CN103194392B - 降解秸秆的微生物复合菌剂及其降解秸秆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降解秸秆的微生物复合菌剂及其降解秸秆的方法，所述微生物复合菌剂包括白腐真菌、枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母和黑曲霉，每毫升菌剂中总菌数为109个以上；所述的方法包括秸秆预处理，配制秸秆降解培养基和将微生物复合菌剂加入秸秆降解培养基中，有氧发酵。本发明提供的微生物复合菌剂是几种菌种协同作用，能达到高效、快速地降解秸秆的目的；本发明提供的降解秸秆的方法，缩短了秸秆降解的时间，7～10天即可达到50%以上的降解率；微生物复合菌剂用于降解秸秆成本低，方法简便实用，易于实施。

Description

降解秸秆的微生物复合菌剂及其降解秸秆的方法
技术领域
本发明涉及一种降解秸秆的微生物复合菌剂及微生物菌剂降解秸秆的方法。
背景技术
我国是世界上的农业大国，拥有耕地15亿亩。据不完全统计，我国每年农作物收割后将会产生超过7亿吨的秸秆，对这些秸秆怎么处理，成了摆在老百姓面前的一道大难题。庄稼地里的秸秆，往往没有什么可以利用的价值，以往用来作为燃料或沤肥等，但随着当代人民生活水平的提高，煤气、厨房电子设备走入人们家庭，以及工业化肥的广泛使用，秸秆都被当做垃圾处理或焚烧。近年来各大城市都相继颁布了禁止燃烧秸秆的法令，因此，大量的秸秆堆积将如何来解决，目前迫切需要一种消化秸秆的方法来解决每年秸秆所产生的环境压力。
秸秆富含纤维素，还含有少量蛋白质等其它有机质，经微生物降解后可成为优质的生物活性保水剂，还可以生产氢气或乙醇等生物质能源，既实现了秸秆的减量化问题，又可实现其资源化和无害化。
在我国，沼气化技术在包括秸秆在内的农业固体废物中得到广泛应用。它在降解秸秆等废弃物的同时，可以生产出沼气作为能源，沼液可以用作农肥。沼气化技术目前是控制污染、改变农村能源结构的一条重要途径之一。但目前沼气化实施的覆盖率还不是很高，多数农村由于各种原因和限制沼气池未能建设。传统的堆肥方法也是一种秸秆等农村废弃物消化的有效方式，可以采取露天堆放的简单方式，现在也发展出现代化堆肥的方法，可以更快速、完全地降解废物。但堆肥方法不能很好地消化单一的秸秆，因为特殊降解功能的微生物缺乏。而秸秆主要由纤维素，半纤维素以及木质素这些成分组成。对于这些物质的降解需要多种菌种协同作用，而且由于半纤维素和木质素会以共价键结合形成复合物将纤维素包埋于其中，使得纤维素酶难以与纤维素接触，因此使用单菌种降解秸秆比较困难。因此，开发高效降解功能的微生物复合菌群进行快速降解秸秆是目前研究的重点。
发明内容
本发明的目的是提供一种可高效、快速降解秸秆的生物方法，采用多种微生物复合菌种来降解秸秆。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种降解秸秆的微生物复合菌剂，其特征在于包括白腐真菌（Phanerochaetechrysosporium Burdsall）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、热带假丝酵母(Candida tropicalis)和黑曲霉(Aspergillus niger)，将菌种在PDA培养基中28℃培养48h以上，每毫升菌剂中总菌数为109个以上。
在本发明的实施例中，PDA培养基的配制方法如下：马铃薯去皮切成小块，取100g放入1000ml的烧杯中煮沸30min，至马铃薯小块可用玻璃棒捣碎后停止，再用双层纱布过滤，定容至500ml。
一种降解秸秆的微生物复合菌剂降解秸秆的方法，包括以下步骤：
步骤一：秸秆预处理：将秸秆与稀硫酸以质量比1：2混合，于高压灭菌锅中150℃恒温加热2小时，然后用蒸馏水洗涤秸秆至洗涤液pH为7，并过滤，将秸秆60℃烘干备用；
步骤二：配制秸秆降解培养基；
步骤三：将微生物复合菌剂加入秸秆降解培养基中，25～30℃有氧发酵，发酵时间7～10天。
