CN107118995B - 微生物发酵菌剂及其应用和应用其的畜禽粪便发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微生物发酵菌剂及其应用和应用其的畜禽粪便发酵方法，涉及微生物发酵技术领域，本发明提供的微生物发酵菌剂，包括凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，通过相互协调和相互配合，形成了一个能够实现快速高效发酵畜禽粪便的微生物系统；本发明提供的畜禽粪便发酵方法，利用了本发明提供的微生物发酵菌剂，具有成本低廉，操作简便，快速高效，易于推广的优点，可以快速改变畜禽粪便环境污染的状况，并且，制备得到的发酵产物中含有丰富的有机质及营养物质，又可以有效的利用资源，为农业提供高效肥料。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵技术领域，尤其是涉及一种微生物发酵菌剂及其应用和应用其的畜禽粪便发酵方法。
背景技术
随着我国畜禽业的快速发展，在为农民创造可观的经济效益同时，也存在一些难以解决的环境问题。大量未处理的畜禽粪便会严重污染地下水、地表水、土壤以及农作物等，并且对养殖场附近居民的居住环境也带来恶劣影响，同时对身体造成一些潜在的危害。
目前，已经存在利用微生物菌剂发酵处理畜禽粪便的堆肥技术，然而，堆肥过程发酵时间长，粪便发酵作肥料的通常制作方法为让其自然堆积发酵5～6个月，作饲料也要二十天或一个月左右，这样臭味散发，既污染环境又造成养分大量流失。粪便发酵制作有机肥有很多方法，如有氧发酵、厌氧发酵、快速发酵、高温高压真空干燥、热喷膨化等，但多数操作程序复杂，设备成本高，受外界环境影响大，适合大型养殖场应用，很多中小型养殖场无法应用。
因此，如何能够快速高效地发酵畜禽粪便，在避免环境污染的同时合理利用资源，成为亟待解决的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种微生物发酵菌剂；本发明的第二个目的在于提供一种上述的微生物发酵菌剂在畜禽粪便发酵中的应用；本发明的第三个目的在于提供一种畜禽粪便发酵方法，以缓解现有技术中存在的畜禽粪便利用率不高，发酵效率低的技术问题。
本发明提供的一种微生物发酵菌剂，所述微生物发酵菌剂包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌。
进一步地，
所述凝结芽孢杆菌为Bacillus coagulans，ATCC编号15949；
所述变黑轮枝菌为Verticillium nigrescens，ATCC编号81735；
所述木醋杆菌为Gluconacetobacter xylinus，ATCC编号72727；
所述菊糖芽孢乳杆菌为Sporolactobacillus inulinus，ATCC编号80360；
所述黑曲霉为Aspergillus niger，ATCC编号81721；
所述细长真杆菌为Eubacterium dolichum，ATCC编号29143。
进一步地，所述凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉和细长真杆菌的菌落形成单位数目比为4-6：0.8-1.2：2-4：2-4：3-5：2-4。
进一步地，所述凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉和细长真杆菌的菌落形成单位数目比为5：1：3：3：4：3。
进一步地，所述微生物发酵菌剂中各活菌的总菌落形成单位数目浓度为5×107～1×108CFU/mL。
本发明还提供了上述的微生物发酵菌剂在畜禽粪便发酵中的应用。
另外，本发明还提供了一种畜禽粪便发酵方法，包括如下步骤：
(a)将上述的微生物发酵菌剂与高碳原料混合，得到发酵剂；
(b)将所述发酵剂与畜禽粪便混合，得到发酵原料；
(c)将所述发酵原料于有氧环境中高温发酵，得到发酵产物。
进一步地，所述高碳原料为秸秆、菌糠或米糠中的一种或多种。
进一步地，所述微生物发酵菌剂与所述高碳原料的质量比为1：4-10。
进一步地，所述发酵原料的含水量为35％-45％。
本发明提供的微生物发酵菌剂，包括凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，通过相互协调和相互配合，形成了一个能够实现快速高效发酵畜禽粪便的微生物系统；本发明提供的畜禽粪便发酵方法，利用了本发明提供的微生物发酵菌剂，具有成本低廉，操作简便，快速高效，易于推广的优点，可以快速改变畜禽粪便环境污染的状况，并且，制备得到的发酵产物中含有丰富的有机质及营养物质，又可以有效的利用资源，为农业提供高效肥料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，畜禽粪便的处理效率和利用率普遍偏低，并且多数操作程序复杂，设备成本高，受外界环境影响大，大量未处理的畜禽粪便会严重污染地下水、地表水、土壤以及农作物等，并且对养殖场附近居民的居住环境也带来恶劣影响，同时对身体造成一些潜在的危害。
因此，针对上述问题，本发明提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌。
