本發明屬于微生物肥料和廢棄物資源化技術領域，具體涉及一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料的方法。
背景技術：
餐廚垃圾在儲存過程中極易腐爛變質，散發惡臭，容易傳播細菌和病毒，其原有的處理方式為衛生填埋、粉碎后排入下水道或者與其他生活垃圾混合焚燒，上述處理方式會對大氣和水體造成污染，使餐廚垃圾中的資源得不到有效利用。此外，從餐廚垃圾中提煉的油脂重返餐桌，或將餐廚垃圾直接喂養牲畜，產生了“地溝油”“垃圾豬”等食品安全問題。餐廚垃圾帶來的環境問題和社會問題引起了國內外的廣泛關注，推動餐廚廢棄物資源化利用，化害為利已經是發展循環經濟的重要內容。
微生物肥料為一類含有特定微生物活體的制品，其通過其中所含微生物的生命活動，增加植物養分的供應量或促進植物生長，提高產量，改善農產品品質。其次，微生物肥料還可以減輕和緩解因長期單施化肥和其他化學物質造成的土壤板結，改善土壤理化性質、疏松土壤、增加通透性、實現培肥地力的目的。微生物肥料因其環境友好、資源節約、綠色安全受到國內外學者的廣泛關注。
中國專利申請105294262 A，公開了一種固氮解磷解鉀微生物復合肥及其制備方法，該微生物復合肥原料包括混合菌液、填充材料、尿素、鈣鎂磷肥、硫酸鉀、硅酸鈉、硫酸銅、硼酸鉀、硫酸錳、氯化鋅、硫酸鐵、氯化鈣、海藻酸鈉、麥芽低聚糖、糖渣、氨基酸腐殖酸、豆粕和蜜糖，其制備工藝包括填充材料的制備、微生物發酵、包膜等步驟，制備工藝復雜，生產成本較高。中國專利申請1331061A，公開了一種具有固氮解磷解鉀功能的微生物肥料，該微生物肥料通過將浸麻芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌在特制培養基中混合發酵，再將發酵液與草炭吸附后，堆積發酵、干燥、粉碎制得，其中，特制培養基原料包括紅糖、蛋白胨、酵母膏、硼酸、鉬酸銨、尿素、維生素B1、維生素B12、維生素、農用稀土等，生產成本較高。
技術實現要素：
本發明的目的在于，為滿足市場需求，解決上述技術缺陷，提供一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料的方法。
本發明通過以下技術方案來實現：
一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，包括下述重量百分比的原料：復合微生物菌劑85％～95％、表面活性劑5％～15％。
其中，所述復合微生物菌劑由復合微生物發酵液與滅菌處理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(體積L/質量kg)的比例吸附，通風干燥后，粉碎制得；所述復合微生物發酵液由下述重量百分比的原料發酵制得：復合微生物6％～17％、微量元素營養液1％～4％、餐廚垃圾79％～90％。
優選地，一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，包括下述重量百分比的原料：復合微生物菌劑90％、表面活性劑10％。
其中，所述復合微生物菌劑由復合微生物發酵液與滅菌處理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(體積L/質量kg)的比例吸附，通風干燥后，粉碎制得；所述復合微生物發酵液由下述重量百分比的原料發酵制得：復合微生物6％～17％、微量元素營養液1％～4％、餐廚垃圾79％～90％。
優選地，一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，所述復合微生物由褐球固氮菌、解磷巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽胞桿菌按1：1：1的體積比組成。