进一步的技术方案是：步骤二中所述配制秸秆降解培养基的步骤为：先配制液体培养基，然后加入步骤一预处理后的秸秆，每毫升液体培养基中加入秸秆0.5～1.5g。
作为本发明的优选实施例，在上述的方法中，优选的是：步骤三中所述微生物复合菌剂的加入量为每克秸秆加入1～2ml。
进一步的技术方案是：所述液体培养基每升中包含下述质量的组分：酒石酸铵22g，KH2PO420g，MgSO48.7g，CaCl21.0g，NaCl0.6g，MnSO40.35g，FeSO460mg，CoCl2110mg，ZnSO460mg，CuSO495mg，H3BO36mg，Na2MoO46mg，Vb100mg。
作为本发明的优选实施例，在上述的方法中，优选的是：步骤一中所述稀硫酸的质量分数为10%～20%。
作为本发明的优选实施例，在上述的方法中，优选的是：所述秸秆为秸秆粉末。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
1）本发明提供的降解秸秆的微生物复合菌剂，其组分为真菌与细菌搭配的优化组合。秸秆主要由纤维素，半纤维素以及木质素这些成分组成。对于这些物质的降解需要多种菌种协同作用，各种组分微生物协同作用。本发明中的白腐菌对木质素具有良好降解能力，能使包裹在纤维素外的木质素降解，有利于纤维素裸露，从而增强其他微生物对纤维素的降解效率。同时，本发明中的枯草芽孢杆菌和黑曲霉纤维素酶活性很高，能保证良好的降解能力。另外，本发明中的热带假丝酵母能及时消化降解产物糖类物质，避免降解产物积累而影响降解反应动力。因此，本发明的菌种组合能使其降解效率比单用一种菌株或其他菌群降解效果好。
2）采用本发明提供的秸秆降解方法降解秸秆所需时间短。经过秸秆预处理，使纤维素和木质素长链易于断裂，有利于微生物降解，加快了降解过程，缩短了降解时间。现有的秸秆降解通常要半个月以上才能达到50%的降解率。而本发明只需七到十天即可达到50%以上的降解率。
3）本发明提供的降解秸秆的微生物复合菌剂应用于秸秆降解成本低、大约每公斤秸秆只需费用几十元，方法简便实用，易于实施。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和技术效果更加的清楚明白，下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例1：
1、微生物复合菌剂的制备
1）PDA培养基配制：马铃薯去皮切成小块，取100g放入1000ml的烧杯中煮沸30min，至马铃薯小块可用玻璃棒捣碎后停止，再用双层纱布过滤，定容至500ml。
2）微生物复合菌剂的制备：将白腐真菌、枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母和黑曲霉接种于PDA培养基中，28℃培养48小时，使每毫升菌剂中总菌数达到109个以上。
2、微生物复合菌剂降解秸秆：
1）秸秆预处理：将秸秆粉末与质量分数10%的稀硫酸以质量比1：2混合，于高压灭菌锅中150℃恒温加热2小时，然后用蒸馏水洗涤秸秆至洗涤液pH为7，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。
2）配制秸秆降解培养基：称取1g预处理后的秸秆粉末加入到20ml的液体培养基中，120℃高温灭菌20min。其中液体培养基每升中包含下述质量的组分：酒石酸铵22g，KH2PO420g，MgSO48.7g，CaCl21.0g，NaCl0.6g，MnSO40.35g，FeSO460mg，CoCl2110mg，ZnSO460mg，CuSO495mg，H3BO36mg，Na2MoO46mg，Vb100mg。
3）将微生物复合菌剂加入秸秆降解培养基中，每克秸秆加入2ml微生物复合菌剂，在30℃发酵7天。同时加入单一菌种和其他菌种组合作对比实施例。
3、秸秆降解结果：
将降解混合物用滤纸过滤，蒸馏水洗涤后与60℃烘干，称重，与降解前加入的预处理后的秸秆质量比较秸秆粉末的质量减少量来计算秸秆降解率。本发明的实施例1和对比实施例的降解结果如表1。
表1：实施例1和对比实施例的降解结果
