CN101307331B - 利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法，该方法按以下步骤生产：(1)混合料，(2)高温发酵，(3)中温发酵，(4)后熟发酵，(5)烘干、包装。该方法以玉米秸粉和花生壳粉为发酵原料，原料易得，成本低，较草炭基质降低成本40％以上；采用分段控温发酵，高温发酵阶段有利杀菌，中温发酵阶段有利于加速果胶、淀粉和糖类的分解，减少木质素、半纤维素和纤维素的分解，保持木质素、半纤维素和纤维素的的粒径和机械强度，满足园艺生产对基质体积稳定性的特殊要求；采用本发明可使本基质的碳氮比达到45～60∶1，高于传统高温堆肥30∶1的碳氮比，有利于降低园艺基质的EC值。
Description
技术领域
本发明涉及一种园艺基质的生产方法，尤其涉及一种用于园艺育苗和栽培的园艺基质的生产方法。
背景技术
草炭是目前国内外应用最广泛的园艺育苗和栽培基质，过度开采草炭会破坏森林，造成环境恶化，增加温室效应。我国草碳产地主要集中在东北和西南交通不便的地区，长途运输导致草炭应用成本偏高。国外利用锯末发酵生产替代草炭的基质，已经实现了商业化。玉米和花生是我国重要的农作物，每年产生大量的玉米秸和花生壳，在农村每年都有大量的玉米秸和花生壳未经处理而浪费，且造成一定的环境污染，开发利用玉米秸和花生壳，不仅能缓解过度开采草碳对环境造成的压力，又可以充分利用农业废弃物。另外，现有生产园艺基质的方法都是采用堆制发酵，存在发酵温度不均匀，需要翻堆，发酵时间长等不足之处，这样不仅费时费力，且发酵得到的基质性能也不理想。
发明内容
本发明的目的是为了缓解生产园艺基质开采草炭对环境造成的压力，弥补现有堆制发酵生产园艺基质的方法存在的发酵温度不均匀，费时费力的不足，提供一种以玉米秸粉和花生壳粉为发酵原料，以烘干鸡粪和尿素为氮源，采用分段加菌，控温发酵技术生产园艺基质的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法，该方法按以下步骤生产：
(1)混合料以粉碎的玉米秸粉和花生壳粉作为发酵原料，将发酵原料放入混料机，向发酵原料中加入尿素、烘干鸡粪和水，然后混合搅拌得混合料；各物料按(玉米秸粉+花生壳粉)100重量份；尿素0.56～1.14重量份；烘干鸡粪0.36～0.73重量份的比例配料，水为上述三种物料总重量的60～70％；
(2)高温发酵将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，温度维持70～75℃发酵7～12d完成高温发酵；
(3)中温发酵高温发酵结束后，向发酵物料中加入链霉属中温放线菌，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.5～1.0％；温度维持45～55℃发酵15～20d完成中温发酵；
(4)后熟发酵中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵60～90d完成后熟发酵；
(5)烘干、包装将发酵物料烘干、包装得到成品。
本发明方法中在中温发酵阶段所加的链霉属中温放线菌为泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)、灰色链霉菌(Streptomyces griseus)、抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)中的至少一种。(以上三种链霉属中温放线菌均购买于中国农业微生物菌种保藏中心)。
本发明方法中在所述的高温发酵阶段加入链霉属高温放线菌，添加量为玉米秸粉和花生壳粉原料总重量的0.5～1.0％。所加入的链霉属高温放线菌为高温紫链霉菌(Streptomyces Thermoviolaceus)、嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardiathermophila)、热灰紫链霉菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)中的至少一种。(高温紫链霉菌购买于中国农业微生物菌种保藏中心，嗜热假诺卡氏菌购买于中国科学院微生物研究所，热灰紫链霉菌购买于四川抗菌素工业研究所)。
发酵原料玉米秸粉和花生壳粉的重量比为：4～1∶1。向发酵原料中加入的尿素、烘干鸡粪和水是预先混合好的。在后熟发酵结束后对发酵成品进行烘干、包装得到基质成品。
本发明方法中所用的发酵塔本发明人已于2006年1月25日申请专利(200610017378.8)。
本发明提供的利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法具有以下优点：(1)以玉米秸粉和花生壳粉为发酵原料，原料易得，成本低，较草炭基质降低成本40％以上；(2)采用分段控温发酵，高温发酵阶段有利杀菌，中温发酵阶段有利于加速果胶、淀粉和糖类的分解，减少木质素、半纤维素和纤维素的分解，保持木质素、半纤维素和纤维素的的粒径和机械强度，满足园艺生产对基质体积稳定性的特殊要求；(3)采取分段加菌技术，有利于缩短发酵时间；(4)采用本发明可使本基质的碳氮比达到45～60∶1，高于传统高温堆肥30∶1的碳氮比，有利于降低园艺基质的EC值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不局限于此。
实施例1
1.混合料
玉米秸粉原料为玉米收获后地面以上秸秆，经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为15mm，经检测这种玉米秸粉含碳47.8％，含氮0.5％，含水13.2％。花生壳粉为花生壳经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为15mm，经检测这种花生壳粉含碳50.2％，含氮0.6％，含水量为10.0％。发酵氮源尿素含氮46.2％，含碳20％，含水0.5％；发酵氮源烘干鸡粪含氮2.4％，含碳32.6％，含水8.5％。
