CN101486597A - 腐熟有机废弃物制造生物有机肥的微生物复合发酵菌剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微生物发酵菌剂范围，特别涉及用于富含纤维素和有机质的畜禽粪便、农作物秸秆、污泥、菇渣、中药渣、园林剪切物、草炭、蓖麻粕、骨粉、豆粕粉的堆肥腐熟并制造生物有机肥料的一种微生物复合发酵菌剂。将自主筛选的来自于多种有机废弃物料中的分解纤维素能力强及耐高温(70℃)的2株菌株与引进的11株有益菌株进行科学合理的组合，制成一种既可以腐熟有机物料、又可增强堆肥肥效、品质和生物活性的微生物复合发酵菌剂。本发明可在农业废弃物高效、合理利用，在废弃物处理行业发挥着作用。

Description

腐熟有机废弃物制造生物有机肥的微生物复合发酵菌剂

技术领域

本发明属于微生物发酵菌剂范围，特别涉及用于富含纤维素和有机质的畜禽粪便、农作物秸秆、污泥、菇渣、中药渣、园林剪切物、草炭、蓖麻粕、骨粉、豆粕粉的堆肥腐熟并制造生物有机肥料的一种微生物复合发酵菌剂。

背景技术

目前，我国总有机废物排放量为41.3～43.4×10⁸t，其中畜禽粪便排放量已达18.84亿t，相当于工业废弃物排放量的3.4倍，今后十年，畜禽养殖业还将以8％的速度递增，另外秸秆产生量达6.4亿t，干污泥排放量约为667万t，随着我国经济的发展，菇渣、中药渣、园林剪切物废弃物的产生也迅猛发生，这些废弃物由于大部分得不到很好的处理和应用，已对水体、大气、土壤、人体健康及生态系统造成了的直接或间接的负面影响。解决这些有机废弃物的出路，保护环境，是当前急待解决的问题。同时随着我国经济快速稳定的增长，人民生活水平不断提高，消费无公害农产品已成为我国食物消费的最基本要求，但是，农户习惯使用未腐熟有机肥料及一味注重化肥的使用这一传统做法往往和这一要求相违背。

应用发酵菌剂快速处理农业废弃物生产有机肥料，是国内外解决以上问题的主要做法。目前，美国、日本等国以微生物转化再生资源及其综合利用的″白色农业″已经起步，在发展使用有机废弃物生产有机肥上，均已进入规模化生产，美国有200余家从事有机肥生产的企业，主要经营添加活性菌剂处理植物有机体和排泄物；日本早在80年代就在研究微生物菌剂处理畜禽粪便，日本农业生产已大量施用生物有机肥。我国在提高传统有机肥积造技术、研制有机肥方面也发展较快，国家计委已把″农业废弃物高效、合理利用″列为重点支持项目之一。

在我国，已有国外菌剂及有机肥生产工艺进入到了我国，与国内相关产品及技术共同在废弃物处理行业发挥着作用。但是国内外发酵菌剂除存在价格昂贵等问题外，在技术上多是局限于纤维素的分解，并未考虑到影响有机肥料肥效及品质的一些相关技术问题：1、未考虑在菌剂中使用除臭菌株进行堆肥除臭的处理；2、微生物肥料是一种新型的环境友好型肥料，在有机肥腐熟过程中加入固氮菌、解磷菌和解钾菌并进行生长繁殖制造生物有机肥是现有发酵菌剂没有考虑的；3、堆肥发酵中，畜禽粪便是主要的原料，由于畜禽粪便是由饲料转化而来，所以堆肥物料往往蛋白质含量高，关于它的转化分解将会直接影响到肥料的肥效，这应该是堆肥关注的问题；4、堆肥中氨气的挥发是肥料养分的重大损失，因此对于氨态氮的转化也是一个应该重视的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，将自主筛选的来自于多种有机废弃物料中的分解纤维素能力强及耐高温(70℃)的2株菌株与引进的11株有益菌株进行科学合理的组合，制成一种既可以腐熟有机物料、又可增强堆肥肥效、品质和生物活性的微生物复合发酵菌剂。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：

