本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種具有促腐和保氮功能的牛糞堆肥發(fā)酵菌劑及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，畜禽糞便排放量與日俱增，通過堆肥化處理畜禽糞便，已經(jīng)成為畜禽糞便無害化處置和資源化利用的一種有效途徑，得到廣泛應(yīng)用。為能夠增加堆肥中有效的微生物數(shù)量，加速堆肥材料的腐熟，提高堆肥質(zhì)量和運(yùn)行效率，在堆肥中添加菌劑是較為常見的措施。牛糞被廣泛用作堆肥原料，由于牛糞具有有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量低、纖維素含量高、含水量高等特點(diǎn)，目前市場(chǎng)上已有的一些微生物腐熟菌劑產(chǎn)品，常常忽略了堆肥物料性質(zhì)的差異性，將市售通用菌劑應(yīng)用于牛糞堆肥往往不能取得較好效果，存在腐熟程度低、發(fā)酵周期長(zhǎng)、纖維素降解率低等弊端，極大程度降低了堆肥效率，增加了有機(jī)肥生產(chǎn)成本；此外堆肥過程中由于高溫和微生物的作用，常常伴隨著大量氨氣揮發(fā)，不僅造成了嚴(yán)重的氮素?fù)p失，降低堆肥的養(yǎng)分和品質(zhì)，而且對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，研發(fā)兼具提高堆肥效率、減少氮素流失的堆肥菌劑成為當(dāng)前有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為縮短牛糞堆肥的發(fā)酵周期、促進(jìn)堆肥徹底腐熟，同時(shí)，降低堆肥過程中氮的損失幅度，本發(fā)明提供了一種兼具促腐和保氮作用的微生物復(fù)合菌劑和應(yīng)用方法，其技術(shù)方案如下：

一種牛糞堆肥促腐保氮菌劑，其特征在于，由高溫菌芽孢桿菌、中溫菌霉菌及低溫菌酵母菌復(fù)配而成，所述的芽孢桿菌包括枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和/或其他相似菌，所述的霉菌包括綠色木霉、黑曲霉和/或其他相似菌種。

作為優(yōu)選，一種牛糞堆肥促腐保氮菌劑，其特征在于，所述的菌劑含枯草芽孢桿菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%、地衣芽孢桿菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%、綠色木霉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%、黑曲霉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-20%、酵母菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%-40%。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，一種牛糞堆肥促腐保氮菌劑，其特征在于，所述的菌劑含枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%，綠色木霉、黑曲霉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%，酵母菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。

上述牛糞堆肥促腐保氮菌劑的微生物菌，可以來自市售單一組分菌劑，也可以由種子菌株擴(kuò)培獲得。

所述牛糞堆肥促腐保氮菌劑，有效活菌數(shù)為25-45億/克。

顯而易見的是，上述菌劑還含有蛋白酶、淀粉酶、多肽酶等微生物代謝產(chǎn)物。

本發(fā)明還提供了一種將上述促腐保氮菌劑用于牛糞堆肥的應(yīng)用方法，具體實(shí)施步驟為：

（1）按堆肥1‰-4‰的量稱取菌劑，用紅糖水稀釋，放置12－24小時(shí)后均勻加入牛糞堆肥堆體，與牛糞充分混合均勻后，將其堆成條垛形，調(diào)節(jié)堆體含水率至60%-65%，調(diào)節(jié)碳氮比至25-35；

（2）堆肥開始后，每天定時(shí)監(jiān)測(cè)堆體溫度，將溫度計(jì)插入堆體內(nèi)30cm左右，分別測(cè)量堆體上、中、下不同部位溫度，當(dāng)堆體平均溫度上升至50℃時(shí)進(jìn)行第一次翻堆，之后每隔5-7天翻堆一次；

（3）當(dāng)溫度高于55℃并持續(xù)10天以上時(shí)，堆肥腐熟基本完成。待堆肥溫度下降后，得到穩(wěn)定堆肥產(chǎn)物。

作為優(yōu)選，步驟（1）中菌劑用量?jī)?yōu)選是3‰，紅糖水濃度為5%－10%，條垛形堆體大小為1.5 米高、1-2米寬，長(zhǎng)度不限。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、配方合理，優(yōu)勢(shì)菌協(xié)同。本發(fā)明菌劑所含有益微生物是基于促腐保氮功能及活性溫度篩選得到的優(yōu)勢(shì)菌種。包括低溫菌、中溫菌和高溫菌，通過適當(dāng)配比各有益菌比例，使其在堆肥不同階段協(xié)同作用，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)對(duì)牛糞中糖類、脂類、蛋白質(zhì)及纖維素的綜合利用；