優選地，一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，所述微量元素營養液由下述重量百分比的原料組成：硫酸鋅1％、硫酸亞鐵2％、硼砂1.5％、硫酸銅2％、硫酸錳0.8％、鉬酸鈉0.2％，余量為去離子水(依據不同地區土壤微量元素的含量及所種植作物的要求可增加相應的微量元素)。
優選地，一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉。
本發明所述各成分作用機理如下：
餐廚垃圾：餐廚垃圾是指居民在生活消費過程中形成的生活垃圾，產生于居民日常生活、餐飲企業經營、企事業單位食堂、副食品集貿市場等場所，主要包括動植物油、果皮、蔬菜根葉、肉骨、魚刺、蛋殼、米面食物殘余等物質，廉價易得。餐廚垃圾含有豐富的糖類、蛋白質、脂類等有機物及無機鹽，而重金屬和毒性有機物含量低，能夠為微生物的生長繁殖和新陳代謝提供充足的營養物質，可用于微生物菌肥生產。其次，餐廚垃圾發酵液是一種環境友好型微量元素螯合劑，與微量元素復配可制取螯合態微量元素，有效避免肥料中元素間的拮抗作用，并促進協同效應，使肥效得到充分發揮。
微量元素：螯合態微量元素：植物生長發育除需要大量元素(氮、磷、鉀等)外，還需要數量極少的微量元素(鋅、鐵、硼、銅、錳、鉬等)。這些元素是植物體內酶或輔酶的組成部分，具有很強的專一性，是作物生長發育不可缺少和不可相互代替的。微量元素還可促進作物對“大量元素”的吸收利用，改善細胞原生質的膠體化學性質，從而使原生質的濃度增加，增強作物對不良環境的抗逆性。當植物缺乏任何一種微量元素時，生長發育都會受到抑制，導致減產和品質下降。鋅參與生長素的合成，并且是某些酶的活化劑；鐵是葉綠素形成不可缺少的重要元素，在植物體內很難轉移；硼參與葉片光合作用中碳水化合物的合成，促進花粉萌發和花粉管的伸長，并可提高作物根瘤菌的固氮活性，增加固氮量；銅催化植物的氧化還原反應，促進碳水化合物和蛋白質的代謝與合成，使植物抗寒、抗旱能力大為增強；錳是葉綠體的結構部份，具有調節植物氧化還原反應，增強植物光合作用的功效，還可促進作物種子萌發及幼苗生長；鉬是作物固氮酶的組成部分，鉬肥充足能大大提高固氮能力，提高蛋白質含量，鉬還能消除酸性土壤中鋁離子和錳離子的毒害作用。
褐球固氮菌：褐球固氮菌屬于自身固氮菌，是一類能在土壤中獨立進行專性好氧固氮活動的細菌，在微生物肥料方面有重要的利用價值。褐球固氮菌可以通過固氮作用顯著增加土壤有機質和全氮含量，改善土壤理化性質，增強植株根際土壤細菌群落總代謝活性和群落功能多樣性，促進植株生長，改善蔬菜品質。其作用機制包括：(1)褐球固氮菌代謝產物可以促進土壤其他有益微生物類群的生長；(2)褐球固氮菌可以促進植物根系生物量提高和根系分叉數目增多，進而使得根系活力增加，根系分泌物增多(如糖類、氨基酸和多種微量元素)，加速土壤養分轉化。此時，根際微域環境中其他細菌可利用的生存附著空間(植物根系)和能量物質(植物殘體或者根系分泌物、菌絲分泌的蛋白類物質)顯著提高，從而細菌數量增加，活性增強。
解磷巨大芽孢桿菌：解磷巨大芽孢桿菌是一種解磷促鉀細菌，可產生延胡索、乳酸、羥基乙酸、和琥珀酸等有機酸，這些有機酸能夠降低pH值，與鋁、鐵、鎂、鈣等離子結合，溶解難溶性的磷酸鹽，對卵磷脂、土壤中植物無法直接利用的吸附態有機磷、無機磷有明顯的分解作用，并能提高土壤肥力，促進作物的增產；與固氮菌混合培養時對固氮具有增效作用。
膠凍樣芽胞桿菌：膠凍樣芽胞桿菌，俗稱鉀細菌，亦稱硅酸鹽細菌，是農田中常見的一種土壤細菌，其作為植物根際促生菌對磷鉀礦物有利用和分解能力，能夠釋放鉀素，增加土壤速效磷、堿解氮和速效鉀的含量，增強土壤酶活性，從而改善土壤微生態環境，利于有益微生物和植株的生長。膠凍樣芽胞桿菌還可產生有機酸、氨基酸、激素等物質，促進植株生長，有效提高植株品質。
