防控土传病害生物有机肥制备新技术

刘庆祥，曹 杰，刘亚民，曲 剑

(1.潍坊市产品质量监督检验所 山东潍坊 261031；2.临沂市广播电视台 山东临沂 276000；3.山东中创亿丰肥料〔集团〕有限公司 山东潍坊 261041)

0 概述

由于常年大量和盲目使用化肥，导致土壤理化性能变差，土传病害传播严重，在农业生产中出现了高投入、低产出的现象，影响了农民的经济收入和种粮积极性。为此，山东中创亿丰肥料(集团)有限公司研发了一种能够在植物体内定殖、繁殖、转移，与植物亲和性高的生物有机肥料。新产品既能促生增产，又能防控土传病害、改良土壤，还可提高施肥农作物根际区域的微生物平衡，促进益生菌繁殖，对环境相对安全。

在防控土传病害生物有机肥的研发过程中，首先筛选出优良菌株枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，具有防控土壤中真菌性病害、调整菌群平衡、产生抗菌活性物质、杀灭致病菌、克服农作物连作种植障碍等功能；再筛选出巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌，具有溶磷解钾，降解有毒、有害物质，防控土传病害等作用。研发的生物有机肥同时辅加有机质、腐殖酸、氮磷钾、硒锌硼等有机肥和大中微量植物营养元素，在农业生产中可有效增加农作物养分的供应量，调节土壤的理化性能，提高农作物免疫力，增强农作物抗病虫害的能力，还可改良土壤、恢复地力，防控土传病害的发生。

本研究在内生芽孢杆菌应用技术的基础上，提出了对原始菌种的单独培植、纯化复壮、液体制种、联合发酵、板式压滤、低温干燥等工艺技术方案，开发了既可提高菌株营养，又能提高活性菌株数量、增加养分供应量、活化土壤的生物有机肥制备技术，研发了具有促进生长和防控土传病害的微生物菌剂和生物有机肥。

1 土传病害的种类与传播

在土壤中经常出现、危害较为严重的土传病害有60多种，如真菌、细菌、放线菌、腐霉菌、丝核菌、尖孢镰孢菌、黄萎轮枝孢菌以及部分病毒性病害和线虫等，这些真菌性、细菌性、病毒性病害统称为土传病害。土传病害是通过土壤或借助病残体在土壤中越冬进行传播，当条件适宜时土传病害从农作物的根部或茎部进入侵害农作物。

2 生产设备的设计与选型

在生物有机肥生产过程中，需要对菌株进行液体发酵。将培养基接种菌苗后进行搅拌，提供适宜的温度和足够的氧气，菌种不断繁殖，达到预定的密度后，再与适量的填充物混合形成商品微生物菌剂。现有的微生物菌剂生产线由多种功能的装置组合而成，各装置相互独立，不能实现连续生产，生产效率低、产品质量不稳定，无法满足持续大批量生产的要求。为此，山东中创亿丰肥料(集团)有限公司研发了一种微生物菌剂生产装置，包括培养罐、水槽、混合机、造粒机、低温烘干机、筛分机等设备。混合机的输入端通过管道连接到培养罐的出料口，混合机的输出端通过传送带连接到造粒机的输入端，造粒机的输出端连接到筛分机的输入端。其特征在于：培养罐包括罐体、加料口、出料口，罐体上端固定安装电动机，搅拌轴上固定连接有齿形消沫器、搅拌桨；罐体的上端设有接种口；罐体的外壁设有夹层水套，冷却水入口通过管道和水泵与水槽的输出端连接，冷却水出口通过管道连接到水槽的输入端；罐体的内腔中设有空气管，空气管的上端穿过罐体的侧壁延伸到罐体外部，空气管的下端延伸到搅拌轴的下方。采用上述方案后，微生物菌剂生产装置可连续生产，且生产效率高、产品质量稳定。

3 产品的制备技术

首先筛选出能够提高土壤肥力，改善土壤理化性能，维持农作物根际区域微生物平衡和有效防控相关农作物的真菌性病害、再植障碍、虫害等土传病害，以及对环境相对安全的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌等[1]，其制备技术如下。

3.1 菌种复壮

将保藏的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌菌株分别进行斜面活化。

3.2 一级种子培养和平板培养基的配制

在蒸馏水中按配方加入蛋白胨、葡葡糖、牛肉膏、氯化钠、琼脂粉等原料,搅拌、加热，待原料全部溶解后置于126 ℃的高压灭菌锅内，灭菌处理20 min，然后冷却至16 ℃，将生成物放在平板上，使其形成平板培养基。

