CN106479937A - 一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂及其制备方法与它的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂及其制备方法,该制备方法包括制备复合微生物菌剂A、制备复合微生物菌剂B、制备有机物料腐熟剂等步骤。本发明使用的微生物菌群A为具有固氮、分解大分子有机物功能的中温菌种,能使堆肥物料在4~8℃低温条件下24小时迅速升温至50℃以上,克服外界低温条件升温难的问题,同时极大缩短堆肥发酵的升温期。本发明所使用的微生物菌群B为具有分解功能的奢热菌种,在堆肥发酵高温期对半纤维素等具有较好分解作用。它们在发酵时间及功能上可相互促进,产生协同效果,加速腐熟,减少氨等臭味物质的产生,提高肥效。本发明的有机物料腐熟剂在腐熟度、除臭效果、增肥性等方面远优于普通有机物料腐熟剂。
Description
【技术领域】
本发明属于农业与环保技术领域。更具体地,本发明涉及一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂,还涉及所述有机物料腐熟剂的制备方法,还涉及所述有机物料腐熟剂的用途。
【背景技术】
随着我国农业和加工业的高速发展,中国已经成为世界上农业有机物料产生量最大的国家,每年产生的农业有机物料以几十亿吨计,其中,每年产生畜禽粪便近40亿吨,农作物秸秆7亿吨。其中大部分被当做废物直接排放到环境中,一方面造成可利用资源浪费,另一方面对生态环境造成污染。因此,如何合理利用农业废弃物资源,变“废”为“宝”,对缓解我国能源压力,保护生态环境,促进农业可持续发展具有重大意义。
近年来,国内外农业废弃物资源化利用技术的研究取得了较大的发展,农业废弃物资源化利用逐渐步入科学化的新阶段。在所有利用方式中,利用微生物技术进行高温好氧堆肥是目前常用的一种有效处理有机废弃物的方法,其因营养损失较小、无害化程度高、腐熟程度高、发酵周期短、处理量大、成本较低、适于工厂化生产等诸多优点已成为畜禽粪便和农作物秸秆的首选处理方式。而传统的堆肥发酵是利用原料中的土著微生物来完成有机物质生物转化过程。但由于堆肥原料中有害和有利微生物并存,且有效微生物数量少,往往存在发酵时间长、臭味大、占地广、劳动强度大、氮素损失严重等缺点。经过传统堆肥发酵工艺得到的成品营养物质流失严重,肥效低,价値不高,己不适合现代及未来高技术农业的发展需要。
高温好氧堆肥发酵技术主要利用多种有效微生物的生物转化作用,对堆肥原料进行无害化、矿质化和腐殖化处理,使其复杂的有机态养分,转化为可溶性养分和腐殖质,同时利用微生物代谢释放的热能产生高温(55~70℃)杀灭堆肥原料中的病菌、虫卵和杂草种子等。因此,为了获得优质堆肥,在堆制过程中,千方百计加入多种高效微生物,并为其的生命活动创造良好的条件。
堆肥发酵过程主要分为升温期、高温期、降温期三个阶段,每个阶段都有其独特的微生物种群。升温期,嗜温性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营养和能量来源,迅速增殖,并释放出热能,使温度不断上升。高温期,嗜温性微生物受到抑制,嗜热性微生物逐渐取而代之,活跃的微生物主要是嗜热性真菌和放线菌等。随着有机物消耗或转化,温度下降,嗜温微生物又开始成为优势种群。因此,根据堆肥过程微生物种群变化特点,利用多种微生物协助处理堆肥原料是加速腐熟,提高堆肥成品品质的关键。
堆肥发酵过程中常伴随产生恶臭气体,这些臭气大气污染和有害气体污染两重性,是影响堆肥发展的重要制约因素。堆肥过程产生的臭气有近200种,其中氨气和硫化氢是最主要的成分,还含有硫化物、甲硫醇、甲硫醚、氨类、胺类、二甲基二硫等成分。
堆肥过程中释放的氨气、胺类等含氮素气体,既对周围环境产生污染,又造成堆肥物料氮素流失,降低堆肥产品肥效。研究表明,添加外源微生物可调控堆肥过程中氮、碳的代谢,调控氮素物质分解后的氨挥发损失,保留更多的氮养分,从而有效地抑制氮素损失。Tiwari(TIWARI V N.Composting of dairy farm wastes and evaluation of itsmanorial value[J].Proc National Academy of Science,India,1989,59:109-114.)的研究表明,在堆肥体系中分别添加纤维分解真菌、固氮菌与溶磷菌复合菌分别能使堆肥含氮量提高3%~57.1%、10.3%~59.5%。蒲一涛等人(蒲一涛,钟毅沪,周万龙.固氮菌和纤维素分解菌的混合培养及其对生活垃圾降解的影响[J];环境科学与技术;1999(1),15-18)的研究表明,自生固氮菌和纤维素分解菌菌剂可以加速生活垃圾的降解,同时提高其含氮量。石春芝等人(石春芝,蒲一涛,郑宗坤,等.垃圾堆肥接种固氮菌对堆肥含氮量的影响[J].应用与环境生物学报,2002,8(4):419-421)的研究表明,褐色球形固氮菌MIG1.2和纤维素分解菌菌剂可以明显提高堆肥氮含量。Kuroda等人(Kuroda K,Hanajina D, FukumotoY,etal.Isolation of thermophilic ammonium-tolerant bacterium and itsapplication to reduce ammonia emission during composting of animal wastes[J].BioscienceBiotechnologyBiochemistry,2004,68(2):286-292)的研究表明,TAT105菌剂可使氮损失减少40%。因此,有关高效、除臭、保氮的有机物料腐熟剂的研究具有重要意义。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂。
本发明的另一个目的是提供所述有机物料腐熟剂的制备方法。
