CN109734487A - 一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，该工艺适用于对现有有机肥生产方法和工艺进行优化和改造，结合采用，以提高有机肥生产效率，降低生产成本。主要包括以下步骤:(1)将有机肥整个发酵过程依据物料理化性质及其中微生物种类和特性，分为若干阶段；(2)每个阶段独立设置菌剂驯化扩繁堆，针对该阶段物料特性，匹配相应微生物菌剂，并进行菌种驯化扩繁；驯化扩繁堆物料理化性质尽可能与该阶段的生产堆保持一致；(3)按照物料发酵进度，于特定时间将对应驯化扩繁堆物料作为菌种来源按比例接入生产堆对应区段，混合均匀后，进行堆肥发酵；(4)发酵完成后，检验合格即得有机肥产品。

Description

一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法。

背景技术

由于有机肥具有诸多优点，近年来越来越受到农业相关从业人员的重视，各种生产方法和工艺如雨后春笋般相继公布和实施。这些方法中，以利用微生物发酵从而加速有机物质腐熟，是有机肥生产工艺的基本特征。然而，由于有机肥生产原料种类、性质多种多样，所用有机肥发酵菌剂、生产设备和工艺也各有差异，使得有机肥生产效率有高有低，产品品质也是参差不齐。

提高有机肥生产效率，提升有机肥产品品质是大家共同努力的方向。众所周知，有机肥生产中取决定性作用的因素是微生物，所有的工艺、方法包括相应设备设计均围绕着如何提高微生物代谢速率来展开。然而，由于微生物代谢本身极为复杂，叠加不同物料性质等可变因素后，使得有机肥发酵生产过程中的微生物代谢“深不可测”，很难对其进行准确描述和调控。迄今为止，人们在面对这些复杂又棘手的问题且无基础研究数据时，通常“化繁为简”来回避，希望通过简单操作来达到最佳效果。正是在这种思维主导下，目前，绝大多数有机肥生产过程都忽略了对其中“中坚力量”——微生物菌体本身的“关怀”，通常是在单次生产启动时一次性接入发酵菌剂后，便放任其中微生物自生自灭。由于各个生产阶段中物料性质持续发生变化，必然对不同发酵阶段物料中的微生物种类起着筛选作用，“适者生存”，不适者则被抑制，甚至消亡。因此，在实际生产中，很多被寄予厚望的功能微生物菌体，尤其是针对发酵中后阶段添加的微生物菌种，很可能在前期“踌躇满志”时，便因生存环境不适宜而被暂时抑制甚至被灭杀。即使某些功能菌种只是暂时被抑制，也将延滞生产过程，降低生产效率。因为，在堆肥过程中的不同发酵阶段形成的不同优势菌群，是通过物料各种不同理化性质诱导而缓慢产生的，是微生物菌体对生存环境适应的表现，也是无法跨越的缓慢过程。因此，一次性接种发酵菌剂的生产工艺，整个发酵过程中将出现多个或长或短的延缓期，使得发酵周期延长，生产效率被拉低。而在发酵前期被灭杀的功能菌种，其添加则是“无用功”，不仅丝毫发挥不了作用，而且使某阶段任务无相应功能微生物菌体“接棒”，无法保证按时完成发酵任务和目标，甚至导致杂菌趁势大量滋生，造成产品品质下降。

深入探究有机肥发酵过程中微生物种类及特性，通过接种方式的优化，有望成为一种解决上述问题的可行途径。一方面，对微生物而言，相同或相近的生长环境往往意味着相同或相近的优势菌群，尤其在菌群最初来源一致的情况下更是如此。另一方面，由于有机肥生产尤其是规模化工业生产过程中，起始发酵物料理化性质均相同或相近，生产工艺流程相对固定，因此，堆肥物料性质呈现阶段性变化规律，即相同生产阶段的发酵物料，其理化性质也相同或相近，即使不同生产批次，处于同一发酵阶段的发酵物料理化特性也相同或相近。基于以上两方面，有机肥生产过程中的微生物菌种将在各不同发酵阶段，形成不同的优势菌群，并且相对固定。如果能将这些不同阶段的不同优势菌群扩繁作为菌种，接入到相应阶段的发酵物料中，则既可使不同优势菌群实现“无缝对接”，缩短菌体增殖延滞期，提高生产效率，又可保证功能菌种不被抑制或灭活，从根本上保证有机肥产品品质，本发明即是遵循此思路进行有机肥生产工艺设计的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法。该方法能够提高有机肥生产的效率，提升发酵品质。

