利用复合菌剂发酵鸡粪与香菇菌糠生产生物有机肥

2023-10-08雷忠萍陈德育田广文

安徽农学通报 2023年16期

雷忠萍陈德育田广文

（西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌 712100）

生物有机肥是以有机废料、畜禽粪便为基质，配以多功能发酵菌种剂，进行发酵制成一类兼有机肥和功能性微生物的肥料[1-2]。其较化学肥料，养分齐全，且能改良土壤，充分提高养料利用率；较有机肥，含功能菌量大，具有抗病害能力强、安全性能高等优点[3-4]。

养鸡业已集约规模化，据统计，10 万只蛋鸡每天可产鸡粪10 t。如此大量的鸡粪，若不及时进行无害化处理，臭味极大，易寄生虫菌与传染疾病，对周围生态环境造成严重污染。鸡粪相比其他家畜禽粪便而言，养分含量高，尤其钙、磷含量较高[5-6]。鸡粪若作为基肥或冲施到地里，能显著提高土壤中的氮、磷含量，但鸡粪中氮以尿酸形态为主[7]，易造成植物根系腐烂。

菌糠是食用菌收获后的废料，放置易滋生霉菌和害虫，污染环境。而香菇菌糠中粗蛋白、粗纤维、碳氮比（C/N）等仍较高（见表1、表2）；其容重较小，吸湿水含量高，保水保肥能力强，是一种能够改良土壤功能的优质堆肥辅料[8]。由表2 可知，鸡粪的C/N比过低，而香菇菌糠的C/N 比偏高，若两者混合调配，能得到堆肥正常、发酵合适的C/N比。

表1 主要原料理化分析单位：%

表2 试验所用物料成分有关参考数据

利用鸡粪为原料生产有机肥的报道较多，但关于添加复合菌以两段不同发酵处理鸡粪生产生物有机肥的报道较少。为从根本上解决禽粪便、菌糠污染公害，实现农业固体废弃物资源化利用，本研究以蛋鸡粪配少量香菇菌糠为基料，添加复合菌发酵研发果树专用高效生物有机肥，以期实现低成本工厂化生产。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1发酵原料水冲蛋鸡粪（指以自来水冲出蛋鸡粪后收集）由陕西省杨凌示范区某大型养鸡场提供，含水量80%～90%。香菇菌糠由陕西省杨凌示范区食用菌厂提供，含水量50%～55%；主要原料为木屑和麦麸，粉碎后的粒径为1～10 mm。

1.1.2菌种与相关材料植物发酵的乳酸菌原种、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌均由西北农林科技大学生命学院实验中心保存；糖蜜是某甜菜糖厂的副产品，为棕黑色黏稠液体。

1.1.3培养基及试剂PDA 培养基，牛肉膏蛋白胨培养基，麸皮培养基，试剂若干。

1.1.4复合乳酸菌菌剂制备将植物发酵的乳酸菌原种接种于含糖蜜培养液中，32 ℃深层培养5～7 d，至干酪乳杆菌活菌指数为10 亿～20 亿/mL和酒精酵母菌活菌指数0.05 亿～0.20 亿/mL（还含少量的光合细菌、放线菌及丝状真菌等益生菌），即得复合乳酸菌菌剂。

1.1.5复合芽孢杆菌菌粉的制备采用常规方法分别扩大培养枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌种子液。称定量麸皮2 份，分别摊平于2 个搪瓷盘中。1 号盘接5%（质量比，下同）枯草芽孢杆菌种子液，拌匀；2 号盘接5%巨大芽孢杆菌种子液，拌匀。32 ℃培养2 d，取出低温烘干备用。2 种烘干菌粉再等量混合，即得活菌指数是2 亿～3 亿/g 的复合芽孢杆菌菌粉。

1.2 方法

1.2.1以鸡粪生产生物有机肥工艺（两段发酵）流程水冲蛋鸡粪配比香菇菌糠粉得适宜的C/N比→按质量比添加适量复合乳酸菌菌剂于鸡粪池中与基料混匀→移出室外场地→堆积5～7 d 进行厌氧发酵除臭→混料再移入专用发酵槽中并拌入适量复合芽孢杆菌菌粉→搅拌机定期搅拌进行好氧高温发酵7～10 d（降解有机质与杀菌）→降至35 ℃以下移出发酵槽到室内场地堆肥后熟（料堆高1～3 m，后熟发酵约30 d）→阴干（水分含量＜20%）→粉碎、过筛（粒径＜3 mm）→包装时再拌入适量复合芽孢杆菌菌粉→获得生物有机肥成品粉剂。

1.2.2生物有机肥制备试验方法

1.2.2.1 发酵物料混合配比设计合适的物料配比及严格的过程参数控制是获得理想生物有机肥产品的必要条件[9-11]。有机肥发酵过程中最关键的影响因素是水分、透气性和物料的碳氮比。相关生产要求及标准见表3。

表3 有机肥生产要求及标准

据表3设初始试验得表4，按物料比分为3个组和对照1 组（水冲蛋鸡粪）。考虑到发酵温度较高、周期长，调节各组物料含水量至70%。含水量高于70%组，以晾晒调整含水量至70%。各组物料总重控制为200 kg。