其中，凝结芽孢杆菌为Bacillus coagulans，ATCC编号15949；
变黑轮枝菌为Verticillium nigrescens，ATCC编号81735；
木醋杆菌为Gluconacetobacter xylinus，ATCC编号72727；
菊糖芽孢乳杆菌为Sporolactobacillus inulinus，ATCC编号80360；
黑曲霉为Aspergillus niger，ATCC编号81721；
细长真杆菌为Eubacterium dolichum，ATCC编号29143。
在本发明中，凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉和细长真杆菌的菌落形成单位数目比为4-6：0.8-1.2：2-4：2-4：3-5：2-4，例如可以为，但不限于4:0.8:2:2:3:2，5:1:3:3:4:3，6:1.2:4:4:5:4，4:0.8:2:4:5:4，6:1.2:4:2:3:2或4:1.2:2:4:3:4。
在一个优选的实施方式中，凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉和细长真杆菌的菌落形成单位数目比为5:1:3:3:4:3。
在本发明中，微生物菌剂为液态，其中各活菌的总菌落形成单位数目浓度为5×107～1×108CFU/mL，例如可以为，但不限于5×107CFU/mL，6×107CFU/mL，7×107CFU/mL，8×107CFU/mL，9×107CFU/mL或1×108CFU/mL。
在一个优选的实施方式中，各活菌的总菌落形成单位数目浓度为7×107CFU/mL。
本发明还提供了上述的微生物发酵菌剂在畜禽粪便发酵中的应用。
本发明提供的微生物发酵菌剂，通过相互协调和相互配合，形成了一个能够实现快速高效发酵畜禽粪便的微生物系统。
另外，本发明还提供了一种畜禽粪便发酵方法，包括如下步骤：
(a)将上述的微生物发酵菌剂与高碳原料混合，得到发酵剂；
(b)将步骤(a)中的发酵剂与畜禽粪便混合，得到发酵原料；
(c)将步骤(b)中的发酵原料于有氧环境中高温发酵，得到发酵产物。
在本发明中，高碳原料为秸秆、菌糠或米糠中的一种或多种。利用高碳原料与微生物发酵菌剂混合使用，能够为微生物的生长繁殖提供充足的营养物质，使发酵菌剂中的各种微生物活性更高，能够更高效、快速地对畜禽粪便进行发酵。
其中，微生物发酵菌剂与所述高碳原料的质量比为1：4-10，例如可以为，但不限于1:4，1:5，1:6，1:7，1:8，1:9或1:10。
在一个优选的实施方式中，微生物发酵菌剂与所述高碳原料的质量比为1:7。
在本发明中，发酵原料的含水量为35％-45％，例如可以为，但不限于35％，38％，40％，42％或45％。
在一个优选的实施方式中，发酵原料的含水量为40％。
在本发明中，有氧环境为暴露于空气中，或氧气含量大于15％的环境。高温发酵的温度为55-75℃，例如可以为，但不限于55℃，60℃，65℃，70℃或75℃。在一个优选的实施方式中，高温发酵的温度为65℃。
在本发明中，利用本发明提供的畜禽粪便发酵方法得到的发酵产物可作为肥料应用。
在本发明中，畜禽为鸡。
本发明提供的畜禽粪便发酵方法，利用了本发明提供的微生物发酵菌剂，具有成本低廉，操作简便，快速高效，易于推广的优点，可以快速改变畜禽粪便环境污染的状况，并且，制备得到的发酵产物中含有丰富的有机质及营养物质，又可以有效的利用资源，为农业提供高效肥料。
为了有助于更清楚的理解本发明，下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为5:1:3:3:4:3，总菌落形成单位数目浓度为7×107CFU/mL。
实施例2
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为4:0.8:2:2:3:2，总菌落形成单位数目浓度为7×107CFU/mL。
实施例3
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为6:1.2:4:4:5:4，总菌落形成单位数目浓度为7×107CFU/mL。
实施例4
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为5:1:3:3:4:3，总菌落形成单位数目浓度为5×107CFU/mL。
实施例5
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为5:1:3:3:4:3，总菌落形成单位数目浓度为1×108CFU/mL。
实施例6
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，本实施例与实施例1的不同之处在于，微生物发酵菌剂中未添加凝结芽孢杆菌。
实施例7
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，本实施例与实施例1的不同之处在于，微生物发酵菌剂中未添加变黑轮枝菌。
实施例8
