CN105154373A - 牛粪高温腐熟剂及其制备方法 - Google Patents

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王禄山
张丽丽
张怀强
陈冠军
高培基
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Abstract

本发明公开了一种牛粪高温腐熟剂，是由牛粪和复合菌剂经发酵后烘干制得；其中，所述牛粪高温腐熟剂中牛粪颗粒上负载有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的复合菌。且其有效活菌数不低于48±1亿/g，所述牛粪高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0。本发明的腐熟剂中复合菌剂生产大量纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶，可快速地将牛粪降解成简单的无机氮源和碳源，进而促进植物生长和改善土壤肥力。因为发酵在高温环境下进行，可有效抑制嗜中温的植物病原菌的生长，从而使经过腐熟剂发酵过的牛粪产品能直接作为有机肥料应用于土壤中。

Description

牛粪高温腐熟剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种微生物制剂，具体涉及一种牛粪高温腐熟剂及其制备方法和应用。
背景技术
中国作为畜牧业大国，每年产生大量牛粪，但目前对牛粪的处理以堆积掩埋为主，这不仅占用土地，对地下水源和水系统造成严重污染，而且产生难闻气味，也容易滋生蚊蝇，成为致病源头。因此，对牛粪的高效集中处理是亟需解决的问题。牛以吃青贮饲料为主，经过瘤胃消化后，青贮中的半纤维素和纤维素得到一定程度的降解，但在牛粪中仍含有部分难以降解的木质纤维素等有机物质。这些物质可以经过进一步转化和利用变成具有应用价值的有机肥料。通过将牛粪转变成有机肥料，可有效解决牛粪堆积造成的环境污染问题，同时可变废为宝。作为一种化学肥料的优良替代品，牛粪这种生物有机肥料可改善土壤肥力，并且避免了因化学肥料的过度使用造成的水体富营养化和土壤盐碱化等问题，对实现农业的可持续发展具有重要意义。
牛粪的固态发酵主要通过微生物的活动完成。因为牛粪中含有多种肠道微生物，且含水率较高，因此含有较多致病菌。而通过牛粪高温腐熟剂的应用，可在高温条件下杀灭病原菌，实现对牛粪的无害化处理。而且牛粪高温腐熟剂可产生大量半纤维素酶和纤维素酶等木质纤维素酶类以及蛋白酶，可高效的完成牛粪中有机物质的降解，从而实现牛粪的资源化处理。在发酵罐条件下对牛粪的高温好氧固态发酵具有占地少、无气味和条件可控性的优点，可高效、快速、连续化的将牛粪转变成高质量的生物有机肥料。基于此，开发快速将牛粪发酵为有机肥料且有助于土壤改善和环境治理的高效牛粪高温腐熟剂具有重要意义。
发明内容
针对本领域的技术现状，本发明要解决的问题是提供一种牛粪高温腐熟剂及其制备方法和应用。
本发明所述的牛粪高温腐熟剂，是由牛粪与复合菌剂经发酵后烘干制得；其特征在于：所述牛粪高温腐熟剂中牛粪颗粒上负载有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的混合菌，且其有效活菌数不低于48±1亿/g，所述牛粪高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0。
其中：上述牛粪颗粒上负载的混合菌中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的重量比为20～25:15～20:15～20:12～18:12～18。
进一步优选的实施方式是：所述牛粪颗粒上负载的混合菌中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的重量比为：25:20:20:18:18。所述牛粪高温腐熟剂颗粒的平均粒径为400±50μm。
本发明所述牛粪高温腐熟剂的制备方法，步骤是：
(1)以常规方法分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌菌种活化和扩繁培养，制得有效活菌数为106～108个/ml的五种菌液；并按枯草芽孢杆菌：地衣芽孢杆菌：就地堆肥地芽孢杆菌：疏棉状嗜热霉：褐色喜热裂孢菌重量比为20～25:15～20:15～20:12～18:12～18的比例将制得的五种菌液混合均匀，得到复合菌剂；
(2)将低温烘干的牛粪粉碎至平均粒径为50μm～650μm，制得牛粪颗粒，然后将牛粪颗粒与步骤(1)得到的复合菌剂按重量比2:3～5的比例混合均匀，在50℃～60℃条件下发酵2～3天，发酵过程中持续搅拌，得到发酵物；
(3)将步骤(2)得到的发酵物在25℃～37℃条件下烘干，即得到牛粪高温腐熟剂，其中，所述高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0，颗粒负载的有效活菌数不低于48±1亿/g。
本发明所述的牛粪高温腐熟剂在降解处理牛粪中的应用。
其中：所述降解处理牛粪的方法是将牛粪与牛粪高温腐熟剂按重量比100～150:1的比例混合均匀，拢堆，室温下发酵至牛粪完全腐熟，再将其制备成有机肥料使用，或将其作为辅料部分替代牛粪高温腐熟剂使用。
本发明所述的牛粪高温腐熟剂是由牛粪与多种嗜高温菌种菌液经发酵后烘干制得，该腐熟剂产品中借助微生物之间的协同作用，复合菌发酵产生了大量纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶，能将牛粪中的木质纤维素物质和蛋白类物质快速降解(实验测得半纤维素含量下降49％，纤维素含量下降16％)，从而完成牛粪的腐熟过程，并产生了丰富的简单无机碳源和氮源。将腐熟后的牛粪制备成有机肥料使用，可有效促进植物生长和改善土壤肥力。因为菌液为嗜高温菌种使发酵过程在高温环境下进行，可有效抑制嗜中温的植物病原菌的生长，从而使经过腐熟剂发酵过的牛粪能直接作为有机肥料应用于土壤中，有助于土壤改善和环境治理，实现农业的可持续发展。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实例进一步阐述本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1牛粪高温腐熟剂的制备
(1)以常规方法分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌菌种活化和扩繁培养，制得有效活菌数为106～108个/ml的五种菌液；并按枯草芽孢杆菌：地衣芽孢杆菌：就地堆肥地芽孢杆菌：疏棉状嗜热霉：褐色喜热裂孢菌重量比为25:20:20:18:18的比例将制得的五种菌液混合均匀，得到复合菌剂；
(2)将低温烘干的牛粪粉碎至平均粒径为50μm～650μm，制得牛粪颗粒，然后将牛粪颗粒与步骤(1)得到的复合菌剂按重量比2:3的比例混合均匀，在55℃～58℃条件下发酵2.5～3天，发酵过程中持续搅拌，得到发酵物；
(3)将步骤(2)得到的发酵物在35℃～37℃条件下烘干，即得到牛粪高温腐熟剂，其中，所述高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0，颗粒负载的有效活菌数不低于48±1亿/g。
上述枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheninformis)、就地堆肥地芽孢杆菌(Geobacillustoebii)疏棉状嗜热霉(Thermomyceslanuginosus)和褐色喜热裂孢菌(Thermobifidafusca)五种菌购自北京中原公司、杭州微球生物技术有限公司。
地衣芽孢杆菌的液体培养基配方为：LB培养基，酵母提取物5g，蛋白胨10g，氯化钠10g，加水至1L，pH7.0。
就地堆肥地芽孢杆菌的液体培养基配方为：改良Brock’s培养基，酵母提取物1g，蛋白胨1g，硫酸铵1.3g，磷酸二氢钾0.28g，七水硫酸镁0.25g，氯化钙0.074g，微量盐溶液0.1ml(氯化铁19g，氯化锰1.8g，硼砂4.4g，氯化锌0.22g，钼酸钠0.03g，氯化铜0.05g，氯化钴0.01g)，加水至1L，pH7.2。
枯草芽孢杆菌的液体培养基配方为：葡萄糖10g，蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠5g，加水至1L，自然pH。
疏棉状嗜热霉的液体培养基配方为：PDA培养基，马铃薯去皮后称取200g切成小块，加水煮沸后纱布过滤，加水补足滤液至1L，加葡萄糖20g，自然pH。
褐色喜热裂孢菌的液体培养基配方为：ISP-2培养基，酵母提取物4g，麦芽提取物10g，葡萄糖4g，加水至1L，pH7.3。
上述五种菌的具体活化、扩繁培养方法如下：
(1)菌种活化：将所述各菌种分别接种于各自菌种的固体平板培养基上划线培养；枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)45℃下培养2天，地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheninformis)45℃下培养3天，就地堆肥地芽孢杆菌(Geobacillustoebii)60℃下培养3天，疏棉状嗜热霉(Thermomyceslanuginosus)48℃下培养2天；褐色喜热裂孢菌(Thermobifidafusca)45℃下培养2天；
(2)一级菌种培养：将步骤(1)获得的各个菌的单菌落接种于各菌种的液体培养基中，常规摇床振荡培养至各培养液中菌种有效活菌数达到106～108个/ml；