本发明的另一个目的是提供所述有机物料腐熟剂的用途。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂。
所述有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比50~85:15~50组成的;
所述复合微生物菌剂A含有固氮芽孢杆菌LXB4XX4(Paenibacillusazotofixans)、酿酒酵母LXY0203(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉LXF0001(Aspergillus nige)、绿色木霉LXF0104(Trichoderma viride);
所述复合微生物菌剂B含有嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila)和热灰紫链霉菌(Streptomyces thermogriseoviolaceus);
所述有机物料腐熟剂的有效活菌数≥50亿cfu/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计≤13%,pH为5.5~8.5。
根据本发明的一种优选实施方式,所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比56~78:22~42组成的;
根据本发明的一种优选实施方式,所述复合微生物菌剂A是由100亿cfu/g以上固氮芽孢杆菌菌剂、30亿cfu/g以上酿酒酵母菌剂、20亿cfu/g以上黑曲霉菌剂与20亿cfu/g以上绿色木霉菌剂按照重量比3~10:1~5:1~5:2~8混合配制而成的;
根据本发明的另一种优选实施方式,所述的固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂的重量比是5~8:2~4:2~4:3~6。
根据本发明的另一种优选实施方式,所述复合微生物菌剂B是由20亿cfu/g以上嗜热毁丝霉菌剂与20亿cfu/g以上热灰紫链霉菌菌剂按照重量比2~5:5~8混合配制而成的。
根据本发明的另一种优选实施方式,所述嗜热毁丝霉菌剂与热灰紫链霉菌菌剂的重量比是3~4:6~8。
本发明还涉及所述有机物料腐熟剂的制备方法。
该制备方法的制备步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、100亿cfu/g以上枯草芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养2~3d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、30亿cfu/g以上的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养3~5d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、20亿cfu/g以上的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3~5d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在不高于40℃的环境中干燥至含水量低于13%,粉碎后,获得细度≥70%、20亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的枯草芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比3~10:1~5:1~5:2~8混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比2~5:5~8混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤1得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B按照重量比50~85:15~50混合得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数≥50亿cfu/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计≤13%,pH为5.5~8.5。
本发明还涉及所述的有机物料腐熟剂或所述制备方法制备得到的有机物料腐熟剂在堆肥发酵处理有机废弃物中的用途。
根据本发明的一种优选实施方式,在堆肥发酵处理有机废弃物时,所述有机物料腐熟剂的用量是堆肥发酵有机废弃物总重量的0.1%~0.5%。
根据本发明的另一种优选实施方式,所述的有机废弃物是一种或多种选自畜禽粪便、农作物秸秆、中草药渣、海藻渣或薯渣的有机废弃物。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂。所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比50~85:15~50组成的;
所述复合微生物菌剂A含有固氮芽孢杆菌LXB4XX4(Paenibacillusazotofixans)、酿酒酵母LXY0203(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉LXF0001(Aspergillus nige)、绿色木霉LXF0104(Trichoderma viride);
所述复合微生物菌剂B含有嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila)和热灰紫链霉菌(Streptomyces thermogriseoviolaceus);
所述有机物料腐熟剂的有效活菌数≥50亿cfu/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计≤13%,pH为5.5~8.5
