一种万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料及其制备方法 (Fertilizer prepared by performing secondary fermentation on fresh marigold flowers and preparation method thereof ) 是由 赵国晶 赵现军 李欣欣 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料,按照重量百分比计,由以下原料发酵制成pH值低于4.5的液体肥料：第一次发酵压榨汁70％、食品级红糖15％和EM菌剂15％。同时还公开了一种万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料的制备方法,包括第一次发酵和第二次发酵,第一次发酵采用万寿菊鲜花、食品级乳酸菌和食品级酵母菌混合水溶液共同发酵并经压榨得到第一次发酵压榨汁,然后将第一次发酵压榨汁与EM菌、食品级红糖进行第二次发酵,得到肥料。本发明提出了万寿菊鲜花制成肥料的制作配方以及制作工艺,通过对万寿菊花鲜花进行二次发酵,提高了万寿菊鲜花制成的液体肥料的肥力,达到减少化学肥料施用、同时农业生产增产、增收的目的。(The invention discloses a fertilizer prepared by fermenting fresh marigold flowers for the second time, which is prepared by fermenting the following raw materials in percentage by weight into a liquid fertilizer with the pH value lower than 4.5: 70% of juice obtained by first fermentation, 15% of food-grade brown sugar and 15% of EM microbial inoculum. Simultaneously, the preparation method of the fertilizer prepared by the secondary fermentation of fresh marigold flowers comprises the first fermentation and the second fermentation, wherein the first fermentation adopts the mixed aqueous solution of the fresh marigold flowers, food-grade lactic acid bacteria and food-grade yeast to ferment together and squeeze to obtain first fermentation squeezed juice, and then the first fermentation squeezed juice, EM bacteria and food-grade brown sugar are subjected to the secondary fermentation to obtain the fertilizer. The invention provides a preparation formula and a preparation process for preparing fertilizer from fresh marigold flowers, which improve the fertility of liquid fertilizer prepared from fresh marigold flowers by carrying out secondary fermentation on the fresh marigold flowers, and achieve the purposes of reducing application of chemical fertilizer, increasing yield and income in agricultural production.)
技术领域
本发明涉及农业生产用液体肥料领域，具体来说涉及一种万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料及其制备方法。
背景技术
肥料用于农业生产中，可以达到增产、增收的目的，进而提高农业生产所带有的收益。然而，化学肥料不合理施用会导致以下危害：
