CN103667077B - 一种促进水葫芦腐熟的生物发酵剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种促进水葫芦腐解的生物发酵剂,包括复合菌剂、营养成分、可溶性载体和微量元素螯合物,其中,复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉、白腐菌、诺卡氏菌或小单胞菌中的至少两种的混合菌剂;本发明还公开了一种生物发酵剂的制备方法,该方法先制备复合菌种,再将复合菌种进行培养得到复合菌剂,最后将制备得到的复合菌剂、营养成分、可溶性载体和微量元素螯合物按比例混合得所需的生物发酵剂。本发明所述的发酵剂可制成粉状也可全溶于水,使用方法简单,可抑制病原性微生物的繁殖以及虫卵的孵化,防止病虫害的发生、与水葫芦残体混合后,能显著促进水葫芦残体的腐熟,并提高其养分含量,本发明所述的方法简单易操作,生产成本低。

Description

一种促进水葫芦腐熟的生物发酵剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及生物技术领域,特别涉及一种可以促进水萌芦腐熟的生物发酵剂及其 制备方法。
背景技术
[0002] 水萌芦是一种外来物种,因其具有生态适应能力强、繁殖能力强、传播能力强等特 点,广泛分布于我国广东、云南、江苏、浙江、四川、湖南、湖北、福建等省,而且还继续快速向 周边地区蔓延、扩散。我国一些重要水域,如滇池、太湖、武汉东湖、长江和珠江的人江水系 和黄浦江等都出现水萌芦泛滥成灾的情景,江河入海口到处漂浮着冲积下来的水萌芦。水 萌芦吸收了江河水体中的氮、磷营养元素后疯狂生长,已经严重地影响到河道航运。
[0003] 但是水萌芦自身是一种含有丰富蛋白质、氨基酸、胡萝卜素和微量元素的植物,有 "经典饲料"之称,可以作为肥料、饲料使用,烘干后的水萌芦还可以作为造纸原料或用于草 和蘑菇的栽培。进一步的,还可以从水萌芦中提取挥发性的脂肪酸,以及提取纤维素生产纤 维素二糖等,甚至水萌芦还可以经过气化、高温分解和碳化后可以制得木炭,同时可以收获 部分沼气。
[0004] 在水萌芦的应用中,将水萌芦制备成沼气和有机肥是是目前前景较好的应用之 一。有机肥堆肥是在微生物发酵产热而实现的中温条件下,有机物的生物降解和稳定,水萌 芦堆肥能够保证大部分的氮、磷和钾都保留在肥料中,是一个切实可行的利用水萌芦的方 法。
[0005] 因此为解决水萌芦影响水质的问题以及促进水萌芦的有效利用,从河道中捞取的 水萌芦,常先通过晾晒的方式进行简单处理,再进行后续加工。由于捞取的水萌芦中其水的 成分可以达到90%以上,捞取的水萌芦如果不能得到及时的预处理,就会出现腐烂、发臭的 现象,从而滋生细菌,严重影响周围的环境。
[0006] 因此,市场上迫切需要一种具有稳定、高效、适用性广的特点,可用于水萌芦处理 及回收利用的工艺。
发明内容
[0007] 本发明的目的是解决现有技术中存在的缺陷,以期得到一种能快速腐熟水萌芦的 发酵剂,能快速适应水萌芦残体性状以及环境,快速腐熟水萌芦,并且能够增加腐熟后剩余 物的养分含量。
[0008] 为实现以上目的,本发明的第一方面提供了一种促进水萌芦腐熟的生物发酵剂, 所述的发酵剂的组合物的重量比例为:
[0009] 复合菌剂,优选为4-40%,更优选为10-30%;
[0010] 营养成分,优选为4-30%,更优选为10-20%;
[0011] 可溶性载体,优选为10-80%,更优选为20-70%;
[0012]微量元素螯合物,优选为2-20%,更优选为5-10%;
[0013]其中,所述的复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉、白腐菌、诺卡氏菌或小单胞 菌中的至少两种的混合物。
[0014] 上述的枯草芽孢杆菌(Baci Ilus subtil is)的菌落形成单位数(CFU)优选为5-10 亿cfu/g,绿色木霉(Trichoderma viride)的菌落形成单位数(CFU)优选为0.5_1亿cfu/g, 白腐菌(Phanerochaete Chrysosprium)的菌落形成单位数(CFU)优选为0 · 1-0 · 5亿cfu/g, 诺卡氏菌(Nocardia)的菌落形成单位数(CFU)优选为0.5-2亿cfu/g,小单胞菌 (Micromonospora)的菌落形成单位数(CFU)优选为0.5-1.5亿cfu/g,其中,有效活菌总数为 6.6-15亿cfu/g。
