

如图1和图2所示，对比例2的活菌数明显下降，表明中药活性提取物可以提高菌群的稳定性和生长活性，此外，虽然对比例3的活菌数下降不明显，但是有机质消耗含量明显低于实施例1，可能由于中药废渣中的活性成分缓慢释放可以有助于菌群对有机原料进行发酵。

试验例3

抗生素去除率

选择实施例1、对比例1、对比例4的有机肥样品中常见的抗生素进行定量分析，以常规堆肥方法制备的有机肥(不含发酵复合菌液、中药活性提取物、中药废渣)为空白对照组。采用超高效液相色谱-质谱联用仪(美国Waters，SQD2)检测鸡粪及有机肥样品中抗生素含量。具体测定方法及参数可参照文献资料：李哲.热碱解-水解处理剩余污泥的效果及四环素类抗性基因的变化研究[D].广州:华南理工大学，2018:62-63。如图3所示，共检测的抗生素有7种，分别为：磺胺间甲氧嘧啶(sulfamonomethoxine，SMM)；脱水红霉素(erythromycin-H2O，ETM-H2O)；恩诺氟沙星(enrofloxacin，EFX)；氧氟沙星(ofloxacin，OFX)；环丙沙星(ciprofloxacin，CFX)；培氟沙星(pefloxacin，PEF)；林可霉素(lincomycin，LIN)；结果表明实施例1相较于空白对照组显著降低了抗生素含量，而对比例1和对比例2的去除效果明显降低，表明本发明提供的复合有机肥制备方法具有良好的去除禽畜粪便中抗生素的功能。

试验例4

试生产应用-对白菜产量和土壤的影响

选取同一区域酸性土壤白菜种植基地内，实验地面积共50亩，土壤肥力水平较平均，随机选取18亩地作为本次实验用地，分为6组，每组1亩，每组设置3个重复，将土壤浇透底水，移入白菜种子，将实施例1-3和对比例1-3制备成的复合有机肥以80kg/亩均匀施撒在各自组的区域内，此后每个月施肥一次，各组均按当地常规栽培技术进行管理，待白菜长成后，计算白菜产量并测量土壤PH值。

结果分析：如图4所示，实施例3组的产量最高，其次是实施例2和实施例1组，对比例1组的产量最低，对比例2和对比例3组的产量处于中间水平；如图5所示，实施例3组的土壤的PH接近中性，对比例1组的土壤为酸性，对比例2和对比例3呈现弱酸性。

试验例5

试生产应用-对大豆根部形态和土壤的影响

选取土壤肥力水平较平均的大豆试验田，随机分为5组，每组1亩地，3个重复，分别在苗期，初花期和结荚期使用实施例1组、实施例3组和对比例1-3组制备的复合有机肥，等到大豆成熟对各组土壤的理化性质(有机质含量、水解氮、有效磷和土壤总孔隙度)进行分析，并记录大豆根系的形态。

表2大豆理化性质分析

结果分析：如表2所示，实施例3组的理化性质相对最好，总各个参数全面表现良好优势，其次是实施例1，最差的是对比例1组；如图6所示，随着时间的变化，大豆的根系不断增加，在第60天时达到最长，其中实施例3组的大豆根系平均长于其他组，对比例1组平均最短；对比例2和对比例3的效果也明显降低，如图7所示为大豆根系在第30天时的实况图。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。