(1)导致土壤理化性状恶化
在农田长期不合理施用化学肥料，其养分利用率低，氮、磷、钾等有效成分容易流失和被土壤固结，形成各种盐类，造成土壤养分失调，物理和化学性状变差，制约有益微生物菌群的生存和繁殖，有害金属的累积，致病菌源的种类和数量增加，进而导致土壤理化性状恶化，导致土壤酸化、板结、土壤生产力降低。
(2)导致农产品品质下降
化肥的不合理施用，会导致植物营养失调、植株抗逆性降低、光合产物减少，造成农产品品质下降。
(3)导致环境污染
化学肥料施用后，尚未被植物吸收利用的部分肥料在雨水冲刷下，导致土壤流失，加之在地表径流、渗透、淋溶等不良因素作用下，该部分肥料随之渗透到地下水或流入河流中，导致地下水、河流水体污染，排入湖泊使水体逐渐富营养化，严重影响湖泊的生态效益、社会效益和经济效益的可持续发展。
万寿菊属菊科，为人工培育的栽培种，是一种旱地一年生直根系草本植物，其种类多、生态适应性极广。我国从海拔80～3400米均有种植。其中，人工培育的栽培种主要种植于海拔1600～2200米的广大地区，综合利用价值最高，除园艺观赏外，以其花提取的叶黄素广泛用于食品、饲料、医药和化妆品。其产品在国内外市场供不应求，前景十分广阔。目前，云南省万寿菊种植面积达40余万亩，鲜花产量90余万吨，鲜花总产值达人民币10亿元。云南省万寿菊种植面积最大、鲜花总产量最高，是农业产业结构调整、农村扶贫、壮大龙头企业，带动和促进农民增收致富、乡村振兴和可持续发展的绿色产业。
在万寿菊叶黄素工业生产过程中，万寿菊鲜花压榨每年产生的汁液约80万吨，汁液呈强酸性，在自然环境下氧化发酵后变成腐败、恶臭的黑色液体。万寿菊汁液直接排放会污染空气、水源及水生生物、地下水，同时还会引起土壤酸化、板结和农作物死亡等生态环境问题。目前，鲜花压榨每年产生的汁液约80万吨，部分汁液通过净化处理达标排放，但是需要投入大量的资金、设备和能耗，应用此方法还不能完全实现这一目标。
将万寿菊压榨汁制成植物源液体肥料不仅可解决工业生产废水排放的问题，将其应用于农业种植、生产过程中，还可解决应用化学肥料导致的土壤理化性状恶化、农产品品质下降和环境污染等问题。
然而，经过多次田间试验，结果表明：直接施用万寿菊鲜花压榨汁(稀释50～300倍，浇施两次)，对大白菜、烤烟、甘蓝、豆类等作物，随着施用浓度的提高对试验作物造成的肥害和损失成正比。
以往在万寿菊叶黄素工业提取生产过程中，选用单一的“食品级乳酸菌”对鲜花进行发酵，鲜花达到充分发酵所需要发酵的时间太长(大约为20—25天)，在此过程中不能充分发酵的鲜花会腐败而失去了其使用价值，造成很大的损失。通过发明人多次试验、研究，结果证明：选用万分之0.75食品级乳酸菌、万分之0.25食品级酵母菌的混合水溶液对鲜花发酵，大约7—10天即可使鲜花达到充分发酵的状态，大大缩短了鲜花发酵成熟的时间，也有效避免了由于长时间堆放导致鲜花的腐败现象。
多年来，本发明人选用了乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)、酵母菌(saccharomyces)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、木霉菌(Trichodermaspp.)、荧光假单胞菌(P.Fluorescens)和EM菌剂分别对万寿菊鲜花压榨汁进行发酵实验，经过多次、反复试验、研究，结果证明：使用EM菌剂在本发明所述的原料、用量、配比、环境条件、时间和方法进行发酵，所制得的液体肥料pH值最适宜有益菌群的活性，除腐败、恶臭的效果最佳，对农作物有益的氮、磷、钾、氨基酸、有机质、蛋白质等营养成份的含量最高。
本发明的液体肥料的来源为万寿菊鲜花，其原料来源充足，生产过程中不需要添加任何化学物质进行调试，生产工艺简单，生产成本低，生产过程中不消耗能源，无“三废”排放，能有效解决万寿菊叶黄素提取在工业生产中产生的“废水”急待需要解决的技术难题。
通过本发明技术的实施，可将提取万寿菊叶黄素工业生产中压榨鲜花所产生的汁液由“废水”转化为可供农业种植业应用的优质液体肥料。有效解决了鲜花压榨汁直排所带来的问题，也节省了废水净化处理达标排放所需要投入的大量的资金、设备和能耗。既是一种工业废水回收利用的有效途径，同时也为生态农业提供了一种优质产品。
本发明经农业生产推广应用，可减少化学肥料的施用量，降低农业生产投入的肥料成本，同时对提高农作物的产量和品质效果显著。达到了生态效益、社会效益和经济效益的可持续发展，市场前景十分广阔。
万寿菊(Marigold),学名(Tagetes erecta)鲜花压榨汁液中含有噻吩类化合物、精油成份、叶黄素、黄酮及甙类等数十种有机化合物以及抑菌、杀虫的活性物质。本发明成品应用于烤烟大田生产试验示范，结果表明：该成品在提供植物营养、改善土壤环境，提高烤烟产值的同时，对烤烟土传病害和根结线虫病害有显著的抑制作用。