[0015] 上述的营养成分为白砂糖、蛋白粉、淀粉、氨基酸的混合均匀制得的混合物,其混 合质量比例优选为白砂糖:蛋白粉:淀粉:氨基酸=(1-4) : (1-5) : (2-7) : (0.1-2),更优选为 白砂糖:蛋白粉:淀粉:氨基酸=(2-3) : (1_3) : (3_6) : (0.1_1),最优选为白砂糖:蛋白粉:淀 粉:氨基酸=2.3:2:5:0.7。
[0016] 上述的可溶性载体优选为可溶性淀粉,可溶性淀粉种类不做限制,可以是用大米、 玉米、小米、土豆、绿豆、红薯等的淀粉可制成。
[0017] 上述的微量元素螯合物为腐殖酸螯合铁、硼、锰、锌、钼制成的,其中,螯合物中的 微量元素总含量大于5%。
[0018] 本发明的第二方面提供了一种制备上述的促进水萌芦腐熟的生物发酵剂的方法, 其步骤包括:
[0019] 步骤1,制备pH值为5-7的培养基;
[0020] 步骤2,将枯草芽孢杆菌、绿色木霉、白腐菌、诺卡氏菌、小单胞菌组成的复合菌种 接种到步骤1中得到的培养基中培养,得到复合菌剂原液;
[0021] 步骤3,制备营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物;
[0022] 步骤4,将复合菌剂、营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物混合,制得生物发酵 剂。
[0023] 上述的步骤1中所述的培养基的组合物的混合重量比例优选为:蛋白胨0.5-1 · Owt%、葡萄糖 1 · 0-1 · 5wt%、淀粉 10_20wt%、磷酸二氢钾0 · 5-1 · Owt%、硫酸儀0 · 5-1 · 5wt% 及 余量的水,最优选为蛋白胨〇. 7wt%、葡萄糖1.3wt%、淀粉粉10-20wt%、磷酸二氢钾0.8wt%、硫 酸镁1.0 wt%及余量的水。
[0024]上述的步骤2中复合菌种的混合重量比例优选为枯草芽孢杆菌25-40%、绿色木霉 5-20%、白腐菌15-35%、诺卡氏菌15-30%、小单胞菌15-30%;更优选为枯草芽孢杆菌30-35%、 绿色木霉10-15%、白腐菌20-30%、诺卡氏菌20-25%、小单胞菌20-25%。
[0025]上述的步骤2中复合菌种接种于培养基中,复合菌种与培养基的混合重量比例优 选为(1-10%) : (90-99%),更优选(1-5%) : (95-99%)。
[0026] 上述的步骤2中所述的培养温度范围优选为30-38°C,更优选为32-37°C,最优选为 36 °C ;培养时间范围优选为48-96h,更优选为60-84h,最优选为72h。
[0027]本发明所述的生物发酵剂及其制备方法的有益效果或优点如下:
[0028] 1、本发明所述的微生物种类搭配合理,通过几种不同菌种的协同作用,互补性强, 在使用后复合菌种能够迅速的繁殖,形成优势种群,并能够迅速升温,促进水萌芦植株的分 解,且堆腐后有机质等养分含量高;
[0029] 2、本发明所述的生物发酵剂可抑制病原性微生物的繁殖以及虫卵的孵化,防止病 虫害的发生;
[0030] 3、本发明中含有的有效菌制备方法简便,菌种存活时间长,且在使用后粘着性强, 加入营养成分能使孢子快速繁殖;
[0031] 4、本发明所述的生物发酵剂可以是粉状剂型又可全溶于水,使用方法简单,多样;
[0032] 5、本发明中添加了少量的微量兀素,使腐熟充分的水萌芦残体养分更加充足和全 面,使用效果更显著;
[0033] 6、本发明所述的生物发酵剂还可以与水萌芦残体充分混合,能显著促进水萌芦残 体的腐熟,并提高腐熟后残体的有机质、氮、磷、钾等养分含量,且能使腐熟后的水萌芦残体 的pH值为偏酸性;
[0034] 7、本发明所述的制备方法简单易操作,生产成本低。 具体实施例
[0035] 目前,现有的植物腐熟剂由具备植物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,加速物料的软化、分解的 作用。但是,腐熟条件较苛刻,地区环境差异等的限制,水萌芦腐熟效果不够理想,且使用效 果不稳定。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水萌芦处理及资源 利用。