从表1的降解率可以看出，本发明的微生物复合菌剂（白腐真菌+热带假丝酵母+枯草芽孢杆菌+黑曲霉）对秸秆的降解效果最好，降解率高达83%。
实施例2：
1、微生物复合菌剂的制备：
与实施例1相同。
2、微生物复合菌剂降解秸秆：
1）秸秆预处理：与实施例1相同。
2）配制秸秆降解培养基：称取1.5g预处理后的秸秆粉末加入到20ml的液体培养基中，120℃高温灭菌20min。其中液体培养基中组分与实施例1相同。
3）将微生物复合菌剂加入秸秆降解培养基中，每克秸秆加入1.5ml微生物复合菌剂，在28℃发酵7天。同时加入单一菌种和其他菌种组合作对比实施例。
3、秸秆降解结果：
将降解混合物用滤纸过滤，蒸馏水洗涤后与60℃烘干，称重，与降解前加入的预处理后的秸秆质量比较秸秆粉末的质量减少量来计算秸秆降解率。本发明的实施例1和对比实施例的降解结果如表2。
表2：实施例2和对比实施例的降解结果
从表2的降解率可以看出，本发明的微生物复合菌剂（白腐真菌+热带假丝酵母+枯草芽孢杆菌+黑曲霉）对秸秆的降解效果最好，降解率高达78%。
实施例3：
1、微生物复合菌剂的制备：
与实施例1相同。
2、微生物复合菌剂降解秸秆：
1）秸秆预处理：与实施例1相同。
2）配制秸秆降解培养基：称取0.5g预处理后的秸秆粉末加入到20ml的液体培养基中，120℃高温灭菌20min。其中液体培养基中组分与实施例1相同。
3）将微生物复合菌剂加入秸秆降解培养基中，每克秸秆加入1.0ml微生物复合菌剂，在28℃发酵7天。同时加入单一菌种和其他菌种组合作对比实施例。
3、秸秆降解结果：
将降解混合物用滤纸过滤，蒸馏水洗涤后与60℃烘干，称重，与降解前加入的预处理后的秸秆质量比较秸秆粉末的质量减少量来计算秸秆降解率。本发明的实施例1和对比实施例的降解结果如表3。
表3：实施例3和对比实施例的降解结果
从表3的降解率可以看出，本发明的微生物复合菌剂（白腐真菌+热带假丝酵母+枯草芽孢杆菌+黑曲霉）对秸秆的降解效果最好，降解率高达74%。
本发明还采用下述实施例降解秸秆，均取得了较好的降解效果。
1）称取1.3g预处理过的秸秆粉于20ml秸秆降解培养基中，每克秸秆加入1.2ml菌剂，27℃发酵7天；
2）称取1.1g预处理过的秸秆粉于20ml秸秆降解培养基中，每克秸秆加入1.3ml菌剂，26℃发酵8天；
3）称取0.9g预处理过的秸秆粉于20ml秸秆降解培养基中，每克秸秆加入0.9ml菌剂，29℃发酵9天；
4）称取0.8g预处理过的秸秆粉于20ml秸秆降解培养基中，每克秸秆加入0.8ml菌剂，30℃发酵10天。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种降解秸秆的微生物复合菌剂降解秸秆的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：秸秆预处理：将秸秆与质量分数10～20％的稀硫酸以质量比1：2混合，于高压灭菌锅中150℃恒温加热2小时，然后用蒸馏水洗涤秸秆至洗涤液pH为7，并过滤，将秸秆60℃烘干备用；
步骤二：配制秸秆降解培养基；先配制液体培养基，然后加入步骤一预处理后的秸秆，每毫升液体培养基中加入秸秆0.5～1.5g；所述液体培养基每升中包含下述质量的组分：酒石酸铵22g，KH2PO420g，MgSO48.7g，CaCl21.0g，NaCl 0.6g，MnSO40.35g，FeSO460mg，CoCl2110mg，ZnSO460mg，CuSO495mg，H3BO36mg，Na2MoO46mg，Vb 100mg；
步骤三：将微生物复合菌剂加入秸秆降解培养基中，25～30℃有氧发酵，发酵时间7～10天；所述的微生物复合菌剂包括白腐真菌、枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母和黑曲霉，将菌种在PDA培养基中28℃培养48h以上，每毫升菌剂中总菌数为109个以上；所述微生物复合菌剂的加入量为每克秸秆加入1～2ml。
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