所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比50~85:15~50组成的;
在本发明的有机物料腐熟剂中,复合微生物菌剂A的量为50~85时,如果复合微生物菌剂B的量小于15,则影响堆肥发酵高温期中嗜热微生物有效菌数,进而延长高温期,降低肥效,增加成本;如果复合微生物菌剂B的量大于50,则影响堆肥发酵升温期中喜温微生物的有效菌数,进而延长升温期,导致腐败菌受抑制度下降,增加恶臭源强、降低肥效;因此,复合微生物菌剂B的量为15~50是合理的,优选地是22~42,更优选地是30~35。
同样地,复合微生物菌剂B的量为15~50时,如果复合微生物菌剂A的量小于50,则影响堆肥发酵升温期中喜温微生物的有效活菌数,进而延长升温期,导致腐败菌受抑制度下降,增加恶臭源强、降低肥效;如果复合微生物菌剂A的量大于85,则影响堆肥发酵高温期中嗜热微生物有效活菌数,进而延长高温期,降低肥效,增加成本;因此,复合微生物菌剂A的量为50~85是合理的,优选地是56~78,更优选地是62~70。
优选地,所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比56~78:22~42组成的。
更优选地,所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比62~70:30~35组成的。
其中:所述复合微生物菌剂A含有固氮芽孢杆菌LXB4XX4(Paenibacillusazotofixans)、酿酒酵母LXY0203(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉LXF0001(Aspergillus nige)与绿色木霉LXF0104(Trichoderma viride);它们都是“微生物肥料生物安全通用技术准则”中所列的安全用于生产的菌种,例如固氮芽孢杆菌(Paenibacillusazotofixans)已于2015年08月21日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,其保藏单位简称CGMCC,保藏编号为CGMCC No.11263;酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)已于2013年11月2日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,其保藏单位简称CGMCC,保藏编号为CGMCC No.2.611;黑曲霉(Aspergillus nige)已于2012年8月30日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,其保藏单位简称CGMCC,保藏编号为CGMCC No.3.3289;绿色木霉(Trichoderma viride)已于2014年5月4日保藏在中国普通微生物菌种保藏管理中心,简称CGMCC,保藏编号为CGMCC No.3.3744。
所述复合微生物菌剂A是由100亿cfu/g以上固氮枯草芽孢杆菌菌剂、30亿cfu/g以上酿酒酵母菌剂、20亿cfu/g以上黑曲霉菌剂与20亿cfu/g以上绿色木霉菌剂按照重量比3~10:1~5:1~5:2~8混合配制而成的。
在本发明中,酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂的量在所述范围内时,如果固氮芽孢杆菌菌剂的量小于3,则影响堆肥发酵初期固氮芽孢杆菌有效活菌数及代谢能力,减弱对腐败菌的抑制作用,增加氮素损失,降低肥效,增加臭气源强;如果固氮芽孢杆菌菌剂的量大于10,则固氮芽孢杆菌种内竞争加剧,不利于堆肥发酵的进行,同时增加了成本;因此,固氮芽孢杆菌菌剂的量为3~10是恰当的;优选地是5~8,更优选地是6~7。
同样地,固氮芽孢杆菌菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂的量在所述范围内时,如果酿酒酵母菌剂的量小于1,则影响堆肥发酵初期的酿酒酵母有效活菌数及代谢能力,导致堆肥发酵进入高温期时,该菌在每g堆肥物料中的数量未达到108个以上,增加臭气阈值,降低肥效;如果酿酒酵母菌剂的量大于5,则在堆肥发酵初期,酿酒酵母局部代谢过旺,产生的乙醇等代谢物对固氮芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉产生杀害作用,降低整体堆肥发酵效果;因此,酿酒酵母菌剂的量为1~5是可行的;优选地是2~4,更优选地是3~4。
固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂与绿色木霉菌剂的量在所述范围内时,如果黑曲霉菌剂的量小于1,则影响堆肥发酵初期的黑曲霉有效活孢子数及代谢能力,导致黑曲霉孢子萌发、繁殖产生的生物能降低,堆肥物料单位重量内的纤维素酶、半纤维素酶量不足,延长堆肥发酵时间,降低肥效、增加成本;如果黑曲霉菌剂的量大于5,则在堆肥发酵初期,黑曲霉迅速成为优势种群,与固氮芽孢杆菌、酿酒酵母、绿色木霉形成营养竞争,进而降低整体堆肥发酵效果;因此,黑曲霉菌剂的量为1~5是合适的;优选地是2~4,更优选地是3~4。
固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂与黑曲霉菌剂的量在所述范围内时,如果绿色木霉菌剂的量小于2,则影响堆肥发酵初期的绿色木霉有效活孢子数及代谢能力,导致绿色木霉孢子萌发、繁殖产生的生物能降低,堆肥物料单位重量内的木质素酶、纤维素酶、半纤维素酶量不足,延长堆肥发酵时间,降低肥效、增加成本;如果绿色木霉菌剂的量大于8,则堆肥发酵效果与绿色木霉菌剂的量为8的相同,增加了堆肥发酵成本;因此,绿色木霉菌剂的量为2~8是恰当的;优选地是3~6,更优选地是4~6。
