劉慶祥，曹 杰，劉亞民，曲 劍

(1.濰坊市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 山東濰坊 261031；2.臨沂市廣播電視臺(tái) 山東臨沂 276000；3.山東中創(chuàng)億豐肥料〔集團(tuán)〕有限公司 山東濰坊 261041)

0 概述

由于常年大量和盲目使用化肥，導(dǎo)致土壤理化性能變差，土傳病害傳播嚴(yán)重，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)了高投入、低產(chǎn)出的現(xiàn)象，影響了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入和種糧積極性。為此，山東中創(chuàng)億豐肥料(集團(tuán))有限公司研發(fā)了一種能夠在植物體內(nèi)定殖、繁殖、轉(zhuǎn)移，與植物親和性高的生物有機(jī)肥料。新產(chǎn)品既能促生增產(chǎn)，又能防控土傳病害、改良土壤，還可提高施肥農(nóng)作物根際區(qū)域的微生物平衡，促進(jìn)益生菌繁殖，對(duì)環(huán)境相對(duì)安全。

在防控土傳病害生物有機(jī)肥的研發(fā)過程中，首先篩選出優(yōu)良菌株枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌，具有防控土壤中真菌性病害、調(diào)整菌群平衡、產(chǎn)生抗菌活性物質(zhì)、殺滅致病菌、克服農(nóng)作物連作種植障礙等功能；再篩選出巨大芽孢桿菌和膠質(zhì)芽孢桿菌，具有溶磷解鉀，降解有毒、有害物質(zhì)，防控土傳病害等作用。研發(fā)的生物有機(jī)肥同時(shí)輔加有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、氮磷鉀、硒鋅硼等有機(jī)肥和大中微量植物營(yíng)養(yǎng)元素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可有效增加農(nóng)作物養(yǎng)分的供應(yīng)量，調(diào)節(jié)土壤的理化性能，提高農(nóng)作物免疫力，增強(qiáng)農(nóng)作物抗病蟲害的能力，還可改良土壤、恢復(fù)地力，防控土傳病害的發(fā)生。

本研究在內(nèi)生芽孢桿菌應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)原始菌種的單獨(dú)培植、純化復(fù)壯、液體制種、聯(lián)合發(fā)酵、板式壓濾、低溫干燥等工藝技術(shù)方案，開發(fā)了既可提高菌株?duì)I養(yǎng)，又能提高活性菌株數(shù)量、增加養(yǎng)分供應(yīng)量、活化土壤的生物有機(jī)肥制備技術(shù)，研發(fā)了具有促進(jìn)生長(zhǎng)和防控土傳病害的微生物菌劑和生物有機(jī)肥。

1 土傳病害的種類與傳播

在土壤中經(jīng)常出現(xiàn)、危害較為嚴(yán)重的土傳病害有60多種，如真菌、細(xì)菌、放線菌、腐霉菌、絲核菌、尖孢鐮孢菌、黃萎輪枝孢菌以及部分病毒性病害和線蟲等，這些真菌性、細(xì)菌性、病毒性病害統(tǒng)稱為土傳病害。土傳病害是通過土壤或借助病殘?bào)w在土壤中越冬進(jìn)行傳播，當(dāng)條件適宜時(shí)土傳病害從農(nóng)作物的根部或莖部進(jìn)入侵害農(nóng)作物。

