雷忠萍 陳德育 田廣文

（西北農林科技大學生命科學學院，陜西楊凌 712100）

生物有機肥是以有機廢料、畜禽糞便為基質，配以多功能發(fā)酵菌種劑，進行發(fā)酵制成一類兼有機肥和功能性微生物的肥料[1-2]。其較化學肥料，養(yǎng)分齊全，且能改良土壤，充分提高養(yǎng)料利用率；較有機肥，含功能菌量大，具有抗病害能力強、安全性能高等優(yōu)點[3-4]。

養(yǎng)雞業(yè)已集約規(guī)?；?，據(jù)統(tǒng)計，10 萬只蛋雞每天可產雞糞10 t。如此大量的雞糞，若不及時進行無害化處理，臭味極大，易寄生蟲菌與傳染疾病，對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。雞糞相比其他家畜禽糞便而言，養(yǎng)分含量高，尤其鈣、磷含量較高[5-6]。雞糞若作為基肥或沖施到地里，能顯著提高土壤中的氮、磷含量，但雞糞中氮以尿酸形態(tài)為主[7]，易造成植物根系腐爛。

菌糠是食用菌收獲后的廢料，放置易滋生霉菌和害蟲，污染環(huán)境。而香菇菌糠中粗蛋白、粗纖維、碳氮比（C/N）等仍較高（見表1、表2）；其容重較小，吸濕水含量高，保水保肥能力強，是一種能夠改良土壤功能的優(yōu)質堆肥輔料[8]。由表2 可知，雞糞的C/N比過低，而香菇菌糠的C/N 比偏高，若兩者混合調配，能得到堆肥正常、發(fā)酵合適的C/N比。

表1 主要原料理化分析單位：%

表2 試驗所用物料成分有關參考數(shù)據(jù)

利用雞糞為原料生產有機肥的報道較多，但關于添加復合菌以兩段不同發(fā)酵處理雞糞生產生物有機肥的報道較少。為從根本上解決禽糞便、菌糠污染公害，實現(xiàn)農業(yè)固體廢棄物資源化利用，本研究以蛋雞糞配少量香菇菌糠為基料，添加復合菌發(fā)酵研發(fā)果樹專用高效生物有機肥，以期實現(xiàn)低成本工廠化生產。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1發(fā)酵原料水沖蛋雞糞（指以自來水沖出蛋雞糞后收集）由陜西省楊凌示范區(qū)某大型養(yǎng)雞場提供，含水量80%～90%。香菇菌糠由陜西省楊凌示范區(qū)食用菌廠提供，含水量50%～55%；主要原料為木屑和麥麩，粉碎后的粒徑為1～10 mm。

1.1.2菌種與相關材料植物發(fā)酵的乳酸菌原種、枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌均由西北農林科技大學生命學院實驗中心保存；糖蜜是某甜菜糖廠的副產品，為棕黑色黏稠液體。

1.1.3培養(yǎng)基及試劑PDA 培養(yǎng)基，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，麩皮培養(yǎng)基，試劑若干。

1.1.4復合乳酸菌菌劑制備將植物發(fā)酵的乳酸菌原種接種于含糖蜜培養(yǎng)液中，32 ℃深層培養(yǎng)5～7 d，至干酪乳桿菌活菌指數(shù)為10 億～20 億/mL和酒精酵母菌活菌指數(shù)0.05 億～0.20 億/mL（還含少量的光合細菌、放線菌及絲狀真菌等益生菌），即得復合乳酸菌菌劑。

1.1.5復合芽孢桿菌菌粉的制備采用常規(guī)方法分別擴大培養(yǎng)枯草芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌種子液。稱定量麩皮2 份，分別攤平于2 個搪瓷盤中。1 號盤接5%（質量比，下同）枯草芽孢桿菌種子液，拌勻；2 號盤接5%巨大芽孢桿菌種子液，拌勻。32 ℃培養(yǎng)2 d，取出低溫烘干備用。2 種烘干菌粉再等量混合，即得活菌指數(shù)是2 億～3 億/g 的復合芽孢桿菌菌粉。