优选地,所述的固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂的重量比是5~8:2~4:2~4:3~6。
更优选地,所述的固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂的重量比是6~7:3~4:3~4:4~6。
本发明使用的固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂都是按照后面将要描述的方法制备得到的菌剂。
所述复合微生物菌剂B含有嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila)和热灰紫链霉菌(Streptomyces thermogriseoviolaceus)。
所述复合微生物菌剂B是由20亿cfu/g以上嗜热毁丝霉菌剂与20亿cfu/g以上热灰紫链霉菌菌剂按照重量比2~5:5~8混合配制而成的。
在本发明中,嗜热毁丝霉菌剂的量为2~5时,如果热灰紫链霉菌菌剂的量小于5,则影响堆肥发酵高温期嗜热毁丝霉菌有效活菌数及代谢能力,延长高温期,增加氮素损失,降低肥效,增加排放的氨气源强;如果热灰紫链霉菌菌剂的量大于8,则热灰紫链霉菌对嗜热毁丝霉开始产生抑制作用,不利于堆肥发酵;因此,热灰紫链霉菌菌剂的量为5~8是适当的,优选地是6~8,更优选地是7~8。
同样地,热灰紫链霉菌菌剂的量为5~8时,如果嗜热毁丝霉菌剂的量小于2,则影响堆肥发酵高温期热灰紫链霉菌有效活菌数及代谢能力,延长高温期,增加氮素损失,降低肥效,增加排放的氨气源强;如果嗜热毁丝霉菌剂的量大于5,则堆肥发酵效果与嗜热毁丝霉菌剂的量为5的相同,增加了堆肥发酵成本;因此,嗜热毁丝霉菌剂的量为2~5是适当的,优选地是3~4。
本发明使用的嗜热毁丝霉菌剂与热灰紫链霉菌菌剂都是北京可力美施生物科技有限公司销售的产品。
优选地,所述嗜热毁丝霉菌剂与热灰紫链霉菌菌剂的重量比是3~4:6~8。
根据具体的需要,可以单独使用本发明有机物料腐熟剂中的复合微生物菌剂A或复合微生物菌剂B。
本发明还涉及所述有机物料腐熟剂的制备方法。
该制备方法的制备步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备固氮芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的固氮芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、100亿cfu/g以上固氮芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养2~3d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、30亿cfu/g以上的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养3~5d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、20亿cfu/g以上的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3~5d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在不高于40℃的环境中干燥至含水量低于13%,粉碎后,获得细度≥70%、20亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的固氮芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比5~8:2~4:2~4:3~6混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比2~5:5~8混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤1得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B 按照重量比50~85:15~50混合得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数≥50亿cfu/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计≤13%,pH为5.5~8.5。
本发明还涉及所述的有机物料腐熟剂或由所述制备方法制备得到的有机物料腐熟剂在堆肥发酵处理有机废弃物中的用途。
在堆肥发酵处理有机废弃物时,所述有机物料腐熟剂的用量是堆肥发酵有机废弃物总重量的0.1%~0.5%,即有机物料腐熟剂与有机废弃物按照重量比1:200~1000混合。
所述的有机废弃物是一种或多种选自畜禽粪便、农作物秸秆、中草药渣、海藻渣或薯渣的有机废弃物。
这些有机废弃物在使用前通常需要进行预处理,例如若畜禽粪便、中草药渣、薯渣含水量高于90%,则需进行脱水处理至含水量为以重量计70~80%;农作物秸秆需进行粉碎处理至4~10目。
在本发明说明书中,凡是提及的有机废弃物都应该理解是已预处理的、能够用于本发明有机物料腐熟剂的有机废弃物,在本发明说明书其它部分都不再赘述。
当然,本发明可以使用其它任何能够用于生产有机肥料的有机废弃物作为本发明堆肥发酵有机废弃物,这些有机废弃物也在本发明的保护范围之内。
在本发明中,有效活菌数、细度、含水率与pH都是采用本技术领域的标准分析方法进行测定的。
在有机物料发酵时,加入本发明有机物料腐熟剂时可以在发酵温度55~70℃,优选地56~60℃的条件下进行发酵,加入本发明有机物料腐熟剂可以降低发酵过程中氨气和硫化氢等有害气体的释放量,同时提高堆肥产品的品质。
[有益效果]
本发明的有益效果是:
