利用藻泥和腐熟鸡粪研制促生有机肥的配方和工艺

摘要

本发明提供了一种利用藻泥和腐熟鸡粪研制促生有机肥的工艺及其产品，属于农业集约化生产技术。所用配方为腐熟鸡粪普通肥(93％，重量比，下同)和太湖打捞藻泥(7％干物质)；工艺流程为将原料以上述最优配方混合，条垛式发酵，每天翻抛1次，发酵6天。所生产的肥料全氮含量为2-3％，总氮磷钾养分为5-7％、有机质含量超过45％，微囊藻毒素LR和RR的含量均低于4ug/kg。富含大量的有益氨基酸，游离氨基酸含量为8.4g/kg。该促生有机肥对经济作物和粮食作物均具有显著的促生作用。

说明书

一、技术领域

本发明提供一种利用藻泥和腐熟鸡粪研制促生有机肥的工艺及其产品，属于农 业集约化生产技术，该促生有机肥富含大量的氨基酸，能够促进作物的生长。

二、背景技术

随着生产力的不断发展，人们生活水平的不断提高，大量的生活污水和工农业 废水和废弃物排入河流、湖泊和水库中，排入水体的营养物质不断增加，导致湖泊水 体的富营养化日趋严重。水体富营养化会导致蓝藻大面积爆发性繁殖。蓝藻的大量繁 殖不仅会抑制其它藻类的生长，使水体的透明度下降，还会向水体排放有毒的代谢物 质，且大量的蓝藻死亡后，会造成水体的溶解氧严重不足，产生恶臭，给生态环境和 人类健康构成了严重的威胁。清除蓝藻的方法很多，直接清除水体中蓝藻，并移出水 体，即打捞蓝藻法，这是目前非常有效的和学术界没有争议的一种方法。太湖蓝藻爆 发后，直接打捞蓝藻作为应急措施，每天都有1000多吨蓝藻水从太湖水体中打捞上来， 累计约18万吨。蓝藻的打捞及打捞后的处理是现阶段太湖治理过程中一大亟待解决 的问题。但是蓝藻对家畜、家禽生长有明显不良影响，引起动物肝、肾的变性，不宜 直接利用。在能源匮乏、环境污染的今天，将废弃的生物质能转化为人们可利用的化 学能源，越来越成为人们关注的焦点。这样既可以解决环境污染问题，又能够缓解能 源危机。蓝藻主要有铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和变异鱼腥藻等，以上3种蓝藻含有丰 富的营养成分，有专家对这几种藻的氨基酸和脂肪酸的含量进行了测定，并与其它藻 (绿藻、隐藻、裸藻和硅藻)作了比较。发现三种蓝藻的氨基酸含量比其它藻类都高， 其中微囊藻及鱼腥藻中均以亮氨酸含量最高。蓝藻水华中含有植物蛋白、多糖等丰富 营养成分，因此近年来对打捞藻泥的废弃资源利用势在必行。打捞藻泥的含水量在 86-89％之间，藻泥干物质全N含量为7.5-8.5％，全P含量为0.44％，全K含量为0.5％； 有机质含量大于70％。(1、沈银武，刘永定，吴国樵，等.富营养化湖泊滇池水华蓝藻 的机械清除[J].水生生物学报，2004，25(2)：131-136.2、蓝藻快速好氧堆肥的研究江 南大学硕士论文2009第2页)。但原料蓝藻里面含毒素、蛋白等大分子物质，不经过 处理会二次污染环境(氮、磷、藻毒素)，而且养分不能直接被植物所利用(杜静， 《太湖水华蓝藻资源化技术研究》【D】，南京农业大学，2008，硕士学位论文；韩志 国，武宝王，郑解生，等.淡水水体中的蓝藻毒素研究进展(综述)[J].暨南大学学 报：自然科学版，2001，22(3)：129-134；杨海麟，李克朗，张玲，等.蓝藻资源无 害化利用技术的研究[J].生物技术，2008，18(6)：95-98)。本专利从太湖打捞藻泥富 含的丰富氨基酸出发，利用该类蛋白质资源与普通腐熟鸡粪堆肥二次固体发酵香蕉促 生微生物，研发出了促生有机肥。

含有大量氨基酸的有机肥能够促进作物生长。该类有机肥施用后能产生多种活性 物质溶解土壤中难溶化合物以提高土壤肥力并有利于农作物吸收养份。该类有机肥发 挥作用的关键在于肥料中氨基酸的含量，因此研究不同的配方增加肥料中的氨基酸含 量变得尤为重要。外源氨基酸的种类很多，如菜饼、豆饼等，但此类氨基酸成本很高， 尤其是豆饼，探求和开发新型低成本氨基酸则能够大幅度提高促生有机肥的市场竞争 力。

三、发明内容

技术问题 本发明的目的在于针对太湖打捞藻泥资源无法充分利用和氨基酸 有机肥生产成本昂贵的问题，开发研制出一种新型富含氨基酸促生有机肥的配方及 工艺，降低有机肥的生产成本，生产的促生有机肥能够显著促进作物的生长。

