一种紫茎泽兰有机肥固体菌剂、制备方法及在有机肥生产中的应用

摘要

本发明提供了一种紫茎泽兰有机肥固体菌剂，所述紫茎泽兰有机肥固体菌剂由荧光假单胞杆菌的三级菌种和纤维单胞菌的三级菌种混合制成。本发明野外就地直接处理紫茎泽兰整体植株，经济适用，成本低廉，操作简单，节省劳力，适应范围广，容易普及；为解决紫茎泽兰灾害问题提供了新的思路。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物发酵有机肥，更具体的说涉及一种紫茎泽兰有机肥固体菌剂、制备方法及在有机肥生产中的应用。

技术背景

紫茎泽兰(EupatoriumadenophorumSprengel)为菊科(Asteraceae)泽兰属(EupatoriumLinnaeus)多年生草本植物，原产于中美洲的墨西哥、哥斯达黎加、乌拉圭、牙买加、古巴一带，后作为观赏植物引种到欧洲，后再引种到澳大利亚和亚洲，现已广泛分布于热带、亚热带30多个国家和地区。20世纪40-50年代入侵到中国后，迅速演变为中国西南地区的主要外来入侵植物，对当地自然和农业生态系统造成严重危害。近10年来其入侵趋势明显，已经从原来的分布区向东北方向蔓延至重庆和湖北，将分布区扩大至长江中游地区，且这种发展势头日盛。紫茎泽兰以种子繁殖为主，也具极强的无性繁殖能力，平均以10km/年的速度蔓延而侵占牧场、草原、丢荒轮歇地等，并以单优势成片生长方式排挤其它植物，对农、林、牧的发展产生巨大危害。紫茎泽兰已在世界范围内成为一种恶性的有毒杂草，鲜紫茎泽兰导致地方性马哮喘病，对其它牲畜和人类都有一定的伤害，霸占上亿亩的山地，形成单优群落，导致特殊的“生态灾难”。

面对紫茎泽兰对中国带来的巨大危害，目前还未找到大规模防治的有效方法，仅靠人工挖除、化学防除等手段难以奏效。随着对紫茎泽兰的化学成分、生物学活性的不断深入研究，如何积极利用其有利方面，变害为宝，受到越来越多的重视。近几年，人们逐渐从治理除害的角度转向综合利用，积极开发利用紫茎泽兰，化害为利。紫茎泽兰通过预处理，可以发酵产生沼气，另外，经过脱毒处理后可作豚鼠和猪等动物的饲料。紫茎泽兰含有毒性成分，分离后的精油可以制成杀虫剂。此外，紫茎泽兰还可以用作绿肥、堆肥原料、沼气肥原料、地面覆盖物、垫圈物、除毒作牲畜饲料过腹还田、铲草烧灰用作肥料等。

紫茎泽兰内含单萜类、倍萜类、三萜类、苯丙素类、黄酮类及其衍生物等100多种化学物质。其中，部分化学物质属于化感物质，通过根系分泌、降雨淋溶和残体分解释放于土壤环境，对动物、植物、微生物产生毒性，既造成严重的生态灾难，又给农、林、牧带来巨大损失。另一方面，紫茎泽兰生长快，生物量大，含有大量的有机质(如纤维素、半纤维素和木质素)，以及氮、磷、钾、钙、镁等植物必需营养元素，是一种良好的有机肥源。但是，紫茎泽兰的根、茎、种子皆可再生繁殖，不能采用作物秸秆还田的方法直接还田利用。此外，紫茎泽兰还存在微生物毒性，在自然堆肥过程中，抑制堆肥生物化学反应，堆肥温度较低，难于有效杀灭紫茎泽兰的营养繁殖器官和种子。因此，秸秆还田和普通堆肥均不适合紫茎泽兰的无害化处理与资源化利用。有机质是土壤肥力的物质基础之一，适量的土壤有机质是培肥土壤和作物高产优质的必要条件，施用有机肥料是更新和增加土壤有机质，供应植物营养的重要手段。为此，我们发明了一种野外就地堆肥处理紫茎泽兰生产有机肥的新方法，具有经济、简便、实用、省力等特点。

发明内容

为解决上述问题本发明提供了一种紫茎泽兰有机肥固体菌剂，所述紫茎泽兰有机肥固体菌剂由荧光假单胞杆菌的三级菌种和纤维单胞菌的三级菌种混合制成。

其中，紫茎泽兰有机肥固体菌剂中荧光假单胞杆菌的三级菌种的制备方法为：

一级菌种菌液：配制固体培养基(取牛肉膏0.3克，玉米淀粉1.0克，风干磨细过0.1毫米筛的紫茎泽兰粉末2.0克，氯化钠0.5克，琼脂1.5克，水1000毫升，pH值7.0-7.2制备得到)，约取5毫升置于体积为20毫升的试管中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，摆放斜面，冷却后接种荧光假单胞杆菌，35℃暗培养4天。无菌水洗涤培养基表面的菌落，稀释至104个细菌/毫升备用；

二级菌种菌液：配制液体培养基(取牛肉膏30克，葡萄糖100克，200克风干磨细过0.1毫米筛的紫茎泽兰粉末，氯化钠50克，水100升，pH7.0-7.2)，至于发酵罐中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，冷却后接入500毫升一级菌种的菌液；在35℃，每min每升10毫升的通气量，每min60转搅拌速率的条件下暗培养4天，活菌数超过109个/毫升；

三级固体菌种：取粒径0.3±0.2mm的谷糠粉、水、风干的粒径0.3±0.2mm紫茎泽兰粉末、尿素、荧光假单胞杆菌二级菌种的菌液按100：70：5：1.5：1.0的质量比混合均匀，堆成长/宽/高分别为2-4m、1.3-1.5m、1.3-1.5m的形状，覆盖塑料薄膜，每7天翻堆1次，堆置28天即可制备出固体菌剂。

其中，紫茎泽兰有机肥固体菌剂中所述纤维单胞菌的三级菌种的制备方法为：

一级菌种菌液：配制固体培养基(取牛肉膏0.3克，粉碎过0.1毫米筛的滤纸粉末1.0克，氯化钠0.5克，琼脂1.5克，水1000毫升，pH7.0-7.2制备得到),约取5毫升置于体积为20毫升试管中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，摆放斜面，冷却后接种纤维单胞菌，45℃暗培养4天。无菌水洗涤培养基表面的菌落，稀释至104个细菌/毫升备用；

二级菌种菌液：配制液体培养基(取牛肉膏30克，粉碎过0.1毫米筛的滤纸粉末1000克，氯化钠50克，水100升，pH7.0-7.2制备得到)，至于发酵罐中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，冷却后取500毫升一级菌种的菌液，在45℃，每min每升10毫升的通气量，每min60转搅拌速率的条件下暗培养4天，活菌数达到109个/毫升以上；

三级固体菌种：取粒径0.3±0.2mm的小麦或玉米秸秆粉、水、尿素、纤维单胞菌二级菌种的菌液按100：70：1.0：1.0的质量比混合均匀，堆成长/宽/高为1.2m-1.5m、1.0m-1.5m、3m-4m的形状，覆盖塑料薄膜，每7天翻堆1次，堆置28天即可制备固体菌剂。

其中最优的荧光假单胞杆菌的三级菌种和纤维单胞菌的三级菌种的质量比为3:1。

所述的紫茎泽兰有机肥固体菌剂在制备紫茎泽兰有机肥中的应用。

其中，紫茎泽兰有机肥的制备方法，包括以下步骤：

1)在紫茎泽兰生物量最大的时期，收割植物体；

2)选择平坦的地块，将鲜品紫茎泽兰平行于地面整齐堆放，每堆置30-50cm厚，分别撒紫茎泽兰有机肥固体菌剂、尿素及石膏，踩踏紧实，堆至高度1-1.5m，覆盖农用塑料薄膜，每堆1000-1500kg；堆放60-90天至紫茎泽兰均呈黑褐色，轻轻敲击成碎屑或粉末状得到紫茎泽兰有机肥。所述紫茎泽兰、紫茎泽兰有机肥固体菌剂、尿素和石膏的质量比为250:1:1:1。

