CN110734322A - 一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，包括以下步骤：（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，得到预处理农作物秸秆；（2）制备酶解液；（3）制备菌液；（4）得到酶解产物；（5）酶解产物中添加菌液，堆积发酵，即可；本发明制备的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，本发明方法制备的农作物秸秆发酵产物，能够极大的增加土壤中的腐殖质含量，能够促进农作物生长，相较于直接的农作物秸秆还田的方式，效果极为显著。
Description
技术领域
本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法。
背景技术
农作物秸秆为农业生产的附属产物，在我国一直未能得到充分有效的利用。传统的种植习惯通常将大量农作物秸秆直接还田、废弃，甚至被焚烧，不仅污染了环境，影响和谐社会的构建，而且也会使秸秆的经济价值丧失。
农作物秸秆直接还田，但是在自然田间状态下很难被微生物降解，造成转化时间长，影响下一季作物耕作，还可能造成病虫害加重。因此，需要对农作物秸秆进行发酵处理，来提高其适用性和利用率，降低转化时间，然而，现有技术中对农作物秸秆的发酵处理，效果一般，发酵周期较长，发酵产物对农作物生长促进作用效果一般。
发明内容
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，包括以下步骤：
（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，将农作物秸秆进行粉碎，然后添加到热碱中，保温处理30-40min，再进行过滤，洗涤至中性，烘干至含水率10%，即可，得到预处理农作物秸秆；
（2）制备酶解液：所述酶解液含有海藻酸盐、纳米零价铁、复合酶、无菌水；
（3）制备菌液：所述菌液中含有将海藻酸盐、果胶、葡萄糖、复合菌和无菌水；
（4）先将酶解液与步骤（1）中预处理农作物秸秆进行混合，然后在35℃下保温，酶解处理6-8小时，得到酶解产物；
（5）向步骤（4）得到的酶解产物中添加菌液，然后常温堆积发酵处理2天，即可。
优选的，步骤（1）中所述热碱为温度不低于80℃的质量分数为8-10%的氢氧化钠溶液。
优选的，步骤（2）中海藻酸盐、纳米零价铁、复合酶、无菌水混合质量比为1-2:0.1-0.15：6-8:50。
优选的，所述复合酶为纤维素酶、果胶酶，其中，纤维素酶与果胶酶混合质量比为5:1。
优选的，步骤（3）所述菌液中海藻酸盐、果胶、葡萄糖和无菌水混合质量比为3-5:12-15:20-26:60，菌液中复合菌浓度为3.225×106cfu/mL。
优选的，所述复合菌包括白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉。
优选的，所述白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉混合重量比为4:3:1:2:1:1:2。
优选的，所述海藻酸盐为海藻酸钠或海藻酸钾。
优选的，所述预处理农作物秸秆与酶解液混合质量比为100:15-18。
优选的，所述酶解产物与菌液混合质量比为100:6-8。
其中，农作物秸秆包括：玉米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆中任一种或多种混合。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明制备的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，本发明方法制备的农作物秸秆发酵产物，能够极大的增加土壤中的腐殖质含量，能够促进农作物生长，相较于直接的农作物秸秆还田的方式，效果极为显著；本发明对农作物秸秆发酵处理方法先通过对农作物秸秆进行热碱处理，能够有效的对农作物秸秆的纤维组织具有一定的疏解作用，尤其是在80℃以上进行处理，能够极大的提高疏解作用，温度过低或者过高，都会影响其疏解作用，降低后续酶解液效果和发酵效果，通过再进行酶解处理，有利于纤维素等大分子物质的分解，农作物秸秆的结构进一步的变的疏松，并且产生大量的营养物质，为后续发酵提供营养物质基础，然后再通过大量实验研究，来组合具有较强分解能力的菌株组成复合菌，首先，能够避免菌种种类单一、分解能力弱、纤维素总降解率低以及发酵周期长等问题，同时，在前叙处理步骤的基础下，复合菌能够大量繁殖，对农作物秸秆的发酵过程能够大幅度的进行加快，进而缩短了农作物秸秆沤堆发酵的时间，得到有机肥料，腐熟还田，得到的发酵产物施入土壤后，能够在土壤的进一步的发酵作用下，产生更多的有益的腐殖质，来改善土壤质量，促进农作物生长。
具体实施方式
本发明提供了一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，包括以下步骤：