2 生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型

在生物有機(jī)肥生產(chǎn)過程中，需要對(duì)菌株進(jìn)行液體發(fā)酵。將培養(yǎng)基接種菌苗后進(jìn)行攪拌，提供適宜的溫度和足夠的氧氣，菌種不斷繁殖，達(dá)到預(yù)定的密度后，再與適量的填充物混合形成商品微生物菌劑?，F(xiàn)有的微生物菌劑生產(chǎn)線由多種功能的裝置組合而成，各裝置相互獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，無法滿足持續(xù)大批量生產(chǎn)的要求。為此，山東中創(chuàng)億豐肥料(集團(tuán))有限公司研發(fā)了一種微生物菌劑生產(chǎn)裝置，包括培養(yǎng)罐、水槽、混合機(jī)、造粒機(jī)、低溫烘干機(jī)、篩分機(jī)等設(shè)備?；旌蠙C(jī)的輸入端通過管道連接到培養(yǎng)罐的出料口，混合機(jī)的輸出端通過傳送帶連接到造粒機(jī)的輸入端，造粒機(jī)的輸出端連接到篩分機(jī)的輸入端。其特征在于：培養(yǎng)罐包括罐體、加料口、出料口，罐體上端固定安裝電動(dòng)機(jī)，攪拌軸上固定連接有齒形消沫器、攪拌槳；罐體的上端設(shè)有接種口；罐體的外壁設(shè)有夾層水套，冷卻水入口通過管道和水泵與水槽的輸出端連接，冷卻水出口通過管道連接到水槽的輸入端；罐體的內(nèi)腔中設(shè)有空氣管，空氣管的上端穿過罐體的側(cè)壁延伸到罐體外部，空氣管的下端延伸到攪拌軸的下方。采用上述方案后，微生物菌劑生產(chǎn)裝置可連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3 產(chǎn)品的制備技術(shù)

首先篩選出能夠提高土壤肥力，改善土壤理化性能，維持農(nóng)作物根際區(qū)域微生物平衡和有效防控相關(guān)農(nóng)作物的真菌性病害、再植障礙、蟲害等土傳病害，以及對(duì)環(huán)境相對(duì)安全的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠質(zhì)芽孢桿菌等[1]，其制備技術(shù)如下。

3.1 菌種復(fù)壯

將保藏的枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠質(zhì)芽孢桿菌菌株分別進(jìn)行斜面活化。

3.2 一級(jí)種子培養(yǎng)和平板培養(yǎng)基的配制

在蒸餾水中按配方加入蛋白胨、葡葡糖、牛肉膏、氯化鈉、瓊脂粉等原料,攪拌、加熱，待原料全部溶解后置于126 ℃的高壓滅菌鍋內(nèi)，滅菌處理20 min，然后冷卻至16 ℃，將生成物放在平板上，使其形成平板培養(yǎng)基。

3.3 菌種接種

將平板培養(yǎng)基放入超凈工作臺(tái)，打開紫外燈照射30 min，然后采用劃線接種的方法將斜面種子接種到經(jīng)過照射處理的平板培養(yǎng)基上。

3.4 菌種培養(yǎng)

在生化培養(yǎng)箱內(nèi), 放入接種好的平板，溫度控制在37 ℃，培養(yǎng)24 h,使其成為一級(jí)種子。

3.5 二級(jí)種子培養(yǎng)

在無菌環(huán)境中將一級(jí)種子轉(zhuǎn)接至三角瓶中進(jìn)行二級(jí)種子培養(yǎng),培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),合格者成為二級(jí)種子。

3.6 擴(kuò)大培養(yǎng)

在500 L的種子罐中進(jìn)行三級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)。首先按配方要求配制發(fā)酵液培養(yǎng)基,于121 ℃對(duì)種子罐滅菌處理30 min，然后冷卻至38 ℃，無菌操作接入二級(jí)種子，培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)周期對(duì)種子的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),合格則進(jìn)入下一工序。種子罐壓力為0.1 MPa，工作溫度(37±1)℃，工作時(shí)間16～20 h。

培養(yǎng)基配方：玉米粉8.0 kg；蛋白胨3.0 kg；硫酸鎂3.0 kg；豆餅粉5.0 kg；尿素0.9 kg；磷酸氫二鉀0.7 kg。調(diào)節(jié)pH至7.1～7.2，加入蒸餾水定容，配制成發(fā)酵液。

擴(kuò)大培養(yǎng)在5 000 L發(fā)酵罐中進(jìn)行。根據(jù)培養(yǎng)基配方配制培養(yǎng)基，121 ℃滅菌30 min，冷卻至39 ℃時(shí)接入三級(jí)種子，培養(yǎng)完畢后對(duì)每毫升活菌總數(shù)及雜菌率進(jìn)行測(cè)定。培養(yǎng)罐壓力0.09～0.10 MPa，工作溫度(39±1)℃，工作時(shí)間22～26 h。