草炭：草本泥炭俗稱草炭，是一種新的多水的富含腐殖酸的腐殖物質，草炭灰分少、容重輕，具有吸附性，施入土壤后，可與土壤中的鈣形成膠狀結構物質，促進水穩性團粒結構的形成，改良透氣性，有利于作物根系發育及微生物的活動和土壤中養分的轉化。
表面活性劑：表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，可以有效提高微生物肥料的穩定性。
一種餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料的方法，包括以下步驟：
(1)微量元素營養液的制備：按重量百分比分別稱取硫酸鋅1％、硫酸亞鐵2％、硼砂1.5％、硫酸銅2％、硫酸錳0.8％、鉬酸鈉0.2％，加入余量去離子水中，攪拌至固體完全溶解(依據不同地區土壤微量元素的含量及所種植作物的要求可增加相應的微量元素)；
(2)餐廚垃圾預處理：按重量百分比稱取餐廚垃圾79％～90％，微量元素營養液1％～4％，用勻漿機將餐廚垃圾打漿，加入微量元素營養液，再加水稀釋至固形物含量為10g/L～60g/L，用氫氧化鈉水溶液或石灰水調節溶液pH為6.8～7.7，用微波煮沸10～35min滅菌；
(3)液體種子制備：在無菌條件下，按重量百分比稱取斜面保藏的體積比為褐球固氮菌：解磷巨大芽孢桿菌：膠凍樣芽胞桿菌＝1：1：1的復合微生物6％～17％，接入到預處理好的餐廚垃圾中，于26～30℃，150～200rpm/min振蕩培養24～36小時，得到液體種子；
(4)復合微生物發酵液的制備：向裝有預處理好的餐廚垃圾發酵罐中接種重量百分比為6％～17％的液體種子，于26～30℃，通入無菌空氣(溶氧)并攪拌，無菌空氣的通氣量0.5～1.0L/L·min，攪拌速度150～200rpm，罐壓0.5kg/cm2，耗氧培養4天，得到的菌液中各菌的菌落形成單位分別為褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢桿菌≥2.0×109cfu/mL、膠凍樣芽胞桿菌≥2.0×109cfu/mL；
(5)復合微生物菌劑制備：將步驟(4)所得發酵液用滅菌處理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(體積L/質量kg)的比例吸附，通風干燥至重量份含水量為20～30％，再粉碎至粒度小于100目，得到固態復合微生物菌劑；
(6)微生物肥料制備：按重量百分比稱取復合微生物菌劑85％～95％，十二烷基硫酸鈉5％～15％，混合，攪拌均勻后，粉碎至粒度小于100目既得本發明所述微生物肥料。
本發明的有益效果：
1、本發明以餐廚垃圾與微量元素復配作為發酵培養基，不僅能夠為微生物的生長繁殖和新陳代謝提供充足的營養物質，還可形成螯合態微量元素，有效避免肥料中元素間的拮抗作用，并促進協同效應，使肥效得到充分發揮。
2、本發明選用的褐球固氮菌可以通過固氮作用顯著增加土壤有機質和全氮含量；解磷巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽胞桿菌可破壞土壤中難溶性磷、鉀化合物，分解釋放出可溶的磷、鉀元素，同時產生赤霉素、細胞激動素、微生物酶、細菌多糖等生理活性物質。將三者按一定比例加入本發明的微生物肥料中，可以顯著改善土壤理化性質，促進土壤養分的轉化，提高土壤肥力，為植物提供氮、磷、鉀元素，促進植物生長，增強植物抗逆性，提高蔬菜產量和品質，同時克服了化肥的過量施用和不平衡施肥造成的弊端。
3、本發明制備工藝簡單，生產成本低廉，且使餐廚廢棄物得到資源化利用，避免了環境污染，是一種環保型肥料，具有廣闊的應用前景。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1
餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，其原料按重量份包括：復合微生物菌劑85％，十二烷基硫酸鈉15％。
上述餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料的制備方法，包括如下步驟：
(1)微量元素營養液的制備：按重量百分比分別稱取硫酸鋅1％、硫酸亞鐵2％、硼砂1.5％、硫酸銅2％、硫酸錳0.8％、鉬酸鈉0.2％，加入余量去離子水中，攪拌至固體完全溶解(依據不同地區土壤微量元素的含量及所種植作物的要求可增加相應的微量元素)；
(2)餐廚垃圾預處理：按重量百分比稱取餐廚垃圾90％，微量元素營養液4％，用勻漿機將餐廚垃圾打漿，加入微量元素營養液，再加水稀釋至固形物含量為40g/L，用氫氧化鈉水溶液或石灰水調節溶液pH為7.0，用微波煮沸20min滅菌；
(3)液體種子制備：在無菌條件下，按重量百分比稱取斜面保藏的體積比為褐球固氮菌：解磷巨大芽孢桿菌：膠凍樣芽胞桿菌＝1：1：1的復合微生物6％，接入到預處理好的餐廚垃圾中，于30℃，180rpm/min振蕩培養30小時，得到液體種子；
(4)復合微生物發酵液的制備：向裝有預處理好的餐廚垃圾發酵罐中接種重量百分比為6％的液體種子，于28℃，通入無菌空氣(溶氧)并攪拌，無菌空氣的通氣量0.8L/L·min，攪拌速度180rpm，罐壓0.5kg/cm2，耗氧培養4天，得到的菌液中各菌的菌落形成單位分別為褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢桿菌≥2.0×109cfu/mL、膠凍樣芽胞桿菌≥2.0×109cfu/mL；
(5)復合微生物菌劑制備：將步驟(4)所得發酵液用滅菌處理的草炭按菌液：草炭＝1:4(體積L/質量kg)的比例吸附，通風干燥至重量份含水量為25％，再粉碎至粒度小于100目，得到固態復合微生物菌劑；
(6)微生物肥料制備：按重量百分比稱取復合微生物菌劑85％，十二烷基硫酸鈉15％，混合，攪拌均勻后，粉碎至粒度小于100目既得本發明所述微生物肥料。
實施例2
餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，其原料按重量份包括：復合微生物菌劑90％，十二烷基硫酸鈉10％。
上述餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料的制備方法，包括如下步驟：
(1)微量元素營養液的制備：按重量百分比分別稱取硫酸鋅1％、硫酸亞鐵2％、硼砂1.5％、硫酸銅2％、硫酸錳0.8％、鉬酸鈉0.2％，加入余量去離子水中，攪拌至固體完全溶解(依據不同地區土壤微量元素的含量及所種植作物的要求可增加相應的微量元素)；
(2)餐廚垃圾預處理：按重量百分比稱取餐廚垃圾85％，微量元素營養液3％，用勻漿機將餐廚垃圾打漿，加入微量元素營養液，再加水稀釋至固形物含量為40g/L，用氫氧化鈉水溶液或石灰水調節溶液pH為7.0，用微波煮沸20min滅菌；
(3)液體種子制備：在無菌條件下，按重量百分比稱取斜面保藏的體積比為褐球固氮菌：解磷巨大芽孢桿菌：膠凍樣芽胞桿菌＝1：1：1的復合微生物12％，接入到預處理好的餐廚垃圾中，于30℃，180rpm/min振蕩培養30小時，得到液體種子；
(4)復合微生物發酵液的制備：向裝有預處理好的餐廚垃圾發酵罐中接種重量百分比為12％的液體種子，于28℃，通入無菌空氣(溶氧)并攪拌，無菌空氣的通氣量0.8L/L·min，攪拌速度180rpm，罐壓0.5kg/cm2，耗氧培養4天，得到的菌液中各菌的菌落形成單位分別為褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢桿菌≥2.0×109cfu/mL、膠凍樣芽胞桿菌≥2.0×109cfu/mL；