(1)本发明使用的微生物菌群A为具有分解功能的中低温菌种,使用现代先进生物技术使得其微生物各菌群在代谢功能上和谐共处、相互促进,达到优势互补的效果,能使堆肥物料在4~8℃低温条件下24小时迅速升温至50℃以上,克服外界低温条件升温难的问题,同时极大缩短堆肥发酵的升温期。
(2)本发明所使用的微生物菌群B为具有分解功能的奢热菌种,在堆肥发酵高温期对半纤维素、纤维素、木质素具有较好的分解作用,弥补或增强堆肥原料中的土著奢热微生物的功能,加速腐熟,减少氨等臭味物质的产生,提高肥效。
(3)本发明选用的特定微生物菌群,在堆肥腐熟的过程中能够繁殖出大量有益的微生物并产生大量代谢物,能够改良土壤理化性质,刺激作物生长,并对土传病害有一定的防治作用。
(4)本发明的腐熟剂将微生物菌群A和微生物菌群B以恰当的配比完美结合,在发酵的时间及功能上可相互促进,产生协同效果,在腐熟度、除臭效果、增肥性等方面远优于普通有机物料腐熟剂。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1:制备有机物料腐熟剂
该实施例的实施步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备固氮芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的固氮芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着采用《枯草芽孢杆菌固态发酵工艺研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度35~40℃的条件下干燥至含水量为以重量计11.56%,粉碎,得到细度≥70%、110亿cfu/g的固氮芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养2d,接着采用《黄酒糟固态发酵生产酵母培养物的研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.35%,粉碎,得到细度≥70%、30亿cfu/g的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养3d,接着采用《以微生物发酵床养猪垫料为主要基质的哈茨木霉FJAT-9040固体发酵培养基优化》中描述的方法进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.88%,粉碎,得到细度≥70%、26亿cfu/g的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3d,接着采用《绿色木霉菌株Tv04-2固体发酵研究》中描述的培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的环境中干燥至低于12.76%,粉碎,得到细度≥70%、20亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的固氮芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比5:3:1:4混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比2:6混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤1得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B按照重量比50:30混合得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数55.58亿/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计12.44%,pH为5.50。
实施例2:制备有机物料腐熟剂
该实施例的实施步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备固氮芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的固氮芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着采用《枯草芽孢杆菌固态发酵工艺研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度35~40℃的条件下干燥至含水量为以重量计10.86%,粉碎,得到细度≥70%、102亿cfu/g的固氮芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3d,接着采用《黄酒糟固态发酵生产酵母培养物的研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.95%,粉碎,得到细度≥70%、32亿cfu/g的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养3d,接着采用《以微生物发酵床养猪垫料为主要基质的哈茨木霉FJAT-9040固体发酵培养基优化》中描述的方法进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.02%,粉碎,得到细度≥70%、20亿cfu/g的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养5d,接着采用《绿色木霉菌株Tv04-2固体发酵研究》中描述的培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的环境中干燥至含水量低于12.36%,粉碎,得到细度≥70%、26亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