防控土傳病害生物有機肥制備新技術

劉慶祥，曹 杰，劉亞民，曲 劍

(1.濰坊市產品質量監督檢驗所 山東濰坊 261031；2.臨沂市廣播電視臺 山東臨沂 276000；3.山東中創億豐肥料〔集團〕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，導致土壤理化性能變差，土傳病害傳播嚴重，在農業生產中出現了高投入、低產出的現象，影響了農民的經濟收入和種糧積極性。為此，山東中創億豐肥料(集團)有限公司研發了一種能夠在植物體內定殖、繁殖、轉移，與植物親和性高的生物有機肥料。新產品既能促生增產，又能防控土傳病害、改良土壤，還可提高施肥農作物根際區域的微生物平衡，促進益生菌繁殖，對環境相對安全。

在防控土傳病害生物有機肥的研發過程中，首先篩選出優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、調整菌群平衡、產生抗菌活性物質、殺滅致病菌、克服農作物連作種植障礙等功能；再篩選出巨大芽孢桿菌和膠質芽孢桿菌，具有溶磷解鉀，降解有毒、有害物質，防控土傳病害等作用。研發的生物有機肥同時輔加有機質、腐殖酸、氮磷鉀、硒鋅硼等有機肥和大中微量植物營養元素，在農業生產中可有效增加農作物養分的供應量，調節土壤的理化性能，提高農作物免疫力，增強農作物抗病蟲害的能力，還可改良土壤、恢復地力，防控土傳病害的發生。

本研究在內生芽孢桿菌應用技術的基礎上，提出了對原始菌種的單獨培植、純化復壯、液體制種、聯合發酵、板式壓濾、低溫干燥等工藝技術方案，開發了既可提高菌株營養，又能提高活性菌株數量、增加養分供應量、活化土壤的生物有機肥制備技術，研發了具有促進生長和防控土傳病害的微生物菌劑和生物有機肥。

1 土傳病害的種類與傳播

在土壤中經常出現、危害較為嚴重的土傳病害有60多種，如真菌、細菌、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、細菌性、病毒性病害統稱為土傳病害。土傳病害是通過土壤或借助病殘體在土壤中越冬進行傳播，當條件適宜時土傳病害從農作物的根部或莖部進入侵害農作物。

2 生產設備的設計與選型

在生物有機肥生產過程中，需要對菌株進行液體發酵。將培養基接種菌苗后進行攪拌，提供適宜的溫度和足夠的氧氣，菌種不斷繁殖，達到預定的密度后，再與適量的填充物混合形成商品微生物菌劑。現有的微生物菌劑生產線由多種功能的裝置組合而成，各裝置相互獨立，不能實現連續生產，生產效率低、產品質量不穩定，無法滿足持續大批量生產的要求。為此，山東中創億豐肥料(集團)有限公司研發了一種微生物菌劑生產裝置，包括培養罐、水槽、混合機、造粒機、低溫烘干機、篩分機等設備。混合機的輸入端通過管道連接到培養罐的出料口，混合機的輸出端通過傳送帶連接到造粒機的輸入端，造粒機的輸出端連接到篩分機的輸入端。其特征在于：培養罐包括罐體、加料口、出料口，罐體上端固定安裝電動機，攪拌軸上固定連接有齒形消沫器、攪拌槳；罐體的上端設有接種口；罐體的外壁設有夾層水套，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；罐體的內腔中設有空氣管，空氣管的上端穿過罐體的側壁延伸到罐體外部，空氣管的下端延伸到攪拌軸的下方。采用上述方案后，微生物菌劑生產裝置可連續生產，且生產效率高、產品質量穩定。

3 產品的制備技術

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

3.1 菌種復壯

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芽孢桿菌菌株分別進行斜面活化。

3.2 一級種子培養和平板培養基的配制

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，滅菌處理20 min，然后冷卻至16 ℃，將生成物放在平板上，使其形成平板培養基。

3.3 菌種接種

將平板培養基放入超凈工作臺，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過照射處理的平板培養基上。

3.4 菌種培養

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

3.5 二級種子培養

在無菌環境中將一級種子轉接至三角瓶中進行二級種子培養,培養至對數生長期，進行質量檢測,合格者成為二級種子。

3.6 擴大培養

在500 L的種子罐中進行三級種子擴大培養。首先按配方要求配制發酵液培養基,于121 ℃對種子罐滅菌處理30 min，然后冷卻至38 ℃，無菌操作接入二級種子，培養至對數生長周期對種子的質量進行檢測,合格則進入下一工序。種子罐壓力為0.1 MPa，工作溫度(37±1)℃，工作時間16～20 h。

培養基配方：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。調節pH至7.1～7.2，加入蒸餾水定容，配制成發酵液。

擴大培養在5 000 L發酵罐中進行。根據培養基配方配制培養基，121 ℃滅菌30 min，冷卻至39 ℃時接入三級種子，培養完畢后對每毫升活菌總數及雜菌率進行測定。培養罐壓力0.09～0.10 MPa，工作溫度(39±1)℃，工作時間22～26 h。

四級種子擴大培養在10 000 L發酵罐中進行。根據培養基配方配制培養基，121 ℃滅菌30 min，冷卻至39 ℃時接入三級種子，發酵液空孢達到90%時放罐。工作壓力0.09～0.10 MPa，發酵溫度控制在(38±2)℃，pH 6.8～7.3，發酵時間23～26 h。

3.7 板框壓濾

將發酵液輸送至板框壓濾設備內進行壓濾，得到高濃度菌泥并檢測活菌總數。

4 防控土傳病害生物有機肥的制備

防控土傳病害生物有機肥的配方(質量份數比)：腐殖酸20份，菌蘑菌棒20份，秸稈有機肥20份，鉀長石10份，磷灰石10份，磷石膏10份，煙沫4份，復合微生物菌劑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肥分為粉狀和顆粒狀兩種規格。粉狀防控土傳病害生物有機肥是通過原料計量、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肥是在轉鼓蒸汽造粒、雙烘單冷有機-無機復混肥生產裝置中制備而成，其生產過程包括計量、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肥中有益菌的存活率，烘干機出口溫度不能超過120 ℃。

5 防控土傳病害生物有機肥的特點

防控土傳病害生物有機肥富含有機質、有益微生物菌和無機元素，在農業生產中應用可增加土壤養分含量，刺激植物生長，增加農作物產量，提高農產品品質，降低農業生產成本，具有改善植物生態環境和抑制土壤中的真菌、細菌、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；同時其還能改良土壤結構，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境污染問題[1]。

防控土傳病害生物有機肥中的枯草芽孢桿菌在土壤中能夠產生多種抗菌素和酶，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肥中的地衣芽孢桿菌具有生物奪氧功能，能夠產生抗菌活性物質，抑制致病菌生長、繁殖，具有殺滅致病菌、促進植物生長、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肥中的巨大芽孢桿菌具有溶解有機磷作用，能分解出磷灰石中的磷，并分泌出植物生長刺激素及多種酶，提高作物產量[2]。

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