CN110054535A - 一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法，属于生物发酵技术领域。本发明向粉碎的金针菇废弃菌渣中分别添加菌渣质量0.2～2.0％的碳源和氮源，然后添加水分，得到含水量为30～60％的培养基；将培养基灭菌、冷却后接入枯草芽孢杆菌，固态发酵48～96小时后，接入硅酸盐细菌继续进行固态发酵48～96小时；发酵结束后干燥得到含水量低于12％的生物肥料。本发明产品实际使用效果突出，可以增加土壤有机质，有效提高耕地肥力，增强土壤团粒结构，提高保水保肥能力，活化土壤中的潜在养分。使用后土地肥效持久，降低生产成本显著。

Description

一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法，属于生物发酵技术领域。

背景技术

金针菇废弃菌渣(又称菌糠、废弃菌棒)是金针菇栽培后剩下的废弃培养基，其主要成分除了被金针菇利用后的残余棉籽壳、玉米芯、麸皮、锯木屑等成分外，还含有大量的菌丝体，以及菌丝体生长过程向培养基中分泌的生物酶类等代谢产物。目前，金针菇等大型担子菌主要采用工厂化规模栽培，其培养基在完全出菇后成为废弃物，工厂一般将其填埋或焚烧处理，造成生物质的大量浪费。据估计，我国每年的菌渣年产量高达4000万～5000万吨，如果能够有效地进行开发利用，不仅能够解决菌渣积压造成的环境污染，而且能够带来可观的经济效益，这对金针菇生产乃至食用菌的工厂化栽培产业的可持续发展具有十分重要的意义。

近年来，探索合理利用废弃菌渣的有效途径的研究主要集中于几方面：一是作为栽培其他食用菌的培养基，如金针菇废弃菌渣可用于栽培鸡腿菇，使培养基能够得到循环利用，但只能是少量使用或部分替代，不是解决废弃物处理的最终方法。二是加工成牛、羊、猪等家畜的粗饲料，因粗纤维较多、蛋白含量低等原因，饲料的适口性和营养价值低。三是用于燃气生产，比直接利用秸秆木屑产气速度快、热值高，产气后的沼气渣还可用作肥料返田。由于生物燃气在我国推广相对滞后，产业之间的配套性较差，这使得废弃菌渣很难就地转化。四是作为蔬菜育苗时的覆盖物，可有效降低或消除根腐、猝倒等病害，但需要用蒸汽等物理方法对菌渣进行预处理。

上述处理方式能够利用部分废弃菌渣，存在的主要问题是菌渣有效利用度不高，容易造成二次污染，尚不能形成高值化利用模式。

金针菇废弃菌渣富含有丰富的有机物，还富含作物生长所需的钙、磷、钾、硅等矿物质，其中N、P、K的含量高于普通有机肥料如稻草、粪肥等。但直接将菌渣投入农田作为有机肥施用，极易滋生霉菌和害虫，而且有机质综合利用率不高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法，通过接入功能微生物，一方面利用微生物将一些粗蛋白、粗脂肪和难降解的纤维素转化为土壤容易降解、植物容易利用的物质，另一方面使功能微生物大量增殖，达到生物肥料所需要的含菌量(一般要求活菌大于20亿/g)。由于废弃菌渣中的可供微生物利用的营养物质含量偏低，需要进行营养元素的补充，同时，通过先期添加增殖能力较强的微生物，促进菌渣中较难降解的有机质降解，再高密度接种功能微生物进行强化发酵，使功能微生物增殖到生物肥料需要的微生物含量。

