技术领域
[0001] 本
发明属于微
生物肥料和废弃物资源化技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料的方法。
背景技术
[0002] 餐厨垃圾在储存过程中极易腐烂变质，散发恶臭，容易传播细菌和病毒，其原有的处理方式为卫生填埋、
粉碎后排入下
水道或者与其他生活垃圾混合焚烧，上述处理方式会对大气和
水体造成污染，使餐厨垃圾中的资源得不到有效利用。此外，从餐厨垃圾中提炼的油脂重返餐桌，或将餐厨垃圾直接喂养牲畜，产生了“地沟油”“垃圾猪”等
食品安全问题。餐厨垃圾带来的环境问题和社会问题引起了国内外的广泛关注，推动餐厨废弃物资源化利用，化害为利已经是发展
循环经济的重要内容。
[0003] 微生物肥料为一类含有特定微生物活体的制品，其通过其中所含微生物的生命活动，增加
植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质。其次，微生物肥料还可以减轻和缓解因长期单施化肥和其他化学物质造成的
土壤板结，改善土壤理化性质、疏松土壤、增加通透性、实现培肥地
力的目的。微生物肥料因其环境友好、资源节约、绿色安全受到国内外学者的广泛关注。
[0004] 中国
专利申请105294262 A，公开了一种固氮解磷解钾微生物
复合肥及其制备方法，该微生物复合肥原料包括混合菌液、填充材料、尿素、
钙镁磷肥、
硫酸钾、
硅酸钠、硫酸
铜、
硼酸钾、硫酸锰、氯化锌、硫酸
铁、
氯化钙、海藻酸钠、麦芽低聚糖、糖渣、
氨基酸
腐殖酸、
豆粕和蜜糖，其制备工艺包括填充材料的制备、微生物
发酵、包膜等步骤，制备工艺复杂，生产成本较高。中国专利申请1331061A，公开了一种具有固氮解磷解钾功能的微生物肥料，该微生物肥料通过将浸麻芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌在特制培养基中混合发酵，再将发酵液与草炭
吸附后，堆积发酵、干燥、粉碎制得，其中，特制培养基原料包括红糖、蛋白胨、
酵母膏、硼酸、钼酸铵、尿素、维生素B1、维生素B12、维生素、农用稀土等，生产成本较高。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于，为满足市场需求，解决上述技术
缺陷，提供一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料的方法。
[0006] 本发明通过以下技术方案来实现：
[0007] 一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，包括下述重量百分比的原料：复合微生物菌剂85％～95％、
表面活性剂5％～15％。
[0008] 其中，所述复合微生物菌剂由复合微生物发酵液与灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(体积L/
质量kg)的比例吸附，通
风干燥后，粉碎制得；所述复合微生物发酵液由下述重量百分比的原料发酵制得：复合微生物6％～17％、微量元素
营养液1％～4％、餐厨垃圾79％～90％。
[0009] 优选地，一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，包括下述重量百分比的原料：复合微生物菌剂90％、表面活性剂10％。
[0010] 其中，所述复合微生物菌剂由复合微生物发酵液与灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(体积L/质量kg)的比例吸附，
通风干燥后，粉碎制得；所述复合微生物发酵液由下述重量百分比的原料发酵制得：复合微生物6％～17％、微量元素营养液1％～4％、餐厨垃圾79％～90％。
[0011] 优选地，一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，所述复合微生物由褐球固氮菌、解磷巨大芽孢杆菌和胶冻样芽胞杆菌按1：1：1的体积比组成。
