CN109777750A - 一种复合微生物秸秆腐熟剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合微生物秸秆腐熟剂及其制备方法,该微生物秸秆腐熟剂通过以大豆粕、稻糠等有机物为发酵基质,依次经厌氧和耗氧两步发酵获得。本发明通过选择恰当的原料配比及发酵条件,并对菌种组合优化制备得到的秸秆腐熟剂不仅有效活菌数目多、腐熟时间短,而且生产工艺简单、成本低;并且实现了对秸秆的综合利用,既改良土壤结构、提高土壤有机质,又改善农产品品质、增加产量,从而达到可持续循环发展农业的目的。另外本发明公开的制备工艺简单、材料来源广泛,适于大规模生产,极具市场应用与推广价值。
Description
技术领域
本发明属于微生物制剂技术领域,具体为一种复合微生物秸秆腐熟剂及其制备方法。
背景技术
微生物在地球生态系统物质循环过程中作为分解者起着“天然环境卫士”的作用,而且微生物种类繁多、分布广泛、资源丰富,是人类最宝贵、最具开发潜力的资源库。在污染物的降解转化、资源的再生利用、无公害产品的生产开发、生态保护等方面,微生物都能发挥重要作用。
目前,我国秸秆大部分用于还田,改善土壤质量,增加作物产量。由于农作物秸秆主要由纤维素、半纤维、木质素组成,腐熟慢,难以被自然环境中的微生物所分解,其有效成分当季作物利用很少,同时还影响土壤物理性状和田间耕作,因而限制了秸秆这一重要的有机质资源的还田利用。因此探索一种秸秆生物腐熟剂使作物秸秆快速腐熟,提高秸秆还田的可操作性或将秸秆堆肥制成有机肥后施入农田,对推进农业的可持续发展具有非常重要的现实意义。然而现有的生物秸秆腐熟剂多数是以滤泥、木薯渣、蔗渣灰为原料,存在将腐熟剂加入秸秆后,微生物不能快速复活、定殖、微生物产生酶活性低等,不易使秸秆快速腐熟的缺陷,有待改进。
申请公布号为CN108410772A的专利申请公开了一种秸秆生物腐熟剂的制备方法,其提供了一种以精细有机质为培养基和载体的纤维分解生物制剂的制作过程。通过利用复壮的强势菌株进行培养活化,并经厌氧和耗氧两步发酵制备得到活菌生物制剂。虽然本发明制得的秸秆腐熟剂含有复配且分解秸秆能力强的有效活菌,但是其有效活菌数目少,腐熟时间较长,并且生产工艺复杂,成本较高,不适用于工业化规模生产。
因此,如何制备出一种有效活菌数目多、腐熟时间短且生产工艺简单的复合微生物秸秆腐熟剂,成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此,本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种复合微生物秸秆腐熟剂及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在35~45%时,添加菌种,厌氧发酵一周后,常温发酵得到厌氧发酵产物;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在20~40%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至15~20%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂。
通过采用上述技术方案,本发明的有益效果如下:
本发明公开的复合微生物活菌秸秆生物制剂是以大豆粕、稻糠等有机物为发酵基质,通过厌氧和耗氧两步发酵获得。发明人通过菌种组合优化制备得到的秸秆腐熟剂不仅适用范围广、腐熟时间短,而且生产工艺简单、成本低,极具市场应用与推广价值。
优选的,所述步骤(1)中,有机物发酵基质包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉。
优选的,所述大豆粕、所述稻糠、所述麦麸和所述玉米粉的重量比为(2~3):(1~2):(2~3):(1~2)。优选所述大豆粕、所述稻糠、所述麦麸和所述玉米粉的重量比为3:2:3:2。
优选的,所述步骤(1)中,菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:(2~3);所述步骤(2)中,菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%;所述步骤(3)中,菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。优选所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:2。
优选的,所述步骤(3)中,发酵温度为55℃~65℃,发酵时间为7~10天。
优选的,所述有机物发酵基质经所述步骤(1)和步骤(2)厌氧发酵后的乳酸菌数量大于每克1500万。
优选的,所述复合微生物秸秆腐熟剂的有效活菌数量达到(10.0~12.0)亿个/克。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明提供了一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其是以大豆粕、稻糠等有机物为发酵基质依次经厌氧和耗氧两步发酵获得。本发明通过选择恰当的原料配比及发酵条件,并对菌种组合优化制备得到的秸秆腐熟剂不仅有效活菌数目多、腐熟时间短,而且生产工艺简单、成本低;并且实现了对秸秆的综合利用,既改良土壤结构、提高土壤有机质,又改善农产品品质、增加产量,从而达到可持续循环发展农业的目的。
另外本发明制备工艺简单、材料来源广泛,适于大规模生产,并且适用范围广,极具市场应用与推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为发酵产物水分含量(%)对发酵进程(pH下降)的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例及说明书附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,不仅有效活菌数目多、腐熟时间短,而且生产工艺简单,成本低,适用范围广,极具市场应用与推广价值。
为更好地理解本发明,下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述,但不可理解为对本发明的限定,对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整,也视为落在本发明的保护范围内。
本发明公开了一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在35~45%时,添加菌种,并在35℃~40℃厌氧发酵一周后,继续在常温下发酵15~20天,得到厌氧发酵产物;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在20~40%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至15~20%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂。
为了进一步实现本发明的技术效果,所述步骤(1)中,有机物发酵基质包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉。
为了进一步实现本发明的技术效果,所述大豆粕、所述稻糠、所述麦麸和所述玉米粉的重量比为(2~3):(1~2):(2~3):(1~2)。
为了进一步实现本发明的技术效果,所述步骤(1)中,菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:(2~3);所述步骤(2)中,菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%;所述步骤(3)中,菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。
为了进一步实现本发明的技术效果,所述步骤(3)中,发酵温度为55℃~65℃,发酵时间为7~10天。
为了进一步实现本发明的技术效果,所述有机物发酵基质经所述步骤(1)和步骤(2)厌氧发酵后的乳酸菌数量大于每克1500万。
下面,将结合具体实施例,对本发明的技术方案进行进一步的说明。
实施例1