(5)復合微生物菌劑制備：將步驟(4)所得發酵液用滅菌處理的草炭按菌液：草炭＝1:4(體積L/質量kg)的比例吸附，通風干燥至重量份含水量為25％，再粉碎至粒度小于100目，得到固態復合微生物菌劑；
(6)微生物肥料制備：按重量百分比稱取復合微生物菌劑90％，十二烷基硫酸鈉10％，混合，攪拌均勻后，粉碎至粒度小于100目既得本發明所述微生物肥料。
實施例3
餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料，其原料按重量份包括：復合微生物菌劑95％，十二烷基硫酸鈉5％。
上述餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料的制備方法，包括如下步驟：
(1)微量元素營養液的制備：按重量百分比分別稱取硫酸鋅1％、硫酸亞鐵2％、硼砂1.5％、硫酸銅2％、硫酸錳0.8％、鉬酸鈉0.2％，加入余量去離子水中，攪拌至固體完全溶解(依據不同地區土壤微量元素的含量及所種植作物的要求可增加相應的微量元素)；
(2)餐廚垃圾預處理：按重量百分比稱取餐廚垃圾82％，微量元素營養液1％，用勻漿機將餐廚垃圾打漿，加入微量元素營養液，再加水稀釋至固形物含量為40g/L，用氫氧化鈉水溶液或石灰水調節溶液pH為7.0，用微波煮沸20min滅菌；
(3)液體種子制備：在無菌條件下，按重量百分比稱取斜面保藏的體積比為褐球固氮菌：解磷巨大芽孢桿菌：膠凍樣芽胞桿菌＝1：1：1的復合微生物17％，接入到預處理好的餐廚垃圾中，于30℃，180rpm/min振蕩培養30小時，得到液體種子；
(4)復合微生物發酵液的制備：向裝有預處理好的餐廚垃圾發酵罐中接種重量百分比為17％的液體種子，于28℃，通入無菌空氣(溶氧)并攪拌，無菌空氣的通氣量0.8L/L·min，攪拌速度180rpm，罐壓0.5kg/cm2，耗氧培養4天，得到的菌液中各菌的菌落形成單位分別為褐球固氮菌≥2.0×109cfu/mL、解磷巨大芽孢桿菌≥2.0×109cfu/mL、膠凍樣芽胞桿菌≥2.0×109cfu/mL；
(5)復合微生物菌劑制備：將步驟(4)所得發酵液用滅菌處理的草炭按菌液：草炭＝1:4(體積L/質量kg)的比例吸附，通風干燥至重量份含水量為25％，再粉碎至粒度小于100目，得到固態復合微生物菌劑；
(6)微生物肥料制備：按重量百分比稱取復合微生物菌劑95％，十二烷基硫酸鈉5％，混合，攪拌均勻后，粉碎至粒度小于100目既得本發明所述微生物肥料。
實驗例1
技術指標的測定
1、試驗目的：檢測本發明的餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料中有效活菌數、雜菌率、總養分(N+P2O5+K2O)、水分、pH及無害化指標。
2、檢測樣品：按上述實施例1～3制備的餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料樣品。
3、檢測方法：按照農業部行業標準(NY/T798-2004)的方法檢測。
4、檢測結果：檢測結果如下表1所示。
表1技術指標測定結果
5、結論
經檢測，本發明的餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料符合農業部行業標準(NY/T798-2004)，且實施例2中所含有的有效活菌數和總養分含量最高，其中有效活菌數為0.78億/毫升，總養分含量為38.7％，雜菌率最低，為10.2％。有效活菌數是微生物肥料產品主要的指標，說明本發明的餐廚垃圾資源化生產具有固氮解磷解鉀功效的微生物肥料具有優良的品質，用于農業生產可以顯著提高農產品的產量和質量，改善土壤微生態環境。