发明内容
本发明是针对本技术领域现有技术的不足，将万寿菊花通过二次发酵工艺，制成可直接应用于农业生产的液体肥料。第一次发酵是针对采收后万寿菊的鲜花，选用“食品级乳酸菌”和“食品级酵母菌”混合水溶液发酵；第二次发酵是针对第一次发酵成熟的万寿菊花通过机械压榨得到的新鲜汁液，选用“EM菌剂”发酵。筛选出最适宜于发酵万寿菊鲜花的“食品级乳酸菌”和“食品级酵母菌”的配方比例和浓度；同时也得出了最适宜于万寿菊花压榨获得的新鲜汁发酵的EM菌剂、原料、用量、配比、环境条件、时间和方法，生产过程中不需要添加任何化学物质，提供一种生态效益、社会效益和经济效益显著的植物源农用液体肥料，本发明的另一个目的是，提供该液体肥料的制备方法。
为了达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提供的一种万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料，所述肥料由万寿菊鲜花经过第一次发酵和第二次发酵制成，其中，第一次发酵采用的发酵剂为食品级乳酸菌和食品级酵母菌，第二次发酵采用的发酵剂为EM菌剂。
进一步的，所述第一次发酵采用的发酵剂为万分之0.75食品级乳酸菌和万分之0.25食品级酵母菌的混合水溶液。
进一步的，所述第二次发酵采用的发酵剂为EM菌剂，EM菌剂包含光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、放线菌群、丝状菌群或上述几种有益菌群的组合。
进一步的，所述肥料为万寿菊鲜花第一次发酵后压榨得到的第一次发酵压榨汁、食品级红糖和EM菌剂经过第二次发酵制成pH值低于4.5的液体肥料。
进一步的，按重量百分比剂，所述第一次发酵压榨汁60—80％、食品级红糖4—28％和EM菌剂12—16％；其中，最佳配比为：第一次发酵压榨汁70％、食品级红糖15％和EM菌剂15％。
本发明还提供了万寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料的制备方法，包括以下步骤：
S1、第一次发酵：将万寿菊鲜花采收后投入发酵池，使用万分之0.75食品级乳酸菌和万分之0.25食品级酵母菌的混合水溶液均匀喷洒于鲜花上，在常温、避光、密封环境下发酵7～10天，然后将充分发酵的鲜花经过压榨，得到第一次发酵压榨汁，收集入存储罐中，厌氧保存备用；
S2、第二次发酵：将备用的第一次发酵压榨汁和食品级红糖加入发酵罐中，充分溶解混合均匀后再加入EM菌剂，原料充分混合均匀后，在避光、厌氧条件下保持28～35℃，发酵10～15天，制得寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料，最后经质检、分装、包装、检验合格后得到寿菊鲜花经二次发酵制成的肥料的成品。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的肥料，其制备工艺中发酵过程有两次。第一次发酵是针对采收后万寿菊的鲜花，选用食品级乳酸菌和食品级酵母菌发酵；通过食品级乳酸菌和食品级酵母菌混合水溶液对万寿菊进行第一次发酵，可缩短万寿菊的发酵时间(仅为现有技术发酵时间的一半左右)，而发酵时间的缩短可减少万寿菊在发酵过程中发生腐败的问题，减少异味、臭味的产生，更能被施肥人员所接受；第二次发酵是针对第一次发酵成熟的万寿菊花通过机械压榨得到的新鲜汁液，选用“EM菌剂”发酵。本发明自2001年至今，通过系统研究和实践，将“食品级乳酸菌”和“食品级酵母菌”发酵成熟的万寿菊花，通过机械压榨获得的新鲜汁液，再经过EM菌剂发酵技术与制备方法，制成农用液体肥料，并逐步应用于农业生产。本发明的肥料在相同技术领域具创新性和实用性。
2、该液体肥料的来源为万寿菊鲜花，其原料来源充足，生产工艺简单，生产成本低，生产过程中不消耗能源，无“三废”排放，能有效解决万寿菊叶黄素提取在工业生产中产生的“废水”急待需要解决的技术难题。
3、经过本发明技术制成的成品，对植物有益的营养物质均有了大幅提高。
表1未经本发明技术处理的万寿菊鲜花压榨汁成份分析检测结果(农业部农产品质量监督检验测试中心·昆明2005年08月)
注：表中蛋白质、全氮、氨基酸、有机质以g/100ml计算，其余均以mg/L计算。
表2本发明提供的液体肥料的成份分析检测结果(农业部农产品质量监督检验测试中心·昆明2005年09月)
注：表中蛋白质、全氮、氨基酸、有机质以g/100ml计算，其余均以mg/L计算。
从表1、表2可以看出：同一批次的万寿菊鲜花压榨的汁液，应用本发明所述的制备方法得到的成品，对农作物有益的氮、磷、钾、氨基酸、有机质、蛋白质等营养成份的含量均有增加，EM菌剂使液体肥料pH值稳定在3.8—4.0，不需要添加任何化学试剂调节。同时本发明的肥料中重金属砷、铅、镉检出含量远低于国家标准，汞为零检出。