1.2 方法

1.2.1以雞糞生產生物有機肥工藝（兩段發(fā)酵）流程水沖蛋雞糞配比香菇菌糠粉得適宜的C/N比→按質量比添加適量復合乳酸菌菌劑于雞糞池中與基料混勻→移出室外場地→堆積5～7 d 進行厭氧發(fā)酵除臭→混料再移入專用發(fā)酵槽中并拌入適量復合芽孢桿菌菌粉→攪拌機定期攪拌進行好氧高溫發(fā)酵7～10 d（降解有機質與殺菌）→降至35 ℃以下移出發(fā)酵槽到室內場地堆肥后熟（料堆高1～3 m，后熟發(fā)酵約30 d）→陰干（水分含量＜20%）→粉碎、過篩（粒徑＜3 mm）→包裝時再拌入適量復合芽孢桿菌菌粉→獲得生物有機肥成品粉劑。

1.2.2生物有機肥制備試驗方法

1.2.2.1 發(fā)酵物料混合配比設計合適的物料配比及嚴格的過程參數(shù)控制是獲得理想生物有機肥產品的必要條件[9-11]。有機肥發(fā)酵過程中最關鍵的影響因素是水分、透氣性和物料的碳氮比。相關生產要求及標準見表3。

表3 有機肥生產要求及標準

據(jù)表3設初始試驗得表4，按物料比分為3個組和對照1 組（水沖蛋雞糞）?？紤]到發(fā)酵溫度較高、周期長，調節(jié)各組物料含水量至70%。含水量高于70%組，以晾曬調整含水量至70%。各組物料總重控制為200 kg。

表4 發(fā)酵混合物料有關參數(shù)

1.2.2.2 單因素發(fā)酵試驗選擇原料比、復合乳酸菌菌劑接種量、復合芽孢桿菌菌粉接種量等主要因素對發(fā)酵溫度的影響進行試驗。

1.2.2.3 正交優(yōu)化試驗據(jù)單因素試驗結果，以4 因素3水平正交表對原料比、復合乳酸菌菌劑接種量、復合芽孢桿菌菌粉接種量等再進行優(yōu)化試驗，選擇種子發(fā)芽指數(shù)和氣味對發(fā)酵結果進行評價，以確定最佳發(fā)酵工藝參數(shù)，便于應用于對比試驗。試驗于2022 年5—6 月進行，發(fā)酵周期近50 d，環(huán)境溫度為25 ℃左右。

1.2.2.4 生物有機肥生產對比試驗在正交試驗結果基礎上，擴大原料量進行不同配比試驗生產，通過實際應用效果對比，尋求生物有機肥最佳生產工藝。

1.2.3測定方法

1.2.3.1 有效活菌數(shù)計數(shù)方法參照NY 884—2012生物有機肥的測定方法進行。

1.2.3.2 種子發(fā)芽指數(shù)測定以NY/T 525—2021對本試驗生物有機肥進行腐熟度“種子發(fā)芽指數(shù)（GI）”測定，以蘿卜籽發(fā)芽進行測試，公式如下。

種子發(fā)芽指數(shù)GI（%）=（處理種子發(fā)芽率×處理種子根長）/（對照種子發(fā)芽率×對照種子根長）×100。

1.2.3.3 病情指數(shù)及防治效果的測定參照GB/T 17980.26—2000，當葉片出現(xiàn)病斑時，進行調查記錄，計算病情指數(shù)及防治效果。

1.2.3.4 增產率計算增產率計算公式如下：增產率（%）=（處理區(qū)產量-對照區(qū)產量）/對照區(qū)產量×100。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1原料比對發(fā)酵溫度的影響復合乳酸菌菌劑按1.0%質量比添加，復合芽孢桿菌劑按0.2%質量比添加，結果見圖1。由圖1得出，原料配比1.5∶1發(fā)酵結果較佳。

圖1 原料比對發(fā)酵溫度的影響

2.1.2復合芽孢桿菌劑接種量對發(fā)酵溫度的影響水沖蛋雞糞與香菇菌糠配比按1.5∶1，復合乳酸菌菌劑按1.0%添加，結果見圖2。由圖2得出，復合芽孢桿菌劑接種量0.2%以上效果都較佳，考慮其生產成本選擇按0.2%添加。