各物料按玉米秸粉80重量份；花生壳粉20重量份；尿素；烘干鸡粪0.36重量份的比例配料，这种原料的碳氮比60∶1，按初始发酵物料含水量为60％，由计算式下述I计算得需加水120重量份。
式中，用A代表玉米秸粉；用B代表花生壳粉；用C代表尿素；用D代表烘干鸡粪。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把0.60重量份的尿素、0.36重量份的烘干鸡粪和120重量份的水加入混料机，混合搅拌3～5min。
2.高温发酵
用链式传送带上料机将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，温度维持70℃发酵12d完成高温发酵。
3.中温发酵
第1阶段高温发酵结束后，物料从塔底重力落下，在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.5％；经上料机送入中温控温发酵塔进行中温发酵，温度维持45℃发酵20d完成中温发酵。
4.后熟发酵
中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵60d完成后熟发酵。
5.烘干、包装
采用滚筒式烘干机，烘至含水量15％以下，包装成品。
实施例2
1.混合料
玉米秸粉原料为玉米收获后地面以上秸秆，经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为15mm，经检测这种玉米秸粉含碳46.2％，含氮0.52％，含水14.2％。花生壳粉为花生壳经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为15mm，经检测这种花生壳粉含碳51.2％，含氮0.62％，含水量为11.0％。发酵氮源尿素含氮46.2％，含碳20％，含水0.5％；发酵氮源烘干鸡粪含氮2.4％，含碳32.6％，含水8.7％。
各物料按玉米秸粉50重量份；花生壳45重量份；尿素1.14重量份；烘干鸡粪0.45重量份的比例配料。这种原料的碳氮比为45∶1。按初始发酵物料含水量为62％，由计算式I计算得需加水129重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把1.14重量份的尿素、0.45重量份的烘干鸡粪和129重量份的水加入混料机，混合搅拌3～5min。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把50.6重量份的添加水量注入水量计量箱，再把烘干鸡粪和尿素加入水量计量箱，搅拌溶解5～10min，把溶解有鸡粪和尿素的添加水注入混料机，混合搅拌3～5min。
2.高温发酵
用链式传送带上料机将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，向混合物料中添加高温紫链霉菌(Streptomyces Thermoviolaceus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.5％，温度维持72℃发酵9d完成高温发酵。温度维持71℃发酵10d完成高温发酵。
3.中温发酵
第1阶段高温发酵结束后，物料从塔底重力落下，在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入灰色链霉菌(Streptomyces griseus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.6％；经上料机送入中温控温发酵塔进行中温发酵，温度维持45℃发酵20d完成中温发酵。
4.后熟发酵
中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵70d完成后熟发酵。
5.烘干、包装
采用滚筒式烘干机，烘至含水量15％以下，包装成品。
实施例3
1.混合料
玉米秸粉原料为玉米收获后地面以上秸秆，经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为2mm，经检测这种玉米秸粉含碳46.8％，含氮0.56％，含水14.9％。花生壳粉为花生壳经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为10mm，经检测这种花生壳粉含碳51.6％，含氮0.66％，含水量为11.2％。发酵氮源尿素含氮46.2％，含碳20％，含水0.51％；发酵氮源烘干鸡粪含氮2.4％，含碳32.66％，含水9.7％。
各物料按玉米秸粉65重量份；花生壳35重量份；尿素1.0重量份；烘干鸡粪0.56重量份的比例配料。这种物料的碳氮比46∶1，按初始发酵物料含水量64％，由计算式I计算得需加水142重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把142重量份的添加水量注入水量计量箱，再把烘干鸡粪和尿素加入水量计量箱，搅拌溶解5～10min，把溶解有鸡粪和尿素的添加水注入混料机，混合搅拌3～5min。
2.高温发酵
用链式传送带上料机将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，温度维持72℃发酵9d完成高温发酵。
3.中温发酵
第1阶段高温发酵结束后，物料从塔底重力落下，在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入灰色链霉菌(Streptomyces griseus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.7％；经上料机送入中温控温发酵塔进行中温发酵，温度维持50℃发酵16d完成中温发酵。
4.后熟发酵
中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵80d完成后熟发酵。
5.烘干、包装
采用滚筒式烘干机，烘至含水量15％以下，包装成品。
实施例4
1.混合料
