一種高效微生物菌肥的制備方法及其應(yīng)用實(shí)踐

徐海云 布芳芳 李加奎 范 平

（1上海市松江區(qū)泖港鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，上海 201600；2喜如仙農(nóng)業(yè)科技發(fā)展（上海）有限公司，上海 201600）

近年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)連年大豐收，因此每年也產(chǎn)生了大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，包括水稻秸稈、油菜秸稈、玉米秸稈、大豆秸稈、花生秸稈、甘薯藤等，總量約有1×109t。目前，我國農(nóng)業(yè)廢棄物的主要處置方法是還田、掩埋等，部分地區(qū)還存在秸稈焚燒等現(xiàn)象，不僅會嚴(yán)重污染環(huán)境，還會造成大量的資源浪費(fèi)；同時(shí)農(nóng)業(yè)廢棄物處置及利用技術(shù)的落后，更會嚴(yán)重制約生態(tài)農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展。因此，利用微生物技術(shù)對農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行消解及資源利用，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，這不僅可顯著提高農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用效益，還有利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

上海市松江區(qū)泖港鎮(zhèn)是著名水稻品牌“松江大米”的主要產(chǎn)地，在水稻豐收季節(jié)存在水稻秸稈處置難及資源化利用低等問題，同時(shí)，泖港鎮(zhèn)還是上海市的主要蔬菜供應(yīng)基地，有大量的蔬菜廢棄物需要進(jìn)行處置。在此背景下，筆者依據(jù)松江區(qū)實(shí)際情況，研究出了一種高效微生物菌肥的制備方法，并在各地對該高效微生物菌肥進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該高效微生物肥平均有機(jī)質(zhì)含量高于普通微生物菌肥50%，總養(yǎng)分含量達(dá)到有機(jī)肥國家標(biāo)準(zhǔn)（自檢），能有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量。為促進(jìn)該微生物菌肥制備方法的推廣應(yīng)用，筆者將該高效微生物菌肥的制備方法及應(yīng)用實(shí)踐相關(guān)情況進(jìn)行總結(jié)介紹，以期提高松江區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物的處理水平，從而促進(jìn)松江區(qū)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

1 高效微生物菌肥的制備流程

通過對具有農(nóng)業(yè)廢棄物腐化效果的微生物菌種進(jìn)行培養(yǎng)，篩選出對農(nóng)業(yè)廢棄物具有消解作用和對農(nóng)作物生長具有高效活性的微生物菌種，然后進(jìn)行定向培養(yǎng)，采用發(fā)酵工藝，制備成具有一定功能的復(fù)合菌劑，然后把制備出的復(fù)合菌劑添加到農(nóng)業(yè)廢棄物中，并進(jìn)行發(fā)酵腐熟，且不添加禽畜糞便，使之成為肥效高、安全、具有良好穩(wěn)定性的高效微生物菌肥。

2 高效微生物菌肥的具體制備技術(shù)

2.1 菌種準(zhǔn)備

對菌種進(jìn)行篩選、目標(biāo)培養(yǎng)、拮抗試驗(yàn)，以獲得優(yōu)良菌種，例如，高溫芽孢桿菌（xg17）、巨大芽孢桿菌（Xj17）、嗜熱脂肪芽孢桿菌（Xs17）、枯草芽孢桿菌（Xk17）、放線菌（Xf17）。

2.1.1 高溫芽孢桿菌（xg17）

菌種篩選：在保藏的菌株中，通過菌體形態(tài)變異分析、搖瓶培養(yǎng)等方法，初選和復(fù)選分離出3個強(qiáng)壯的菌株（xg1701、xg1706、xg1708）。

目標(biāo)培養(yǎng)：將分離得到的菌株分別進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，培養(yǎng)基成分為0.05%氯化鈉、0.05%磷酸氫二鉀、0.05%硫酸鎂、0.05%碳酸鈣、0.1%吐溫、5%紅糖、0.5%酵母膏、0.5%蛋白胨等，培養(yǎng)溫度為58.4～65.3℃，培養(yǎng)時(shí)間為22～26 h。

拮抗試驗(yàn)：將選育出的多個優(yōu)良菌株進(jìn)行拮抗試驗(yàn)、目標(biāo)馴化，多次重復(fù)試驗(yàn)后確立最佳配比和經(jīng)濟(jì)用量。

2.1.2 巨大芽孢桿菌（Xj17）

菌種篩選：在保藏的菌株中，通過菌體形態(tài)變異分析、搖瓶培養(yǎng)等方法，初選和復(fù)選分離出3個強(qiáng)壯的菌株（即Xj1703、Xj1711、Xj1716）。

目標(biāo)培養(yǎng)：將分離得到的菌株分別進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，培養(yǎng)基成分為0.05%氯化鈉、0.05%磷酸氫二鉀、0.05%硫酸鎂、0.05%碳酸鈣、5%紅糖、0.5%酵母膏、0.5%蛋白胨等，培養(yǎng)溫度為28～34 ℃，培養(yǎng)時(shí)間為2～24 h。

