CN110922975A - 一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法及其应用，首先准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune，取准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵，最后得到每种菌种的发酵液，将发酵液进行处理复配得到土壤调节剂，本发明科学合理，使用安全方便，使用不同工具微生物分别单独培养后再按1:1:1:1浓度比例混合复配成最佳的微生物秸秆降解菌剂，将微生物菌剂接种到处理后的植物秸秆上进行连续发酵，发酵产物经过固液分离、无害化处理后在60℃条件下烘干，形成土壤调节剂，本发明通过优化的工具微生物配比，实现对植物秸秆的高效率降解同时，解决秸秆还田与土壤改良技术难题。

Description

一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及秸秆降解技术领域，具体是一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法及其应用。
背景技术
我国既是农业大国也是秸秆生产大国。本着秸秆“用则利，弃则害”的原则，在现代农业生产条件下，秸秆资源的高效开发和集约利用，对整个农业生态系统中的土壤肥力、水土保持和环境安全方面有重要的影响，秸秆还田对土壤养分的供给和保蓄、土壤有机质含量以及土壤生态环境和质量的提高作用已得到大量的印证，但结合我国农田环境下作物秸秆还田现状来看，目前我国秸秆还田仍然有许多困难，特别是我国北方地区秋冬季节干旱寒冷的气候以及南方土壤质地的因素，使得秸秆自然还田的进程大大受到限制，秸秆还田困难的内因在于秸秆本身的结构特点，但秸秆还田时间短、还田配套机械尚未能大量普及，以及还田技术的限制等外因也很大程度上影响着秸秆还田的顺利实施，因此，就目前我国广大地区秸秆还田现状来看，如何能将大量秸秆生态化处理，加快秸秆腐解时间且不影响下茬作物的正常生长是秸秆还田困难的症结所在，秸秆促腐还田是秸秆还田新技术的重要内容，微生物秸秆降解菌剂是秸秆促腐还田的核心，秸秆还田配合施用秸秆降解菌剂不仅能够有效地分解秸秆结构成分，大大缩短秸秆还田时问，而且菌剂中的有益微生物还能改善土壤微区环境以及生态群落结构，从而有助于土壤生态环境及土壤质量的改善与提高，目前的秸秆降解菌剂对于秸秆的分解确有明显的促进作用，但面临的问题是：牵涉到多个微生物的发酵制种工艺比较繁琐、生产成本偏高，在具体使用过程中不同菌种之间可能发生相互竞争或拮抗作用，对菌种的生长发育产生不良影响，而且目前所采用的菌种产酶水平不高、酶系单一(主要是内切型-P-葡聚糖酶)，难以对秸秆的木质纤维素结构实施高效降解，以至于秸秆降解过程太长，所以人们需要一种微生物秸秆降解菌剂来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法及其应用，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，所述微生物秸秆降解菌剂的加工工艺包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵，得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
较优化地，所述微生物秸秆降解菌剂的加工工艺包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵：
a)菌种活化：分别将Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种在斜面中活化，并在平板中进行纯化，得到对应菌种平板；
b)菌种培养：分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种，进行初步培养，得到对应的初步种子液，再分别进行初步种子液培养，得到对应的种子液；
c)菌种发酵：取步骤b)培养后的种子液，分别进行发酵，发酵温度为25-35℃，发酵时间为10-15d，得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicilliumcitrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
较优化地，步骤2)的a)步骤中，菌种活化时的活化温度为37℃，活化时间为24h；在平板中纯化时纯化温度为37℃，纯化时间为24h。
较优化地，步骤2)的b)步骤中，包括以下步骤：
A.分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune菌种，分别接入装有种子培养基的三角瓶中，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间18h，分别得到对应的初步种子液；
B.取步骤a)得到的各个初步种子液，分别接入盛有发酵培养基的三角瓶中，初步种子液的接种量为三角瓶培养基装量的4-5％，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间24h，PH为7.0-7.5，得到对应种子液。
较优化地，步骤2)的c)步骤中，菌种发酵时，分别将对应的种子液注入含有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，种子液的注入量为发酵罐实际装液量的1％-5％，发酵罐PH为6.5-7.5。
较优化地，步骤2)的c)步骤中，菌种发酵时可通过镜检判断发酵终点，当菌体密度≥108，芽孢形成率≥85％，发酵停止，得到对应的发酵液。
本发明通过镜检来观察微生物菌体的形态，密度以及芽孢形成率，当菌体密度≥108，芽孢形成率≥85％，发酵停止，此时微生物代谢活性最高，菌体数目最多。
较优化地，步骤A中，所述种子培养基的制作步骤为：取对苯二胺、KH2PO4、MgSO4·H2O、尿素、维生素B至同一容器中，并加蒸馏水至1000mL，得到种子培养基。
较优化地，步骤2)的b)步骤、c)步骤中，所述发酵培养基的制作步骤为：取水解糖13％、甘蔗蜜糖0.15％、尿素0.6％、磷酸氢二钾0.17％、硫酸镁0.06％、硫酸亚铁2％、硫酸锰2％、水80％，复配得到发酵培养基。
一种微生物秸秆降解菌剂降解秸秆的方法，取微生物秸秆降解菌剂，接种至所需降解的植物秸秆上，连续发酵，得到发酵液，再进行固液分离，无害化处理，再于60℃烘干，得到降解产物。
本发明将微生物秸秆降解菌剂接种到植物秸秆上进行发酵，经过发酵得到发酵液，发酵液经过固液分离，在60℃条件下烘干，能够得到土壤调节剂，该土壤调节剂中的有益微生物能改善土壤微区环境以及生态群落结构，从而有助于土壤生态环境及土壤质量的改善与提高。