为了实现上述技术目的，本发明采取了如下技术措施：

一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，包括以下步骤：

(1)依据物料理化性质及其中微生物种类和特性，将有机肥整个发酵过程划分为不同阶段的阶段数，依据物料理化性质及其中微生物种类和特性进行调整；

(2)每个阶段均单独设置独立菌剂的驯化扩繁堆，针对该阶段物料特性，在驯化扩繁堆中按0.01％～5％质量比接种相应微生物菌剂，进行菌种驯化扩繁，培养1～5天；驯化扩繁堆物料理化性质尽可能与该阶段的物料堆保持一致，以诱导适合该阶段使用的微生物成为优势菌种；

(3)按照物料发酵进度，在每个阶段的起始时均将每个阶段对应的驯化扩繁堆按照0.1％～10％的质量比接入相应发酵阶段的物料堆中，混合均匀后堆肥发酵；

(4)发酵完成后，检验合格即得有机肥产品。

步骤(1)中将有机肥整个发酵过程划分为初期、快速升温、中温、高温、后熟发酵五个阶段；步骤(1)所述物料理化性质包括营养基质的成分和比例、物料含水量、透气性、内部堆温以及酸碱度；所述微生物特性，是指包括微生物产生的水解酶种类和性质、微生物对氧和营养成分的需求、pH和温度耐受范围及最适生长pH、最适生长温度、产酸、产碱等。

步骤(2)所述微生物菌剂是单一菌种或复合菌种；微生物菌剂初始来源是市售的专门筛选到的单菌或复合菌，或者是取步骤(3)中对应发酵阶段的物料堆然后加入培养基质扩繁而来。

步骤(2)中如微生物菌剂初始来源是市售的专门筛选到的单菌或复合菌，则每间隔1～12月重新在驯化扩繁堆中接入菌种，再进行驯化扩繁；如是取对应发酵阶段的物料堆然后加入培养基质扩繁而来，则每间隔1～6个月，重新取对应发酵阶段物料加培养基质进行驯化扩繁，以保证生产特性不退化，避免杂菌替代目标菌群而降低发酵效率。

步骤(3)中消耗了驯化扩繁堆后，要及时补充营养基质，使每个阶段的驯化扩繁堆总量维持在单阶段总需求量的2～10倍，以不断延续使用。

在初期发酵阶段选用的微生物菌剂能在相对低温下产生大量水解酶类，将原料中的纤维素、淀粉质、脂质等物质分解为其它微生物易利用物质，为后续菌体大量增殖提供条件。

在快速升温发酵阶段选用的微生物菌剂为在相对低温下能实现快速增殖的好氧微生物菌种。

在中温发酵阶段选用的微生物菌剂为呼吸代谢旺盛的好氧微生物，能快速适应物料由中温向高温过渡阶段，并有较强的耐高温性能，能实现快速增殖的好氧微生物菌种。

在高温发酵阶段选用的微生物菌剂主要为嗜热耐高温微生物，有氧呼吸代谢旺盛，能快速分解有机质，并产生大量热量，推高堆温，主要以芽孢杆菌属微生物为主体。

在后熟发酵阶段选用的微生物菌剂兼性好氧或厌氧微生物为主，以加速主发酵后期腐熟。

基于发酵过程中物料性质变化、物料中微生物种类、数量、生长代谢状况等因素将整个生产过程划分为不同阶段。在连续发酵过程中，早期物料中的微生物已历经环境诱导，产生出匹配该阶段的某些优势菌种或菌群，使其长期在某个特定发酵阶段相对稳定地存在着，不妨称之为该阶段的“土著微生物”。要想提升生产效率和产品品质，则必须重用这些“土著微生物”，并且缩短其大量增殖所需要的诱导时间。

与现有技术相比，本发明方法的优点和有益效果如下：

(1)由于堆肥物料理化特性一直在变化，因此，不同阶段的优势菌群各有差异。而优势菌群差异的转换通常需由环境因子诱导，诱导过程快慢不一，将使菌体大量增殖前必需经历一定的延滞期，从而使得发酵过程延长，降低了生产效率。而本发明所述分阶段接种“土著微生物”，则很好地解决了这一问题，使得菌体生长延滞期缩短甚至消除，不同阶段优势菌群做到“无缝对接”，快速增殖积累，完成该阶段发酵任务，大幅提高生产效率；

(2)由于堆肥物料理化特性一直在变化，复合菌剂中的某些功能菌可能在某阶段没有发挥其功能就被抑杀，而分阶段接种则不存在这方面问题，使得各菌种“各司其职”“各尽其材”，接力完成堆肥发酵；