2、兼具促腐和保氮功效。本發(fā)明菌劑能夠促使堆肥迅速進(jìn)入高溫期，延長(zhǎng)高溫期的持續(xù)時(shí)間，促進(jìn)腐熟度提高，堆肥腐熟徹底，縮短堆肥周期，提高堆肥效率。同時(shí)，降低堆肥過程中氮的損失幅度，有效減少氮素的流失，提高堆肥產(chǎn)物的養(yǎng)分肥效；

3、節(jié)本增效，使用方便。本發(fā)明菌劑有效活菌數(shù)高，應(yīng)用于牛糞堆肥時(shí)，以1‰-4‰的用量即可取得較好的堆肥效果，降低了有機(jī)肥生產(chǎn)成本。使用方法簡(jiǎn)便易行，提高了牛糞堆肥的堆肥效率，便于在有機(jī)肥生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

為促進(jìn)牛糞堆肥腐熟和有效降低氮素流失。本研究通過前期優(yōu)勢(shì)菌篩選，從牛糞自然堆體中，在堆肥不同階段（升溫期、中溫期和高溫期）篩得優(yōu)勢(shì)微生物菌種20多種，進(jìn)一步對(duì)各菌種的發(fā)酵功能和保氮效果進(jìn)行試驗(yàn)并開展菌種拮抗試驗(yàn)，優(yōu)選出3類最具促腐和保氮作用的功能微生物菌種。通過適當(dāng)配比，使各功能菌之間相互協(xié)同作用，共同促進(jìn)牛糞腐熟和氮素固持，提高牛糞堆肥運(yùn)行效率和產(chǎn)物質(zhì)量。下面結(jié)合具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

分別按如下配比制成牛糞堆肥促腐保氮菌劑：

樣品例1

選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)各占10%的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌，質(zhì)量分?jǐn)?shù)各占20%的綠色木霉、黑曲霉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)占40%的酵母菌進(jìn)行復(fù)配，得到牛糞堆肥促腐保氮菌劑，有效活菌數(shù)為29.6億/克。將本樣品菌劑應(yīng)用于牛糞堆肥前，按3‰用量稱取菌劑，用濃度為10%的紅糖水稀釋后放置12小時(shí)，待用。

樣品例2

選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)各占20%的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、綠色木霉、黑曲霉、酵母菌進(jìn)行復(fù)配，得到牛糞堆肥促腐保氮菌劑，有效活菌數(shù)為41.6億/克。將本樣品菌劑應(yīng)用于牛糞堆肥前，按3‰用量稱取菌劑，用濃度為10%的紅糖水稀釋后放置12小時(shí)，待用。

樣品例3

選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)各占17%的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、綠色木霉、黑曲霉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)占32%的酵母菌進(jìn)行復(fù)配，得到牛糞堆肥促腐保氮菌劑，有效活菌數(shù)為37.5億/克。用濃度為8%的紅糖水稀釋后放置20小時(shí)，待用。

樣品例4

選取質(zhì)量分?jǐn)?shù)各占20%的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌，質(zhì)量分?jǐn)?shù)各占10%的綠色木霉、黑曲霉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)占40%酵母菌進(jìn)行復(fù)配，得到牛糞堆肥促腐保氮菌劑，有效活菌數(shù)為42.8億/克。將本樣品菌劑應(yīng)用于牛糞堆肥前，按3‰用量稱取菌劑，用濃度為8%的紅糖水稀釋后放置20小時(shí)，待用。

對(duì)比例1

以不加菌劑的牛糞自然堆肥作為對(duì)照。

對(duì)比例2

以加入市售商品菌劑的牛糞堆肥作為對(duì)照。本例中商品菌劑購(gòu)自江陰聯(lián)業(yè)生物科技有限公司，主要成分為解淀粉芽孢桿菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌、哈慈木霉，配比不詳。將本對(duì)比例菌劑應(yīng)用于牛糞堆肥。

將樣品例1-4及對(duì)比例1-2的牛糞堆肥同時(shí)進(jìn)行。

將上述4個(gè)樣品及對(duì)比例2分別加入牛糞堆肥堆體，與牛糞充分混合均勻后，與對(duì)比例1一同，分別堆成1.5 米高、1.5米寬、3 米長(zhǎng)的條垛形，調(diào)節(jié)堆體含水率至60%左右，調(diào)節(jié)碳氮比至25-35；當(dāng)堆溫升至50℃時(shí)開始第一次翻堆，之后每隔5天翻堆一次。當(dāng)溫度高于55℃并持續(xù)10天以上時(shí)，堆肥腐熟基本完成。