（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，将农作物秸秆进行粉碎，然后过120目筛，得到农作物粉，然后将得到的农作物粉添加到热碱中，保温处理30-40min，再进行过滤，采用清水洗涤至中性，然后再在烘干室内进行烘干至含水率10%，即可，得到预处理农作物秸秆；
（2）制备酶解液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加纳米零价铁、复合酶，继续搅拌10min，即得；
（3）制备菌液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加果胶、葡萄糖，继续搅拌15min，然后接种复合菌，30℃下恒温培养3小时，即得；
（4）先将酶解液与步骤（1）中预处理农作物秸秆进行混合，具体为，将预处理农作物秸添加到酶解槽中，然后均匀撒入酶解液，再进行搅拌均匀，然后在35℃下进行保温，酶解处理6-8小时，得到酶解产物；
（5）将步骤（4）得到的酶解产物添加到发酵池中，先以500r/min转速搅拌20min，然后再在搅拌的过程中均匀撒入菌液，再继续搅拌30min，然后常温堆积发酵处理2天，即可。
步骤（1）中所述热碱为温度不低于80℃的质量分数为8-10%的氢氧化钠溶液，优选82-85℃，更优选83℃。
步骤（2）中海藻酸盐、纳米零价铁、复合酶、无菌水混合质量比为1-2:0.1-0.15：6-8:50。
所述复合酶为纤维素酶、果胶酶，其中，纤维素酶与果胶酶混合质量比为5:1。
步骤（3）所述菌液中海藻酸盐、果胶、葡萄糖和无菌水混合质量比为3-5:12-15:20-26:60，菌液中复合菌浓度为3.225×106cfu/mL。
所述复合菌包括白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉，其中，白腐真菌为黄孢原毛平革菌CICC40719；黑曲霉为黑曲霉HNCC6.043；康宁木霉为康宁木霉 HNCC6.105，通过大量实验研究，来组合具有较强分解能力的菌株组成复合菌，首先，能够避免菌种种类单一、分解能力弱、纤维素总降解率低以及发酵周期长等问题，同时，在前叙处理步骤的基础下，复合菌能够大量繁殖，对农作物秸秆的发酵过程能够大幅度的进行加快，进而缩短了农作物秸秆沤堆发酵的时间，得到有机肥料，腐熟还田，得到的发酵产物施入土壤后，能够在土壤的进一步的发酵作用下，产生更多的有益的腐殖质，来改善土壤质量，促进农作物生长。
所述白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉混合重量比为4:3:1:2:1:1:2。
所述海藻酸盐为海藻酸钠或海藻酸钾，优选海藻酸钾。
所述预处理农作物秸秆与酶解液混合质量比为100:15-18，更优选100:17。
所述酶解产物与菌液混合质量比为100:6-8，更优选100:8。
其中，农作物秸秆包括：玉米秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆中任一种或多种混合。
以下为具体实施例：
实施例1
一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，包括以下步骤：
（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，将农作物秸秆进行粉碎，然后过120目筛，得到农作物粉，然后将得到的农作物粉添加到热碱中，热碱为温度82℃的质量分数为8%的氢氧化钠溶液，保温处理30min，再进行过滤，采用清水洗涤至中性，然后再在烘干室内进行烘干至含水率10%，即可，得到预处理农作物秸秆，通过对农作物秸秆进行热碱处理，能够有效的对农作物秸秆的纤维组织具有一定的疏解作用，尤其是在80℃以上进行处理，能够极大的提高疏解作用，温度过低或者过高，都会影响其疏解作用，降低后续酶解液效果和发酵效果；
（2）制备酶解液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加纳米零价铁、复合酶，继续搅拌10min，即得，其中，海藻酸钠、纳米零价铁、复合酶、无菌水混合质量比为1:0.1：6:50，复合酶为纤维素酶、果胶酶，其中，纤维素酶与果胶酶混合质量比为5:1；
（3）制备菌液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加果胶、葡萄糖，继续搅拌15min，然后接种复合菌，30℃下恒温培养3小时，即得，菌液中海藻酸钠、果胶、葡萄糖和无菌水混合质量比为3:12:20:60，菌液中复合菌浓度为3.225×106cfu/mL，复合菌包括白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉，其中，白腐真菌为黄孢原毛平革菌CICC40719；黑曲霉为黑曲霉 HNCC6.043；康宁木霉为康宁木霉 HNCC6.105，白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉混合重量比为4:3:1:2:1:1:2；