(3)由于菌剂不是一次性接入，而是在特定阶段接入。因此，可避免复合菌剂菌种间复杂的相互关系的影响，尤其是拮抗关系的不利影响；

(4)分阶段接种“土著微生物”菌剂，使得发酵更充分，腐熟更彻底，所得有机肥品质更好；

(5)由于有机肥发酵生产接种环节都并非无菌操作，物料中存在大量杂菌。一次性接种菌剂无法避免杂菌增殖，甚至可能取代功能菌，而本发明所述分阶段接种“土著微生物”方法，则在不断强化功能菌的生长优势，使得堆肥发酵全程均置于目标功能菌“控制”之下。因此产品质量更加稳定可靠；

(6)本发明所述方法对生产环节出现问题导致产品不达标时，可快速追溯到问题所在，如问题出在哪个阶段，或哪个菌剂，因此生产末端检测结果能够及时得到反馈，并快速调整方案。避免一次性接种方法一旦出现问题根本无从查起的弊端。

(7)本发明可在现有生产线和生产工艺基础上加以改造，易于实施，实用性良好。无需额外设备投入，即可大幅提升生产效率和产品品质。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明不限于以下实施例的细节，在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

实施例1

本实施例中所提供的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，包括以下步骤：

(1)以新鲜鸡粪、秸秆、蔬菜尾菜为主要原料生产有机肥。物料掺混：将新鲜鸡粪、秸秆、蔬菜尾菜(铡切成1-2cm块状)三种原材料按质量比为600：150：250配比混合，并调整其含水量为30-70％；

(2)可将有机肥发酵过程依据物料理化性质及其中微生物种类和特性，分为初期、快速升温、中温、高温、后熟发酵五个阶段；五个阶段分别设置五个独立菌剂驯化扩繁堆。

其中，菌剂均按0.01％-5％(wt％)接入驯化扩繁堆，培养1-5天后按0.1％-10％(wt％)将驯化扩繁堆接入相应发酵阶段的堆肥物料，混合均匀后堆肥发酵。

(3)菌剂一为酵母菌、曲霉(黑曲霉、米曲霉、土曲霉、灰绿曲霉等)、木霉、白地霉、解纤维芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等中的一种或几种。这些微生物能在相对低温下产生大量水解酶类，将原料中的纤维素、淀粉质、脂质等物质分解为其它微生物易利用物质，为后续菌体大量增殖提供条件；

驯化扩繁堆一原则上尽可能与该阶段堆肥物料保持一致，也可在其基础上添加其它营养要素，形成富养培养基，促使菌体大量增殖。驯化扩繁堆用作菌剂接种后，应及时补充培养基质，使其延续下去。每隔1-120d重新按0.01％-5％(wt％)将菌剂一接种至驯化扩繁堆一，以防止杂菌替代正常功能菌群；

(4)菌剂二为放线菌、酵母菌、曲霉(黑曲霉、米曲霉、土曲霉、灰绿曲霉等)、木霉、白地霉、解纤维芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等中的一种或几种。主要为在相对低温下能实现快速增殖的好氧微生物菌种(以细菌、放线菌为主)。

驯化扩繁堆二原则上尽可能与该阶段堆肥物料保持一致，也可在其基础上添加其它营养要素，形成富养培养基，促使菌体大量增殖。驯化扩繁堆用作菌剂接种后，应及时补充培养基质，使其延续下去。每隔1-120d重新按0.01％-5％(wt％)将菌剂二接种至驯化扩繁堆二，以防止杂菌替代正常功能菌群；

(5)菌剂三为放线菌、酵母菌、曲霉(黑曲霉、米曲霉、土曲霉、灰绿曲霉等)、木霉、白地霉、解纤维芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等中的一种或几种。主要为呼吸代谢旺盛的好氧微生物，能快速适应物料由中温向高温过渡阶段，并有较强的耐高温性能。能实现快速增殖的好氧微生物菌种(以细菌、放线菌为主)。

驯化扩繁堆三原则上尽可能与该阶段堆肥物料保持一致，也可在其基础上添加其它营养要素，形成富养培养基，促使菌体大量增殖。驯化扩繁堆用作菌剂接种后，应及时补充培养基质，使其延续下去。每隔1-120d重新按0.01％-5％(wt％)将菌剂三接种至驯化扩繁堆三，以防止杂菌替代正常功能菌群；

(6)菌剂四为放线菌、酵母菌、曲霉(黑曲霉、米曲霉、土曲霉、灰绿曲霉等)、木霉、白地霉、解纤维芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等中的一种或几种。主要为嗜热耐高温微生物，有氧呼吸代谢旺盛，能快速分解有机质，并产生大量热量，推高堆温，主要以芽孢杆菌属微生物为主体。