[0036]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,但不作为本发明的限定。
[0037] 实施例1
[0038] 促进水萌芦腐解的生物发酵剂中的组合物的重量比例为: 复合菌剂 15% 营养成分 20%
[0039] 可溶性载体 60% 微量元素 5%
[0040] 制备促进水萌芦腐解的生物发酵剂的方法的具体步骤如下:
[0041 ]步骤1,制备pH值为6.5的培养基,培养基由蛋白胨0.7wt%、葡萄糖1.3wt%、淀粉 10wt%、磷酸二氢钾0.8wt%、硫酸镁1.0 wt%以及余量的水组成。
[0042]步骤2,首先将菌种混合制成复合菌剂,复合菌剂中菌种的混合重量比例为枯草芽 抱杆囷:绿色木霉:白腐囷:诺卡氏囷:小单胞囷=30%: 10%: 20%: 20%: 20%;
[0043]将复合菌种按2%:98%的重量比例接种到培养基中,在36°C培养72h得到复合菌剂 原液。
[0044]步骤3,制备营养成分,其中,营养成分中组合物的混合重量比例为白砂糖:蛋白 粉:淀粉:氨基酸=2.3:2:5:0.7;
[0045] 制备可溶性载体,选取土豆淀粉与水的重量比例为30%: 70%;
[0046] 制备微量元素螯合物,使用腐殖酸将铁、硼、锰、锌、钼金属螯合制得螯合物,其金 属元素的比例不做限定,制得的微量元素螯合物微量元素总含量的重量百分比为6%。
[0047] 步骤4,将复合菌剂、营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物按以下的重量比例混 合,其比例为15%: 20%: 60%: 5%,混合均匀制得所需的生物发酵剂。
[0048]上述的枯草芽孢杆菌的菌落形成单位数(CFU)为5亿cfu/g,绿色木霉的菌落形成 单位数(CFU)为0.5亿cfu/g,白腐菌的菌落形成单位数(CFU)为0.1亿cfu/g,诺卡氏菌的菌 落形成单位数(CFU)为0.5亿cfu/g,小单胞菌的菌落形成单位数(CFU)为0.5亿cfu/g,其中, 有效活菌总数为6.6亿cf u/g。
[0049] 实施例2
[0050] 促进水萌芦腐解的生物发酵剂中的组合物的重量比例为: 复合菌剂 2:0% 营养成分 10%
[0051] 可溶性载体 63% 微量元素 7%
[0052] 制备促进水萌芦腐解的生物发酵剂的方法的具体步骤如下:
[0053]步骤1,制备pH值为6.5的培养基,培养基由蛋白胨1.0 wt%、葡萄糖1.5wt%、淀粉 15wt%、磷酸二氢钾I .Owt%、硫酸镁1.5wt%以及余量的水组成。
[0054]步骤2,首先将菌种混合制成复合菌剂,复合菌剂中菌种的混合重量比例为枯草芽 抱杆囷:绿色木霉:白腐囷:诺卡氏囷:小单胞囷=30%: 10%: 20%: 20%: 20%;
[0055] 将复合菌种按5%:95%的重量比例接种到培养基中,在36°C培养72h得到复合菌剂 原液。
[0056] 步骤3,制备营养成分,其中,营养成分中组合物的混合重量比例为白砂糖:蛋白 粉:淀粉:氨基酸=3:2.2:4.8:0.6;
[0057]制备可溶性载体,选取土豆淀粉与水的重量比例为25%:75%;
[0058]制备微量元素螯合物,使用腐殖酸将铁、硼、锰、锌、钼金属螯合制得螯合物,其金 属元素的比例不做限定,制得的微量元素螯合物微量元素总含量的重量百分比为8%。
[0059] 步骤4,将复合菌剂、营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物按以下的重量比例混 合,其比例为20%: 10%: 63%: 7%,混合均匀制得所需的生物发酵剂。
[0060] 上述的枯草芽孢杆菌的菌落形成单位数(CFU)为7亿cfu/g,绿色木霉的菌落形成 单位数(CFU)为0.6亿cfu/g,白腐菌的菌落形成单位数(CFU)为0.3亿cfu/g,诺卡氏菌的菌 落形成单位数(CFU)为0.8亿cfu/g,小单胞菌的菌落形成单位数(CFU)为0.6亿cfu/g,其中, 有效活菌总数为9.3亿cfu/g。
[0061 ] 实施例3
[0062] 促进水萌芦腐解的生物发酵剂中的组合物的重量比例为: 复合菌剂 24% 营养成分 16%