的固氮芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比3:4:3:2混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比5:5混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤1得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B按照重量比62:35混合得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数65.68亿/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计11.89%,pH为7.82。
实施例3:制备有机物料腐熟剂
该实施例的实施步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备固氮芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的固氮芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着采用《枯草芽孢杆菌固态发酵工艺研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度35~40℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.66%,粉碎,得到细度≥70%、109亿cfu/g的固氮芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养2d,接着采用《黄酒糟固态发酵生产酵母培养物的研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.45%,粉碎,得到细度≥70%、31亿cfu/g的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养4d,接着采用《以微生物发酵床养猪垫料为主要基质的哈茨木霉FJAT-9040固体发酵培养基优化》中描述的方法进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.62%,粉碎,得到细度≥70%、22亿cfu/g的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3d,接着采用《绿色木霉菌株Tv04-2固体发酵研究》中描述的培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的环境中干燥至含水量低于11.46%,粉碎,得到细度≥70%、21亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的枯草芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比10:1:5:8混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比3:8混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤1得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B按照重量比70:15混合得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数56.89亿/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计12.78%,pH为6.98。
实施例4:制备有机物料腐熟剂
该实施例的实施步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备固氮芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的固氮芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着采用《枯草芽孢杆菌固态发酵工艺研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度35~40℃的条件下干燥至含水量为以重量计12.96%,粉碎,得到细度≥70%、115亿cfu/g的固氮芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3d,接着采用《黄酒糟固态发酵生产酵母培养物的研究》中描述的固态培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计11.78%,粉碎,得到细度≥70%、36亿cfu/g的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养5d,接着采用《以微生物发酵床养猪垫料为主要基质的哈茨木霉FJAT-9040固体发酵培养基优化》中描述的方法进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的条件下干燥至含水量为以重量计11.92%,粉碎,得到细度≥70%、24亿cfu/g的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养4d,接着采用《绿色木霉菌株Tv04-2固体发酵研究》中描述的培养工艺进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度32~38℃的环境中干燥至含水量低于12.98%,粉碎