微生物复合发酵菌剂，包括1#复合菌剂和2#复合菌剂两个型号的菌剂，分别应用于主发酵期和后发酵期；其中1#复合菌剂由10株菌株组成，它们是分离于猪粪、牛粪、鸡粪、秸秆和污泥堆肥中纤维素分解能力强、耐高温(65℃)的2株真菌菌株、引进的3株真菌菌株、2株除臭菌株、1株乳杆菌和2株硝化细菌；2#复合菌剂由6株菌株组成，包括固氮菌、解磷菌、释钾菌、乳杆菌各1株和硝化细菌2株。乳杆菌各1株和硝化细菌2株在1#和2#菌剂都加入一部分。菌剂分解纤维素、木质素能力强，能快速提高堆温，加快物质降解速度，固定养分，堆缩短废弃物无害化停留时间，达到废弃物资源化，减少环境污染的作用。发酵菌剂可处理畜禽粪便(包括牛粪、猪粪、鸡粪、羊粪等)、秸秆(玉米秸秆、麦秸等)、污泥、菇渣、园林剪切物及其它(草炭、蓖麻粕、骨粉、豆粕粉)富含纤维素的有机物料。

微生物复合发酵菌剂通过斜面培养、摇瓶培养、种子罐发酵、发酵罐发酵、混合吸附、晾干及检测包装等7道工序制备而成。发酵菌剂的菌种斜面培养和摇瓶培养基有：1、牛肉膏蛋白胨培养基；2、马铃薯培养基；3、豆芽汁琼脂培养基；4、淀粉铵培养基；5、固氮菌培养基；6、硅酸盐细菌培养基；7、氨态氮硝化细菌培养基。种子罐和发酵罐培养基主要是以豆浆、淀粉、葡糖糖为原料，配合相应的微量元素。发酵菌剂各菌种在摇瓶培养中达到指数生长期后作为种子罐的菌种，当种子罐发酵培养达到指数生长期后进入发酵罐进行扩大繁殖，经过48h～96h的发酵后，把各菌种发酵液按一定比率进行组合并吸附于蛭石中，晾干、检测、包装后制成1#菌剂和2#菌剂。按康宁木霉∶黑曲霉∶黑绿木霉∶嗜热侧孢霉∶绿色木霉∶乳杆菌∶硝化细菌＝3∶3∶3∶3∶3∶3∶1∶1的菌液比例混合均匀，再按3∶1(重量比)吸附于蛭石并晾干制得1#菌剂，按巨大芽孢杆菌∶褐球固氮菌∶胨胶样芽孢杆菌∶乳杆菌∶硝化细菌＝3∶3∶3∶1∶1的菌液比例混合均匀，再按3∶1(重量比)吸附于蛭石并晾干制得2#菌剂。

本发明的有益效果是：通过在堆肥主发酵前期加入1#菌剂，达到快速分解堆肥物料中纤维素和降低堆肥过程中及堆肥成品的臭味程度；通过在堆肥的后发酵阶段加入2#菌剂，达到主发酵中中间产物(蛋白、糖类)转化成可供作物吸收利用的营养物质的目的，以及把易挥发损失的氨态氮转化为稳定的硝态氮，并进行固氮菌、解磷菌、释钾菌的繁殖生长，达到生产有利于作物生长的新型肥料即生物有机肥料的目的。用该菌剂生产生物有机肥只需10～16天，比传统堆肥缩短堆肥化进程3～5倍，提高养分转化率20％～30％；比日本同类技术处理的养分转化率提高8.7％，发酵周期缩短7天；比美国同类菌剂处理的缩短堆肥周期10天；比国内同类技术处理的提前8天完成发酵，成品肥料中养分增加0.56％，有机质增加3.09％。处理每吨有机物料所需发酵菌剂成是国内外同类菌剂的1/36～1/5，生产的生物有机肥料达到国家有机肥质量标准。