本发明的有益技术效果是：

1、利用本发明野外就地直接处理紫茎泽兰整体植株，经济适用，成本低廉，操作简单，节省劳力，适应范围广，容易普及；为解决紫茎泽兰灾害问题提供了新的思路。

2、自然堆肥腐熟紫茎泽兰的脱毒效果参差不齐，作为有机肥施用易出现抑制作物生长发育，造成减产等现象。此外，自然堆肥温度较低，难于有效杀灭紫茎泽兰的营养繁殖器官和种子，施入土壤后使紫茎泽兰侵入农田。用本方法处理紫茎泽兰能充分脱毒，促进作物生长发育；在堆制过程中，高温期约持续20天，最高温度超过60℃，能有效灭活，紫茎泽兰根、茎、种子无再生繁殖现象。

3、利用本方法处理紫茎泽兰所生产的有机肥质量好。加入尿素既促进微生物活动，又增加有机肥含氮量；加入石膏吸氨保氮，腐熟有机肥的氮、五氧化二磷和氧化钾总养分含量大幅度增加。

4、其他：在紫茎泽兰生物量最大的时期收割腐熟(西南地区一般在6-8月)，不仅水分充足，而且有机体大，氮、磷、钾含量高，所生产的有机肥数量多，质量好。

具体实施方式

实施例1紫茎泽兰有机肥固体菌剂的制备

1.紫茎泽兰有机肥固体菌剂中荧光假单胞杆菌的三级菌种的制备：

一级菌种菌液：配制固体培养基(取牛肉膏0.3克，玉米淀粉1.0克，风干磨细过0.1毫米筛的紫茎泽兰粉末2.0克，氯化钠0.5克，琼脂1.5克，水1000毫升，pH值7.0-7.2制备得到)，约取5毫升置于体积为20毫升的试管中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，摆放斜面，冷却后接种荧光假单胞杆菌，35℃暗培养4天。无菌水洗涤培养基表面的菌落，稀释至104个细菌/毫升备用；

二级菌种菌液：配制液体培养基(取牛肉膏30克，葡萄糖100克，200克风干磨细过0.1毫米筛的紫茎泽兰粉末，氯化钠50克，水100升，pH7.0-7.2)，至于发酵罐中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，冷却后接入500毫升一级菌种的菌液；在35℃，每min每升10毫升的通气量，每min60转搅拌速率的条件下暗培养4天，活菌数超过109个/毫升；

三级固体菌种：取粒径0.3±0.2mm的谷糠粉、水、风干的粒径0.3±0.2mm紫茎泽兰粉末、尿素、荧光假单胞杆菌二级菌种的菌液按100：70：5：1.5：1.0的质量比混合均匀，堆成长/宽/高分别为2-4m、1.3-1.5m、1.3-1.5m的形状，覆盖塑料薄膜，每7天翻堆1次，堆置28天即可制备出固体菌剂。

2.紫茎泽兰有机肥固体菌剂中所述纤维单胞菌的三级菌种的制备：

一级菌种菌液：配制固体培养基(取牛肉膏0.3克，粉碎过0.1毫米筛的滤纸粉末1.0克，氯化钠0.5克，琼脂1.5克，水1000毫升，pH7.0-7.2制备得到),约取5毫升置于体积为20毫升试管中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，摆放斜面，冷却后接种纤维单胞菌，45℃暗培养4天。无菌水洗涤培养基表面的菌落，稀释至104个细菌/毫升备用；

二级菌种菌液：配制液体培养基(取牛肉膏30克，粉碎过0.1毫米筛的滤纸粉末1000克，氯化钠50克，水100升，pH7.0-7.2制备得到)，至于发酵罐中，在121℃、1.5个大气压，灭菌30min，冷却后取500毫升一级菌种的菌液，在45℃，每min每升10毫升的通气量，每min60转搅拌速率的条件下暗培养4天，活菌数达到109个/毫升以上；