,得到细度≥70%、24亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的枯草芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比8:5:4:6混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比4:7混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤1得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B按照重量比85:50混合得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数59.20亿/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计12.96%,pH为8.50。
下面通过试验实施例进一步说明本发明有机物料腐熟剂。
将实施例1制备的有机物料腐熟剂分别与畜禽粪便、海藻渣、中草药渣有机载体进行腐熟。
试验实施例1
试验地点:在河北省秦皇岛市卢龙县;
试验条件:在起始环境温度8℃的条件下,以刚产生的新鲜猪粪为主原料在密闭可通风的空间进行高温好氧堆肥生产有机肥。
试验设3个处理,每个处理3个重复:
处理A:添加一种市售有机物料腐熟剂;
处理B:添加本发明的有机物料腐熟剂;
空白对照:添加灭活的本发明有机物料腐熟剂。
1000kg有机载体接种3kg实施例1制备的有机物料腐熟剂。发酵物料起始水分控制在以重量计55~65%,发酵高温期温度控制在55~70℃,发酵腐熟时间为10天。
在发酵过程中,分别在第0、1、2、3、5、7、10天进行翻堆,在五个采样点采集各处理发酵堆上15~30cm的周围气体,检测其中臭气总量,再计算出10天内总排放量及各处理相对对照臭气总排放量的降低百分比,其结果列于表1。在发酵完成后,测定各处理发酵物中氮、磷、钾等养分含量,并计算肥效提高的百分比,其结果也列于表1。
表1添加本发明发酵复合菌剂对猪粪堆肥臭气产生量及肥效的影响试验结果
从表1可知,在温度8℃的堆肥环境条件下,处理B能够使发酵物料迅速升温,在18小时能够升温至50℃以上,比对照组和处理A分别提前29小时和10小时。由此可见,使用本发明有机物料腐熟剂能够在低温条件下使堆肥发酵迅速升温,缩短发酵周期,抑制腐败发酵,进而减轻臭气源强。
从表1清楚地知道,发酵10天时,只有对照组总养分未达到有机肥料标准(NY525-2012),同时处理B的总养分占干重的6.24%,比对照和处理A分别高1.36%、0.79%。由此可见,使用本发明有机物料腐熟剂能够提高堆肥发酵产品的肥效。
由表1知道,处理B使堆肥过程向环境排放的臭气总量降低高达69.32%,而处理A臭气排放总量仅降低31.55%。由此可见,使用本发明的有机物料腐熟剂能够使在堆肥过程中排放到大气中氨气和硫化氢等气体的浓度大幅降低,从而明显地减少臭味。
试验实施例2
试验地点:在河北省秦皇岛;
试验条件:在起始环境温度6℃的条件下,以领先生物科技公司的未干燥海藻渣和新鲜鸡粪为主原料在密闭可通风的空间进行高温好氧堆肥生产有机肥。
试验设3个处理,每个处理3个重复:
处理A:添加一种市售有机物料腐熟剂;
处理B:添加本发明有机物料腐熟剂;
空白对照:添加灭活本发明有机物料腐熟剂。
1000kg有机载体接种2kg实施例1制备的有机物料腐熟剂。发酵物料起始水分控制在以重量计60~65%,发酵高温期温度控制在55~65℃,发酵腐熟时间为10天。
在发酵过程中分别在第0、1、2、3、5、7、10天进行翻堆,在五个采样点采集各处理发酵堆上15~30cm的周围气体,检测其中臭气总量,再计算出10天内总排放量及各处理相对对照臭气总排放量的降低百分比,其结果列于表2。在发酵完成后,测定各处理发酵物中氮、磷、钾等养分含量,并计算肥效提高的百分比,其结果也列于表2。
表2:添加本发明发酵复合菌剂对海藻渣、鸡粪堆肥臭气产生量及肥效影响试验结果
从表2可知,在温度6℃的堆肥环境条件下,处理B能够使发酵物料迅速升温,在20小时能够升至50℃以上,比对照组和处理A分别提前30小时和12小时。由此可见,使用本发明有机物料腐熟剂能够在低温条件下使堆肥发酵迅速升温,缩短发酵周期,抑制腐败发酵,进而减轻臭气源强。
从表2可知,发酵10天时,三个处理的总养分均达到有机肥料标准(NY525-2012),同时处理B的总养分占干重的7.44%,比对照和处理A分别高2.29%和1.82%。由此可见,使用本发明有机物料腐熟剂能够提高堆肥发酵产品的肥效。
从表2知道,处理B能够使在堆肥过程中往大气中排放的臭气总量降低达到58.78%,比处理A臭气排放总量降幅高30.33%。由此可见,使用本发明有机物料腐熟剂能够大幅降低往环境中排放氨气和硫化氢等气体的浓度,减少臭味。
试验实施例3
试验地点:在河北省秦皇岛抚宁县;
试验条件:在起始环境温度12℃的条件下,以中草药经水提后的药渣为主原料在密闭可通风的空间进行高温好氧堆肥生产有机肥。
试验设3个处理,每个处理3个重复:
处理A:添加一种市售有机物料腐熟剂;
处理B:添加本发明的有机物料腐熟剂;
空白对照:添加灭活本发明有机物料腐熟剂。
1000kg有机载体接种3kg实施例1制备的有机物料腐熟剂。发酵高温期温度控制在55~75℃,发酵腐熟时间为20天。
在发酵过程中分别在第0、1、2、3、5、7、10、12、15、18、20天进行翻堆,在五个采样点采集各处理发酵堆上15~30cm的周围气体,检测其中臭气总量,再计算出10天内总排放量及各处理相对对照臭气总排放量的降低百分比,其结果列于表3。在发酵完成后,测定各处理发酵物中氮、磷、钾等养分含量,并计算肥效提高的百分比,其结果也列于表2。
表3添加发酵复合菌剂对中草药渣堆肥臭气产生量及肥效影响试验结果