[0012] 优选地，一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，所述微量元素营养液由下述重量百分比的原料组成：硫酸锌1％、硫酸亚铁2％、硼砂1.5％、硫酸铜2％、硫酸锰0.8％、钼酸钠0.2％，余量为去离子水(依据不同地区土壤微量元素的含量及所种植作物的要求可增加相应的微量元素)。
[0013] 优选地，一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
[0014] 本发明所述各成分作用机理如下：
[0015] 餐厨垃圾：餐厨垃圾是指居民在生活消费过程中形成的生活垃圾，产生于居民日常生活、餐饮企业经营、企事业单位食堂、副食品集贸市场等场所，主要包括动
植物油、
果皮、蔬菜根叶、肉骨、鱼刺、蛋壳、米面食物残余等物质，廉价易得。餐厨垃圾含有丰富的糖类、
蛋白质、脂类等有机物及无机盐，而重金属和毒性有机物含量低，能够为微生物的生长繁殖和新陈代谢提供充足的营养物质，可用于微生物菌肥生产。其次，餐厨垃圾发酵液是一种环境友好型微量元素螯合剂，与微量元素复配可制取螯合态微量元素，有效避免肥料中元素间的拮抗作用，并促进协同效应，使肥效得到充分发挥。
[0016] 微量元素：螯合态微量元素：植物生长发育除需要大量元素(氮、磷、钾等)外，还需要数量极少的微量元素(锌、铁、硼、铜、锰、钼等)。这些元素是植物体内酶或辅酶的组成部分，具有很强的专一性，是作物生长发育不可缺少和不可相互代替的。微量元素还可促进作物对“大量元素”的吸收利用，改善细胞原生质的胶体化学性质，从而使原生质的浓度增加，增强作物对不良环境的抗逆性。当植物缺乏任何一种微量元素时，生长发育都会受到抑制，导致减产和品质下降。锌参与生长素的合成，并且是某些酶的活化剂；铁是叶绿素形成不可缺少的重要元素，在植物体内很难转移；硼参与
叶片光合作用中
碳水化合物的合成，促进花粉萌发和花粉管的伸长，并可提高作物根瘤菌的固氮活性，增加固氮量；铜催化植物的
氧化还原反应，促进碳水化合物和蛋白质的代谢与合成，使植物抗寒、抗旱能力大为增强；锰是叶绿体的结构部份，具有调节植物
氧化还原反应，增强植物光合作用的功效，还可促进作物
种子萌发及
幼苗生长；钼是作物固氮酶的组成部分，钼肥充足能大大提高固氮能力，提高蛋白质含量，钼还能消除酸性土壤中
铝离子和锰离子的毒害作用。
[0017] 褐球固氮菌：褐球固氮菌属于自身固氮菌，是一类能在土壤中独立进行专性好氧固氮活动的细菌，在微生物肥料方面有重要的利用价值。褐球固氮菌可以通过固氮作用显著增加土壤有机质和全氮含量，改善土壤理化性质，增强植株
根际土壤细菌群落总代谢活性和群落功能多样性，促进植株生长，改善蔬菜品质。其作用机制包括：(1)褐球固氮菌代谢产物可以促进土壤其他有益微生物类群的生长；(2)褐球固氮菌可以促进植物根系生物量提高和根系分叉数目增多，进而使得根系活力增加，根系分泌物增多(如糖类、氨基酸和多种微量元素)，
加速土壤养分转化。此时，根际微域环境中其他细菌可利用的生存附着空间(植物根系)和
能量物质(植物残体或者根系分泌物、菌丝分泌的蛋白类物质)显著提高，从而细菌数量增加，活性增强。
[0018] 解磷巨大芽孢杆菌：解磷巨大芽孢杆菌是一种解磷促钾细菌，可产生延胡索、乳酸、羟基乙酸、和
琥珀酸等
有机酸，这些有机酸能够降低pH值，与铝、铁、镁、钙等离子结合，溶解难溶性的
磷酸盐，对卵磷脂、土壤中植物无法直接利用的吸附态有机磷、无机磷有明显的分解作用，并能提高
土壤肥力，促进作物的增产；与固氮菌混合培养时对固氮具有增效作用。
[0019] 胶冻样芽胞杆菌：胶冻样芽胞杆菌，俗称钾细菌，亦称
硅酸盐细菌，是农田中常见的一种土壤细菌，其作为植物根际促生菌对磷钾矿物有利用和分解能力，能够释放钾素，增加土壤速效磷、
碱解氮和速效钾的含量，增强土壤酶活性，从而改善土壤微生态环境，利于有益微生物和植株的生长。胶冻样芽胞杆菌还可产生有机酸、氨基酸、
激素等物质，促进植株生长，有效提高植株品质。
[0020] 草炭：草本
泥炭俗称草炭，是一种新的多水的富含腐殖酸的
