一种烟草保水生物有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于水土保持技术领域，涉及一种烟草保水生物有机肥及其制备方法。

背景技术

我国是世界上烟草栽培面积最大的国家，部分省份烟草种植面积数百万亩，烟草收入是当地农民家庭收入的一个重要来源。部分地区的烟草的栽种时间为每年的2～5月份，是一年中降水较少的时间段，栽种的烟草需要人工挑水浇灌，耗费大量的人力。

保水肥料，是一类含有保水物质的肥料，其中大部分保水肥料中添加的保水物质为聚丙烯酰胺类物质或者腐殖酸类物质。部分的化学物质容易引起土壤板结、植物烂根，而且部分化学物质分解后产物具有生物毒性。微生物次级代谢产物如多聚氨基酸、高分子多糖如多聚谷氨酸、多聚赖氨酸、黄原胶等，具有很强的吸水保水效果，且无毒无害。由微生物发酵生产的、具有保水作用的纯品广泛应用于食品、医药、化妆品等高附加值行业，直接添加到肥料中形成具有保水功能的肥料，鲜有报道。

烟草主要以垄栽为主，垄上覆膜保温保墒，在垄上穿过地膜打孔，将烟苗投入孔中，通过水瓢向烟草根部浇水定苗。降雨可以依靠地膜四周的水向烟草根基部集中，然后渗入根基土壤，烟草生育前期的水分对于烟苗的成活至关重要。使用保水生物有机肥能够将人工浇灌的定根水和自然降水固持于烟苗根部，有利于烟苗成活，提高水分的利用效率。

由此可见，发明一种适用于垄栽作物烟草的保水生物有机肥十分必要。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种烟草的保水生物有机肥，该生物有机肥是通过微生物发酵废弃物生产，能够提高垄栽作物烟草的土壤水分。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出一种烟草保水生物有机肥，所述烟草保水生物有机肥由具有分泌γ-多聚谷氨酸功能的解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillus.amyloliquefaciens IAE，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，菌种保藏号为CCTCC NO：M 2013086)经两次发酵制备而得，其中，所述烟草保水生物有机肥含有0.5×10⁸cfu g^-1以上的解淀粉芽孢杆菌IAE、γ-多聚谷氨酸含量≥21g kg^-1干重，含水量≤30％、有机质含量≥45％。

具体地，两次发酵的发酵底物分别为一级发酵底物和二级发酵底物，其中，所述的一级发酵底物包括如下重量份数的组分：味精渣150～200份、豆粕粉70～90份、糖蜜渣20～30份和MgSO₄0.5份制备而成；所述的二级发酵底物包括如下重量份数的组分：腐殖酸10～15份和醋糟堆肥20～30份。

优选地，所述的醋糟堆肥为腐熟后的醋糟堆肥，发芽指数98％以上、有机质质量比含量≥45％、含水量质量比为30％～35％。

其中，所述的一级发酵底物的各组分混合后，调节含水量为50～55％，115℃灭菌30min后备用。

本发明进一步提出了上述的烟草保水生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将解淀粉芽孢杆菌IAE接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速130～160rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于1×10⁹cfu ml^-1，然后将种子按照5％的体积比接种到液体发酵培养基中进行液体发酵生产，发酵生产的条件为：培养温度28～35℃，溶氧通气量范围为30～100％，120～160rpm，发酵后期部分菌株形成芽孢，其中菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，得到解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液；

(2)将味精渣150～200g、豆粕粉70～90g、糖蜜渣20～30g和MgSO₄0.5g混合，调节含水量50～55wt％，115℃下灭菌30min，得到一级固体发酵基质，按照一级固体发酵基质体积的5％的比例接种步骤(1)得到的到解淀粉芽孢杆菌IAE的发酵液，将上述发酵基质堆成1～2米宽、0.8～1.2米高的条垛，条垛中心温度55～60℃时候开始翻堆，根据外界温度的不同，发酵15～20天，得到一次发酵产物；

(3)将步骤(2)所得的一次发酵产物和腐殖酸混合，静置稳定3～5h，静置稳定后的固形物和腐熟后的醋糟堆肥混合，二次发酵3～5天，得到二次发酵产物，其中，一次发酵产物、腐殖酸和醋糟堆肥的重量份数比50～55∶10～15∶40～50；

(4)将步骤(3)所得的二次发酵后产物低温干燥至含水量质量比≤30％，包装即得烟草保水生物有机肥。

具体地，步骤(1)中，所述的液体种子培养基的配方为，按照1L培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，自来水1000ml，pH范围7.0～7.5，121℃灭菌20min后备用。

步骤(1)中，所用的液体发酵培养基配方为，按照1L培养基配制：葡萄糖80g，豆粉30g，谷氨酸钠2g，(NH₄)₂SO₄6g，K₂HPO₄2g，MgSO₄0.25g，MnSO₄0.2g，蒸馏水1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min后备用。

优选地，步骤(3)所用腐熟后的醋糟堆肥为发芽指数98％以上、有机质质量比含量≥45％、含水量质量比30％～35％的醋糟堆肥。

解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillus.amyloliquefaciens IAE)，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，菌种保藏号为CCTCC NO：M 2013086。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明采用微生物菌株发酵味精生产工业的下脚料味精渣和蔗糖生产工业下脚料糖蜜等废弃物，无论是发酵底物，还是发酵产物都无毒，适用于烟草的栽培使用；