从表3可知,在温度4℃的堆肥环境条件下,处理B能够使发酵物料温度在32小时升至50℃以上,比对照组和处理A分别提前22小时和12小时。由此可见,使用本发明有机物料腐熟剂能够在低温条件下使堆肥发酵迅速升温,缩短发酵周期,抑制腐败发酵,进而减轻臭气源强。
从表3可知,发酵20天时,三个处理的总养分均达到有机肥料标准(NY525-2012),与对照比较,处理A和处理B的总养分高2.89%和8.16%。因此,使用本发明有机物料腐熟剂能够提高中草药渣堆肥发酵后产品的肥效。
从表3知道,处理B能够使在堆肥过程往大气中排放的臭气总量降幅高达78.43%,比处理A臭气排放总量降幅高38.23%。由此可见,使用本发明的有机物料腐熟剂,能够大幅降低往大气中排放氨气和硫化氢等气体的浓度,减少臭味。
Claims (10)
1.一种具有除臭、增肥功能的有机物料腐熟剂,其特征在于所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比50~85:15~50组成的;
所述复合微生物菌剂A含有固氮芽孢杆菌LXB4XX4(Paenibacillus azotofixans)、酿酒酵母LXY0203(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉LXF0001(Aspergillus nige)、绿色木霉LXF0104(Trichoderma viride);
所述复合微生物菌剂B含有嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophila)和热灰紫链霉菌(Streptomyces thermogriseoviolaceus);
所述有机物料腐熟剂的有效活菌数≥50亿cfu/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计≤13%,pH为5.5~8.5。
2.根据权利要求1所述的有机物料腐熟剂,其特征在于所述的有机物料腐熟剂是由复合微生物菌剂A与复合微生物菌剂B按照重量比56~78:22~42组成的。
3.根据权利要求1或2所述的有机物料腐熟剂,其特征在于所述复合微生物菌剂A是由100亿cfu/g以上固氮芽孢杆菌菌剂、30亿cfu/g以上酿酒酵母菌剂、20亿cfu/g以上黑曲霉菌剂与20亿cfu/g以上绿色木霉菌剂按照重量比3~10:1~5:1~5:2~8混合配制而成的。
4.根据权利要求3所述的有机物料腐熟剂,其特征在于所述的固氮芽孢杆菌菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂与绿色木霉菌剂的重量比是5~8:2~4:2~4:3~6。
5.根据权利要求1所述的有机物料腐熟剂,其特征在于所述复合微生物菌剂B是由20亿cfu/g以上嗜热毁丝霉菌剂与20亿cfu/g以上热灰紫链霉菌菌剂按照重量比2~5:5~8混合配制而成的。
6.根据权利要求5所述的有机物料腐熟剂,其特征在于所述嗜热毁丝霉菌剂与热灰紫链霉菌菌剂的重量比是3~4:6~8。
7.根据权利要求1~6中任一项权利要求所述有机物料腐熟剂的制备方法,其特征在于该制备方法的制备步骤如下:
I、制备复合微生物菌剂A
制备芽孢杆菌菌剂:取在温度-80℃下保藏的芽孢杆菌LXB4XX4原种,转接至牛肉膏蛋白胨培养基上,在温度37℃下恒温活化培养2d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、100亿cfu/g以上的枯草芽孢杆菌菌剂;
制备酿酒酵母菌剂:取在温度-80℃下保藏的酿酒酵母菌原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养2~3d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、30亿cfu/g以上的酿酒酵母菌剂;
制备黑曲霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的黑曲霉原种,转接至PSA培养基上,在温度32℃下恒温活化培养3~5d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在温度低于40℃的条件下干燥至含水量为以重量计13%以下,粉碎,得到细度≥70%、20亿cfu/g以上的黑曲霉菌剂;
制备绿色木霉菌剂:取在温度-80℃下保藏的绿色木霉原种,转接至PSA培养基上,在温度30℃下恒温活化培养3~5d,接着进行浅盘固态发酵扩大培养,得到的发酵物在不高于40℃的环境中干燥至含水量低于13%,粉碎后,获得细度≥70%、20亿cfu/g以上的绿色木霉菌剂;
将上述制备的芽孢杆菌剂、酿酒酵母菌剂、黑曲霉菌剂和绿色木霉菌剂按照重量比3~10:1~5:1~5:2~8混合均匀,得到所述的复合微生物菌剂A;
II、制备复合微生物菌剂B
将嗜热毁丝霉菌粉与热灰紫链霉菌菌粉按照重量比2~5:5~8混合均匀,得到复合微生物菌剂B;
III、制备有机物料腐熟剂
将步骤I得到的复合微生物菌剂A与步骤II得到的复合微生物菌剂B按照重量比50~85:15~50混合,得到所述的有机物料腐熟剂;
所述的有机物料腐熟剂的有效活菌数≥50亿cfu/g,细度≥70%,含水率是以有机物料腐熟剂总重量计≤13%,pH为5.5~8.5。
8.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的有机物料腐熟剂或根据权利要求7所述制备方法制备得到的有机物料腐熟剂在堆肥发酵处理有机废弃物中的用途。
9.根据权利要求1所述的用途,其特征在于在堆肥发酵处理有机废弃物时,所述有机物料腐熟剂的用量是堆肥发酵有机废弃物总重量的0.1%~0.5%。
10.根据权利要求1所述的用途,其特征在于所述的有机废弃物是一种或多种选自畜禽粪便、农作物秸秆、中草药渣、海藻渣或薯渣的有机废弃物。
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