CN105777423A - 利用秸秆和凹凸棒土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用秸秆和凹凸棒土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的制备方法，将秸秆粉碎后，添加营养元素Ⅰ、营养元素Ⅱ、改性凹凸棒石黏土、秸秆高效降解复合菌剂，加水至固体含水量50~65wt%，拌匀压实封严强制通风发酵3~6周后得到含水秸秆发酵物，将发酵物干燥或造粒，得到种植/养殖生物有机肥。本发明原料广泛，产品适应性强，有效利用了凹凸棒石黏土的吸附性和离子交换性，提高了秸秆的降解率和营养价值，对动物养殖和植物种植均有良好效果。

Description

利用秸秆和凹凸棒土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的制备方法

技术领域

本发明涉及水产养殖饲料和种植肥料领域，具体涉及一种利用秸秆和凹凸棒土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的制备方法。

背景技术

近年来，频发的雾霾引起人们的广泛关注，我国年产7亿吨农作物秸秆，由于秸秆的收集特性以及其作为农村燃料的功能消失，其中有大量的秸秆被直接在田间燃烧作为肥料处理掉，引发一系列的环境问题。因此，秸秆的利用成为亟待解决的问题之一。

另一方面，大化工的发展、劳动力的减少使得种植、养殖对化肥、饲料添加剂的依赖度越来越高，大量化肥使用带来土壤板结、肥力减弱等一系列问题，而食品安全的要求对养殖用有机肥（饲料）提出了较高的要求。利用秸秆制备生物有机肥有众多的研究，但在肥力释放速度、肥料通用性等方面仍然存在缺陷。

凹凸棒土属于非金属矿物，是一种吸附性矿物，具有多孔性和离子交换性及热稳定理化特性，这种吸附性矿物能提高土壤的保肥能力，改善土壤保水透气性和土壤的保温性、缓冲性，还可以稀释土壤的毒性，在提供肥料的微量元素方面也有着很重要的作用，也可用作肥料的粘结剂、液体肥料的悬浮剂等。

此外凹凸棒石黏土可以吸附氮磷及微量元素，并在发酵过程中形成相应的吸附缓释机制，促进微生物生长，增强秸秆降解菌剂活性，使秸秆纤维素转化率有明显提升，提高秸秆饲料的营养水平，提高饲料利用率、吸附动物体内有害物质、改善动物健康状况的作用。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前种植和养殖用生物有机肥种类不同，通用性较差的缺陷，提供一种秸秆和凹凸棒土直接厌氧发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的方法，该生物有机肥利用改性凹凸棒石黏土负载秸秆降解复合菌剂，在普通生物有机肥的基础上改进肥力释放速度，形成缓释效应，改善土壤的保水透气性，同时还可作为养殖饲料，改善动物健康状况，拓宽生物有机肥的使用范围。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：所述生物有机肥的制备方法包括以下步骤：将秸秆粉碎为1~5cm原料（60%~94wt%），添加营养元素Ⅰ5%~30wt%、营养元素Ⅱ0~5wt%、负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土1~5wt%，加水至拌匀后固体含水量50~65wt%，控制pH7.0~8.0，强制通风发酵3~6周，得到含水秸秆发酵物，将发酵物干燥造粒，得到种植/养殖生物有机肥。

其中，所述的秸秆为稻草、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、象草、甘蔗渣、木薯杆、甘薯藤、豆秸中的一种或一种以上混合物。

其中，所述营养元素Ⅰ为玉米浆干粉、麸皮、米糠、酵母膏、蛋白胨、鱼粉、酵母粉、豆粕、硫酸铵、氯化铵、尿素、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或一种以上物质；所述营养元素Ⅱ为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢钠中的一种或一种以上物质。

其中，所述的吸附有复合菌剂的改性凹凸棒石黏土制备方法如下：

（1）以凹凸棒石含量不低于50%的原矿为原料，将其粉碎后取200目筛下物按照固液比1:5~1:10在50~100℃下漂洗0.5~5h，沉降2~4h，弃去底部砂石和上部清液，将凹土烘干，粉碎至200~300目；