玉米秸粉原料为玉米收获后地面以上秸秆，经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为4mm，经检测这种玉米秸粉含碳45.8％，含氮0.59％，含水13.9％。花生壳粉为花生壳经粉碎过筛后的粉碎物，粒径为8mm，经检测这种花生壳粉含碳52.6％，含氮0.72％，含水量为12.2％。发酵氮源尿素含氮46.2％，含碳20％，含水0.52％；发酵氮源烘干鸡粪含氮2.5％，含碳33.6％，含水10.2％。
各物料按玉米秸粉70重量份；花生壳30重量份；尿素0.65重量份；烘干鸡粪0.73重量份的比例配料。这种物料的碳氮比52∶1，按初始发酵物料含水量66％，由计算式I计算得需加水157重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把157重量份的添加水量注入水量计量箱，再把烘干鸡粪和尿素加入水量计量箱，搅拌溶解5～10min，把溶解有鸡粪和尿素的添加水注入混料机，混合搅拌3～5min。
2.高温发酵
用链式传送带上料机将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，向混合物料中添加嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.7％，温度维持73℃发酵8d完成高温发酵。
3.中温发酵
第1阶段高温发酵结束后，物料从塔底重力落下，在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.8％；经上料机送入中温控温发酵塔进行中温发酵，温度维持52℃发酵14d完成中温发酵。
4.后熟发酵
中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵90d完成后熟发酵。
5.烘干、包装
采用滚筒式烘干机，烘至含水量15％以下，包装成品。
实施例5
1.混合料
玉米秸粉粒径为8mm，花生壳粉粒径5mm，其它性能与实施例1中的原料相同。
各物料按玉米秸粉50重量份；花生壳50重量份；尿素0.80重量份；烘干鸡粪0.65重量份的比例配料。初始发酵物料碳氮比53∶1，按初始发酵物料含水量68％，由计算式I计算得需加水179重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把179重量份的添加水量注入水量计量箱，再把烘干鸡粪和尿素加入水量计量箱，搅拌溶解5～10min，把溶解有鸡粪和尿素的添加水注入混料机，混合搅拌3～5min。
2.高温发酵
用链式传送带上料机将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，向混合物料中添加热灰紫链霉菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.9％，温度维持74℃发酵7d完成高温发酵。
3.中温发酵
第1阶段高温发酵结束后，物料从塔底重力落下，在中温发酵上料机地面料槽内均匀抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.9％；经上料机送入中温控温发酵塔进行中温发酵，温度维持48℃发酵18d完成中温发酵。
4.后熟发酵
中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵85d完成后熟发酵。
5.烘干、包装
采用滚筒式烘干机，烘至含水量15％以下，包装成品。
实施例6
1.混合料
玉米秸粉粒径为9mm，花生壳粉粒径9mm，其它性能与实施例2中的原料相同。
各物料按玉米秸粉60重量份；花生壳40重量份；尿素0.56重量份；烘干鸡粪0.40重量份的比例配料。初始发酵物料碳氮比60∶1，按初始发酵物料含水量70％，由计算式I计算得需加水192重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生壳粉放入混料机，然后把192重量份的添加水量注入水量计量箱，再把烘干鸡粪和尿素加入水量计量箱，搅拌溶解5～10min，把溶解有鸡粪和尿素的添加水注入混料机，混合搅拌3～5min。
2.高温发酵
用链式传送带上料机将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，向混合物料中添加等重量份高温紫链霉菌(Streptomyces Thermoviolaceus)和嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的1.0％，温度维持75℃发酵11d完成高温发酵。
3.中温发酵
第1阶段高温发酵结束后，物料从塔底重力落下，在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)，添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的1.0％；经上料机送入中温控温发酵塔进行中温发酵，温度维持46℃发酵19d完成中温发酵。
4.后熟发酵
中温发酵结束，发酵物料在室温下发酵90d完成后熟发酵。
5.烘干、包装
采用滚筒式烘干机，烘至含水量15％以下，包装成品。
实施例7
重复实施3的方法，有以下不同点：
在高温发酵阶段，向混合物料中添加等重量份的高温紫链霉菌(Streptomyces Thermoviolaceus)和热灰紫链霉菌(StreptomycesThermgriseoviolaceus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.8％。
在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入等重量份的泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)和灰色链霉菌(Streptomyces griseus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.5％。
实施例8
重复实施4的方法，有以下不同点：
在高温发酵阶段，向混合物料中添加等重量份的嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)和热灰紫链霉菌(StreptomycesThermgriseoviolaceus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.8％。
在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入等重量份的灰色链霉菌(Streptomyces griseus)和抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.90％。
实施例9
重复实施2的方法，有以下不同点：
在高温发酵阶段，向混合物料中添加等重量份的高温紫链霉菌(Streptomyces Thermoviolaceus)、嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)和热灰紫链霉菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.98％。
在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入等重量份的泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)和抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.85％。
实施例10
重复实施1的方法，有以下不同点：
在中温发酵上料机地面料槽内均匀喷入等重量份的泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)和灰色链霉菌(Streptomyces griseus)和抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的1.0％。
实施例11
重复实施2的方法，有以下不同点：
在高温发酵阶段向混合物料中添加等重量份的高温紫链霉菌(StreptomycesThermoviolaceus)和嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.5％。
实施例12
重复实施3的方法，有以下不同点：
在高温发酵阶段向混合物料中添加等重量份的嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)和热灰紫链霉菌(StreptomycesThermgriseoviolaceus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.8％。
实施例13
重复实施4的方法，有以下不同点：
在高温发酵阶段向混合物料中添加等重量份的高温紫链霉菌(StreptomycesThermoviolaceus)和嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)和热灰紫链霉菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加总量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的1.0％。
Claims (2)
1.一种利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法，该方法按以下步骤生产：
(1)混合料：以粉碎的玉米秸粉和花生壳粉作为发酵原料，将发酵原料放入混料机，向发酵原料中加入预先混合好的尿素、烘干鸡粪和水，然后混合搅拌得混合料；混合料中含水量为发酵原料和尿素及烘干鸡粪三种物料总重量的60～70％；(2)高温发酵；(3)中温发酵：高温发酵结束后，向发酵物料中加入链霉属中温放线菌；(4)后熟发酵：中温发酵结束后，发酵物料在室温下发酵60～90d完成后熟发酵；(5)烘干、包装：将发酵物料烘干、包装得到成品；其特征在于：在步骤(1)中按下述的比例配料：发酵原料为100重量份，其中玉米秸粉与花生壳粉的重量比为4～1∶1；尿素0.56～1.14重量份；烘干鸡粪0.36～0.73重量份；在步骤(2)中，将步骤(1)得到的混合料送入发酵塔，温度维持70～75℃发酵7～12d完成高温发酵；在步骤(3)的中温发酵时，在经高温发酵后的发酵物料中加的链霉属中温放线菌为泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)、灰色链霉菌(Streptomyces griseus)、抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)中的至少一种；链霉属中温放线菌的添加量为玉米秸粉和花生壳粉总重量的0.5～1.0％；温度维持45～55℃发酵15～20d完成中温发酵。
2.根据权利要求1所述的利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法，其特征在于：在高温发酵阶段加入链霉属高温放线菌，所述的链霉属高温放线菌为高温紫链霉菌(Streptomyces Thermoviolaceus)、嗜热假诺卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)、热灰紫链霉菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)中的至少一种；添加量为玉米秸粉和花生壳粉原料总重量的0.5～1.0％。
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| CN101307331A (zh) | 2008-11-19 |
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