腐殖物质，草炭灰分少、容重轻，具有吸附性，施入土壤后，可与土壤中的钙形成胶状结构物质，促进水稳性团粒结构的形成，改良透气性，有利于作物根系发育及微生物的活动和土壤中养分的转化。
[0021] 表面活性剂：表面活性剂为十二烷基硫酸钠，可以有效提高微生物肥料的
稳定性。
[0022] 一种餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料的方法，包括以下步骤：
[0023] (1)微量元素营养液的制备：按重量百分比分别称取硫酸锌1％、硫酸亚铁2％、硼砂1.5％、硫酸铜2％、硫酸锰0.8％、钼酸钠0.2％，加入余量去离子水中，搅拌至固体完全溶解(依据不同地区土壤微量元素的含量及所种植作物的要求可增加相应的微量元素)；
[0024] (2)餐厨垃圾预处理：按重量百分比称取餐厨垃圾79％～90％，微量元素营养液1％～4％，用匀浆机将餐厨垃圾打浆，加入微量元素营养液，再加水稀释至固形物含量为
10g/L～60g/L，用氢氧化钠水溶液或石
灰水调节溶液pH为6.8～7.7，用
微波煮沸10～35min灭菌；
[0025] (3)液体种子制备：在无菌条件下，按重量百分比称取斜面保藏的体积比为褐球固氮菌：解磷巨大芽孢杆菌：胶冻样芽胞杆菌＝1：1：1的复合微生物6％～17％，接入到预处理好的餐厨垃圾中，于26～30℃，150～200rpm/min振荡培养24～36小时，得到液体种子；
[0026] (4)复合微生物发酵液的制备：向装有预处理好的餐厨垃圾
发酵罐中接种重量百分比为6％～17％的液体种子，于26～30℃，通入无菌空气(溶氧)并搅拌，无菌空气的通气2
量0.5～1.0L/L·min，搅拌速度150～200rpm，罐压0.5kg/cm ，耗氧培养4天，得到的菌液中各菌的菌落形成单位分别为褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢杆菌≥2.0×
109cfu/mL、胶冻样芽胞杆菌≥2.0×109cfu/mL；
[0027] (5)复合微生物菌剂制备：将步骤(4)所得发酵液用灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(体积L/质量kg)的比例吸附，通风干燥至重量份
含水量为20～30％，再粉碎至粒度小于100目，得到固态复合微生物菌剂；
[0028] (6)微生物肥料制备：按重量百分比称取复合微生物菌剂85％～95％，十二烷基硫酸钠5％～15％，混合，搅拌均匀后，粉碎至粒度小于100目既得本发明所述微生物肥料。
[0029] 本发明的有益效果：
[0030] 1、本发明以餐厨垃圾与微量元素复配作为发酵培养基，不仅能够为微生物的生长繁殖和新陈代谢提供充足的营养物质，还可形成螯合态微量元素，有效避免肥料中元素间的拮抗作用，并促进协同效应，使肥效得到充分发挥。
[0031] 2、本发明选用的褐球固氮菌可以通过固氮作用显著增加土壤有机质和全氮含量；解磷巨大芽孢杆菌和胶冻样芽胞杆菌可破坏土壤中难溶性磷、钾化合物，分解释放出可溶的磷、钾元素，同时产生赤霉素、细胞激动素、微生物酶、细菌多糖等生理活性物质。将三者按一定比例加入本发明的微生物肥料中，可以显著改善土壤理化性质，促进土壤养分的转化，提高土壤肥力，为植物提供氮、磷、钾元素，促进植物生长，增强植物抗逆性，提高蔬菜产量和品质，同时克服了化肥的过量施用和
不平衡施肥造成的弊端。
[0032] 3、本发明制备工艺简单，生产成本低廉，且使餐厨废弃物得到资源化利用，避免了环境污染，是一种环保型肥料，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034] 实施例1
[0035] 餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，其原料按重量份包括：复合微生物菌剂85％，十二烷基硫酸钠15％。
[0036] 上述餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料的制备方法，包括如下步骤：