表4 发酵混合物料有关参数

1.2.2.2 单因素发酵试验选择原料比、复合乳酸菌菌剂接种量、复合芽孢杆菌菌粉接种量等主要因素对发酵温度的影响进行试验。

1.2.2.3 正交优化试验据单因素试验结果，以4 因素3水平正交表对原料比、复合乳酸菌菌剂接种量、复合芽孢杆菌菌粉接种量等再进行优化试验，选择种子发芽指数和气味对发酵结果进行评价，以确定最佳发酵工艺参数，便于应用于对比试验。试验于2022 年5—6 月进行，发酵周期近50 d，环境温度为25 ℃左右。

1.2.2.4 生物有机肥生产对比试验在正交试验结果基础上，扩大原料量进行不同配比试验生产，通过实际应用效果对比，寻求生物有机肥最佳生产工艺。

1.2.3测定方法

1.2.3.1 有效活菌数计数方法参照NY 884—2012生物有机肥的测定方法进行。

1.2.3.2 种子发芽指数测定以NY/T 525—2021对本试验生物有机肥进行腐熟度“种子发芽指数（GI）”测定，以萝卜籽发芽进行测试，公式如下。

种子发芽指数GI（%）=（处理种子发芽率×处理种子根长）/（对照种子发芽率×对照种子根长）×100。

1.2.3.3 病情指数及防治效果的测定参照GB/T 17980.26—2000，当叶片出现病斑时，进行调查记录，计算病情指数及防治效果。

1.2.3.4 增产率计算增产率计算公式如下：增产率（%）=（处理区产量-对照区产量）/对照区产量×100。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1原料比对发酵温度的影响复合乳酸菌菌剂按1.0%质量比添加，复合芽孢杆菌剂按0.2%质量比添加，结果见图1。由图1得出，原料配比1.5∶1发酵结果较佳。

图1 原料比对发酵温度的影响

2.1.2复合芽孢杆菌剂接种量对发酵温度的影响水冲蛋鸡粪与香菇菌糠配比按1.5∶1，复合乳酸菌菌剂按1.0%添加，结果见图2。由图2得出，复合芽孢杆菌剂接种量0.2%以上效果都较佳，考虑其生产成本选择按0.2%添加。

图2 复合芽孢杆菌剂接种量对发酵温度的影响

2.1.3复合乳酸菌菌剂接种量对发酵温度的影响水冲蛋鸡粪与香菇菌糠配比按1.5∶1，复合芽孢杆菌剂按0.2%添加，结果见图3。由图3 得出，复合乳酸菌菌剂接种量1.0%以上效果较佳。

图3 复合乳酸菌菌剂接种量对发酵温度的影响

2.2 正交试验结果

在单因素试验的基础上再进行正交优化试验，结果见表5。由表5 极差R可知，3 个因素的主次为A＞C＞B，即原料（水冲蛋鸡粪与香菇菌糠）配比对发酵的影响最大，其次是复合芽孢杆菌接种量，复合乳酸菌菌剂的接种量影响较小。发酵最佳条件为A2B2C2，即水冲蛋鸡粪与香菇菌糠配比为1.5∶1，复合乳酸菌菌剂接种量为1.0%，复合芽孢杆菌接种量为0.2%。从气味记录可知，复合乳酸菌菌剂的接种量影响较大。

表5 发酵正交试验结果

2.3 不同处理试生产应用

在正交试验获得最佳发酵条件的结果上，本研究扩大原料量进行不同配比处理的试生产，通过实施例1～2 和对比例1～6 的实际应用效果对比，获取最佳生物有机肥生产工艺。本研究将试生产的实施例1～2 和对比例1～6 的配方有机肥实际施用到猕猴桃、苹果、葡萄3 种果树土壤中，选择增产效率和发病指数2个指标进行对比。从表6可知，实例1、2抗病性较好，增产率较高。

表6 实施例与对比例的实际应用效果单位：%

2.4 生物有机肥指标测定与对比

本试验制成的生物有机肥实例1、2 各取样，测定指标，并与农用微生物菌剂GB 20287—2006和有机肥料NY/T 525—2021 标准进行对比，结果如表7所示。表7 说明，本试验生产的2 种生物有机肥，技术指标高于国家标准。

表7 发酵生物有机肥成分与国标对比

3 结论与讨论

3.1 本试验试制的2种生物有机肥应用效果较佳

本试验研究表明，水冲蛋鸡粪加香菇菌糠发酵生产生物有机肥，最佳条件是料比1.5∶1，复合乳酸菌菌剂接种量为1.0%，复合芽孢杆菌接种量为0.2%。气味记录得知，复合乳酸菌菌剂的接种量影响较大。对比试验表明，本试验生产的2 种生物有机肥，抗病性较好、增产率较高，技术指标高于国标。

3.2 本试验生物有机肥的优势

3.2.1发酵生产工艺可操作性强，成品抑菌防病效果明显本试验将少量天然复合乳酸菌菌剂，添加于易霉变的香菇菌糠与臭味浓的水冲蛋鸡粪混料中，进行厌氧发酵除臭，并抑制细菌性病菌繁殖；再添加复合芽孢杆菌进行好氧高温发酵除虫杀菌降解物料，最后经后熟发酵，极大地增加了有机肥中有效成分的浓度，发芽指数超过82%，实施例1、2实际应用抑菌防病害效果明显。

3.2.2改善土壤性状，对果树及产品安全根系的健康关系着果树生长状况与产果量。本试验生物有机肥中的巨大芽孢杆菌既能促生果树根系，又能速效解磷、保钾，改善土壤理化性质，提高土壤含水量与总孔隙度，减少水土流失[12-13]。另外，芽孢杆菌的“生防作用”机制[14-18]代谢分泌的酶类和抗生素，不易在植物体内残留，确保了果品的安全、优质、高产。