拮抗試驗(yàn)：將選育出的多個優(yōu)良菌株進(jìn)行拮抗試驗(yàn)、目標(biāo)馴化，多次重復(fù)試驗(yàn)后確立最佳配比和經(jīng)濟(jì)用量。

2.1.3 嗜熱脂肪芽孢桿菌（Xs17）

菌種篩選：在保藏的菌株中，通過菌體形態(tài)變異分析、搖瓶培養(yǎng)等方法，初選和復(fù)選分離出3個強(qiáng)壯的菌株（Xs1701、Xs1710、Xs1717）。

目標(biāo)培養(yǎng)：將分離得到的菌株分別進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，培養(yǎng)基成分為0.05%氯化鈉、0.05%磷酸氫二鉀、0.05%硫酸鎂、0.05%碳酸鈣、5%紅糖、0.5%酵母膏、0.5%蛋白胨等，培養(yǎng)溫度為28～34 ℃，培養(yǎng)時(shí)間為2～24 h。

拮抗試驗(yàn)：將選育出的多個優(yōu)良菌株進(jìn)行拮抗試驗(yàn)、目標(biāo)馴化，多次重復(fù)試驗(yàn)后確立最佳配比和經(jīng)濟(jì)用量。

2.1.4 枯草芽孢桿菌（Xk17）

菌種篩選：在保藏的菌株中，通過菌體形態(tài)變異分析、搖瓶培養(yǎng)等方法，初選和復(fù)選分離出3個強(qiáng)壯的菌株（Xk1702、Xk1706、Xk1718）。

目標(biāo)培養(yǎng)：將分離得到的菌株分別進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，培養(yǎng)基成分為0.05%氯化鈉、0.05%磷酸氫二鉀、0.05%硫酸鎂、0.05%碳酸鈣、5%紅糖、0.5%酵母膏、0.5%蛋白胨等，培養(yǎng)溫度為28～34 ℃，培養(yǎng)時(shí)間為2～24 h。

拮抗試驗(yàn)：將選育出的多個優(yōu)良菌株進(jìn)行拮抗試驗(yàn)、目標(biāo)馴化，多次重復(fù)試驗(yàn)后確立最佳配比和經(jīng)濟(jì)用量。

2.1.5 放線菌（Xf17）

菌種篩選：在保藏的菌株中，通過菌體形態(tài)變異分析、搖瓶培養(yǎng)等方法，初選和復(fù)選分離出2個強(qiáng)壯的菌株（Xf1703、Xf1709）。

目標(biāo)培養(yǎng)：將分離得到的菌株分別進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，培養(yǎng)基成分為0.05%氯化鈉、0.05%磷酸氫二鉀、0.05%硫酸鎂、0.001%硫酸亞鐵、0.1%硝酸鉀、2%可溶性淀粉等，培養(yǎng)溫度為28 ℃，培養(yǎng)時(shí)間為5 d。

拮抗試驗(yàn)：將選育出的多個優(yōu)良菌株進(jìn)行拮抗試驗(yàn)、目標(biāo)馴化，多次重復(fù)試驗(yàn)后確立最佳配比和經(jīng)濟(jì)用量。

2.2 復(fù)合菌劑制備

將篩選、分離、提純、復(fù)壯和培養(yǎng)得到的高溫芽孢桿菌（xg17）、巨大芽孢桿菌（Xj17）、嗜熱脂肪芽孢桿菌（Xs17）、枯草芽孢桿菌（Xk17）、放線菌（Xf17）分別接種到發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，將發(fā)酵得到的五種菌液按1∶1∶1∶1∶1的比例進(jìn)行均勻混合，然后利用20目的玉米秸稈粉吸附（吸附前玉米秸稈粉需進(jìn)行微波消毒，混合后的菌劑總量與吸附載體的重量比應(yīng)為1∶2），獲得復(fù)合菌劑，并于28 ℃條件下干燥至含水率達(dá)30%以下。

2.3 微生物菌肥制備

將所得的復(fù)合菌劑添加到農(nóng)業(yè)廢棄物中進(jìn)行發(fā)酵腐熟，不需要添加禽畜糞便，從而獲得優(yōu)質(zhì)高效微生物菌肥。具體制備流程：將農(nóng)業(yè)廢棄物物料按重量加水至含水量達(dá)65%，按照0.05%的接種量添加復(fù)合菌劑，并用肥料攪拌機(jī)混合均勻，然后將物料堆成高1.5m左右、寬1.5m的料堆進(jìn)行腐熟發(fā)酵；當(dāng)料堆內(nèi)溫度上升至65～70 ℃時(shí)進(jìn)行翻堆，每隔1 d均勻翻堆1次（可視料堆的溫度變化情況調(diào)整翻堆節(jié)奏），料堆翻堆約15次后，即可獲得高效微生物菌肥。