4、本发明的产品在农业生产中使用安全、效果显著、成本低、操作简便、无毒、无残留、无污染。通过多年多地多种作物试验示范，结果表明：本发明的产品施用后对提高农作物的产量和品质效果显著，实属环境友好型优质肥料，应用前景广阔。
5、本发明通过二次发酵工艺制备而得，整个制备工艺中不添加化学制剂，得到的液体肥料更加绿色、安全，其制备过程中不需添加酸碱调节化学试剂，为生物菌剂的发酵提供了良好的增殖环境，使得万寿菊鲜花发酵压榨汁发酵更加彻底，有利于万寿菊鲜花发酵压榨汁中的成分被微生物菌剂代谢成可被植物吸收的营养物质。
具体实施方式
实施例1(以生产1000千克本发明制成品为例)
本发明通过如下步骤予以实现：
1、本发明制成万寿菊植物源液体肥料的原料组成按重量份百分比分别为：
第一次发酵压榨汁 70％
食品级红糖 15％
EM菌剂 15％
EM菌剂主要包含：光合菌群(每毫升菌液含光合菌的数量为100亿以上)、乳酸菌群(乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属，共5个属)、酵母菌群(长5-30μm，宽1-5μm，重量约为13×10-10g)、放线菌群(高(G+C)mol％含量(>55％)的细菌)、丝状菌群(包括丝状细菌、丝状蓝细菌和丝状真菌)。
食品级乳酸菌(该成份重量在第一次发酵压榨汁中体现)
食品级酵母菌(该成份重量在第一次发酵压榨汁中体现)
无菌水(该成份重量在第一次发酵压榨汁中体现)。
实现本发明的具体原料分别为：
万寿菊鲜花备用料(A)
食品级乳酸菌备用料(B)
食品级酵母菌备用料(C)
无菌水备用料(D)
第一次发酵备用料(E)
第一次发酵压榨汁(F)
食品级红糖备用料(G)
EM菌剂备用料(H)
本发明通过以下步骤实现：
(1)先将万寿菊鲜花备用料(A)投入发酵池，并使用粉状食品级乳酸菌备用料(B)0.75份和食品级酵母菌备用料(C)0.25份溶解于1万份无菌水备用料(D)中，待充分溶化混合后得到(B)+(C)+(D)的混合液，及时将(B)+(C)+(D)的混合液均匀喷洒于发酵池内的万寿菊鲜花备用料(A)上，保持避光，在厌氧、无菌的条件下发酵9天，得到第一次发酵备用料(E)。
(2)将第一次发酵备用料(E)通过机械压榨，得到第一次发酵压榨汁(F)，再将第一次发酵压榨汁(F)输入储存灌，在常温、厌氧、无菌的条件下保存备用。
(3)取第一次发酵压榨汁(F)700千克、食品级红糖备用料(G)150千克加入发酵罐中，充分混合均匀得到850千克(F)+(G)的混合备用料。
(4)将150千克的EM菌剂备用料(H)加入850千克(F)+(G)的混合备用料中，充分混合均匀后，保持28—35℃，在厌氧条件下发酵12天。经质检、分装、包装、检验合格即得到本发明所述的1000千克一种万寿菊花压榨的鲜汁制成的液体肥料。
实施例2
本实施例试验作物为烤烟，品种为云烟87，于2018～2020年，在云南省丽江市华坪县新庄乡良马村烤烟田实施、调查、记录完成的。
(1)对照田完全按当地相关技术部门的常规种植管理要求执行。
(2)试验田是在烤烟移栽后10天，应用本发明制得的成品，按每亩1000毫升稀释200倍液浇施1次，每株200毫升肥料稀释液；间隔25天，用同样的剂量和方法浇施第二次。其他种植、管理农艺措施与对照一致。
(3)对照田与试验田在本试验进行前，经测定和调查，土壤的pH值、有机质含量以及病害发生和年产值等情况基本相同。
(4)通过对试验田块和对照田连续三年化肥施用量(N、P、K)、pH值、有机质含量的记录数据分析，结果表明：通过施用本发明制得的产品后，每亩年化肥施用量减少15千克，试验田块酸化的土壤明显得到修复，其具体表现为试验田的土壤pH值趋于正常值，土壤中的有机质含量逐年升高，进一步说明施用该发明制得的产品对土壤改良有显著的作用。见表3。
表3
通过对试验田块和对照田连续三年的烤烟单株有效烟叶片数、烤后单叶重、年收购均价和年亩产值的记录数据分析，结果表明：通过施用本发明制得的产品后，烤烟单株有效烟叶片数、烤后单叶重、年收购均价、年亩产值几方面都明显高于对照田块，对提高烤烟的产值效果显著。见表4、表5。
表4
表5
本实施例在试验示范调查中还发现，对烤烟黑胫病、根黑腐病、青枯病等土传病害和烤烟根结线虫病有明显的防效，值得进一步研究、开发和利用。
本发明自2001年至今，相继还在大白菜、黄瓜、甘蓝、豆类等作物上均进行过多年、多点的试验和研究，结果表明：施用本发明制得的成品，在提供营养物质、改善土壤环境、提高农作物产值的同时，对土传病害和根结线虫病害有明显的抑制作用。
上述实施例仅是本发明所有应用实施例当中的具有代表性的1个案例，介于篇幅不再逐一阐述。
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