具体实施方式

微生物复合发酵菌剂，包括1#复合菌剂和2#复合菌剂两个型号的菌剂，分别应用于主发酵期和后发酵期；其中1#复合菌剂由10株菌株组成，它们是分离于猪粪、牛粪、鸡粪、秸秆和污泥堆肥中纤维素分解能力强、耐高温(65℃)的2株真菌菌株、引进的3株真菌菌株、2株除臭菌株、1株乳杆菌和2株硝化细菌；2#复合菌剂由6株菌株组成，包括固氮菌、解磷菌、释钾菌、乳杆菌各1株和硝化细菌2株。乳杆菌各1株和硝化细菌2株在1#和2#菌剂都加入一部分。菌剂分解纤维素、木质素能力强，能快速提高堆温，加快物质降解速度，固定养分，堆缩短废弃物无害化停留时间，达到废弃物资源化，减少环境污染的作用。发酵菌剂可处理畜禽粪便(包括牛粪、猪粪、鸡粪、羊粪等)、秸秆(玉米秸秆、麦秸等)、污泥、菇渣、园林剪切物及其它(草炭、蓖麻粕、骨粉、豆粕粉)富含纤维素的有机物料。

1.真菌菌种的培养和菌液发酵

真菌菌株包括康宁木霉、黑曲霉、黑绿木霉、嗜热侧孢霉和绿色木霉5株真菌。

斜面和摇瓶培养基为马铃薯葡萄糖琼脂培养基：马铃薯(去皮)200.0g，蔗糖(或葡萄糖)20g，水1000.0ml。将马铃薯去皮，切成小块，于锅中加水1000ml煮沸半小时，用双层纱布过滤，取其滤液加糖，并加水补足1000ml，pH自然。斜面培养基加琼脂。把液体培养基经灭菌后分装于500ml三角瓶中，接入各真菌斜面菌种，摇床速度180r/min，28℃～30℃培养48小时，当摇瓶内出现密度大，菌丝球明显不浑浊即可。

真菌菌株种子罐和发酵罐中发酵培养基为1000kg水、8.75kg大豆的豆浆、6.5kg的淀粉、1kg葡萄糖及2kg土豆的蒸煮液，pH7.0，经121℃实罐灭菌30分钟后，在28℃～30℃培养60小时，当发酵液出现密度大的菌丝球即可。

2.两株除臭菌株的培养和菌液发酵

两株除臭菌株是间型酒香酵母和一株细黄链霉菌。间型酒香酵母的斜面和液体发酵培养基为豆芽琼脂培养基：将黄豆芽200g加水1000ml煮沸60分钟，用纱布过滤，稀释至1000ml，加蔗糖50g，琼脂15g，装瓶加棉塞121℃灭菌30分钟即得到豆芽汁琼脂培养基，储藏备用。间型酒香酵母种子罐和发酵罐培养基为1000kg水、8.75kg大豆的豆浆、6.5kg的淀粉、1kg葡萄糖，pH6.5，经121℃实罐灭菌30分钟后，在28℃～30℃培养60小时，当每ml发酵液中菌数达到1亿即可。细黄链霉菌的斜面和液体发酵培养基为高氏合成一号琼脂：KNO₃1g，K₂HPO₄0.5g，NaCl0.5g，FeSO₄7H₂O 0.01g，MgSO₄7H₂O 0.5g可溶性淀粉20g，pH7.2～7.4，蒸馏水1000ml。细黄链霉菌种子罐和发酵罐培养基为1000kg水、8.75kg大豆的豆浆、6.5kg的淀粉、1kg葡萄糖，KNO₃g，K₂HPO₄100g，NaCl50g，FeSO₄7H₂O 10g，MgSO₄7H₂O 50g，pH7.0，经121℃实罐灭菌30分钟后，在28℃～30℃培养60小时即可。