本发明的第一个目的是提供一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法，包括如下步骤：

(1)向粉碎的金针菇废弃菌渣中分别添加菌渣质量0.2～2.0％的碳源和氮源，然后添加水分，得到含水量为30～60％的培养基；

(2)将步骤(1)得到的培养基灭菌，冷却后接入枯草芽孢杆菌，固态发酵48～96小时后，接入硅酸盐细菌继续进行固态发酵48～96小时；

(3)发酵结束后干燥得到含水量低于12％的生物肥料。

进一步地，所述碳源为麦麸、玉米粉中的一种或两种混合。

进一步地，所述氮源为豆粕、花生粕、酵母粉和蛋白胨中的一种或多种混合。

进一步地，在步骤(1)中，所述的粉碎的金针菇废弃菌渣的粒径小于2mm。

进一步地，所述的枯草芽孢杆菌为液体菌种，菌浓OD>5，接种量为1～10％。

进一步地，所述硅酸盐细菌为液体菌种，菌浓OD>5，接种量为1～10％。

进一步地，在步骤(2)中，固态发酵的温度为15～40℃。

进一步地，在步骤(2)固态发酵过程中，还需要每6～8小时翻料一次。

进一步地，在步骤(3)中，所述的干燥为自然晒干或低温干燥。

进一步地，所述方法还包括对干燥后的生物肥料进行粉碎的步骤。粉碎后按不同规格包装得到成品生物肥料。

本发明的第二个目的是提供一种所述方法制备得到的生物肥料。

在本发明中，所述的固态发酵池可采用任何通用的形式，液体种子可采用通用的方式进行培养。

本发明先采用枯草芽孢杆菌发酵再接种硅酸盐细菌进行联合发酵，其原因在于枯草芽孢杆菌生长繁殖迅速，酶系丰富，自身能够α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等胞外酶类，对菌渣中生物质进行强化降解，为功能微生物提供良好的生长条件。而硅酸盐细菌，是目前功能明确的矿化微生物，在生物肥料中广泛得到应用，能够将土壤中含钾的长石、云母、磷灰石、磷矿粉等矿物的难溶性钾及磷溶解出来为作物利用，而且其在土壤中增殖所产生的代谢产物等物质也能够促进作物的生长。选择硅酸盐细菌作为功能微生物，还在于其能够耐受较为贫瘠的培养基，尤其适合本发明采用的菌渣生物质。

本发明的有益效果是：

(1)矿化功能微生物含量高，固态发酵后，不需要进行浓缩，就可以达到20亿个/g以上；(2)所含微生物存活期较长，保质期相应要远大于一般的生物肥料。本发明的生物肥料中的活菌，是由固态发酵增殖而成的，并非添加的外源微生物，因此具有适应性好，活性高的特点。(3)本发明的生物肥料富含对土壤益生效果显著的代谢产物，这些活性产物既有来源于食用菌生长过程向培养基分泌的产物，也有固态发酵中枯草芽孢杆菌、硅酸盐细菌代谢的产物。

本发明产品实际使用效果突出，可以增加土壤有机质，有效提高耕地肥力，增强土壤团粒结构，提高保水保肥能力，活化土壤中的潜在养分。使用后土地肥效持久，降低生产成本显著。如大豆每亩施用本发明的生物肥料30～40kg，玉米每亩50～75kg，一次性作底肥施入，不再需要追肥，与常规施用化肥相比，在等价投入的情况下，粮食作物每亩可增产7～15％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：

将金针菇工厂化生产的废弃菌渣100kg粉碎过筛(含水量约25％)，获得直径低于2.0mm的颗粒，按照废弃菌渣干重的0.2％添加麦麸0.15kg，按照废弃菌渣干重的0.2％添加豆粕0.15kg，并加入水7.3kg水，使培养基含水量在30％左右。上述培养基放入蒸料罐中，加热至120℃并保温20分钟进行灭菌。

将上述培养基置于固态发酵池，冷却至室温后，接入枯草芽孢杆菌液体菌种10％(液体培养20h～24h，菌浓OD>5)，室温发酵，每6～8小时翻料一次。72h后，再接入5％的硅酸盐细菌(液体培养20h～24h，菌浓OD>5)，室温培养48h，每6～8小时翻料一次。发酵完成后，菌渣自然晒干至水分12％，粉碎后进行包装，所得生物肥料中活菌含量为25亿个/g。存储两年后，生物肥料中活菌含量仍大于2亿个/g，有机质(以干基计)≥25.0％。