（4）先将酶解液与步骤（1）中预处理农作物秸秆进行混合，具体为，将预处理农作物秸添加到酶解槽中，然后均匀撒入酶解液，再进行搅拌均匀，然后在35℃下进行保温，酶解处理6小时，得到酶解产物，预处理农作物秸秆与酶解液混合质量比为100:15；
（5）将步骤（4）得到的酶解产物添加到发酵池中，先以500r/min转速搅拌20min，然后再在搅拌的过程中均匀撒入菌液，再继续搅拌30min，然后常温堆积发酵处理2天，即可，酶解产物与菌液混合质量比为100:6，更优选100:8。
农作物秸秆采用玉米秸秆。
实施例2
一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，包括以下步骤：
（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，将农作物秸秆进行粉碎，然后过120目筛，得到农作物粉，然后将得到的农作物粉添加到热碱中，热碱为温度83℃的质量分数为10%的氢氧化钠溶液，保温处理40min，再进行过滤，采用清水洗涤至中性，然后再在烘干室内进行烘干至含水率10%，即可，得到预处理农作物秸秆；
（2）制备酶解液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加纳米零价铁、复合酶，继续搅拌10min，即得，其中，海藻酸钾、纳米零价铁、复合酶、无菌水混合质量比为2: 0.15： 8:50，复合酶为纤维素酶、果胶酶，其中，纤维素酶与果胶酶混合质量比为5:1；
（3）制备菌液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加果胶、葡萄糖，继续搅拌15min，然后接种复合菌，30℃下恒温培养3小时，即得，菌液中海藻酸钾、果胶、葡萄糖和无菌水混合质量比为5: 15: 26:60，菌液中复合菌浓度为3.225×106cfu/mL，复合菌包括白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉，其中，白腐真菌为黄孢原毛平革菌CICC40719；黑曲霉为黑曲霉 HNCC6.043；康宁木霉为康宁木霉 HNCC6.105，白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉混合重量比为4:3:1:2:1:1:2；
（4）先将酶解液与步骤（1）中预处理农作物秸秆进行混合，具体为，将预处理农作物秸添加到酶解槽中，然后均匀撒入酶解液，再进行搅拌均匀，然后在35℃下进行保温，酶解处理8小时，得到酶解产物，预处理农作物秸秆与酶解液混合质量比为100:17；
（5）将步骤（4）得到的酶解产物添加到发酵池中，先以500r/min转速搅拌20min，然后再在搅拌的过程中均匀撒入菌液，再继续搅拌30min，然后常温堆积发酵处理2天，即可，酶解产物与菌液混合质量比为100: 8。
农作物秸秆采用玉米秸秆。
实施例3
一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，包括以下步骤：
（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，将农作物秸秆进行粉碎，然后过120目筛，得到农作物粉，然后将得到的农作物粉添加到热碱中，热碱为温度85℃的质量分数为9%的氢氧化钠溶液，保温处理35min，再进行过滤，采用清水洗涤至中性，然后再在烘干室内进行烘干至含水率10%，即可，得到预处理农作物秸秆；
（2）制备酶解液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加纳米零价铁、复合酶，继续搅拌10min，即得，其中，海藻酸钾、纳米零价铁、复合酶、无菌水混合质量比为1.5:0.12：7:50，复合酶为纤维素酶、果胶酶，其中，纤维素酶与果胶酶混合质量比为5:1；
（3）制备菌液：将海藻酸盐添加到无菌水中，然后搅拌均匀，再依次添加果胶、葡萄糖，继续搅拌15min，然后接种复合菌，30℃下恒温培养3小时，即得，菌液中海藻酸钠、果胶、葡萄糖和无菌水混合质量比为4:13:22:60，菌液中复合菌浓度为3.225×106cfu/mL，复合菌包括白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉，其中，白腐真菌为黄孢原毛平革菌CICC40719；黑曲霉为黑曲霉 HNCC6.043；康宁木霉为康宁木霉 HNCC6.105，白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉混合重量比为4:3:1:2:1:1:2；
（4）先将酶解液与步骤（1）中预处理农作物秸秆进行混合，具体为，将预处理农作物秸添加到酶解槽中，然后均匀撒入酶解液，再进行搅拌均匀，然后在35℃下进行保温，酶解处理7小时，得到酶解产物，预处理农作物秸秆与酶解液混合质量比为100: 18；
