CN103274771B - 一种秸秆腐熟剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种秸秆腐熟剂，包括木质素分解菌和纤维酶制剂，其中，所述木质素分解菌包含白腐菌；所述纤维酶制剂为木霉和曲霉中两种或多种的混合固体发酵物。本发明提供的秸秆腐熟剂中的木质素分解菌能够快速破坏秸秆中的木质素成分，使秸秆中的纤维素、半纤维素暴露出来，大大缩短了秸秆的腐熟时间；纤维酶制剂由绿色木霉、里氏木霉及黑曲霉等混合培养而来，生产效率高、成本低，且产生的纤维素酶系种类多样，适用性好；本发明提供的秸秆腐熟剂中细菌、真菌活菌与酶制剂复配，腐熟过程多组分协同发挥效能，比单一菌种效果稳定、快速。

Description

一种秸秆腐熟剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种腐熟剂，尤其涉及一种秸秆腐熟剂及其制备方法。

背景技术

秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。根据1995年中国公布的统计资料，粮食播种面积16.5亿亩，粮食总产量4.67亿吨，按粒秆比1∶1.2估算，再加上其他作物秸秆，全国年生产秸秆近6亿吨，秸秆中含有大量的有机质，氮磷钾和微量元素，据张夫道等人的统计，豆科作物秸秆含氮较多，禾本科作物秸秆含钾较丰富，作物秸秆提供的养分约占中国有机肥总养分的13%～19%，是农业生产重要的有机肥源。从现有的秸秆产量计算，6亿吨秸秆中氮磷钾养分含量相当于400多万吨尿素，700多万吨过磷酸钙，700多万吨硫酸钾。近10年来，秸秆还田发展很快，1987年秸秆还田面积仅2亿多亩（次），到1996年突破5亿亩（次），年平均增长10%以上。全国年秸秆还田量超过一亿吨，约占秸秆总量的20%。秸秆直接还田方式主要有秸秆粉碎还田，覆盖还田和高留茬还田。目前推广面积最大的高留茬还田，约占秸秆直接还田总面积的60%，机械粉碎翻压和覆盖还田分别占22%和18%。秸秆还田已经成为中国沃土工程和丰收计划的重要内容，秸秆覆盖已成为以山西为代表的干旱、半干旱地区农业增产增收的重要技术措施。

目前，公知的秸秆腐熟剂由具备秸秆分解能力的有效活菌（细菌、真菌或放线菌）复配并添加载体制得，能够在一定程度上起到提升物料腐熟积温，加速秸秆物料的软化、分解的作用。但是，由于受到菌种组配，尤其是在木质素分解菌选用方面着力不够，加之菌种繁殖能力和地区环境差异等的限制，秸秆腐熟效果不够理想，且使用效果不稳定。在农业生产茬口安排紧张，种植间歇期短暂等条件下，秸秆还田后若不能在短时间内完全腐熟，容易影响下茬种植作物苗期生长，甚至造成作物减产。市场上迫切需要一种稳定、高效、适用性广的腐熟剂产品用于秸秆无害化处理及资源利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定、高效、适用性广的秸秆腐熟剂，能快速分解秸秆木质素、纤维素及半纤维素结构。

本发明提供了一种秸秆腐熟剂，按重量份数计，包括：

木质素分解菌10-50份（优选为12-40份，更优选为15-30份）；

纤维酶制剂0.5-30份（优选为1-20份，更优选为1-10份）；

其中，所述木质素分解菌包含白腐菌；

所述纤维酶制剂为木霉和曲霉中两种或多种的混合固体发酵物。

优选地，所述白腐菌≥0.5亿cfu/g，更优选为0.5-20亿cfu/g，更优选为0.5-15亿cfu/g，更优选为0.5-10亿cfu/g，更优选为0.5-5亿cfu/g。

优选地，所述木质素分解菌还包括枯草芽孢杆菌。

优选地，所述枯草芽孢杆菌≥0.2亿cfu/g，更优选为0.2-20亿cfu/g，更优选为0.2-15亿cfu/g，更优选为0.2-10亿cfu/g，更优选为0.2-5亿cfu/g，更优选为0.2-2亿cfu/g。