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，本实施例与实施例1的不同之处在于，微生物发酵菌剂中未添加木醋杆菌。
实施例9
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，本实施例与实施例1的不同之处在于，微生物发酵菌剂中未添加菊糖芽孢乳杆菌。
实施例10
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，本实施例与实施例1的不同之处在于，微生物发酵菌剂中未添加黑曲霉。
实施例11
本实施例提供了一种微生物发酵菌剂，本实施例与实施例1的不同之处在于，微生物发酵菌剂中未添加细长真杆菌。
对比例1
本对比例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为3:2:1:5:2:5，总菌落形成单位数目浓度为7×107CFU/mL。
对比例2
本对比例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为8:0.5:5:1:6:1，总菌落形成单位数目浓度为7×107CFU/mL。
对比例3
本对比例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为5:1:3:3:4:3，总菌落形成单位数目浓度为3×107CFU/mL。
对比例4
本对比例提供了一种微生物发酵菌剂，包括：
凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉以及细长真杆菌，其菌落形成单位数目比为5:1:3:3:4:3，总菌落形成单位数目浓度为3×108CFU/mL。
实施例12
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，包括如下步骤：
(a)将实施例1提供的微生物发酵菌剂与秸秆以质量比为1:7进行混合，得到发酵剂；
(b)将步骤(a)中的发酵剂与鸡粪混合，得到发酵原料，调整发酵原料的含水量为40％；
(c)将步骤(b)中的发酵原料暴露于空气中，于65℃进行发酵，得到发酵产物。
采用与实施例12相同的方法发酵鸡粪，制备得到实施例2至11和对比例1至4的发酵产物。
实施例13
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，将微生物发酵菌剂与菌糠混合，得到发酵剂。
实施例14
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，将微生物发酵菌剂与米糠混合，得到发酵剂。
对比例5
本对比例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，微生物发酵菌剂不与高碳原料进行混合，单独作为发酵剂使用。
实施例15
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，将微生物发酵菌剂与秸秆以质量比为1:4进行混合，得到发酵剂。
实施例16
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，将微生物发酵菌剂与秸秆以质量比为1:10进行混合，得到发酵剂。
对比例6
本对比例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，将微生物发酵菌剂与秸秆以质量比为1:2进行混合，得到发酵剂。
对比例7
本对比例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(a)中，将微生物发酵菌剂与秸秆以质量比为1:12进行混合，得到发酵剂。
实施例17
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(b)中，调整发酵原料的含水量为35％。
实施例18
本实施例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(b)中，调整发酵原料的含水量为45％。
对比例8
本对比例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(b)中，调整发酵原料的含水量为30％。
对比例9
本对比例提供了一种畜禽粪便发酵方法，本实施例与实施例12的不同之处在于，步骤(b)中，调整发酵原料的含水量为50％。
为了对本发明提供的应用微生物发酵菌剂发酵鸡粪所得到的发酵产物进行进一步的说明，应用本发明实施例12制备得到的发酵产物和发酵前的普通鸡粪进行检测对比，并应用本发明实施例12制备得到的发酵产物和发酵前的普通鸡粪分别与农田土壤充分混合，施用量为30kg/亩，在翻耕后的农田土壤中播种油菜，并对产量进行记录。结果如表1所示。
表1 发酵前后鸡粪养分含量及对油菜产量的影响
由表1的结果可以看出，本发明提供的应用微生物发酵菌剂发酵鸡粪所得到的发酵产物中，含有丰富的有机质及营养物质，并且在生产实践中能够大幅提高产量，可作为农业高效肥料。