（2）步骤（1）的凹土粉末经3～20wt％的酸溶液于60～90℃改性处理2～5h，过滤，滤饼水洗至pH为7；所述的酸为硫酸、盐酸及甲酸、乙酸中的一种或几种；

（3）将得到的滤饼烘干后煅烧，煅烧温度300~400℃，升温速率为1.5~5℃/min，煅烧时间1~2h；

（4）将复合菌剂制成活菌含量为5*10⁹~2*10¹⁰cfu/g的菌悬液，调节pH5.5~7.0，加入步骤（3）的凹土使固液比为1:3~1:10，用浸渍法反应1~3h使复合菌剂吸附到凹土上，干燥，得到负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土；所述的复合菌剂包括但不限于：光合细菌、假单胞菌属(Psmdomonas)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、芽孢杆菌属(Bacillus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、螺旋体属(Spirochaeta)、噬纤维菌属(Cytopkaga)、环状芽孢杆菌(B.circulans)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、纤维素单胞菌属(Cellulomonas)、诺卡氏菌（Nocardia）、链霉菌(Streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)、高温放线菌(Hiermoactinomyces)和单孢子菌(Micmmonospora)、曲霉(Aspergillus)、假丝酵母菌〔Candida)、木霉(Trichoderma)、白腐菌(white-rotfungi)、褐腐菌(brown-rotfungi)、地霉菌(Geotrichumsp.)、嗜热真菌烟曲霉(Aspergillusfumigatus)、担子菌(Basidiomycotina)、子囊菌(Ascomycotina)、烟曲霉（Aspergillusfumigatus）、拟青霉属(Paecilomyces)、嗜热毛壳菌(Chaetomiumthermophile)、橙色嗜热子囊菌(Thermoascusaurantiacus)不动杆菌属（Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、微球菌属(Micrococcus)、黄色单胞菌属（Xanthomonas）、乳酸菌（Lactobacillus）、酵母菌（Saccharomyces）。

本发明的创新点在于：

1）利用改性凹凸棒石黏土负载秸秆降解复合菌剂，再进行发酵。

2）利用秸秆和改性凹凸棒石黏土发酵制备水产养殖/作物种植皆可用的生物有机肥，且不需对秸秆进行氨化等预处理。

3）利用凹凸棒石黏土的吸附性形成氮磷及微量元素等营养物质的吸附缓释平衡，加强秸秆降解程度，提高肥力，生物有机肥产品中的凹凸棒石黏土也有助于改善土壤结构，同时也利用凹土棒石黏土对动物的饲养的有益效果，使得本发明所述产品可以用作饲料。

4）本发明利用凹凸棒石黏土的吸附性，将其改性后负载堆肥用复合菌剂，降解秸秆用作水产养殖/作物种植用生物有机肥，同时还能利用凹凸棒石黏土的微量元素为肥料增加元素，且能缓释氮磷源的，提高秸秆中有机物的降解率，增加肥效。

5）在秸秆发酵底料中添加凹凸棒石黏土，在发酵过程中可形成氮磷及微量元素等营养物质的吸附缓释机制，促进秸秆降解微生物的生长，增强秸秆降解菌剂的活性，使秸秆纤维素转化率有明显提升，对提高肥力（营养价值）有很好的效果，凹凸棒石黏土的吸附性使其能提高土壤的保肥能力，改善土壤保水透气性和土壤的保温性、缓冲性，又可提供微量元素。

6）制备的生物有机肥可同时用作种植肥料和养殖饲料，通用性较强。

7）利用改性凹凸棒石黏土负载秸秆降解复合菌剂，再进行发酵，减少菌种活化步骤，使工艺流程更加简单。

8）本发明涉及的生物有机肥制备过程物料发酵所需设备简单，不需要对秸秆进行氨化等预处理，流程短，操作容易，易于扩大生产，降低了生物有机肥的生产成本。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详述本发明的技术解决方案，但实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

实施例1：秸秆和凹凸棒土发酵制备养殖用生物有机肥

（1）将玉米秸秆、甘蔗渣、豆秸粉碎为1cm的原料，混匀；

（2）取60份步骤（1）的粉碎好的原料，玉米浆干粉12份、豆粕15份、尿素1份、碳酸铵1份、碳酸氢铵1份、磷酸二氢钾5份、负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土5份，加水65份，控制pH8.5，拌匀至固体含水量65wt%；其中负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土制备方法如下：以凹凸棒石含量不低于50%的原矿为原料，将其粉碎后取200目筛下物按照固液比1:5在50℃漂洗5h，沉降4h，弃去底部砂石和上部清液，烘干，粉碎至300目；凹土粉末经3wt%硫酸溶液于90℃改性处理2h，水洗至pH为7，将得到的滤饼烘干后煅烧，升温速率为1.5℃/min，300℃煅烧2h；制备光合细菌、假单胞菌属(Psmdomonas)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、芽孢杆菌属(Bacillus)、噬纤维菌属(Cytopkaga)、环状芽孢杆菌(B.circulans)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、链霉菌(Streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)、高温放线菌(Hiermoactinomyces)和单孢子菌(Micmmonospora)、曲霉(Aspergillus)、假丝酵母菌〔Candida)、木霉(Trichoderma)、白腐菌(white-rotfungi)、拟青霉属(Paecilomyces)、嗜热毛壳菌(Chaetomiumthermophile)、橙色嗜热子囊菌(Thermoascusaurantiacus)不动杆菌属（Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、乳酸菌（Lactobacillus）、酵母菌（Saccharomyces）的菌悬液，活菌数为2*10¹⁰cfu/g，调节pH7.0，加入制备好的凹土使固液比为1:3，用浸渍法反应3h使复合菌剂吸附到凹土上，干燥，得到负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土；