[0063] 可溶性载体 61% 微量元素 9%
[0064] 制备促进水萌芦腐解的生物发酵剂的方法的具体步骤如下:
[0065]步骤1,制备pH值为6.8的培养基,培养基由蛋白胨0.8wt%、葡萄糖1.2wt%、淀粉 18wt%、磷酸二氢钾0.9wt%、硫酸镁0.9wt%以及余量的水组成。
[0066]步骤2,首先将菌种混合制成复合菌剂,复合菌剂中菌种的混合重量比例为枯草芽 抱杆囷:绿色木霉:白腐囷:诺卡氏囷:小单胞囷=30%: 10%: 20%: 20%: 20%;
[0067]将复合菌种按4%:96%的重量比例接种到培养基中,在36°C培养72h得到复合菌剂 原液。
[0068]步骤3,制备营养成分,其中,营养成分中组合物的混合重量比例为白砂糖:蛋白 粉:淀粉:氨基酸=2.5:1.8:5.1:0.8;
[0069] 制备可溶性载体,选取土豆淀粉与水的重量比例为25%: 75%;
[0070]制备微量元素螯合物,使用腐殖酸将铁、硼、锰、锌、钼金属螯合制得螯合物,其金 属元素的比例不做限定,制得的微量元素螯合物微量元素总含量的重量百分比为10%。 [0071]步骤4,将复合菌剂、营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物按以下的重量比例混 合,其比例为24:16:61:9,混合均匀制得所需的生物发酵剂。
[0072]上述的枯草芽孢杆菌的菌落形成单位数(CFU)为8亿cfu/g,绿色木霉的菌落形成 单位数(CFU)为0.7亿cfu/g,白腐菌的菌落形成单位数(CFU)为0.2亿cfu/g,诺卡氏菌的菌 落形成单位数(CFU)为0.7亿cfu/g,小单胞菌的菌落形成单位数(CFU)为0.7亿cfu/g,其中, 有效活菌总数为10.3亿cfu/g。
[0073] 实施例4
[0074] 促进水萌芦腐解的生物发酵剂中的组合物的重量比例为: 复合菌剂 28% 营养成分 19%
[0075] 可溶性载体 43% 微量兀素 1_0:%
[0076] 制备促进水萌芦腐解的生物发酵剂的方法的具体步骤如下:
[0077]步骤1,制备pH值为6.7的培养基,培养基由蛋白胨0.7wt%、葡萄糖1.2wt%、淀粉 20wt%、磷酸二氢钾0.8wt%、硫酸镁0.9wt%以及余量的水组成。
[0078]步骤2,首先将菌种混合制成复合菌剂,复合菌剂中菌种的混合重量比例为枯草芽 抱杆囷:绿色木霉:白腐囷:诺卡氏囷:小单胞囷=30%: 10%: 20%: 20%: 20%;
[0079]将复合菌种按2%:98%的重量比例接种到培养基中,在36°C培养72h得到复合菌剂 原液。
[0080]步骤3,制备营养成分,其中,营养成分中组合物的混合重量比例为白砂糖:蛋白 粉:淀粉:氨基酸=2.6:2.0:5.0:0.7;
[0081 ] 制备可溶性载体,选取土豆淀粉与水的重量比例为25%:75%;
[0082] 制备微量元素螯合物,使用腐殖酸将铁、硼、锰、锌、钼金属螯合制得螯合物,其金 属元素的比例不做限定,制得的微量元素螯合物微量元素总含量的重量百分比为9%。
[0083] 步骤4,将复合菌剂、营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物按以下的重量比例混 合,其比例为28%: 19%:43%: 10%,混合均匀制得所需的生物发酵剂。
[0084]上述的枯草芽孢杆菌的菌落形成单位数(CFU)为6亿cfu/g,绿色木霉的菌落形成 单位数(CFU)为0.6亿cfu/g,白腐菌的菌落形成单位数(CFU)为0.3亿cfu/g,诺卡氏菌的菌 落形成单位数(CFU)为0.8亿cfu/g,小单胞菌的菌落形成单位数(CFU)为0.8亿cfu/g,其中, 有效活菌总数为8.5亿cfu/g。
[0085] 检测实验:
[0086] 实验材料:
[0087] 由实施例1制备得到的可溶性生物发酵剂以及河流中刚捞取的水萌芦植株。实验 方法:试验共设3个试验组,4次重复,每个重复设置水萌芦重量为2t。
[0088] 对照组:不添加任何腐熟剂,常温堆置发酵腐熟;
[0089] 试验组1:按照0.3%的生物发酵剂添加量,选取实施例1制备得到的生物发酵剂剂 均匀的撒施于水萌芦表面,然后混合均匀,常温堆置发酵;
[0090] 试验组2:按照0.3%的生物发酵剂添加量,选取实施例1制备得到的生物发酵剂加 水溶解后均匀的撒施于水萌芦表面,然后搅拌混和均匀。