技术方案 下面为本发明的主要内容：一种利用藻泥和腐熟鸡粪研制促生有机 肥的工艺，包括：

将腐熟鸡粪肥：藻泥按干重比9.3∶0.7混合；再将腐熟鸡粪肥和藻泥混合物进行 固体发酵，固体发酵过程中每天翻堆1次，使固体发酵温度不超过50℃，发酵6天后结 束，最后在温度不超过60℃的条件下将有机肥的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即 为成品促生有机肥料。所用腐熟后的鸡粪堆肥其发芽指数为98％以上，有机质质量比 含量≥45％，有机氮质量比含量为2-3％，含水量质量比为25-30％。

用上述配方工艺生产的促生有机肥料，全氮含量为2-3％，总氮磷钾养分为5-7％、 有机质含量≥45％，游离氨基酸含量8.4g/kg(肥料干重)，该产品中微囊藻毒素LR和 RR的含量均低于4ug/kg。

有益效果 本发明提供一种利用藻泥研制富含氨基酸促生有机肥的配方及工 艺。

使用该发明生产的促生有机肥具有生产成本低，使用方便，促生效果好的优点， 适合经济作物和粮食作物产区大面积使用。本发明对于保护生态环境，保护人民的 身体健康，提高农产品的附加值具有重要的意义。

产品与目前市场上的产品相比具有如下优点：

1)本专利利用太湖打捞藻泥和腐熟鸡粪普通肥作为配方，固体发酵研制促生有 机肥，该配方及工艺能够大幅度增加该类有机肥中氨基酸的含量，基本不增加有机肥 的成本，同时通过微生物的作用，藻毒素能够被大幅度降低，生产的产品具有极强的 市场竞争力。本发明产品利用藻泥为固体发酵原料，能够降低氨基酸有机肥的原料成 本。藻泥中蛋白含量可高达50％以上，氨基酸组份比较齐全。

2)采用液相色谱法测定生物有机肥中藻毒素LR和RR(microcystin-LR和 microcystin-RR)的含量，结果表明微囊藻毒素LR和RR的含量均低于4ug/kg(肥料 干重)，而我们测得原料纯藻泥中微囊藻毒素LR和RR的含量分别为3.1mg/kg(藻 泥鲜重)和62.16mg/kg(藻泥鲜重)，因此放置两月的藻泥再利用本专利技术固体 发酵后能够将藻毒素LR和RR的含量降低到4ug/kg(肥料干重)以下，目前国内 外还没有肥料中藻毒素的标准，仅仅有地下水中的标准，低于1ug/kg。

3)肥料产品中含有丰富的可溶性有机碳氮和种类齐全的游离氨基酸，能给作物 提供十分优越的生长环境。试验结果表明，在经济作物和粮食作物苗期上上施用本产 品后，能显著促进作物生长。

四、附图说明

图1不同含量藻泥研制成的促生有机肥中氨基酸的含量

图2香蕉促生盆栽效果图

图3黄瓜促生盆栽效果图

图4玉米促生盆栽效果图

五、具体实施方式

1、太湖藻泥的打捞

由太湖周边打捞站免费提供，放置藻泥储存池2个月。

2、固体发酵生成促生有机肥

2.1固体发酵配方的获得

将藻泥按照不同梯度与腐熟后的鸡粪进行混合堆置，堆体为5公斤(干重)。 6天左右，监测堆肥过程中温度的变化，取5天的样测定氨基酸含量(图1)，结 果表明，除9％含量的添加组合外，温度呈现出随着蓝藻量增大而升高的趋势，6 天时温度趋于稳定，推测原因为9％的添加量含水量太高，堆肥失败。图1表明， 7％的蓝藻(干重)添加量氨基酸含量最高。所用腐熟后的鸡粪堆肥其发芽指数为 98％以上，有机质质量比含量≥45％，有机氮质量比含量为2-3％，含水量质量比为 25-30％。

2.2固体大堆发酵生成促生有机肥

将藻泥按照7％的添加量(干重)与腐熟后的鸡粪进行混合堆置，堆体为100 公斤(干重)。6天左右，监测堆肥过程中温度的变化，取6天的样测定氨基酸含 量为8.4g/kg(肥料干重)。再进行残留藻毒素的检测，方法如下：向100g肥料中 加入100mL5％的乙酸，在-70和常温下反复冻融多次后，12000r/min离心10min， 分别取出上清液(I)和沉淀；将沉淀用100mL80％甲醇溶液震荡提取4h，离心 15min，得上清液(II)；将上清液(I)与上清液(II)充分混合后得上清液(III)， 将上清液(III)用稀盐酸将pH调至3，静置过夜后离心，弃残渣，得上清液(IV)， 将上清液(IV)用稀氨水将pH调至7后，40℃旋转蒸发去除甲醇，将剩余样品过 0.45μm滤膜得藻毒素粗提液。依次用20mL100％甲醇、20mL超纯水活化C18 固相萃取柱(500mg/6ml)，将藻毒素粗提液通过固相萃取柱进行富集浓缩，再分别 用20mL10％以及20ml20％甲醇溶液淋洗固定相，最后用10mL80％甲醇溶液(加 入0.05％三氟乙酸)将吸附在固定相上的微囊藻毒素洗脱下来，将纯化后的微囊藻 毒素通过旋转蒸发除去甲醇得MCs储备液，将储备液冷冻干燥后，用20％甲醇定 容到2ml，液体供HPLC上机检测。