一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;其中有机物发酵基质的原料组成包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉,且大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉的重量比为2:1:2:1;菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:2;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在35%时,添加菌种,厌氧发酵一周后,常温发酵得到厌氧发酵产物;其中菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在20%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至15%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂;其中菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。
实施例2
一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;其中有机物发酵基质的原料组成包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉,且大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉的重量比为2:2:2:2;菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:2.5;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在40%时,添加菌种,厌氧发酵一周后,常温发酵得到厌氧发酵产物;其中菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在25%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至20%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂;其中菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。
实施例3
一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;其中有机物发酵基质的原料组成包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉,且大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉的重量比为3:2:3:2;菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:3;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在45%时,添加菌种,厌氧发酵一周后,常温发酵得到厌氧发酵产物;其中菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在30%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至15%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂;其中菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。
实施例4
一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;其中有机物发酵基质的原料组成包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉,且大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉的重量比为2:2:2:2;菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:3;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在35%时,添加菌种,厌氧发酵一周后,常温发酵得到厌氧发酵产物;其中菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在25%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至20%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂;其中菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。
为了进一步验证本发明公开制备的复合微生物秸秆腐熟剂的影响因素及作用效果,发明人还进行了如下实验,具体如下:
(1)考察发酵产物水分含量(%)对发酵进程(pH下降)的影响
将获得的发酵产物水分含量分别控制在20%、25%、30%和40%时,添加菌种厌氧发酵,期间测量发酵液的pH值,具体参见附图1。
通过附图1可知,随着发酵时间的延长,发酵液的pH值逐渐降低,且在发酵一周内,pH降低明显,但随着发酵时间的延长,发酵液的pH值变化不大,趋于平缓。并在相同时间内进行厌氧发酵,其发酵液的pH值会随着发酵产物含水量的提高而降低。
(2)不同有机物发酵基质对厌氧发酵产物品质的影响
发明人通过改变有机物发酵基质中大豆粕、稻糠和玉米粉的组成含量而制得不同的复合微生物秸秆腐熟剂,并对该复合微生物秸秆腐熟剂进行组份性能测定,具体测定结果参见表1。
表1不同有机物发酵基质对厌氧发酵产物品质的影响(A大豆粕,B稻糠,C玉米粉)
单位∶EC:mS·cm-1;氨氮、硝氮、有效磷、总炭和总氮:g·kg-1;总菌量:LogCFU/g。
由表1可知,降低油粕的比例会降低产品的含氮量,而菌数略有增加。但是这些变化都不影响发酵,产品形状没有本质上的变动,虽然本发明优选大豆粕与稻糠的比例为3:2,如果大豆粕欠缺,可以降低大豆粕的使用量。用玉米粉更换稻糠,不管是从含氮量还是菌量上看,都是产品质量略有降低,但是降幅不大。所以说,在没有稻糠的情况下,可以用玉米粉代替稻糠。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述方法具体包括以下制备步骤:
(1)将有机物发酵基质、菌种和水混合并充分搅拌后,放入密闭容器内,开始厌氧发酵;
(2)当步骤(1)中厌氧发酵的有机混合物料含水量在35~45%时,添加菌种,厌氧发酵一周后,常温发酵得到厌氧发酵产物;
(3)将步骤(2)获得的发酵产物含水量控制在20~40%时,接种菌种,通过搅拌或通氧气进行耗氧发酵,使产物的含水量降至15~20%,即得本发明的复合微生物秸秆腐熟剂。
2.根据权利要求1所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,有机物发酵基质包括大豆粕、稻糠、麦麸和玉米粉。
3.根据权利要求2所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述大豆粕、所述稻糠、所述麦麸和所述玉米粉的重量比为(2~3):(1~2):(2~3):(1~2)。
4.根据权利要求1所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述酿酒酵母与所述干酪乳杆菌的重量比例为1:(2~3)。
5.根据权利要求4所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,菌种为干酪乳杆菌和酿酒酵母的复合菌种,且添加所述干酪乳杆菌占有机混合物料重量的0.2%,添加所述酿酒酵母占有机混合物料重量的0.1%。
6.根据权利要求5所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,菌种为枯草芽孢杆菌和黑曲霉菌的复合菌种,且添加所述枯草芽孢杆菌占发酵产物重量的0.2%,添加所述黑曲霉菌占发酵产物重量的0.1%。
7.根据权利要求1所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,发酵温度为55℃~65℃,发酵时间为7~10天。
8.根据权利要求1所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,发酵温度为35℃~40℃,发酵时间为15~20天。
9.根据权利要求1~8任一所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述有机物发酵基质经所述步骤(1)和步骤(2)厌氧发酵后的乳酸菌数量大于每克1500万。
10.根据权利要求1~9任一所述的一种复合微生物秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述复合微生物秸秆腐熟剂的有效活菌数量达到(10.0~12.0)亿个/克。
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