部分農(nóng)業(yè)廢棄物制成的高效微生物菌肥的理化指標(biāo)見表1、表2、表3。通過自檢，制備出的高效微生物菌肥的平均有機(jī)質(zhì)含量高于普通微生物菌肥50%，總養(yǎng)分含量達(dá)到NY525-2012有機(jī)肥的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 水稻秸稈制成的高效微生物菌肥的理化指標(biāo)（單位：%）

表2 油菜秸稈制成的高效微生物菌肥的理化指標(biāo)（單位：%）

表3 瓜藤、菜皮等蔬菜秸稈制成的高效微生物菌肥的理化指標(biāo) （單位：%）

3 高效微生物菌肥的應(yīng)用實(shí)踐

為驗(yàn)證該高效微生物菌肥的肥力，對上述制備方法制備出的高效微生物菌肥進(jìn)行了多點(diǎn)應(yīng)用實(shí)踐。具體為：（1）在上海云間大自然農(nóng)業(yè)科技示范基地的航天小番茄上進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)（CK）和菌肥2個處理，每處理區(qū)面積667 m2，其中，常規(guī)處理每667 m2施農(nóng)家基肥1 000 kg、尿素35 kg、復(fù)合有機(jī)肥100 kg，菌肥處理每667 m2施自制高效微生物菌肥1 500 kg（其中，1 200 kg作基肥施入，300 kg制成水溶肥定期澆灌）。（2）在小青菜上進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)（CK）和菌肥2個處理，每處理區(qū)面積667 m2，其中，常規(guī)處理每667 m2施農(nóng)家基肥800 kg、復(fù)合氮肥50 kg，菌肥處理每667 m2施自制高效微生物菌肥1 000 kg（其中，800 kg作基肥施入，200 kg制成水溶肥定期澆灌）。（3）在上海泖港農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司水稻上（水稻品種為“松香粳1018”）進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)（CK）和菌肥2個處理，每處理區(qū)面積667 m2，其中，常規(guī)處理每667 m2施農(nóng)家肥500 kg、復(fù)合有機(jī)肥100 kg，菌肥處理每667 m2施自制高效微生物菌肥1 200 kg，在大田平整前施入，然后翻土灌水養(yǎng)土1周。（4）在上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院水果黃瓜上進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)（CK）和菌肥2個處理，每處理區(qū)面積667 m2，其中，常規(guī)處理每667 m2施農(nóng)家肥800 kg、復(fù)合有機(jī)肥120 kg、尿素100 kg，菌肥處理每667 m2施自制高效微生物菌肥1 500 kg，作基肥施入，然后翻土。（5）在河北省趙縣西瓜（小型瓜）上進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)（CK）和菌肥2個處理，每處理區(qū)面積667 m2，其中，常規(guī)處理每667 m2施農(nóng)家肥2 000 kg、復(fù)合有機(jī)肥50 kg、尿素25 kg、鉀肥30 kg，菌肥處理每667 m2施自制高效微生物菌肥2 000 kg，作基肥施入，然后翻土。（6）在貴州省畢節(jié)縣煙草上進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，設(shè)常規(guī)（CK）和菌肥2個處理，每處理區(qū)面積667 m2，其中，常規(guī)處理每667 m2施農(nóng)家肥300 kg、復(fù)合有機(jī)肥50 kg、尿素25 kg，菌肥處理每667 m2施自制高效微生物菌肥600 kg，作基肥施入，然后翻土。

各地試驗(yàn)結(jié)果表明，施用自制的高效微生物菌肥，均有提高農(nóng)作物產(chǎn)量的效果，見表4。同時(shí)在應(yīng)用實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，部分農(nóng)作物的植株抗病性和產(chǎn)品質(zhì)量均有顯著提高。

表4 高效微生物菌肥在多種農(nóng)作物上的應(yīng)用結(jié)果（單位：kg）

4 小結(jié)與討論

本文介紹了一種高效微生物菌肥的制備方法，該制備方法具有由純農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵制成、發(fā)酵時(shí)間短、不需要添加禽畜糞便和其他養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn)，有助于提高農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率。同時(shí)，利用該制備方法制備出的高效微生物菌肥，經(jīng)自檢，其平均有機(jī)質(zhì)含量高于普通微生物菌肥50%，總養(yǎng)分含量達(dá)到NY525-2012有機(jī)肥的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，經(jīng)應(yīng)用實(shí)踐，施用自制高效微生物菌肥，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。因此，該高效微生物菌肥的制備方法可進(jìn)行推廣應(yīng)用。

整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)及肥料市場的發(fā)展情況來看，利用從純農(nóng)業(yè)廢棄物制備微生物菌肥是今后農(nóng)業(yè)用肥的一個發(fā)展方向，但是，此類產(chǎn)品目前尚處于市場推廣階段，還需進(jìn)一步完善相關(guān)制備方法。例如，適宜的微生物復(fù)合菌種仍需進(jìn)行繼續(xù)篩選，菌種之間的適宜配比還需進(jìn)一步摸索等。