其中，木霉包括绿色木霉、康宁木霉、里氏木霉、棘孢木霉、深绿木霉、哈茨木霉、长枝木霉等。

曲霉包括黑曲霉、烟曲霉、米曲霉、土曲霉、解乌头酸曲霉、黄曲霉等。

优选地，所述纤维酶制剂为绿色木霉、里氏木霉和黑曲霉中两种或两种以上的混合固体发酵物。

优选地，所述秸秆腐熟剂为粉状剂型。

本发明还提供了一种上述秸秆腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备木质素分解菌：

将白腐菌经固体培养基发酵后，添加吸附剂，吸附剂的重量为培养底物的10-15倍，干燥粉碎制得白腐菌粉末，既得木质素分解菌；

步骤2，制备纤维酶制剂

将木霉和曲霉中两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得纤维酶制剂；

步骤3，制备秸秆腐熟剂

将制得的木质素分解菌和纤维酶制剂按重量比（15-30）:（1-10）混合，制得秸秆腐熟剂。

优选地，步骤1中，将枯草芽孢杆菌经发酵培养，发酵液离心处理后，加入吸附剂，干燥粉碎制得枯草芽孢杆菌粉末；将白腐菌粉末与枯草芽孢杆菌粉末混合，得到木质素分解菌。

优选地，步骤1中，白腐菌粉末于枯草芽孢杆菌粉末按1:（0-10）（优选为1:（0.1-10））的重量比例混合，得到木质素分解菌。

优选地，步骤1中，白腐菌经两次固体培养基发酵后，制成白腐菌粉末。

优选地，步骤1中，白腐菌第一发酵条件为：20-50℃（优选为30-40℃，更优选为30-35℃）下培养2-3天，每天搅拌2-3次。

优选地，步骤1中，白腐菌第二发酵条件为：20-50℃（优选为30-40℃，更优选为30-35℃）下培养8-10天，每天搅拌5-10次。

优选地，步骤1中，白腐菌第一次发酵物按重量比1:（5-10）加入到第二次发酵培养基中。

优选地，步骤1中白腐菌发酵用固体培养基包含麦麸10-30wt%、稻草粉10-30wt%、花生壳35-55wt%、豆饼粉1-5wt%、尿素0.1-2wt%、磷酸氢二钾0.1-0.5wt%、硫酸镁0.1-0.5wt%和余量水。

优选地，步骤1中，枯草芽孢杆菌的原始菌经摇床培养、种子培养、发酵罐培养后，制得枯草芽孢杆菌粉末。

优选地，步骤1中，枯草芽孢杆菌摇床培养的培养基为肉汤。

优选地，步骤1中，枯草芽孢杆菌种子培养的培养基包含玉米粉1-10wt%、蛋白胨0.5-3wt%、豆饼粉0.5-3wt%，尿素0.1-1wt%。

优选地，步骤1中，枯草芽孢杆菌发酵罐培养的培养基包含玉米粉2-8%、蛋白胨0.5-3%、豆饼粉0.5-5%，尿素0.1-1%，磷酸氢二钾0.1-1%。

优选地，步骤1中所述吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种。

其中，步骤2中所述木霉包括绿色木霉、康宁木霉、里氏木霉、棘孢木霉、深绿木霉、哈茨木霉、长枝木霉等。

其中，步骤2中所述曲霉包括黑曲霉、烟曲霉、米曲霉、土曲霉、解乌头酸曲霉、黄曲霉等。

优选地，步骤2中，将绿色木霉、里氏木霉和黑曲霉中两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得纤维酶制剂。

优选地，步骤2中，固体发酵使用的固体发酵培养基包含麸皮50-80wt%、稻草粉25-40wt%、硫酸铵1-5wt%、磷酸二氢钾1-5wt%、碳酸钙1-5wt%、硫酸镁0.1-1wt%、氯化钙0.1-1wt%、氯化钠0.1-1wt%。

本发明还提供了一种如上述秸秆腐熟剂在农作物秸秆还田中的应用。

本发明提供的秸秆腐熟剂中的木质素分解菌能够快速破坏秸秆中的木质素成分，使秸秆中的纤维素、半纤维素暴露出来，大大缩短了秸秆的腐熟时间；纤维酶制剂由绿色木霉、里氏木霉及黑曲霉等混合培养而来，生产效率高、成本低，且产生的纤维素酶系种类多样，适用性好；本发明提供的秸秆腐熟剂中细菌、真菌活菌与酶制剂复配，腐熟过程多组分协同发挥效能，比单一菌种效果稳定、快速。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明提供的秸秆腐熟剂作进一步详细描述，以更好地理解本发明。

实施例1

第一步：制备木质素分解菌

（1）白腐菌粉末

1）白腐菌的原始菌种按0.5-1.0wt%接种到经120℃高温灭菌的固体培养基，30-35℃培养2-3天，pH6.3-7.0，含水率50-60%，每天均匀搅动2-3次。