3.细菌菌株的培养和发酵

其中3株是细菌肥料菌株，它们是巨大芽孢杆菌、褐球固氮菌和胨胶样芽孢杆菌。巨大芽孢杆菌斜面和摇瓶培养基为：蛋白胨5g、牛肉膏3g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000ml、pH7.0(琼脂为15g)；褐球固氮菌斜面和摇瓶培养基为：葡萄糖(或甘露醇)10.0g；磷酸二氢钾0.2g；硫酸镁0.2g；氯化钠0.2g；硫酸钙碳0.1g；碳酸钙5.0g；蒸馏水1000.0ml。pH7.0，配制固体培养基时加15克琼脂。胨胶样芽孢杆菌酵母膏0.4g、甘露醇10.0g、磷酸氢二钾0.5g、硫酸镁0.2g、氯化镁0.2g、碳酸钙1.0g、蒸馏水1000.0ml、pH7.0—7.2，配制固体培养基时加15克琼脂。三株细菌肥料菌株种子罐和发酵罐培养基为1000kg水、8.75kg大豆的豆浆、6.5kg的淀粉、1kg葡萄糖，CaCO₃100g，FeCl₃10g，pH7.0，经121℃实罐灭菌30分钟后，在28℃～30℃培养60小时，当每ml发酵液中菌数达到5亿即可。

另外三株菌是保加利亚乳杆菌和2株硝化细菌。保加利亚乳杆菌斜面和摇瓶培养基为：市售鲜牛奶脱脂(用3000转/分离心30分钟)，121℃30分钟灭菌。种子罐和发酵罐培养基为1000kg水、8.75kg大豆的豆浆、6.5kg的淀粉、1kg脱脂牛奶，CaCO₃100g，FeCl₃10g，pH6.0，在37℃培养24小时，当每ml发酵液中菌数达到5亿即可。硝化细菌斜面和摇瓶培养基为：1号培养基，(NH₄)₂SO₄0.5g，NaCl0.3g，FeSO₄·7H₂O0.03g，K₂HPO41g，MgSO₄·7H₂O 0.03g，CaCl₂7.5g，蒸馏水1000ml；2号培养基为NaNO₂1g，MgSO₄·7H₂O 0.03g，，MnSO₄·4H₂O 0.01g，，K₂HPO₄0.75g，Na₂CO₃1g，NaH₂PO₄0.25g，蒸馏水1000ml。种子罐和发酵罐培养基为1000kg水、8.75kg大豆的豆浆、6.5kg的淀粉、500g(NH₄)₂SO₄或500g NaNO₂，CaCO3100g，FeCl₃10g，pH6.0，在37℃培养24小时即可。

4.微生物复合发酵菌剂的制备

按康宁木霉∶黑曲霉∶黑绿木霉∶嗜热侧孢霉∶绿色木霉∶乳杆菌∶硝化细菌＝3∶3∶3∶3∶3∶3∶1∶1的菌液比例混合均匀，再按3∶1(重量比)吸附于蛭石并晾干制得1#菌剂，按巨大芽孢杆菌∶褐球固氮菌∶胨胶样芽孢杆菌∶乳杆菌∶硝化细菌＝3∶3∶3∶1∶1的菌液比例混合均匀，再按3∶1(重量比)吸附于蛭石并晾干制得2#菌剂。发酵菌剂有效活菌数>1.0亿个/克，纤维素酶>30U/克，蛋白酶活>15U/g(mL)，淀粉酶活>10U/g。