（3）强制通风发酵3周，得到含水秸秆发酵物；

（4）将发酵物干燥或造粒，得到有机质含量28%、粗蛋白含量20%的养殖生物有机肥，也可直接将含水发酵物作为饲料使用。

实施例2：秸秆和凹凸棒土直接发酵制备种植生物有机肥

（1）将稻草、小麦秸秆、木薯杆、甘薯藤粉碎为5cm混合原料；

（2）取94份步骤（1）粉碎好的混合原料，豆粕、酵母粉、蛋白胨共5份，负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土1份，加水65份，控制pH7.0，拌匀至固体含水量50wt%；其中负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土制备方法如下：以凹凸棒石含量不低于50%的原矿为原料，将其粉碎后取200目筛下物按照固液比1:10在100℃漂洗0.5h，沉降2h，弃去底部砂石和上部清液，烘干，粉碎至200目；凹土粉末经20wt%盐酸和甲酸溶液于60℃改性处理5h，水洗至pH为7，将得到的滤饼烘干后煅烧，升温速率为5℃/min，400℃煅烧1h；制备枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、螺旋体属(Spirochaeta)、纤维素单胞菌属(Cellulomonas)、诺卡氏菌（Nocardia）、褐腐菌(brown-rotfungi)、地霉菌(Geotrichumsp.)、嗜热真菌烟曲霉(Aspergillusfumigatus)、担子菌(Basidiomycotina)、子囊菌(Ascomycotina)、烟曲霉（Aspergillusfumigatus）、微球菌属(Micrococcus)、黄色单胞菌属（Xanthomonas）、乳酸菌（Lactobacillus）、酵母菌（Saccharomyces）几种菌剂的复合菌系的菌悬液，活菌数为5*10⁹cfu/g，调节pH6.5，加入制备好的凹土使固液比为1:10，用浸渍法反应1h使复合菌剂吸附到凹土上，干燥，得到负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土；

（3）强制通风发酵6周，得到含水秸秆发酵物；

（4）将发酵物干燥或造粒，得到有机质干基含量40wt%、氮磷钾均较为丰富的种植生物有机肥。

实施例3：秸秆和凹凸棒土发酵制备养殖用种植有机肥

（1）将玉米芯、象草粉碎为2~3cm的原料，混匀；

（2）取77份步骤（1）粉碎好的原料，麸皮、米糠、酵母膏、鱼粉共15份，硫酸铵、氯化铵共2份，磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢钠共3份，负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土3份，加水60份，控制pH8.0，拌匀至固体含水量60wt%；其中负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土制备方法如下：以凹凸棒石含量不低于50%的原矿为原料，将其粉碎后取200目筛下物按照固液比1:8在90℃漂洗3h，沉降3h，弃去底部砂石和上部清液，烘干，粉碎至250目；凹土粉末经5wt%磷酸和乙酸溶液于80℃改性处理3h，水洗至pH为7，将得到的滤饼烘干后煅烧，升温速率为3℃/min，350℃煅烧1.5h；制备含光合细菌、假单胞菌属(Psmdomonas)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、芽孢杆菌属(Bacillus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、螺旋体属(Spirochaeta)、噬纤维菌属(Cytopkaga)、环状芽孢杆菌(B.circulans)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、纤维素单胞菌属(Cellulomonas)、诺卡氏菌（Nocardia）、链霉菌(Streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)、高温放线菌(Hiermoactinomyces)和单孢子菌(Micmmonospora)、曲霉(Aspergillus)、假丝酵母菌〔Candida)、木霉(Trichoderma)、白腐菌(white-rotfungi)、褐腐菌(brown-rotfungi)、地霉菌(Geotrichumsp.)、嗜热真菌烟曲霉(Aspergillusfumigatus)、担子菌(Basidiomycotina)、子囊菌(Ascomycotina)、烟曲霉（Aspergillusfumigatus）、拟青霉属(Paecilomyces)、嗜热毛壳菌(Chaetomiumthermophile)、橙色嗜热子囊菌(Thermoascusaurantiacus)不动杆菌属（Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、微球菌属(Micrococcus)、黄色单胞菌属（Xanthomonas）、乳酸菌（Lactobacillus）、酵母菌（Saccharomyces）的菌悬液，活菌数为1.5*10¹⁰cfu/g，调节pH5.5，加入制备好的凹土使固液比为1:5，用浸渍法反应2h使复合菌剂吸附到凹土上，干燥，得到负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土；