2）将1）所得培养物底物按照重量比1:（5-10）均匀搅拌分散至灭活的固体培养基进一步培养8-10天，同时加大翻动次数，5-10次/天。

3）菌种培养结束，按照培养底物重量的10倍添加草炭、沸石粉、膨润土的混合物吸附剂，干燥，粉碎，制成白腐菌粉末。

其中，固体培养基配方如下：

麦麸20wt%、稻草粉20wt%、花生壳45wt%、豆饼粉2wt%、尿素0.6wt%、磷酸氢二钾0.3wt%、硫酸镁0.3wt%和余量水。

（2）枯草芽孢杆菌粉末

1）将枯草芽孢菌种接入摇瓶培养基，37℃培养12小时。摇瓶培养基配方为营养肉汤。

2）将摇瓶中的种子接入种子罐培养10-12小时，36℃-38℃；通气量：35立方米/小时；罐压：0.12MPa。

种子罐培养基包含玉米粉3wt%、蛋白胨1wt%、豆饼粉1wt%，尿素0.5wt%。

3）将种子罐中的种子液导入培养基灭菌后冷却的发酵罐培养36-60小时，36℃-38℃；通气量：35立方米/小时；罐压：0.12MPa；；

发酵罐培养基包含玉米粉4wt%、蛋白胨1wt%、豆饼粉2wt%，尿素0.5wt%，磷酸氢二钾0.3wt%。

4）发酵液离心，添加沸石粉、轻质碳酸钙吸附剂干燥，粉碎制成枯草芽孢杆菌粉末。

（3）白腐菌粉末与枯草芽孢杆菌粉末按质量比1:1混合均匀，制成木质素分解菌复合剂。

第二步：制备纤维酶制剂

1）挑取长势良好的黑曲霉斜面孢子接入麸曲瓶培养基，塞上棉塞并包扎好牛皮纸，用力摇匀，30-35℃下培养6-7天。孢子长满培养基后冷藏备用。

培养基配方：麸皮60%、玉米芯35%、硫酸铵3%、磷酸二氢钾2%。

2）挑取绿色木霉和里氏木霉斜面孢子共同接入种子瓶培养基，扎好纱布，30-35℃下摇床培养48小时。

培养基配方：蔗糖2%、地瓜汁2%、蛋白胨2%、硫酸铵0.6%、磷酸二氢钾0.3%、硫酸镁0.3%。

3）将培养结束后的液体种子和步骤1）的培养物共同接种121℃高压灭菌的浅盘固体发酵培养基，搅拌均匀。30-35℃培养8-10天。

固体发酵培养基配方：麸皮60%、稻草粉32%、硫酸铵3%、磷酸二氢钾2%、碳酸钙2%、硫酸镁0.5%、氯化钙0.3%、氯化钠0.2%。

4）发酵结束，底物粉碎即得纤维酶系混合制剂。

第三步：按照重量比30:10将木质素分解菌与纤维酶制剂均匀混合，制造秸秆腐熟剂。

实施例2

按照实施例1所述制备木质素分解菌，不同之处在于，本实施例的木质素分解菌只含有白腐菌；

按照实施例所述制备纤维酶制剂；

按照重量比30:5将木质素分解菌与纤维酶制剂均匀混合，制造秸秆腐熟剂。

实施例3

第一步：制备木质素分解菌

（1）白腐菌粉末

1）将白腐菌按0.5-1.0wt%接种到经120℃高温灭菌的固体培养基，30-35℃培养2-3天，pH6.3-7.0，含水率50-60%，每天均匀搅动2-3次。

2）将1）得到的培养物底物按照重量分1:（5-10）均匀搅拌分散至灭活的固体培养基进一步培养8-10天，同时加大翻动次数，5-10次/天。

3）菌种培养结束，按照培养底物重量的15倍添加草炭、沸石粉、膨润土的混合物吸附剂，干燥，粉碎，制成白腐菌粉末。

其中，固体培养基配方：

麦麸20wt%、稻草粉20wt%、花生壳45wt%、豆饼粉2wt%、尿素0.6wt%、磷酸氢二钾0.3wt%、硫酸镁0.3wt%和余量水。

（2）枯草芽孢杆菌粉末：同实施例1

（3）白腐菌与枯草芽孢杆菌粉末按1:8质量分均匀混合，制成木质素分解菌复合剂。

第二步：制备纤维酶制剂

同实施例1

第三步：按照重量比20:5将木质素分解菌与纤维酶制剂均匀混合，制造秸秆腐熟剂。

实施例4

第一步：制备木质素分解菌

同实施例1

第二步：制备纤维酶制剂

1）挑取绿色木霉和里氏木霉斜面孢子共同接入种子瓶培养基，扎好纱布，30-35℃下摇床培养48小时。

培养基配方：蔗糖2wt%、地瓜汁2wt%、蛋白胨2wt%、硫酸铵0.6wt%、磷酸二氢钾0.3wt%、硫酸镁0.3wt%。