[0037] (1)微量元素营养液的制备：按重量百分比分别称取硫酸锌1％、硫酸亚铁2％、硼砂1.5％、硫酸铜2％、硫酸锰0.8％、钼酸钠0.2％，加入余量去离子水中，搅拌至固体完全溶解(依据不同地区土壤微量元素的含量及所种植作物的要求可增加相应的微量元素)；
[0038] (2)餐厨垃圾预处理：按重量百分比称取餐厨垃圾90％，微量元素营养液4％，用匀浆机将餐厨垃圾打浆，加入微量元素营养液，再加水稀释至固形物含量为40g/L，用氢氧化钠水溶液或石灰水调节溶液pH为7.0，用微波煮沸20min灭菌；
[0039] (3)液体种子制备：在无菌条件下，按重量百分比称取斜面保藏的体积比为褐球固氮菌：解磷巨大芽孢杆菌：胶冻样芽胞杆菌＝1：1：1的复合微生物6％，接入到预处理好的餐厨垃圾中，于30℃，180rpm/min振荡培养30小时，得到液体种子；
[0040] (4)复合微生物发酵液的制备：向装有预处理好的餐厨垃圾发酵罐中接种重量百分比为6％的液体种子，于28℃，通入无菌空气(溶氧)并搅拌，无菌空气的通气量0.8L/L·min，搅拌速度180rpm，罐压0.5kg/cm2，耗氧培养4天，得到的菌液中各菌的菌落形成单位分别为褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢杆菌≥2.0×109cfu/mL、胶冻样芽胞杆菌9
≥2.0×10cfu/mL；
[0041] (5)复合微生物菌剂制备：将步骤(4)所得发酵液用灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:4(体积L/质量kg)的比例吸附，通风干燥至重量份含水量为25％，再粉碎至粒度小于100目，得到固态复合微生物菌剂；
[0042] (6)微生物肥料制备：按重量百分比称取复合微生物菌剂85％，十二烷基硫酸钠15％，混合，搅拌均匀后，粉碎至粒度小于100目既得本发明所述微生物肥料。
[0043] 实施例2
[0044] 餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，其原料按重量份包括：复合微生物菌剂90％，十二烷基硫酸钠10％。
[0045] 上述餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料的制备方法，包括如下步骤：
[0046] (1)微量元素营养液的制备：按重量百分比分别称取硫酸锌1％、硫酸亚铁2％、硼砂1.5％、硫酸铜2％、硫酸锰0.8％、钼酸钠0.2％，加入余量去离子水中，搅拌至固体完全溶解(依据不同地区土壤微量元素的含量及所种植作物的要求可增加相应的微量元素)；
[0047] (2)餐厨垃圾预处理：按重量百分比称取餐厨垃圾85％，微量元素营养液3％，用匀浆机将餐厨垃圾打浆，加入微量元素营养液，再加水稀释至固形物含量为40g/L，用氢氧化钠水溶液或石灰水调节溶液pH为7.0，用微波煮沸20min灭菌；
[0048] (3)液体种子制备：在无菌条件下，按重量百分比称取斜面保藏的体积比为褐球固氮菌：解磷巨大芽孢杆菌：胶冻样芽胞杆菌＝1：1：1的复合微生物12％，接入到预处理好的餐厨垃圾中，于30℃，180rpm/min振荡培养30小时，得到液体种子；
[0049] (4)复合微生物发酵液的制备：向装有预处理好的餐厨垃圾发酵罐中接种重量百分比为12％的液体种子，于28℃，通入无菌空气(溶氧)并搅拌，无菌空气的通气量0.8L/L·min，搅拌速度180rpm，罐压0.5kg/cm2，耗氧培养4天，得到的菌液中各菌的菌落形成单位分别为褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢杆菌≥2.0×109cfu/mL、胶冻样芽胞杆菌≥2.0×109cfu/mL；
[0050] (5)复合微生物菌剂制备：将步骤(4)所得发酵液用灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:4(体积L/质量kg)的比例吸附，通风干燥至重量份含水量为25％，再粉碎至粒度小于100目，得到固态复合微生物菌剂；
