[发明专利]一种利用烟沫生产生物肥料增效剂的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用烟沫废弃物生产生物肥料增效剂的方法及应用，该生物肥料增效剂是由烟沫废弃物经缺氧发酵而成。本发明所述的烟沫缺氧发酵液可作为微生物肥料的增效剂使用或配施液体菌剂使用，其稀释液在土壤中施用，可以提高促生菌根际定殖数量，促生效果好。本发明缺氧发酵烟沫生产的生物肥料增效剂富含多种有机酸，pH呈弱酸性，总有机酸含量高。本发明以烟沫废弃物生产生物肥料增效剂的生产工艺简单，设备要求低，成本低廉，能够有效利用烟沫废弃物资源。

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用领域，具体涉及一种利用烟沫废弃物生产生物肥料的方法及应用。

背景技术

微生物肥料是在腐熟有机肥的基础上加入了功能微生物，有机肥即可以为植物带来肥效，又可以作为功能微生物进行生命活动的载体，通过微生物的生命活动及其代谢产物又可以活化土壤和肥效中难以利用的养分，进一步提高肥效。研究发现，植物与功能微生物之间存在互作关系，一方面，功能微生物为根系提供养分和促进吸收，抵抗病原微生物。另一方面，功能微生物又可以利用根系分泌物作为营养进行繁殖和代谢活动。Compant等提出功能微生物在植物根际的有效定殖是其发挥促生和生防功能的重要前提；Bais等也提出只有当功能微生物聚集到一定程度，才会发挥功效；而De Weet等发现影响功能微生物定殖的关键因素之一是其对根系分泌物的趋化性，根在生长的过程中会向周围的生长基质中释放多种化学组分，即为根系分泌物。目前，这方面研究比较深入的是丛枝菌根真菌与植物之间的互作，玉米、番茄等植物的根系分泌物中含有独脚金内酯，Gomez-Roldan等发现独脚金内酯会促进丛枝菌根真菌在植物根际的定殖；另外，Rudrappa等研究发现适宜剂量的L-苹果酸可以有效的吸引根际促生菌(PGPR)的根际定殖；Munoz Aguilar等研究表明根瘤菌对部分酚类物质具有趋化反应；Liu等发现植物根系分泌物调节了黄瓜根系和根际微生物SQR9之间的互作，增强了根际定殖，用尖胞镰刀菌(FOC)侵染黄瓜根系之后，根系分泌物中柠檬酸和延胡索酸的含量明显提高，柠檬酸可以诱导PGPR的趋化，延胡索酸可以刺激生物膜的形成，从而提高PGPR在根际的定殖。以上研究均表明功能微生物对根系分泌物尤其是其中的有机酸类物质具有明显的趋化作用，从而提高了功能微生物在植物根际的定殖数量。

厌氧发酵是指在无氧条件下，由兼性厌氧菌和专性厌氧菌联合降解有机物，最终会生成二氧化碳和甲烷等气体。依据“三阶段理论”，厌氧发酵分为水解、产酸、产甲烷三个阶段。水解阶段，是在水解和发酵细菌的作用下，将碳水化合物、蛋白质、脂肪的大分子物质水解为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油等小分子物质；产酸阶段，是在产氢产乙酸菌作用下，将水解阶段的产物进一步分解为氢、二氧化碳和乙酸；产甲烷阶段，是通过两种产甲烷菌的作用，一组是把氢和二氧化碳转化为甲烷，一组是对乙酸脱羧产生甲烷。三者之间即相互作用又相互影响。目前有关厌氧发酵产酸研究较多的是城市污泥及餐厨垃圾等含有机质较为丰富的物质，且大部分针对产酸工艺优化的研究，蔡伟娜等指出较高的温度不仅有利于污泥水解发酵过程中有机物的溶解，而且会极大的促进中间产物有机酸的生成，但甲烷菌的生长会受到抑制。陈兴春等研究发现和碱性环境相比，在pH＝6.5时产酸更稳定，产酸量较高，但碱性条件更适合产乙酸；白杰等通过建模研究了C/N比条件对关键酶和产酸类型的影响；张玉静等研究发现当pH值为6.0时,餐厨垃圾水解酸化效果最好,比其他pH值条件下产生更多的有机酸；pH值为6.0时,挥发性脂肪酸(VFA)浓度与单位挥发性物质(VS)产酸量在第68h达到最大值,分别为40.89g/L和0.328gVFA/gVS,是不控制pH值时的8倍，pH值对发酵产物组成影响显著。需要指出的是，在产酸阶段，会产生短链有机酸和一些小分子的醇类和酮类物质，研究表明，有机酸类物质如苹果酸(Rudrappa et al，2007)会促进PGPR的募集，大豆根系分泌物中的黄酮类物质也会吸引有益微生物，增加定殖(Morris et al，1998)。所以，探究产酸阶段产生的小分子物质对功能微生物趋化定殖影响具有重要的意义，而有关这方面的研究甚少。