本说明书中，通过从土壤中筛选出能够高效分解秸秆的工具微生物，包括Irpexlacteus(白囊耙齿菌)、Aspergillus sydowii(聚多曲霉)、Penicillium citrinum(桔青霉)、Schizophyllum commune(裂褶菌)，由不同工具微生物分别单独培养后再按1:1:1:1浓度比例混合复配成最佳的微生物秸秆降解菌剂。
本发明操作前可对菌种进行鉴定，主要包括纯度鉴定，生产性能的检查，有无杂菌污染，还有就是菌种的活性，重要特性有无退化等；如菌种已发生功能性改变或被杂菌污染，还需要进行菌种的纯化或复壮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过从土壤中筛选出能够高效分解秸秆的工具微生物，分别单独培养后再按1:1:1:1浓度比例混合复配成最佳的微生物秸秆降解菌剂，将微生物菌剂接种到处理后的植物秸秆上进行连续发酵，发酵产物经过固液分离、无害化处理后在60℃条件下烘干，形成土壤调节剂，本发明通过优化的工具微生物配比，实现对植物秸秆的高效率降解同时，解决秸秆还田与土壤改良技术难题。
附图说明
图1为本发明一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法及其应用的整体流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例1：
微生物秸秆降解菌剂的制备方法包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵：
a)菌种活化：分别将Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种在斜面中活化，活化温度为37℃，活化时间为24h，并在平板中进行纯化，纯化温度为37℃，纯化时间为24h，得到对应菌种平板；
b)菌种培养：分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种，分别接入装有种子培养基的三角瓶中，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间18h，分别得到对应的初步种子液，分别取初步种子液，接入盛有发酵培养基的三角瓶中，初步种子液的接种量为三角瓶培养基装量的4％，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间24h，PH为7.0，得到对应种子液。
c)菌种发酵：取步骤b)培养后的种子液，分别将对应的种子液注入含有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，种子液的注入量为发酵罐实际装液量的1％，发酵罐PH为6.5，发酵温度为25℃，发酵时间为10天，菌种发酵时可通过镜检判断发酵终点，当菌体密度≥108，芽孢形成率≥85％，发酵停止，得到对应的发酵液得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillussydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
实施例2：
微生物秸秆降解菌剂的制备方法包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵：
a)菌种活化：分别将Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种在斜面中活化，活化温度为37℃，活化时间为24h，并在平板中进行纯化，纯化温度为37℃，纯化时间为24h，得到对应菌种平板；
b)菌种培养：分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种，分别接入装有种子培养基的三角瓶中，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间18h，分别得到对应的初步种子液，分别取初步种子液，接入盛有发酵培养基的三角瓶中，初步种子液的接种量为三角瓶培养基装量的4.5％，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间24h，PH为7.3，得到对应种子液。
c)菌种发酵：取步骤b)培养后的种子液，分别将对应的种子液注入含有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，种子液的注入量为发酵罐实际装液量的3％，发酵罐PH为7，发酵温度为30℃，发酵时间为13天，菌种发酵时可通过镜检判断发酵终点，当菌体密度≥108，芽孢形成率≥85％，发酵停止，得到对应的发酵液得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillussydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
实施例3：
微生物秸秆降解菌剂的制备方法包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵：
a)菌种活化：分别将Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种在斜面中活化，活化温度为37℃，活化时间为24h，并在平板中进行纯化，纯化温度为37℃，纯化时间为24h，得到对应菌种平板；
b)菌种培养：分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种，分别接入装有种子培养基的三角瓶中，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间18h，分别得到对应的初步种子液，分别取初步种子液，接入盛有发酵培养基的三角瓶中，初步种子液的接种量为三角瓶培养基装量的5％，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间24h，PH为7.5，得到对应种子液。
c)菌种发酵：取步骤b)培养后的种子液，分别将对应的种子液注入含有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，种子液的注入量为发酵罐实际装液量的5％，发酵罐PH为7.5，发酵温度为35℃，发酵时间为15天，菌种发酵时可通过镜检判断发酵终点，当菌体密度≥108，芽孢形成率≥85％，发酵停止，得到对应的发酵液得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillussydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