堆肥過程測(cè)定全氮、有機(jī)氮、速效氮含量，堆肥50天時(shí)測(cè)定產(chǎn)物電導(dǎo)率（EC）和種子發(fā)芽指數(shù)（GI）。如表1所示，堆肥后期各例堆肥腐熟度。

表1 堆肥后期各例堆肥腐熟度

電導(dǎo)率（EC）和種子發(fā)芽指數(shù)（GI）是指征堆肥腐熟情況的指標(biāo)。當(dāng)EC 值在3 mS /cm以下、GI值在80%以上時(shí)，表明堆肥已腐熟完全，不會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生毒害作用。

如表1所示，當(dāng)堆肥進(jìn)行到34天時(shí)，樣品例1、3的EC值和GI值率先達(dá)到腐熟度標(biāo)準(zhǔn)，完全腐熟；當(dāng)堆肥進(jìn)行到42天時(shí)，樣品例2、4的EC值和GI值亦達(dá)到腐熟度標(biāo)準(zhǔn)，完全腐熟；當(dāng)堆肥進(jìn)行到50天時(shí)，對(duì)比例2的EC值和GI值達(dá)到腐熟度標(biāo)準(zhǔn)，完全腐熟，但對(duì)比例1的EC值和GI值仍低于腐熟度指標(biāo)，尚未完全腐熟。充分表明本發(fā)明菌劑有效提高了堆肥運(yùn)行速度，將堆肥周期縮短了8-16天，促使牛糞堆肥提前達(dá)到腐熟，較市售菌劑具有顯著的促腐作用。

堆肥過程中，微生物通過對(duì)物料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗利用，將大分子有機(jī)物降解為小分子及作物易吸收利用的養(yǎng)分形態(tài)。至堆肥結(jié)束時(shí)，各處理組全氮、有機(jī)氮含量有所下降，而速效氮含量均有所上升，如表2所示，全氮在各實(shí)施例中均有不同程度下降。

表2 堆肥過程各例全氮變化（g/kg）

對(duì)比例1-2分別下降43.01%和46.81%，樣品例1-4分別下降27.03%、32.42%、37.57%和12.41%，降幅顯著低于對(duì)比例，較對(duì)比例1減少全氮損失5.5%—20.6%，較對(duì)比例2減少全氮損失9.3%—24.4%，表明本發(fā)明菌劑能有效抑制牛糞堆肥過程中氮素的流失，促進(jìn)對(duì)氮的截留與保持。

有機(jī)氮是全氮的主要組成部分，在堆肥過程中變化趨勢(shì)與全氮保持一致，各實(shí)施例含量均有所下降。如表3所示，堆肥過程各例有機(jī)氮變化。

表3 堆肥過程各例有機(jī)氮變化（g/kg）

對(duì)比例1-2中有機(jī)氮含量較堆肥初期分別下降61.84%、64.00%，樣品例1-4有機(jī)氮含量較堆肥初期分別下降35.37%、49.67%、39.45%和38.17%，降幅顯著低于對(duì)比例。樣品例菌劑比對(duì)比例1減少有機(jī)氮損失12.2%—26.5%，比對(duì)比例2減少有機(jī)氮損失14.3%—28.7%。表明本發(fā)明菌劑能有效減少氮素中有機(jī)成分的損失，促進(jìn)對(duì)有機(jī)氮的固持，進(jìn)而提高堆肥產(chǎn)物中有機(jī)質(zhì)含量。

堆肥過程是通過微生物的活動(dòng)利用，不斷將難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易吸收利用的活動(dòng)態(tài)養(yǎng)分的過程。在微生物作用下，速效氮從有機(jī)物中釋放出來，含量逐漸上升。如表4所示，堆肥過程各例速效氮變化。

表4堆肥過程各例速效氮變化（mg/kg）

速效氮在對(duì)比例1-2中分別提高21.52%、12.37%，在樣品例1-4中分別提高56.52%、33.10%、37.48%和36.09%，樣品例對(duì)速效氮的提升能力顯著高于對(duì)比例，速效氮增幅比對(duì)比例1提高11.6%—35.0%，比對(duì)比例2提高20.7%—44.1%。表明加入本發(fā)明菌劑能促進(jìn)穩(wěn)定態(tài)氮向移動(dòng)態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，提高堆肥產(chǎn)物中的速效養(yǎng)分含量。