[0051] (6)微生物肥料制备：按重量百分比称取复合微生物菌剂90％，十二烷基硫酸钠10％，混合，搅拌均匀后，粉碎至粒度小于100目既得本发明所述微生物肥料。
[0052] 实施例3
[0053] 餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料，其原料按重量份包括：复合微生物菌剂95％，十二烷基硫酸钠5％。
[0054] 上述餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料的制备方法，包括如下步骤：
[0055] (1)微量元素营养液的制备：按重量百分比分别称取硫酸锌1％、硫酸亚铁2％、硼砂1.5％、硫酸铜2％、硫酸锰0.8％、钼酸钠0.2％，加入余量去离子水中，搅拌至固体完全溶解(依据不同地区土壤微量元素的含量及所种植作物的要求可增加相应的微量元素)；
[0056] (2)餐厨垃圾预处理：按重量百分比称取餐厨垃圾82％，微量元素营养液1％，用匀浆机将餐厨垃圾打浆，加入微量元素营养液，再加水稀释至固形物含量为40g/L，用氢氧化钠水溶液或石灰水调节溶液pH为7.0，用微波煮沸20min灭菌；
[0057] (3)液体种子制备：在无菌条件下，按重量百分比称取斜面保藏的体积比为褐球固氮菌：解磷巨大芽孢杆菌：胶冻样芽胞杆菌＝1：1：1的复合微生物17％，接入到预处理好的餐厨垃圾中，于30℃，180rpm/min振荡培养30小时，得到液体种子；
[0058] (4)复合微生物发酵液的制备：向装有预处理好的餐厨垃圾发酵罐中接种重量百分比为17％的液体种子，于28℃，通入无菌空气(溶氧)并搅拌，无菌空气的通气量0.8L/L·min，搅拌速度180rpm，罐压0.5kg/cm2，耗氧培养4天，得到的菌液中各菌的菌落形成单位分别为褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢杆菌≥2.0×109cfu/mL、胶冻样芽胞杆菌≥2.0×109cfu/mL；
[0059] (5)复合微生物菌剂制备：将步骤(4)所得发酵液用灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:4(体积L/质量kg)的比例吸附，通风干燥至重量份含水量为25％，再粉碎至粒度小于100目，得到固态复合微生物菌剂；
[0060] (6)微生物肥料制备：按重量百分比称取复合微生物菌剂95％，十二烷基硫酸钠5％，混合，搅拌均匀后，粉碎至粒度小于100目既得本发明所述微生物肥料。
[0061] 实验例1
[0062] 技术指标的测定
[0063] 1、试验目的：检测本发明的餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料中有效活菌数、杂菌率、总养分(N+P2O5+K2O)、水分、pH及无害化指标。
[0064] 2、检测样品：按上述实施例1～3制备的餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料样品。
[0065] 3、检测方法：按照农业部行业标准(NY/T798-2004)的方法检测。
[0066] 4、检测结果：检测结果如下表1所示。
[0067] 表1技术指标测定结果
[0068]
[0069] 5、结论
[0070] 经检测，本发明的餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料符合农业部行业标准(NY/T798-2004)，且实施例2中所含有的有效活菌数和总养分含量最高，其中有效活菌数为0.78亿/毫升，总养分含量为38.7％，杂菌率最低，为10.2％。有效活菌数是微生物肥料产品主要的指标，说明本发明的餐厨垃圾资源化生产具有固氮解磷解钾功效的微生物肥料具有优良的品质，用于农业生产可以显著提高农产品的产量和质量，改善土壤微生态环境。