实施例1-3中，种子培养基的制备方法为：取对苯二胺37g、KH2PO43.0g、MgSO4·H201.5 g、尿素0.01g、维生素B微量至同一容器中，并加蒸馏水至1000mL，形成种子培养基。
发酵培养基的制备方法为：取水解糖13％、甘蔗蜜糖0.15％、尿素0.6％、磷酸氢二钾0.17％、硫酸镁0.06％、硫酸亚铁2％、硫酸锰2％、水80％，复配在一起形成发酵培养基。
实验：
分别取实施例1-3制备的微生物秸秆降解菌剂、市面上购买的微生物秸秆降解菌剂，分为实验组1、实验组2、实验组3和对照实验，分别接种至玉米秸秆上，连续发酵，连续发酵，再进行固液分离，无害化处理，再于60℃烘干，得到降解产物；其中降解时间分别如下表所示：
实验 实验组1 实验组2 实验组3 对照组
降解时间(h) 51h 49h 53h ＞72h
结论：由上表可知，实验组1-3分别与对照组形成对照，通过实验例1-3所得到的降解菌剂进行秸秆降解时，降解效率更高，所需时间更短。
本发明通过从土壤中筛选出能够高效分解秸秆的工具微生物，分别单独培养后再按1:1:1:1浓度比例混合复配成最佳的微生物秸秆降解菌剂，该秸秆降解菌剂能够有效对秸秆进行降解，并提高了秸秆的降解效率，具有较高的实用性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且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。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：所述微生物秸秆降解菌剂的加工工艺包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵，得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicillium citrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicilliumcitrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：所述微生物秸秆降解菌剂的加工工艺包括以下步骤：
1)准备菌种Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune；
2)取步骤1)准备的菌种，分别进行活化、培养、发酵：
a)菌种活化：分别将Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune菌种在斜面中活化，并在平板中进行纯化，得到对应菌种平板；
b)菌种培养：分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicilliumcitrinum、Schizophyllum commune菌种，进行初步培养，得到对应的初步种子液，再分别进行初步种子液培养，得到对应的种子液；
c)菌种发酵：取步骤b)培养后的种子液，分别进行发酵，发酵温度为25-35℃，发酵时间为10-15d，得到Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicilliumcitrinum发酵液、Schizophyllum commune发酵液；
3)取步骤2)得到的Irpex lacteus发酵液、Aspergillus sydowii发酵液、Penicilliumcitrinum发酵液、Schizophyllumcommune发酵液，按1：1：1：1浓度比例混合复配，得到微生物秸秆降解菌剂。
3.根据权利要求2所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：步骤2)的a)步骤中，菌种活化时的活化温度为37℃，活化时间为24h；在平板中纯化时纯化温度为37℃，纯化时间为24h。
4.根据权利要求2所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：步骤2)的b)步骤中，包括以下步骤：
A.分别取一环Irpex lacteus、Aspergillus sydowii、Penicillium citrinum、Schizophyllum commune菌种，分别接入装有种子培养基的三角瓶中，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间18h，分别得到对应的初步种子液；
B.取步骤a)得到的各个初步种子液，分别接入盛有发酵培养基的三角瓶中，初步种子液的接种量为三角瓶培养基装量的4-5％，摇床培养，培养温度控制在37℃，培养时间24h，PH为7.0-7.5，得到对应种子液。
5.根据权利要求2所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：步骤2)的c)步骤中，菌种发酵时，分别将对应的种子液注入含有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，种子液的注入量为发酵罐实际装液量的1％-5％，发酵罐PH为6.5-7.5。
6.根据权利要求2所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：步骤2)的c)步骤中，菌种发酵时可通过镜检判断发酵终点，当菌体密度≥108，芽孢形成率≥85％，发酵停止，得到对应的发酵液。
7.根据权利要求4所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述种子培养基的制作步骤为：取对苯二胺、KH2PO4、MgSO4·H2O、尿素、维生素B至同一容器中，并加蒸馏水至1000mL，得到种子培养基。
8.根据权利要求4或5所述的一种微生物秸秆降解菌剂的制备方法，其特征在于：步骤2)的b)步骤、c)步骤中，所述发酵培养基的制作步骤为：取水解糖13％、甘蔗蜜糖0.15％、尿素0.6％、磷酸氢二钾0.17％、硫酸镁0.06％、硫酸亚铁2％、硫酸锰2％、水80％，复配得到发酵培养基。
9.一种根据权利要求1所述的微生物秸秆降解菌剂降解秸秆的方法，其特征在于：取微生物秸秆降解菌剂，接种至所需降解的植物秸秆上，连续发酵，得到发酵液，再进行固液分离，无害化处理，再于60℃烘干，得到降解产物。
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