[0091] 将三组试验组置于相同的环境下(湿度、温度、光照、通风效果一致)同时发酵腐熟 12天后进行检测。在发酵腐熟过程中,每天于固定时间观察三组试验组的腐熟情况并做相 应的记录。
[0092]腐熟率的的计算公式为:
[0093]腐蚀率(%)=(腐熟后水萌芦的重量/进行腐熟前水萌芦的重量)X 100%
[0094] 实验结果及其分析:在同时发酵腐熟12天后,从颜色、手感及抗拉力方面比较三个 试验组中的水萌芦植株的分解变化情况,试验组2的腐熟程度显著快于对照组,与试验组1 相比略快,而试验组1腐熟程度也明显快于对照组;
[0095] 从腐解率验证本发明实施例中所得的生物发酵剂对水萌芦残体的分解腐熟效果, 经过检测计算,12天后测得的对照组的分解率为40.3%,试验组1的分解率为90.7,试验组2 为91.1%,试验组1比对照组高50.4%,试验组2比对照组高50.8%。
[0096]结果表明,试验组1和试验组2能够显著加快水萌芦的腐解速度,而本发明实施例1 所得的生物发酵剂直接撒施与溶解后使用的效果相当。
[0097]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只作为范例,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,任何对该实用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 (7)

1. 一种促进水萌芦腐熟的生物发酵剂,其特征在于,所述的发酵剂按照重量比例为: 复合菌剂 4-40%;. 营养成分 .4-30%.:;. 可溶性载体 10-8:0%; 微量元素螯合物2-20%:; 其中,复合菌剂中的菌种包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉、白腐菌、诺卡氏菌和小单胞菌; 所述的营养成分为白砂糖、蛋白粉、淀粉、氨基酸混合均匀制得的混合物,其混合质量 比例为白砂糖:蛋白粉:淀粉:氨基酸=(1 _4): (1_5): (2_7): (0.1_2); 所述的可溶性载体为可溶性淀粉; 所述的微量元素螯合物选自腐殖酸螯合铁、腐殖酸螯合硼、腐殖酸螯合锰、腐殖酸螯合 锌、腐殖酸螯合钼中的一种或多种,其中螯合物中的微量元素总含量大于5%。
2. -种如权利要求1所述的促进水萌芦腐熟的生物发酵剂的制备方法,其特征在于,步 骤包括: 步骤1,制备pH值为5-7的培养基; 步骤2,将枯草芽孢杆菌、绿色木霉、白腐菌、诺卡氏菌和小单胞菌组成的复合菌剂接种 到步骤1中得到的培养基中培养,得到复合菌剂原液; 步骤3,制备营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物; 步骤4,将复合菌剂、营养成分、可溶性载体、微量元素螯合物混合,制得生物发酵剂。
3. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的步骤1中所述的培养基的组合 物的混合重量比例为:蛋白胨0.5-1.0 %、葡萄糖1.0-1.5 %、淀粉10-20 %、磷酸二氢钾 0.5-1.0 %、硫酸镁0.5-1.5 %及余量的水。
4. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的步骤2中复合菌剂的混合重量 比例为枯草芽孢杆菌25-40%、绿色木霉5-20%、白腐菌15-35%、诺卡氏菌15-30%、小单胞 菌15-30% 〇
5. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的复合菌剂接种于培养基中,复 合菌种与培养基的混合重量比例为(1-10% ): (90-99% )。
6. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的步骤2中培养温度范围为30-38 r。
7. 根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述的步骤2中培养时间范围为48-96h〇
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