(3)二级发酵：将步骤(2)制得的各菌种培养液各取1％接种于发酵培养基中，常规摇床振荡培养至各菌株发酵液中有效活菌数达到106～108个/ml或以上，收集发酵培养液，分别获得了有效活菌数为106～108个/ml的五种菌液。其中，所述发酵培养基配方为：牛粪颗粒10g/L，硝酸钠5.95g/L，氯化钾0.522g/L，磷酸二氢钾1.497g/L，七水硫酸镁0.493g/L，酵母粉5g/L，酪蛋白提取物2g/L。
上述牛粪高温腐熟剂在降解处理牛粪中的应用。
其中：所述降解处理牛粪的方法是将牛粪与牛粪高温腐熟剂按重量比120:1的比例混合均匀，拢堆，堆成10米长，1.5米高，2米宽的条堆，室温下发酵至牛粪完全腐熟，再将其制备成有机肥料使用，或将其作为辅料部分替代牛粪高温腐熟剂使用。
实施例2牛粪高温腐熟剂的制备
(1)以常规方法分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌菌种活化和扩繁培养，制得有效活菌数为106～108个/ml的五种菌液；并按枯草芽孢杆菌：地衣芽孢杆菌：就地堆肥地芽孢杆菌：疏棉状嗜热霉：褐色喜热裂孢菌重量比为20:15:15:12:12的比例将制得的五种菌液混合均匀，得到复合菌剂；
(2)将低温烘干的牛粪粉碎至平均粒径为50μm～650μm，制得牛粪颗粒，然后将牛粪颗粒与步骤(1)得到的复合菌剂按重量比2:4的比例混合均匀，在58±2℃条件下发酵2～2.5天，发酵过程中持续搅拌，得到发酵物；
(3)将步骤(2)得到的发酵物在30℃～35℃条件下烘干，即得到牛粪高温腐熟剂，其中，所述高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0，颗粒负载的有效活菌数不低于48±1亿/g。
所述菌株的具体活化和扩繁培养方法及菌株发酵培养基、各菌种的液体培养基的配方同实施例1。
上述牛粪高温腐熟剂在降解处理牛粪中的应用。
其中：所述降解处理牛粪的方法是将牛粪与牛粪高温腐熟剂按重量比150:1的比例混合均匀，拢堆，堆成10米长，2米高，2.5米宽的条堆，室温下发酵至牛粪完全腐熟，再将其制备成有机肥料使用，或将其作为辅料部分替代牛粪高温腐熟剂使用。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种牛粪高温腐熟剂，是由牛粪与复合菌剂经发酵后烘干制得；其特征在于：所述牛粪高温腐熟剂中牛粪颗粒上负载有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的混合菌，且其有效活菌数不低于48±1亿/g，所述牛粪高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0。
2.根据权利要求1所述的牛粪高温腐熟剂，其特征在于：所述牛粪颗粒上负载的混合菌中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的重量比为20～25:15～20:15～20:12～18:12～18。
3.根据权利要求2所述的牛粪高温腐熟剂，其特征在于：所述牛粪颗粒上负载的混合菌中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌的重量比为：25:20:20:18:18。
4.根据权利要求1所述的牛粪高温腐熟剂，其特征在于：所述牛粪高温腐熟剂颗粒的平均粒径为400±50μm。
5.权利要求1所述牛粪高温腐熟剂的制备方法，步骤是：
(1)以常规方法分别将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、就地堆肥地芽孢杆菌、疏棉状嗜热霉和褐色喜热裂孢菌菌种活化和扩繁培养，制得有效活菌数为106～108个/ml的五种菌液；并按枯草芽孢杆菌：地衣芽孢杆菌：就地堆肥地芽孢杆菌：疏棉状嗜热霉：褐色喜热裂孢菌重量比为20～25:15～20:15～20:12～18:12～18的比例将制得的五种菌液混合均匀，得到复合菌剂；
(2)将低温烘干的牛粪粉碎至平均粒径为50μm～650μm，制得牛粪颗粒，然后将牛粪颗粒与步骤(1)得到的复合菌剂按重量比2:3～5的比例混合均匀，在50℃～60℃条件下发酵2～3天，发酵过程中持续搅拌，得到发酵物；
(3)将步骤(2)得到的发酵物在25℃～37℃条件下烘干，即得到牛粪高温腐熟剂，其中，所述高温腐熟剂颗粒的平均粒径为50μm～650μm，含水率低于15％，pH为6.0～8.0，颗粒负载的有效活菌数不低于48±1亿/g。
6.权利要求1所述牛粪高温腐熟剂在降解处理牛粪中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述降解处理牛粪的方法是将牛粪与牛粪高温腐熟剂按重量比100～150:1的比例混合均匀，拢堆，室温下发酵至牛粪完全腐熟，再将其制备成有机肥料使用，或将其作为辅料部分替代牛粪高温腐熟剂使用。
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