2）将培养结束后的液体种子接种121℃高压灭菌的浅盘固体发酵培养基，搅拌均匀。30-35℃培养8-10天。

固体发酵培养基配方：麸皮60wt%、稻草粉32wt%、硫酸铵3wt%、磷酸二氢钾2wt%、碳酸钙2wt%、硫酸镁0.5wt%、氯化钙0.3wt%、氯化钠0.2wt%。

3）发酵结束，底物粉碎即得纤维酶系混合制剂。

第三步：按照重量比木质素分解菌（15）、纤维酶制剂（1）均匀混合，制造秸秆腐熟剂成品。

将本发明提供的秸秆腐熟剂和市场上随机购得的两种品牌腐熟剂用于水稻秸秆的粉碎还田腐熟对比实验，实验结果如表1-3所示。

处理1：习惯施肥+400kg/亩秸秆粉碎还田+2kg/亩本发明腐熟剂

腐熟剂均匀撒施秸秆之上，翻耕覆土5-10cm,次日灌水，使秸秆在浸泡中腐熟。

处理2：习惯施肥+400kg/亩秸秆粉碎还田+2kg/亩某品牌腐熟剂1

操作方法同处理1

处理3：习惯施肥+400kg/亩秸秆粉碎还田+2kg/亩某品牌腐熟剂2

操作方法同处理1

处理4：习惯施肥+400kg/亩秸秆粉碎还田

操作方法同处理1

表1不同处理后田间秸秆颜色的变化

表2不同处理后田间秸秆手感硬度的变化

表3不同处理后秸秆失重率（%）的变化

由表1可知，用处理1对秸秆进行处理，田间秸秆颜色发生变化（微黄）只需2天，4天后秸秆变为褐黄，8天后秸秆变为黑黄，而对照组（处理2和处理3）颜色发生变化分别需要4和6天，秸秆变为褐黄分别需要15和20天，秸秆变为黑黄分别需要25和30天；

由表2可知，用处理1对秸秆进行处理，2天后秸秆开始变软，8天后就开始腐烂，而对照组（处理2和处理3）8天后才开始变软，20或25天后才开始腐坏烂；

有表3可知，用处理1对秸秆进行处理，15天后秸秆失重率可达57.21%，20天后达到84.18%，30天后甚至达到92.66%，而对照组在30天后才达到55.93%和48.36%，说明，本发明提供的秸秆腐熟剂，相比于现有市售腐熟剂，能够快速破坏秸秆中的木质素成分、且腐熟效果好。

综上所述，本发明提供的秸秆腐熟剂，相比于现有市售腐熟剂，能够快速破坏秸秆中的木质素成分，发挥作用快，能大大缩短了秸秆的腐熟时间，且腐熟效果好。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种秸秆腐熟剂，其特征在于，按重量份数计，其组成和各组成的重量份数为：

木质素分解菌15-30份；

纤维酶制剂1-10份；

其中，所述木质素分解菌为白腐菌或白腐菌和枯草芽孢杆菌的组合物；

所述纤维酶制剂为绿色木霉、里氏木霉和黑曲霉中两种或两种以上的混合固体发酵物；所述白腐菌≥0.5亿cfu/g；所述枯草芽孢杆菌≥0.2亿cfu/g。

2.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述秸秆腐熟剂为粉状剂型。

3.一种权利要求1-2中任意一项所述秸秆腐熟剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将白腐菌经固体培养基发酵后，添加吸附剂，吸附剂的重量为培养底物的10-15倍，干燥粉碎制得白腐菌粉末，即得木质素分解菌；

步骤2，将绿色木霉、里氏木霉和黑曲霉中两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得纤维酶制剂；

步骤3，将制得的木质素分解菌和纤维酶制剂按重量比(15-30):(1-10)混合，制得秸秆腐熟剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，将枯草芽孢杆菌经发酵培养，发酵液离心处理后，加入吸附剂，干燥粉碎制得枯草芽孢杆菌粉末；将白腐菌粉末与枯草芽孢杆菌粉末混合，得到木质素分解菌。

6.一种如权利要求1-2中任意一项所述的秸秆腐熟剂在农作物秸秆还田中的应用。