为了对本发明提供的微生物发酵菌剂及畜禽粪便发酵方法发酵鸡粪所得到的发酵产物进行进一步的说明，分别利用实施例12提供的畜禽粪便发酵方法，应用实施例1至11及对比例1至4提供的微生物发酵菌剂对鸡粪进行发酵并得到相应的发酵产物，同时，选择应用实施例13至18和对比例5至9的畜禽粪便发酵方法制备得到发酵产物。将上述各组发酵产物进行检测对比，并分别与农田土壤充分混合，施用量为30kg/亩，在翻耕后的农田土壤中播种油菜，并对产量进行记录。结果如表2所示。
表2 各组发酵产物养分含量及对油菜产量的影响
从表2的结果可以看出，利用实施例12提供的畜禽粪便发酵方法，应用实施例1至5提供的微生物发酵菌剂对鸡粪进行发酵并得到相应的发酵产物的有机质及营养物质含量均十分丰富，并且能够大幅度提高油菜产量，其中，利用实施例12提供的畜禽粪便发酵方法，应用实施例1提供的微生物发酵菌剂对鸡粪进行发酵并得到相应的发酵产物的有机质及营养物质含量最为丰富，并且能够最大幅度提高油菜产量，为优选微生物发酵菌剂及发酵方法。与实施例1至5提供的微生物发酵菌剂相比，实施例6至11，及对比例1至4提供的微生物发酵菌剂对鸡粪进行发酵并得到相应的发酵产物的有机质及营养物质含量均有所下降，并且对油菜产量的影响也有所减少，因此说明，只有通过适宜菌落形成单位数目比及适宜总菌落形成单位数目浓度的各组分微生物相互协调和相互配合，才能形成一个能够实现快速高效发酵畜禽粪便的微生物系统。同时，根据对比例5至9与实施例12至18相比也可以看出，微生物发酵菌剂与高碳原料混合使用效果更佳，并且，当微生物发酵菌剂与高碳原料的质量比、发酵原料的含水量在本发明提供的适宜范围内，得到的发酵产物中有机质及营养物质的含量较高，能够作为高效肥料对农田施用。
综上所述，本发明提供的微生物发酵菌剂，通过相互协调和相互配合，形成了一个能够实现快速高效发酵畜禽粪便的微生物系统；本发明提供的畜禽粪便发酵方法，利用了本发明提供的微生物发酵菌剂，具有成本低廉，操作简便，快速高效，易于推广的优点，可以快速改变畜禽粪便环境污染的状况，并且，制备得到的发酵产物中含有丰富的有机质及营养物质，又可以有效的利用资源，为农业提供高效肥料。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种微生物发酵菌剂，其特征在于，所述微生物发酵菌剂包括：
凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)、变黑轮枝菌(Verticillium nigrescens)、木醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)、菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)、黑曲霉(Aspergillus niger)以及细长真杆菌(Eubacterium dolichum)。
2.根据权利要求1所述的微生物发酵菌剂，其特征在于，
所述凝结芽孢杆菌为Bacillus coagulans，ATCC编号15949；
所述变黑轮枝菌为Verticillium nigrescens，ATCC编号81735；
所述木醋杆菌为Gluconacetobacter xylinus，ATCC编号72727；
所述菊糖芽孢乳杆菌为Sporolactobacillus inulinus，ATCC编号80360；
所述黑曲霉为Aspergillus niger，ATCC编号81721；
所述细长真杆菌为Eubacterium dolichum，ATCC编号29143。
3.根据权利要求2所述的微生物发酵菌剂，其特征在于，所述凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉和细长真杆菌的菌落形成单位数目比为4-6：0.8-1.2：2-4：2-4：3-5：2-4。
4.根据权利要求3所述的微生物发酵菌剂，其特征在于，所述凝结芽孢杆菌、变黑轮枝菌、木醋杆菌、菊糖芽孢乳杆菌、黑曲霉和细长真杆菌的菌落形成单位数目比为5：1：3：3：4：3。
5.根据权利要求4所述的微生物发酵菌剂，其特征在于，所述微生物发酵菌剂中各活菌的总菌落形成单位数目浓度为5×107～1×108CFU/mL。
6.如权利要求1-5任一项所述的微生物发酵菌剂在畜禽粪便发酵中的应用。
7.一种畜禽粪便发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将权利要求1-5任一项所述的微生物发酵菌剂与高碳原料混合，得到发酵剂；
(b)将所述发酵剂与畜禽粪便混合，得到发酵原料；
(c)将所述发酵原料于有氧环境中于65℃进行发酵，得到发酵产物。
8.根据权利要求7所述的畜禽粪便发酵方法，其特征在于，所述高碳原料为秸秆、菌糠或米糠中的一种。
9.根据权利要求8所述的畜禽粪便发酵方法，其特征在于，所述微生物发酵菌剂与所述秸秆的质量比为1：4-10；或，
所述微生物发酵菌剂与所述菌糠的质量比为1：7；或，
所述微生物发酵菌剂与所述米糠的质量比为1：7。
10.根据权利要求7-9任一项所述的畜禽粪便发酵方法，其特征在于，所述发酵原料的含水量为35％-45％。
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