三级固体菌种：取粒径0.3±0.2mm的小麦或玉米秸秆粉、水、尿素、纤维单胞菌二级菌种的菌液按100：70：1.0：1.0的质量比混合均匀，堆成长/宽/高为1.2m-1.5m、1.0m-1.5m、3m-4m的形状，覆盖塑料薄膜，每7天翻堆1次，堆置28天即可制备固体菌剂。

3.紫茎泽兰有机肥固体菌剂的制备

按照荧光假单胞杆菌的三级菌种和纤维单胞菌的三级菌种的质量比为2:1混合制备得到紫茎泽兰有机肥固体菌剂A；

按照荧光假单胞杆菌的三级菌种和纤维单胞菌的三级菌种的质量比为3:1混合制备得到紫茎泽兰有机肥固体菌剂B；

按照荧光假单胞杆菌的三级菌种和纤维单胞菌的三级菌种的质量比为4:1混合制备得到紫茎泽兰有机肥固体菌剂C。

实施例2紫茎泽兰有机肥的考察

在西南大学植物营养与微生物实验室，按照菌剂制备方法制备出处理菌剂，包装运输至需要处理紫茎泽兰地方。

紫茎泽兰处理在四川省凉山州西昌市西溪乡牛郎村进行(海拔1800m)。于2014年6月收割紫茎泽兰分为三组；选择平坦的地块，将三组鲜品紫茎泽兰平行于地面整齐堆放，每堆置30-50cm厚，分别撒紫茎泽兰有机肥固体菌剂A、B、C组、尿素及石膏，踩踏紧实，堆至高度1-1.5m，覆盖农用塑料薄膜，每堆1000-1500kg；所述紫茎泽兰、紫茎泽兰有机肥固体菌剂、尿素和石膏的质量比为250:1:1:1。堆放60天左右至紫茎泽兰均呈黑褐色，轻轻敲击成碎屑或粉末状，完全腐熟成为有机肥，得到西昌紫茎泽兰有机肥A、B、C组。

在四川省凉山州烟草公司技术中心，按照菌剂制备方法制备出发酵菌剂，包装运输至需要处理紫茎泽兰地方。

紫茎泽兰处理在四川省凉山州冕宁县回坪乡四村进行(海拔1900m)。于2015年7月收割紫茎泽兰分为三组；选择平坦的地块，将三组鲜品紫茎泽兰平行于地面整齐堆放，每堆置30-50cm厚，分别撒紫茎泽兰有机肥固体菌剂A、B、C组、尿素及石膏，踩踏紧实，堆至高度1-1.5m，覆盖农用塑料薄膜，每堆1000-1500kg；所述紫茎泽兰、紫茎泽兰有机肥固体菌剂、尿素和石膏的质量比为250:1:1:1。堆放60天左右至紫茎泽兰均呈黑褐色，轻轻敲击成碎屑或粉末状，完全腐熟成为有机肥，得到冕宁紫茎泽兰有机肥A、B、C组。

根据全国有机肥料品质四要素分级标准和全国有机肥料品质总分分级标准对上述六组紫茎泽兰有机肥进行有机肥品质评价(参考：全国农业技术推广服务中心.中国有机肥料资源[M].北京:中国农业出版社,1999:40-41,43.)。具体如表1所示。

表1紫茎泽兰有机肥中大元素含量

各组紫茎泽兰有机肥含有丰富的氮、磷、钾等大量元素。根据中国有机肥料品质总分分级标准，各组均超过符合二级有机肥的标准。

其中紫茎泽兰有机肥固体菌剂B组其三大元素含量在有机肥料品质四要素分级中得分分别为32分、12分和20分，粗有机物得分按绿肥类粗有机物平均含量98.12％计算得25分，总分为89分，符合一级有机肥的标准。