采用液相色谱法测定生物有机肥中藻毒素LR和RR(microcystin-LR和 microcystin-RR)的含量，结果表明微囊藻毒素LR和RR的含量均低于4ug/kg(肥料 干重)，而我们测得原料纯藻泥中微囊藻毒素LR和RR的含量分别为3.1mg/kg(藻 泥鲜重)和62.16mg/kg(藻泥鲜重)，因此放置两月的藻泥再利用本专利技术固体 发酵后能够将藻毒素LR和RR的含量降低到4ug/kg(肥料干重)以下，目前国内 外还没有肥料中藻毒素的标准，仅仅有地下水中的标准，低于1ug/kg。

3、温室促生效果试验

3.1促生有机肥在香蕉上的应用效果

促生试验在南京农业大学海南工作站温室里进行，共设一个对照一个处理，处理 添加本专利研制的促生有机肥(AOF)，对照为普通鸡粪有机肥(OF)。每个处理 30盆，每盆装10kg土，肥料的添加量为2％。肥料与土充分混合均匀，常规管理。 定期测定香蕉生长指标。结果如表一、表二、表三、表四、表五、表六、表七和表八， 促生有机肥的施用能够显著增加香蕉植株的株高、茎粗、倒三片叶面积、叶绿素含量、 地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部干重。除叶绿素含量、茎粗和株高外， 其他指标在第10天即到达显著性差异。

表一不同有机肥对香蕉株高的影响单位：cm

表二不同有机肥对香蕉茎粗的影响单位：mm

表三不同有机肥对香蕉倒三叶叶面积的影响单位：cm²

表四不同有机肥对香蕉植株叶绿素含量的影响

表五不同有机肥对香蕉地上部鲜重的影响单位：g

表六不同有机肥对香蕉地上部干重的影响单位：g

表七不同有机肥对香蕉地下部鲜重的影响单位：g

表八不同有机肥对香蕉地下部干重的影响单位：g

3.2促生有机肥在黄瓜上的应用效果

共设一个对照一个处理，处理添加本专利研制的促生有机肥(AOF)，对照为普 通鸡粪有机肥(OF)。每个处理30盆，每盆装10kg土，肥料的添加量为2％。肥料 与土充分混合均匀，常规管理。定期测定黄瓜生长指标。结果如表一、表二、表三、 表四，表五、表六、表七和表八，促生有机肥的施用能够显著增加黄瓜植株的株高、 茎粗、倒三片叶面积、叶绿素含量、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部 干重。株高在移苗20天后达到显著性差异，茎粗和叶面积在移苗40天后达到显著性 差异，叶绿素含量在30天后达到显著性差异。

表一不同有机肥对黄瓜株高的影响单位：cm

表二不同有机肥对黄瓜茎粗的影响单位：mm

表三不同有机肥对黄瓜累积叶面积的影响单位：cm²

表四不同有机肥对黄瓜倒三叶叶绿素含量的影响

表五不同有机肥对黄瓜地上部鲜重的影响单位：g

表六不同有机肥对黄瓜地上部干重的影响单位：g

表七不同有机肥对黄瓜地下部鲜重的影响单位：g

表八不同有机肥对黄瓜地下部干重的影响单位：g

3.3促生有机肥在玉米上的应用效果

共设一个对照一个处理，处理添加本专利研制的促生有机肥(AOF)，对照为普 通鸡粪有机肥(OF)。每个处理30盆，每盆装10kg土，肥料的添加量为2％。肥料 与土充分混合均匀，常规管理。定期测定玉米的生长指标。结果如表一、表二、表三、 表四，表五、表六、表七和表八，促生有机肥的施用能够显著增加玉米植株的株高、 茎粗、倒三片叶面积、叶绿素含量、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部 干重。所有指标在第10天即达到显著性差异。

表一不同有机肥对玉米株高的影响单位：cm

表二不同有机肥对玉米茎粗的影响单位：mm

表三不同有机肥对玉米倒三叶叶面积的影响单位：cm²

表四不同有机肥对玉米倒三叶叶绿素含量的影响

表五不同有机肥对玉米地上部鲜重的影响单位：g

表六不同有机肥对玉米地上部干重的影响单位：g

表七不同有机肥对玉米地下部鲜重的影响单位：g

表八不同有机肥对玉米地下部鲜重的影响单位：g