5.微生物复合发酵菌剂的应用

微生物复合发酵菌剂应用过程包括主发酵和后发酵。在一定的的C/N及有氧条件下，能利用难分解有机物的中高温微生物在适宜的温度、湿度、pH条件下，使富含纤维素的有机物料发生生物、化学降解，产生CO₂、H₂O、NH₃等气体并释放能量，生成大量小分子物质，当温度降到40℃±5℃左右时即完成了主发酵，进入后发酵阶段。后发酵阶段主要是由中低温微生物利用主发酵产生的易分解小分子有机物及营养物质进行生长，使这些小分子物质进一步分解，变成可被植物吸收利用的有效态N、P、K化合物及稳定的腐殖酸和氨基酸物质。在主发酵过程中调整有机物料中C/N(20～30/1)、水份(50％～60％)、pH(7)和堆高(60cm～100cm)进行有机物料的前期处理。在有机物料前期处理过程中加入1‰1#菌剂，并拌匀进行堆置发酵，温度升至55℃以前，通过测温和翻捣调整物料参数，直至温度达到55℃，这时连续闷三天，以便杀灭物料中病虫菌。三天后，通过人工、机械对堆肥每两天翻一次进行通气给氧，当堆温降至40℃±5℃时，加入1‰2#菌剂，使2#菌剂中的芽孢杆菌利用主发酵产生的小分子等营养物质进行繁殖生长，当堆温与室外温度相同、水份降至20％±5％时，即完成了整个发酵过程。整个发酵周期为10～16天，其中发酵成品有机肥有机质>25％，有效活菌数>0.2亿个/克，粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率阴性。

Claims (2)

1.腐熟有机废弃物制造生物有机肥的微生物复合发酵菌剂，其特征是：包括1#复合菌剂和2#复合菌剂两个型号的菌剂，分别应用于主发酵期和后发酵期；其中1#复合菌剂由10株菌株组成，它们是分离于猪粪、牛粪、鸡粪、秸秆和污泥堆肥中纤维素分解能力强、耐高温(65℃)的2株真菌菌株、引进的3株真菌菌株、2株除臭菌株、1株乳杆菌和2株硝化细菌；2#复合菌剂由6株菌株组成，包括固氮菌、解磷菌、释钾菌、乳杆菌各1株和硝化细菌2株。乳杆菌各1株和硝化细菌2株在1#和2#菌剂都加入一部分；菌剂分解纤维素、木质素能力强，能快速提高堆温，加快物质降解速度，固定养分，堆缩短废弃物无害化停留时间，达到废弃物资源化，减少环境污染的作用，发酵菌剂可处理畜禽粪便(包括牛粪、猪粪、鸡粪、羊粪等)、秸秆(玉米秸秆、麦秸等)、污泥、菇渣、园林剪切物及其它(草炭、蓖麻粕、骨粉、豆粕粉)富含纤维素的有机物料。

2.根据权利要求1所述的腐熟有机废弃物制造生物有机肥的微生物复合发酵菌剂，其特征是：微生物复合发酵菌剂通过斜面培养、摇瓶培养、种子罐发酵、发酵罐发酵、混合吸附、晾干及检测包装等7道工序制备而成；发酵菌剂的菌种斜面培养和摇瓶培养基有：(1)牛肉膏蛋白胨培养基；(2)马铃薯培养基；(3)豆芽汁琼脂培养基；(4)淀粉铵培养基；(5)固氮菌培养基；(6)硅酸盐细菌培养基；(7)氨态氮硝化细菌培养基；种子罐和发酵罐培养基主要是以豆浆、淀粉、葡糖糖为原料，配合相应的微量元素；发酵菌剂各菌种在摇瓶培养中达到指数生长期后作为种子罐的菌种，当种子罐发酵培养达到指数生长期后进入发酵罐进行扩大繁殖，经过48h～96h的发酵后，按康宁木霉∶黑曲霉∶黑绿木霉∶嗜热侧孢霉∶绿色木霉∶乳杆菌∶硝化细菌＝3∶3∶3∶3∶3∶3∶1∶1的菌液比例混合均匀，再按3∶1(重量比)吸附于蛭石并晾干制得1#菌剂；按巨大芽孢杆菌∶褐球固氮菌∶胨胶样芽孢杆菌∶乳杆菌∶硝化细菌＝3∶3∶3∶1∶1的菌液比例混合均匀，再按3∶1(重量比)吸附于蛭石并晾干制得2#菌剂。