一、任务来源 该项目是河北民得富生物技术有限公司、保定民得富新型肥料有限公司根据国家现阶段行业需求和政策引导自主确定的研究方向之一,开始于2019年1月。该项目由河北民得富生物技术有限公司、保定民得富新型肥料有限公司、河北农业大学、河北科技学院组成的科研团队通力合作完成。 二、应用领域 本研究采用产学研模式进行,研制了一种新型的秸秆、粪便堆肥复合菌剂及其在有机肥生产中的应用。该研究属于应用微生物学领域,其菌剂应用于秸秆、粪便混合堆肥处理及生产多元生物有机肥。 三、技术原理 本研究筛选高效功能菌株并研制复合菌剂进行好氧堆肥,生产多元生物有机肥。其原理是利用纤维素酶产生菌、半纤维素酶产生菌、木质素酶产生菌等提高秸秆中纤维素等的降解率,增加堆肥产品腐殖化程度;从以上菌株中再筛选氨氮高效利用且无反硝化和亚硝化功能的菌株,降低堆肥过程中NH3、N2O、N2等挥发,减少NH3、N2O排放对环境的污染,提高堆肥产品氮素含量,使堆肥产品提质增效;同时减少致癌性污染物NO2-的生成。 四、性能指标 首先,本项目所研制的复合菌剂在堆肥过程中,可以强化秸秆的纤维素、半纤维素和木质素的降解程度。在堆体中添加1.0×107CFU/g的复合菌剂,与自然堆肥相比,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别提高74.97%、42.96%和53.66%;可使堆体最高温度提高4.3℃,升至50℃所需时间提前1天,50℃以上持续时间延长2天,55℃以上持续时间延长3天;堆体含水率降低12.76%;总腐殖酸、富里酸和胡敏酸的含量分别提高12.43%、14.15%和48.35%,胡敏酸/富里酸的比值提高了29.73%。 其次,该复合菌剂可降低堆肥过程氨排放,使堆肥产品含氮量提高。在堆体中添加1.0×107CFU/g的复合菌剂,与自然堆肥相比,氨累计挥发量降低了47.66%,硝态氮含量提高10.04%,总氮含量提高15.03%;由于菌株具有氨氮高效利用功能并排除了亚硝化菌株,可使堆体铵态氮含量降低52.48%,亚硝态氮含量减少63.64%,降低了堆肥后的生物毒性。 第3,堆肥后的含水率、pH、有机质含量、氮磷钾等总养分、重金属含量以及粪大肠菌群值、蛔虫卵死亡率等卫生学指标均符合《中华人民共和国农业行业标准NY525-2021 有机肥料》的要求。 第4,与同类产品相比,由于注重了堆肥效果与氨减排功能并重,菌剂产品具有较高的性价比;发芽指数可达到94.61%,比自然堆肥提高15.92%;且菌剂为芽孢杆菌制剂,保质期可长达24个月。 第5,可采用槽式堆肥系统或条状堆沤式堆肥两种堆肥工艺进行发酵,添加生物磷和生物钾肥及其他辅料可生产生物有机肥,近年来应用效果显著。 五、成果的创造性、先进性 本研究根据堆肥过程中腐殖质及氨排放的主要来源,利用微生物对纤维素、半纤维素、木质素的分解作用和对堆体中铵的高效利用来实现堆肥中总腐殖酸、富里酸、胡敏酸含量及胡敏酸/富里酸（HA/FA）的提高,实现堆肥过程的氨减排,从而显著提高堆肥效果,同时减少对大气环境的污染,该研究在国内外未见报道。该技术可促进各种堆肥菌剂实现氨减排功能化的研究,促进该类产品的升级换代,促进该领域的科技进步,预计市场需求度较高,具有一定的市场竞争优势;该类菌剂的应用可降低堆肥过程中氨的排放对周围环境的影响,同时可使堆肥产品提质增效。 六、推广应用的范围、条件和前景 该项目针对秸秆低效利用和土壤重金属污染的科学问题,优选出多个具有保氮、高效秸秆腐熟的微生物菌株;以污泥和秸秆作为试验材料,通过堆肥试验,创制出具有保氮、钝化重金属功能的复合微生物菌剂;进一步与解磷、解钾微生物复合,开发出多元生物有机肥。如在堆肥过程中应用该菌剂,可提高堆肥的腐熟度,显著提高纤维质降解率,显著降低氨排放,从而显著提高堆体总腐殖酸、富里酸、胡敏酸、总氮含量及种子发芽指数,降低重金属的有效性,使堆肥产品提质增效,农业增产增收。在生物有机肥生产中应用,可有效降低氨排放,降低对环境的污染。同时使秸秆、粪便变废为宝,把这两大污染源变为农业所需的肥料。 七、存在的问题 本研究对堆肥开始、结束及多元生物有机肥的重金属含量进行了检测,证明堆肥可以降低重金属的有效性,但不能改变重金属的总量,因而可以在一定时期和一定程度上降低农作物对重金属的吸收。本研究为了重金属的检测方便,利用污泥为试验材料进行了堆肥试验。 堆肥可提高堆肥腐熟度,显著提高堆体总腐殖酸、富里酸、胡敏酸及总氮含量,但堆体中的磷、钾等肥料成分的绝对含量不会增加,只是由于“浓缩效应”影响其相对含量。因此如欲提高磷、钾等肥料成分,最好在堆肥物料方面想办法。本项目就是在堆肥基础上,将胶质芽孢杆菌（解钾）、巨大芽孢杆菌（解磷）等液体菌剂对堆肥产品进行喷菌造粒,生产多元生物有机肥。