（3）强制通风发酵4周，得到含水秸秆发酵物；

（4）将发酵物干燥或造粒，得到有机质含量30%、粗蛋白含量13%的种植生物有机肥（饲料）。

Claims (4)

1.利用秸秆和改性凹凸棒石黏土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的方法，其特征在于：所述生物有机肥的制备方法包括以下步骤：将秸秆粉碎为1~5cm原料（60%~94wt%），添加营养元素Ⅰ5%~30wt%、营养元素Ⅱ0~5wt%、负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土1~5wt%，加水至拌匀后固体含水量50~65wt%，控制pH7.0~8.0，强制通风发酵3~6周，得到含水秸秆发酵物，将发酵物干燥造粒，得到种植/养殖生物有机肥。

2.根据权利要求1所述的利用秸秆和改性凹凸棒石黏土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的方法，其特征在于：所述的秸秆为稻草、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、象草、甘蔗渣、木薯杆、甘薯藤、豆秸中的一种或一种以上混合物。

3.根据权利要求1所述的利用秸秆和改性凹凸棒石黏土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的方法，其特征在于：所述营养元素Ⅰ为玉米浆干粉、麸皮、米糠、酵母膏、蛋白胨、鱼粉、酵母粉、豆粕、硫酸铵、氯化铵、尿素、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或一种以上物质；所述营养元素Ⅱ为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢钠中的一种或一种以上物质。

4.根据权利要求1所述的利用秸秆和改性凹凸棒石黏土发酵制备水产养殖/作物种植生物有机肥的方法，其特征在于：所述的吸附有复合菌剂的改性凹凸棒石黏土制备方法如下：

（1）以凹凸棒石含量不低于50%的原矿为原料，将其粉碎后取200目筛下物按照固液比1:5~1:10在50~100℃下漂洗0.5~5h，沉降2~4h，弃去底部砂石和上部清液，将凹土烘干，粉碎至200~300目；

（2）步骤（1）的凹土粉末经3～20wt％的酸溶液于60～90℃改性处理2～5h，过滤，滤饼水洗至pH为7；所述的酸为硫酸、盐酸及甲酸、乙酸中的一种或几种；

（3）将得到的滤饼烘干后煅烧，煅烧温度300~400℃，升温速率为1.5~5℃/min，煅烧时间1~2h；

（4）将复合菌剂制成活菌含量为5*10⁹~2*10¹⁰cfu/g的菌悬液，调节pH5.5~7.0，加入步骤（3）的凹土使固液比为1:3~1:10，用浸渍法反应1~3h使复合菌剂吸附到凹土上，干燥，得到负载复合菌剂的改性凹凸棒石黏土；所述的复合菌剂包括但不限于：光合细菌、假单胞菌属(Psmdomonas)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、芽孢杆菌属(Bacillus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、螺旋体属(Spirochaeta)、噬纤维菌属(Cytopkaga)、环状芽孢杆菌(B.circulans)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、纤维素单胞菌属(Cellulomonas)、诺卡氏菌（Nocardia）、链霉菌(Streptomyces)、小单孢菌属(Micromonospora)、高温放线菌(Hiermoactinomyces)和单孢子菌(Micmmonospora)、曲霉(Aspergillus)、假丝酵母菌〔Candida)、木霉(Trichoderma)、白腐菌(white-rotfungi)、褐腐菌(brown-rotfungi)、地霉菌(Geotrichumsp.)、嗜热真菌烟曲霉(Aspergillusfumigatus)、担子菌(Basidiomycotina)、子囊菌(Ascomycotina)、烟曲霉（Aspergillusfumigatus）、拟青霉属(Paecilomyces)、嗜热毛壳菌(Chaetomiumthermophile)、橙色嗜热子囊菌(Thermoascusaurantiacus)不动杆菌属（Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、微球菌属(Micrococcus)、黄色单胞菌属（Xanthomonas）、乳酸菌（Lactobacillus）、酵母菌（Saccharomyces）。