驯化扩繁堆四原则上尽可能与该阶段堆肥物料保持一致，也可在其基础上添加其它营养要素，形成富养培养基，促使菌体大量增殖。驯化扩繁堆用作菌剂接种后，应及时补充培养基质，使其延续下去。每隔1-120d重新按0.01％-5％(wt％)将菌剂四接种至驯化扩繁堆四，以防止杂菌替代正常功能菌群；

(7)菌剂五为酵母菌、乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等中的一种或几种。主要为兼性好氧或厌氧微生物为主，以加速主发酵后期腐熟。

驯化扩繁堆四原则上尽可能与该阶段堆肥物料保持一致，也可在其基础上添加其它营养要素，形成富养培养基，促使菌体大量增殖。驯化扩繁堆用作菌剂接种后，应及时补充培养基质，使其延续下去。每隔1-180d重新按0.01％-5％(wt％)将菌剂五接种至驯化扩繁堆五，以防止杂菌替代正常功能菌群；

(8)生产堆和驯化扩繁堆应保证内部供氧充分(后熟发酵阶段及驯化扩繁堆五除外)，应采取必要措施翻堆、通气。

(9)分阶段多次接种将大幅缩减微生物增殖延滞期，缩短发酵周期，从而大幅提升生产效率。

Claims (10)

1.一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)依据物料理化性质及其中微生物种类和特性，将有机肥整个发酵过程划分为不同阶段的阶段数，依据物料理化性质及其中微生物种类和特性进行调整；

(2)每个阶段均单独设置独立菌剂的驯化扩繁堆，针对该阶段物料特性，在驯化扩繁堆中按0.01％～5％质量比接种相应微生物菌剂，进行菌种驯化扩繁，培养1～5天；驯化扩繁堆物料理化性质尽可能与该阶段的物料堆保持一致，以诱导适合该阶段使用的微生物成为优势菌种；

(3)按照物料发酵进度，在每个阶段的起始时均将每个阶段对应的驯化扩繁堆按照0.1％～10％的质量比接入相应发酵阶段的物料堆中，混合均匀后堆肥发酵；

(4)发酵完成后，检验合格即得有机肥产品。

2.根据权利要求1所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：步骤(1)中将有机肥整个发酵过程划分为初期、快速升温、中温、高温、后熟发酵五个阶段；

所述物料理化性质包括营养基质的成分和比例、物料含水量、透气性、内部堆温以及酸碱度；所述微生物特性，是指包括微生物产生的水解酶种类和性质、微生物对氧和营养成分的需求、pH和温度耐受范围及最适生长pH、最适生长温度、产酸、产碱。

3.根据权利要求1所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：步骤(2)所述微生物菌剂是单一菌种或复合菌种；微生物菌剂初始来源是市售的专门筛选到的单菌或复合菌，或者是取步骤(3)中对应发酵阶段的物料堆然后加入培养基质扩繁而来。

4.根据权利要求4所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：步骤(2)中如微生物菌剂初始来源是市售的专门筛选到的单菌或复合菌，则每间隔1～12月重新在驯化扩繁堆中接入菌种，再进行驯化扩繁；如是取对应发酵阶段的物料堆然后加入培养基质扩繁而来，则每间隔1～6个月，重新取对应发酵阶段物料加培养基质进行驯化扩繁，以保证生产特性不退化，避免杂菌替代目标菌群而降低发酵效率。

5.根据权利要求1所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：步骤(3)中消耗了驯化扩繁堆后，要及时补充营养基质，使每个阶段的驯化扩繁堆总量维持在单阶段总需求量的2～10倍，以不断延续使用。

6.根据权利要求2所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：在初期发酵阶段选用的微生物菌剂能在相对低温下产生大量水解酶类，将原料中的纤维素、淀粉质、脂质等物质分解为其它微生物易利用物质，为后续菌体大量增殖提供条件。

7.根据权利要求2所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：在快速升温发酵阶段选用的微生物菌剂为在相对低温下能实现快速增殖的好氧微生物菌种。

8.根据权利要求2所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：在中温发酵阶段选用的微生物菌剂为呼吸代谢旺盛的好氧微生物，能快速适应物料由中温向高温过渡阶段，并有较强的耐高温性能，能实现快速增殖的好氧微生物菌种。

9.根据权利要求2所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：在高温发酵阶段选用的微生物菌剂主要为嗜热耐高温微生物，有氧呼吸代谢旺盛，能快速分解有机质，并产生大量热量，推高堆温，主要以芽孢杆菌属微生物为主体。

10.根据权利要求2所述的一种分阶段多点接种驯化扩繁菌剂的有机肥生产方法，其特征在于：在后熟发酵阶段选用的微生物菌剂兼性好氧或厌氧微生物为主，以加速主发酵后期腐熟。