四級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)在10 000 L發(fā)酵罐中進(jìn)行。根據(jù)培養(yǎng)基配方配制培養(yǎng)基，121 ℃滅菌30 min，冷卻至39 ℃時(shí)接入三級(jí)種子，發(fā)酵液空孢達(dá)到90%時(shí)放罐。工作壓力0.09～0.10 MPa，發(fā)酵溫度控制在(38±2)℃，pH 6.8～7.3，發(fā)酵時(shí)間23～26 h。

3.7 板框壓濾

將發(fā)酵液輸送至板框壓濾設(shè)備內(nèi)進(jìn)行壓濾，得到高濃度菌泥并檢測(cè)活菌總數(shù)。

4 防控土傳病害生物有機(jī)肥的制備

防控土傳病害生物有機(jī)肥的配方(質(zhì)量份數(shù)比)：腐殖酸20份，菌蘑菌棒20份，秸稈有機(jī)肥20份，鉀長(zhǎng)石10份，磷灰石10份，磷石膏10份，煙沫4份，復(fù)合微生物菌劑6份，尿素0～5份，磷酸一銨0～9份，氯化鉀0～6份，農(nóng)用硒肥0～3份，硫酸鋅0～5份，硼砂0～5份。

防控土傳病害生物有機(jī)肥分為粉狀和顆粒狀兩種規(guī)格。粉狀防控土傳病害生物有機(jī)肥是通過原料計(jì)量、混合、堆化處理、定量包裝工序制備而成。顆粒狀防控土傳病害生物有機(jī)肥是在轉(zhuǎn)鼓蒸汽造粒、雙烘單冷有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥生產(chǎn)裝置中制備而成，其生產(chǎn)過程包括計(jì)量、混合、造粒、干燥、冷卻、篩分、定量包裝。為保證防控土傳病害生物有機(jī)肥中有益菌的存活率，烘干機(jī)出口溫度不能超過120 ℃。

5 防控土傳病害生物有機(jī)肥的特點(diǎn)

防控土傳病害生物有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)、有益微生物菌和無機(jī)元素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用可增加土壤養(yǎng)分含量，刺激植物生長(zhǎng)，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，具有改善植物生態(tài)環(huán)境和抑制土壤中的真菌、細(xì)菌、放線菌、腐霉菌、白粉病、輪紋病、線蟲病、根腐病、紅腐病等土傳病害的作用；同時(shí)其還能改良土壤結(jié)構(gòu)，消除或減輕土壤污染，減少化肥使用量，減輕因過量使用化肥而引起的面源環(huán)境污染問題[1]。

防控土傳病害生物有機(jī)肥中的枯草芽孢桿菌在土壤中能夠產(chǎn)生多種抗菌素和酶，具有廣譜抗菌性，可提高植物的抗逆能力。

防控土傳病害生物有機(jī)肥中的地衣芽孢桿菌具有生物奪氧功能，能夠產(chǎn)生抗菌活性物質(zhì)，抑制致病菌生長(zhǎng)、繁殖，具有殺滅致病菌、促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提升植物抗逆性、防控土傳病害和放重茬的作用。

防控土傳病害生物有機(jī)肥中的巨大芽孢桿菌具有溶解有機(jī)磷作用，能分解出磷灰石中的磷，并分泌出植物生長(zhǎng)刺激素及多種酶，提高作物產(chǎn)量[2]。

防控土傳病害生物有機(jī)肥中的膠質(zhì)芽孢桿菌在土壤中能夠產(chǎn)生多種外源性消化酶，具有較強(qiáng)的生物奪氧功能，可促進(jìn)有益厭氧微生物的生長(zhǎng)、繁殖；可有效防控輪紋病、白粉病、紅腐病、褐腐病、斑點(diǎn)落葉病等植物病害，具有較強(qiáng)的生物防控和抗病能力。