圖2 復合芽孢桿菌劑接種量對發(fā)酵溫度的影響

2.1.3復合乳酸菌菌劑接種量對發(fā)酵溫度的影響水沖蛋雞糞與香菇菌糠配比按1.5∶1，復合芽孢桿菌劑按0.2%添加，結果見圖3。由圖3 得出，復合乳酸菌菌劑接種量1.0%以上效果較佳。

圖3 復合乳酸菌菌劑接種量對發(fā)酵溫度的影響

2.2 正交試驗結果

在單因素試驗的基礎上再進行正交優(yōu)化試驗，結果見表5。由表5 極差R可知，3 個因素的主次為A＞C＞B，即原料（水沖蛋雞糞與香菇菌糠）配比對發(fā)酵的影響最大，其次是復合芽孢桿菌接種量，復合乳酸菌菌劑的接種量影響較小。發(fā)酵最佳條件為A2B2C2，即水沖蛋雞糞與香菇菌糠配比為1.5∶1，復合乳酸菌菌劑接種量為1.0%，復合芽孢桿菌接種量為0.2%。從氣味記錄可知，復合乳酸菌菌劑的接種量影響較大。

表5 發(fā)酵正交試驗結果

2.3 不同處理試生產應用

在正交試驗獲得最佳發(fā)酵條件的結果上，本研究擴大原料量進行不同配比處理的試生產，通過實施例1～2 和對比例1～6 的實際應用效果對比，獲取最佳生物有機肥生產工藝。本研究將試生產的實施例1～2 和對比例1～6 的配方有機肥實際施用到獼猴桃、蘋果、葡萄3 種果樹土壤中，選擇增產效率和發(fā)病指數(shù)2個指標進行對比。從表6可知，實例1、2抗病性較好，增產率較高。

表6 實施例與對比例的實際應用效果單位：%

2.4 生物有機肥指標測定與對比

本試驗制成的生物有機肥實例1、2 各取樣，測定指標，并與農用微生物菌劑GB 20287—2006和有機肥料NY/T 525—2021 標準進行對比，結果如表7所示。表7 說明，本試驗生產的2 種生物有機肥，技術指標高于國家標準。

表7 發(fā)酵生物有機肥成分與國標對比

3 結論與討論

3.1 本試驗試制的2種生物有機肥應用效果較佳

本試驗研究表明，水沖蛋雞糞加香菇菌糠發(fā)酵生產生物有機肥，最佳條件是料比1.5∶1，復合乳酸菌菌劑接種量為1.0%，復合芽孢桿菌接種量為0.2%。氣味記錄得知，復合乳酸菌菌劑的接種量影響較大。對比試驗表明，本試驗生產的2 種生物有機肥，抗病性較好、增產率較高，技術指標高于國標。

3.2 本試驗生物有機肥的優(yōu)勢

3.2.1發(fā)酵生產工藝可操作性強，成品抑菌防病效果明顯本試驗將少量天然復合乳酸菌菌劑，添加于易霉變的香菇菌糠與臭味濃的水沖蛋雞糞混料中，進行厭氧發(fā)酵除臭，并抑制細菌性病菌繁殖；再添加復合芽孢桿菌進行好氧高溫發(fā)酵除蟲殺菌降解物料，最后經后熟發(fā)酵，極大地增加了有機肥中有效成分的濃度，發(fā)芽指數(shù)超過82%，實施例1、2實際應用抑菌防病害效果明顯。

3.2.2改善土壤性狀，對果樹及產品安全根系的健康關系著果樹生長狀況與產果量。本試驗生物有機肥中的巨大芽孢桿菌既能促生果樹根系，又能速效解磷、保鉀，改善土壤理化性質，提高土壤含水量與總孔隙度，減少水土流失[12-13]。另外，芽孢桿菌的“生防作用”機制[14-18]代謝分泌的酶類和抗生素，不易在植物體內殘留，確保了果品的安全、優(yōu)質、高產。

3.3 本試驗研制的生物有機肥值得推廣應用

本試驗研制的生物有機肥，原料易得、生產成本低，肥效質量穩(wěn)定,為廢料加工利用、減少環(huán)境污染提供了一條經濟有效的途徑。