3.3 菌种接种

将平板培养基放入超净工作台，打开紫外灯照射30 min，然后采用划线接种的方法将斜面种子接种到经过照射处理的平板培养基上。

3.4 菌种培养

在生化培养箱内, 放入接种好的平板，温度控制在37 ℃，培养24 h,使其成为一级种子。

3.5 二级种子培养

在无菌环境中将一级种子转接至三角瓶中进行二级种子培养,培养至对数生长期，进行质量检测,合格者成为二级种子。

3.6 扩大培养

在500 L的种子罐中进行三级种子扩大培养。首先按配方要求配制发酵液培养基,于121 ℃对种子罐灭菌处理30 min，然后冷却至38 ℃，无菌操作接入二级种子，培养至对数生长周期对种子的质量进行检测,合格则进入下一工序。种子罐压力为0.1 MPa，工作温度(37±1)℃，工作时间16～20 h。

培养基配方：玉米粉8.0 kg；蛋白胨3.0 kg；硫酸镁3.0 kg；豆饼粉5.0 kg；尿素0.9 kg；磷酸氢二钾0.7 kg。调节pH至7.1～7.2，加入蒸馏水定容，配制成发酵液。

扩大培养在5 000 L发酵罐中进行。根据培养基配方配制培养基，121 ℃灭菌30 min，冷却至39 ℃时接入三级种子，培养完毕后对每毫升活菌总数及杂菌率进行测定。培养罐压力0.09～0.10 MPa，工作温度(39±1)℃，工作时间22～26 h。

四级种子扩大培养在10 000 L发酵罐中进行。根据培养基配方配制培养基，121 ℃灭菌30 min，冷却至39 ℃时接入三级种子，发酵液空孢达到90%时放罐。工作压力0.09～0.10 MPa，发酵温度控制在(38±2)℃，pH 6.8～7.3，发酵时间23～26 h。

3.7 板框压滤

将发酵液输送至板框压滤设备内进行压滤，得到高浓度菌泥并检测活菌总数。

4 防控土传病害生物有机肥的制备

防控土传病害生物有机肥的配方(质量份数比)：腐殖酸20份，菌蘑菌棒20份，秸秆有机肥20份，钾长石10份，磷灰石10份，磷石膏10份，烟沫4份，复合微生物菌剂6份，尿素0～5份，磷酸一铵0～9份，氯化钾0～6份，农用硒肥0～3份，硫酸锌0～5份，硼砂0～5份。

防控土传病害生物有机肥分为粉状和颗粒状两种规格。粉状防控土传病害生物有机肥是通过原料计量、混合、堆化处理、定量包装工序制备而成。颗粒状防控土传病害生物有机肥是在转鼓蒸汽造粒、双烘单冷有机-无机复混肥生产装置中制备而成，其生产过程包括计量、混合、造粒、干燥、冷却、筛分、定量包装。为保证防控土传病害生物有机肥中有益菌的存活率，烘干机出口温度不能超过120 ℃。

5 防控土传病害生物有机肥的特点

防控土传病害生物有机肥富含有机质、有益微生物菌和无机元素，在农业生产中应用可增加土壤养分含量，刺激植物生长，增加农作物产量，提高农产品品质，降低农业生产成本，具有改善植物生态环境和抑制土壤中的真菌、细菌、放线菌、腐霉菌、白粉病、轮纹病、线虫病、根腐病、红腐病等土传病害的作用；同时其还能改良土壤结构，消除或减轻土壤污染，减少化肥使用量，减轻因过量使用化肥而引起的面源环境污染问题[1]。

防控土传病害生物有机肥中的枯草芽孢杆菌在土壤中能够产生多种抗菌素和酶，具有广谱抗菌性，可提高植物的抗逆能力。

防控土传病害生物有机肥中的地衣芽孢杆菌具有生物夺氧功能，能够产生抗菌活性物质，抑制致病菌生长、繁殖，具有杀灭致病菌、促进植物生长、提升植物抗逆性、防控土传病害和放重茬的作用。

防控土传病害生物有机肥中的巨大芽孢杆菌具有溶解有机磷作用，能分解出磷灰石中的磷，并分泌出植物生长刺激素及多种酶，提高作物产量[2]。

防控土传病害生物有机肥中的胶质芽孢杆菌在土壤中能够产生多种外源性消化酶，具有较强的生物夺氧功能，可促进有益厌氧微生物的生长、繁殖；可有效防控轮纹病、白粉病、红腐病、褐腐病、斑点落叶病等植物病害，具有较强的生物防控和抗病能力。