实施例2：

将金针菇工厂化生产的废弃菌渣100kg粉碎过筛(含水量约25％)，获得直径低于2.0mm的颗粒，按照废弃菌渣干重的2.0％添加麦麸1.5kg，按照废弃菌渣干重的2.0％添加豆粕1.5kg，并加入水27kg水，使培养基含水量在40％左右。上述培养基放入蒸料罐中，加热至120℃并保温20分钟进行灭菌。

将上述培养基置于固态发酵池，冷却至30℃后，接入枯草芽孢杆菌液体菌种1％(液体培养20h～24h，菌浓OD>5)，每6～8小时翻料一次，通风使料温保持在25～35℃。96h后，再接入1％的硅酸盐细菌(液体培养20h～24h，菌浓OD>5)，继续培养96h。待发酵完成后，菌渣经低温干燥(温度<50℃)至水分12％，粉碎后进行包装，所得生物肥料中活菌含量为20亿个/g。保质期两年，生物肥料中活菌含量仍大于2亿个/g，有机质(以干基计)≥25.0％。

实施例3：

将金针菇工厂化生产的废弃菌渣100kg粉碎过筛(含水量约25％)，获得直径低于2.0mm的颗粒，按照废弃菌渣干重的1.0％添加麦麸0.75kg，按照废弃菌渣干重的1.0％添加豆粕0.75kg，并加入水50kg水，使培养基含水量在50％左右。上述培养基放入蒸料罐中，加热至120℃并保温20分钟进行灭菌。

将上述培养基置于固态发酵池，冷却至30℃后，接入枯草芽孢杆菌液体菌种5％(液体培养20h～24h，菌浓OD>5)，每6～8小时翻料一次，通风使料温保持在25～35℃。72h后，再接入1％的硅酸盐细菌(液体培养20h～24h，菌浓OD>5)，继续培养72h。待发酵完成后，菌渣经低温干燥(温度<50℃)至水分12％，粉碎后进行包装，所得生物肥料中活菌含量为35亿个/g。保质期两年，生物肥料中活菌含量仍大于3亿个/g，有机质(以干基计)≥25.0％。

实施例4：

每亩大豆施用本发明的生物肥料30～40kg，一次性作底肥施入，不再需要追肥，与常规施用化肥相比，在等价投入的情况下，每亩大豆可增产7～15％。

实施例5：

每亩玉米施用本发明的生物肥料50～75kg，一次性作底肥施入，不再需要追肥，与常规施用化肥相比，在等价投入的情况下，每亩玉米可增产7～15％。

实施例6：

每亩葡萄园，施用本发明的生物肥料50～75kg，一次性作底肥施入，不再需要追肥，与常规施用化肥相比，在等价投入的情况下，每亩葡萄可增产7～10％，且葡萄的白利糖度(Brix)可提高3-5％。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种协同发酵金针菇废弃菌渣制备生物肥料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)向粉碎的金针菇废弃菌渣中分别添加菌渣质量0.2～2.0％的碳源和氮源，然后添加水分，得到含水量为30～60％的培养基；

(2)将步骤(1)得到的培养基灭菌，冷却后接入枯草芽孢杆菌，固态发酵48～96小时后，接入硅酸盐细菌继续进行固态发酵48～96小时；

(3)发酵结束后干燥得到含水量低于12％的生物肥料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳源为麦麸、玉米粉中的一种或两种混合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮源为豆粕、花生粕、酵母粉和蛋白胨中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的粉碎的金针菇废弃菌渣的粒径小于2mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的枯草芽孢杆菌为液体菌种，菌浓OD>5，接种量为1～10％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅酸盐细菌为液体菌种，菌浓OD>5，接种量为1～10％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，固态发酵的温度为15～40℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的干燥为自然晒干或低温干燥。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对干燥后的生物肥料进行粉碎的步骤。

10.一种权利要求1～9任一项所述的方法制备得到的生物肥料。