(2)本发明中二次发酵底物采用醋糟堆肥，由于醋的发酵过程添加大量的稻壳增加发酵基质的通气性，该堆肥原料中稻壳含量较高，本发明的产品能够增加土壤的孔隙，相较于腐熟的牛粪、鸡粪等堆肥，更有利于γ-多聚谷氨酸等有效保水物质将水分蓄持于土壤空隙。

附图说明

图1不同处理烟株下方0～10cm土壤含水量的示意图；

图2不同处理烟株鲜重的示意图。

具体实施方式

本发明提出一种烟草保水生物有机肥，该烟草保水生物有机肥由具有分泌γ-多聚谷氨酸功能的解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillus.amyloliquefaciens IAE，2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国武汉武汉大学，菌种保藏号为CCTCC NO：M 2013086)经两次发酵制备而得，其中，本烟草保水生物有机肥含有0.5×10⁸cfu g^-1以上的解淀粉芽孢杆菌IAE、γ-多聚谷氨酸含量≥21g kg^-1干重，含水量≤30％、有机质含量≥45％。下面将具体阐述其制备方法。

实施例1烟草保水生物有机肥的制备。

(1)菌剂生产

1)将Bacillus.amyloliquefaciens IAE接种到液体种子培养基培养，培养条件为：培养温度37℃，摇床转速130～160rpm，培养时间24小时，种子含菌量大于1×10⁹cfu ml^-1，种子按照5％体积比接种到发酵罐进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为：培养温度28～35℃，溶氧通气量范围为30～100％，120～160rpm，发酵后期部分菌株形成芽孢，发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×10⁹cfu ml^-1，发酵液浓度变稠；所用的液体的种子培养基的配方为，按照1L培养基配制：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，自来水1000ml，pH范围7.0-7.5，121℃灭菌20min。所用的液体发酵培养基配方为，按照1L培养基配制：葡萄糖80g，豆粉30g，谷氨酸钠2g，(NH₄)₂SO₄6g，NaCl 5g，K₂HPO₄2g，MgSO₄0.25g，MnSO₄0.2g，蒸 馏水1000ml，pH值自然，115℃灭菌30min；

2)将味精渣150～200g、豆粕粉70～90g、糖蜜渣20～30g和MgSO₄0.5g，混合，调节含水量50～55wt％，115℃灭菌30min，按照5％的体积比接种B.amyloliquefaciens IAE发酵液，将发酵基质堆成1～2米宽、0.8～1.2米高的条垛，条垛中心温度55～60℃时候开始翻堆，根据外界温度的不同，发酵15～20天。

(2)固体发酵

1)将菌剂生产的步骤2)的发酵产物50～55份(重量份数，下同)和腐殖酸10～15份彻底的混合，静置稳定3～5h。选取发芽指数98％以上、有机质质量比含量≥45％、含水量质量比30％～35％、腐熟的醋糟堆肥，将所有的静置稳定后的固形物和醋糟堆肥40～50份彻底的混合，二次发酵3～5天，得到二次发酵产物。

2)将二次发酵产物低温干燥至含水量质量比≤30％，包装出厂即为烟草保水生物有机肥。

实施例2烟草保水生物有机肥的盆栽实验效果。

试验选用烟草品种为K326。烟草的栽种方法为在垄上穿过地膜打孔，将烟苗放入孔中，然后向烟苗根际浇灌定根水。保水生物有机肥施用方法为，烟草投入孔洞后，通过膜上的孔洞，向每株烟苗根际投加60g普通有机肥或者实施例1制备的保水生物有机肥，然后浇灌300ml定根水。

实验设置三个处理，分别为：

(1)对照，不施用普通有机肥或者保水生物有机肥；

(2)普通有机肥，施用普通有机肥；

(3)保水有机肥(实施例1制备的)，施用保水生物有机肥。

烟苗移栽30天后，测定烟株正下方0～10cm土壤含水量并测定烟株的鲜重。

测定0～10cm土壤含水量和烟草植株的鲜重分别如图1和图2所示，施用普通有机肥和生物保水有机肥都能够显著的增加0～10cm土壤的含水量和烟草植株的鲜重。相较于对照处理，有机肥处理土壤含水量和植株鲜重分别增加了5.2％和8.9％，保水有机肥处理土壤含水量和植株鲜重分别增加了32.7％和55.6％。保水生物有机肥能够显著地增加烟株根际土壤的含水量和苗期烟株的鲜重。

本发明通过采用微生物菌株发酵味精生产工业的下脚料味精渣和蔗糖生产工业下脚料糖蜜等废弃物，无论是发酵底物，还是发酵产物都无毒，适用于烟草的栽培使用；而二次发酵底物采用醋糟堆肥，由于醋的发酵过程添加大量的稻壳增加发酵基质的通气性，该堆肥原料中稻壳含量较高，因此，本发明的产品能够 增加土壤的孔隙，相较于腐熟的牛粪、鸡粪等堆肥，更有利于γ-多聚谷氨酸等有效保水物质将水分蓄持于土壤空隙。