（5）将步骤（4）得到的酶解产物添加到发酵池中，先以500r/min转速搅拌20min，然后再在搅拌的过程中均匀撒入菌液，再继续搅拌30min，然后常温堆积发酵处理2天，即可，酶解产物与菌液混合质量比为100:7。
农作物秸秆采用玉米秸秆。
试验：
在相同的试验田中各选择深度为10cm的处土壤中分别按10:1质量比例将土壤与试样进行混合，在相同的环境下，自然发酵1年，然后对比各组腐殖质含量，每组10个，取平均值，试样分别采用未处理的玉米秸秆粉作为对照组、实施例1-3，均经过灭菌处理；
表1
由表1可以看出，本发明方法制备的农作物秸秆发酵产物，能够极大的增加土壤中的腐殖质含量，能够促进农作物生长，相较于直接的农作物秸秆还田的方式，效果极为显著。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对农作物秸秆进行热碱预处理，将农作物秸秆进行粉碎，然后添加到热碱中，保温处理30-40min，再进行过滤，洗涤至中性，烘干至含水率10%，即可，得到预处理农作物秸秆；
（2）制备酶解液：所述酶解液含有海藻酸盐、纳米零价铁、复合酶、无菌水；
（3）制备菌液：所述菌液中含有将海藻酸盐、果胶、葡萄糖、复合菌和无菌水；
（4）先将酶解液与步骤（1）中预处理农作物秸秆进行混合，然后保温，酶解处理6-8小时，得到酶解产物；
（5）向步骤（4）得到的酶解产物中添加菌液，然后常温堆积发酵处理2天，即可。
2.如权利要求1所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，步骤（1）中所述热碱为温度不低于80℃的质量分数为8-10%的氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，步骤（2）中海藻酸盐、纳米零价铁、复合酶、无菌水混合质量比为1-2:0.1-0.15：6-8:50。
4.根据权利要求1或3所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，所述复合酶为纤维素酶、果胶酶，其中，纤维素酶与果胶酶混合质量比为5:1。
5.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，步骤（3）所述菌液中海藻酸盐、果胶、葡萄糖和无菌水混合质量比为3-5:12-15:20-26:60，菌液中复合菌浓度为3.225×106cfu/mL。
6.根据权利要求1或5所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，所述复合菌包括白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉。
7.根据权利要求6所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，所述白腐真菌、地衣芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、康宁木霉、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉混合重量比为4:3:1:2:1:1:2。
8.根据权利要求1或3或5所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，所述海藻酸盐为海藻酸钠或海藻酸钾。
9.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，所述预处理农作物秸秆与酶解液混合质量比为100:15-18。
10.根据权利要求1所述的一种海藻酸盐辅助农作物秸秆发酵的方法，其特征在于，所述酶解产物与菌液混合质量比为100:6-8。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111848313A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-10-30 | 宁夏大学 | 碳基全营养液体水溶肥及其制备方法 |
| CN115039534A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-13 | 河北省农林科学院滨海农业研究所 | 一种滨海盐渍稻田固碳减排施肥方法 |
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| CN115039534A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-09-13 | 河北省农林科学院滨海农业研究所 | 一种滨海盐渍稻田固碳减排施肥方法 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |