CN111793570A - 一种复合微生物菌剂、生物有机肥及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合微生物菌剂、生物有机肥及其制备方法和应用，属于微生物菌剂有机肥技术领域。本发明所述的复合微生物菌剂，包括以下质量份的组分：解淀粉芽孢杆菌1.5～2.5份、地衣芽孢杆菌0.5～1份、枯草芽孢杆菌3～4份、巨大芽孢杆菌1.5～2份和米曲霉1.5～2.5份。本发明提供的复合微生物菌剂能够使得畜禽粪污快速发酵，发酵的时间仅需10～15天；而且具有良好的除臭效果；能够使得畜禽粪便中的粗纤维快速分解，有效去除畜禽粪污中的重金属。

Description

一种复合微生物菌剂、生物有机肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及微生物菌剂有机肥技术领域，具体涉及一种复合微生物菌剂、生物有机肥及其制备方法和应用。
背景技术
当前，畜禽粪污处理多采用自然界中存在的原生态微生物活化菌进行自然发酵，其发酵时间因季节的不同而差异较大，冬季自然发酵一般在90-120天或更长时间，既使采用塑料等保温措施，也需60-80天，夏季多为45-50天。现有的微生物发酵菌剂，因其所含活化菌种种类单一，菌种活力不足，导致粪污发酵时间长，处理不完全，引发发酵粪污施用农田后产生二次发酵，危害农作物根系、芽苗而使农作物死亡。
因此，选育一种快速发酵畜禽粪污的微生物发酵菌剂成为亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合微生物菌剂、生物有机肥及其制备方法和应用。本发明提供的复合微生物菌剂能够使得畜禽粪污快速发酵，发酵的时间仅需10～15天。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种复合微生物菌剂，包括以下质量份的组分：解淀粉芽孢杆菌1.5～2.5份、地衣芽孢杆菌0.5～1份、枯草芽孢杆菌3～4份、巨大芽孢杆菌1.5～2份和米曲霉1.5～2.5份。
优选的，所述解淀粉芽孢杆菌的有效活菌数≥2×109cfu/g；
所述地衣芽孢杆菌的有效活菌数≥0.5×109cfu/g；
所述枯草芽孢杆菌的有效活菌数≥1×109cfu/g；
所述巨大芽孢杆菌的有效活菌数≥2×109cfu/g。
所述米曲霉的有效孢子数≥10×109cfu/g。
本发明还提供了一种畜禽粪污发酵物，由包括以下质量份的原料制备而成：上述技术方案所述的复合微生物菌剂0.15～0.35份、可堆肥废弃物6～19.85份和脱水的畜禽粪污79.8～93.85份。
优选的，所述可堆肥废弃物包括稻壳、秸秆和麦麸中的一种或几种。
本发明还提供了上述技术方案所述的畜禽粪污发酵物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述畜禽粪污进行脱水，得到脱水的畜禽粪污；所述脱水的畜禽粪污的含水量为55％～60％；
(2)将所述可堆肥废弃物、复合微生物菌剂和步骤(1)得到的脱水的畜禽粪污混合后进行第一发酵，得到第一发酵物；所述第一发酵的温度为50℃～70℃；
(3)将所述步骤(2)得到的发酵物进行第二后熟发酵，得到畜禽粪污发酵物；所述畜禽粪污发酵物中有机质的含量为25％～30％。
本发明还提供了一种生物有机肥，由包括上述技术方案所述的复合微生物菌剂0.1～0.3份、畜禽粪污发酵物74.7～84.9份和腐殖酸15～25份混合制备而成。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在畜禽粪污除臭中的应用。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在分解粗纤维中的应用。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在降解重金属中的应用。
优选的，所述重金属包括汞、铅、铬、镉和砷中的一种或几种。
本发明提供的复合微生物菌剂，所含有的菌种活力强、对酸碱耐受力高、溶解固定氮、磷、钾，腐解有机质能力高；且菌种之间融合性强，无相互吞噬性；能够使得畜禽粪污快速发酵，发酵的时间仅需10～15天。
具体实施方式
本发明提供了一种复合微生物菌剂，包括以下质量份的组分：解淀粉芽孢杆菌1.5～2.5份、地衣芽孢杆菌0.5～1份、枯草芽孢杆菌3～4份、巨大芽孢杆菌1.5～2份和米曲霉1.5～2.5份。
本发明提供的复合微生物菌剂包括质量份为1.5～2.5份解淀粉芽孢杆菌，优选为1.8～2.2份，更优选为2份。本发明对所述解淀粉芽孢杆菌的来源没有特殊限定，优选从自然发酵的粪污中筛选得到的解淀粉芽孢杆菌。
在本发明中，对所述解淀粉芽孢杆菌的发酵培养条件没有特殊限定，优选采用以下发酵培养基和发酵条件：
所述解淀粉芽孢杆菌的发酵培养基,以质量百分比计，优选由蔗糖0.2％～0.3％、黄豆粕粉1.2％～1.8％、氯化镁0.008％～0.012％、硫酸锰0.008％～0.012％和余量无菌水组成；更优选由蔗糖0.25％、黄豆粕粉1.5％、氯化镁0.01％、硫酸锰0.01％和无菌水98.23％组成。
所述解淀粉芽孢杆菌的发酵条件优选包括：所述发酵的时间优选为40～60h，更优选为48h；所述发酵的温度优选为36℃～38℃，更优选为37℃。
在本发明中，所述解淀粉芽孢杆菌的有效活菌数优选≥2×109cfu/g，更优选(2×109,5]cfu/g，最优选为3～4×109cfu/g。
在本发明中，所述解淀粉芽孢杆菌具有抗真菌蛋白、表面活性素、几丁质酶，产生的溶解物质可消解菌丝体和细胞壁，使菌体和有机物发生断裂、解体、细胞壁穿孔、畸形而起到溶解作用。
本发明提供的复合微生物菌剂包括质量份为0.5～1份地衣芽孢杆菌，优选为0.6～0.9份，更优选为0.8份。本发明对所述地衣芽孢杆菌的来源没有特殊限定，优选从土壤中筛选得到的地衣芽孢杆菌。
本发明对所述地衣芽孢杆菌的发酵培养条件没有特殊限定，优选采用以下发酵培养基和发酵条件：
所述地衣芽孢杆菌的发酵培养基，以质量百分比计，优选由葡萄糖1.2％～1.7％、酵母抽提物0.8％～1.2％、硫酸镁0.28％～0.32％和余量无菌水组成；更优选由葡萄糖1.5％、酵母抽提物1.0％、硫酸镁0.3％和无菌水97.2％组成。
所述地衣芽孢杆菌的发酵温度优选为36℃～38℃，更优选为37℃。
在本发明中，所述地衣芽孢杆菌的有效活菌数优选≥0.5×109cfu/g，更优选(0.5×109,2×109]cfu/g，最优选为1～1.5×109cfu/g。
在本发明中，所述地衣芽孢杆菌可以调整菌群失调，促使机体产生抗菌活性物质、杀灭致病菌；并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖。
本发明提供的复合微生物菌剂包括质量份为3～4份枯草芽孢杆菌，优选为3.2～3.8份，更优选为3.5份。本发明对所述枯草芽孢杆菌的来源没有特殊限定，优选从土壤或腐败的有机物中筛选得到的枯草芽孢杆菌。
本发明所述枯草芽孢杆菌的发酵培养条件，优选采用以下发酵培养基和发酵条件：
所述枯草芽孢杆菌的发酵培养基，以质量百分比计，优选由葡萄糖1.8～2％、蛋白胨1.4～1.5％、氯化钠0.48～0.52％、牛肉膏0.048～0.052％、琼脂1.8～2％和余量无菌水组成；更优选由葡萄糖1.9％、蛋白胨1.45％、氯化钠0.5％、牛肉膏0.05％、琼脂1.9％和无菌水94.2％组成。
采用培养枯草芽孢杆菌的发酵条件优选包括：所述发酵的时间优选为15～25h，更优选为20h；所述发酵的温度优选为35℃～38℃，更优选为36.5℃。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌的有效活菌数优选≥1×109cfu/g，更优选(1×109,2×109]cfu/g，最优选为1.5×109cfu/g。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌生长过程中能产生枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，进而加速有机物的腐解。
本发明提供的复合微生物菌剂包括质量份为1.5～2份巨大芽孢杆菌，优选为1.6～1.9份，更优选为1.8份。本发明对所述巨大芽孢杆菌的来源没有特殊限定，优选从自然发酵的粪污中筛选得到的巨大芽孢杆菌。
在本发明中，对所述巨大芽孢杆菌的发酵培养条件没有特殊限定，优选采用以下发酵培养基和发酵条件：
所述巨大芽孢杆菌的发酵培养基，以质量百分比计，优选由玉米粉0.8％～1.2％、大豆蛋白胨0.8％～1.2％、二水氯化钙0.08％～0.12％、硫酸锰0.045％～0.055％和余量无菌水组成；更优选由玉米粉1％、大豆蛋白胨1％、二水氯化钙0.1％、硫酸锰0.05％和无菌水97.85％组成。
所述巨大芽孢杆菌的发酵条件优选包括：所述发酵的时间优选为40～60h，更优选为48h；所述发酵的温度优选为28℃～32℃，更优选为30℃。
在本发明中，所述巨大芽孢杆菌的有效活菌数优选≥2×109cfu/g，更优选(2×109,2.5×109]cfu/g，最优选为2.25×109cfu/g。
在本发明中，所述巨大芽孢杆菌具有繁殖快速、生命力强、安全无毒等特点；可消除人畜禽粪便腐败所产生的恶臭气体。分泌出的有机酸类物质可溶解土壤中作物不易吸收的钙磷、铁磷、铝磷等化合物，促进土壤中无效磷的溶解及利用。
本发明提供的复合微生物菌剂包括质量份为1.5～2.5份米曲霉，优选为1.6～2.4份，更优选为2份。本发明对所述米曲霉的来源没有特殊限定，优选从生活垃圾发酵物中筛选得到的米曲霉。
本发明对所述米曲霉的发酵培养条件没有特殊限定，优选采用以下发酵培养基：
所述米曲霉的发酵培养基，以质量百分比计，优选由豆粕粉30％～35％、麸皮30％和余量无菌水组成。
在本发明中，所述米曲霉的有效孢子数优选≥10×109cfu/g，更优选(10×109,15×109]cfu/g，最优选为12～13×109cfu/g。
在本发明中，所述米曲霉能够产复合酶，除产蛋白酶外，还可产淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、植酸酶等；可以快速高效的分解有机废弃物中各类有机质(蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素等)，在生物发酵过程中具有达到升温、除臭、消除病虫害、杂草种子和提高养分的作用。
本发明对所述复合微生物菌剂的制备方法没有特殊限定，优选包括以下步骤：
(1)将所述的解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和米曲霉分别进行活化，分别得到活化的菌种；
(2)将所述步骤(1)分别得到的活化菌种与种子液混合培养，分别得到一级种子液；
(3)将所述步骤(2)分别得到的一级种子液与发酵培养基混合，分别进行第一次发酵，分别得到第一级发酵液；
(4)将所述步骤(3)分别得到的第一级发酵液进行第二次发酵，分别得到第二级发酵液；
(5)将所述步骤(4)分别得到的第二级发酵液进行第三次发酵，分别得到第三级发酵液；
(6)将所述步骤(5)分别得到的第三级发酵液混合，即得复合微生物菌剂。
本发明将所述的解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和米曲霉分别进行活化，分别得到活化的菌种。本发明对所述活化菌种的方法没有特殊限定，采用常规活化上述菌种的方法即可。
本发明将所述分别得到的活化菌种与种子液混合培养，分别得到一级种子液。本发明对所述种子液培养的方法没有特殊限定，优选种子液摇瓶培养；所述摇瓶培养的转速优选为180～220r/min，更优选为200r/min。
本发明将所述分别得到的一级种子液与发酵培养基混合，分别进行第一发酵，分别得到第一发酵液。本发明对所述第一次发酵培养的方法没有特殊限定，优选将一级种子液以5％～10％的接种量接入30L一级发酵罐中进行培养；所述培养的条件优选通风比1:1，转速100r/min，37℃，培养8～12h。
本发明将所述分别得到的第一次发酵液进行第二次发酵，分别得到第二级发酵液。本发明对所述第二级发酵培养的方法没有特殊限定，优选将第一级发酵液接入300L二级发酵罐中进行培养；所述培养的时间优选为15～18h。
本发明将所述分别得到的第二级发酵液进行第三次发酵，分别得到第三级发酵液。本发明对所述第三级发酵培养的方法没有特殊限定，优选将第二级发酵液接入3000L三级发酵罐中进行培养；所述培养的时间优选为20～24h。
本发明将所述分别得到的第三级单个菌种发酵液混合，即得复合微生物菌剂。
在本发明中，将所述分别得到的第三级菌液混合前，优选采用稀释涂布平板计算活菌数，作为菌剂复配量的调配基数值或判定发酵活菌量值，以确定是否继续延长发酵时间及发酵完成，达到目标值。
在本发明中，所述稀释涂布平板计算活菌数，优选取1g菌液采用常规稀释涂布平板的方法，计算活菌数即可。
本发明还提供了一种畜禽粪污发酵物，由包括以下质量份的原料制备而成：上述技术方案所述的复合微生物菌剂0.15～0.35份、可堆肥废弃物6～19.85份和脱水的畜禽粪污79.8～93.85份。
本发明提供的畜禽粪污发酵物包括质量份为0.15～0.35份复合微生物菌剂，优选为0.2份。
本发明提供的畜禽粪污发酵物包括质量份为6～19.85份可堆肥废弃物，优选为8～19份，更优选为15份。本发明对所述可堆肥废弃物的种类没有特殊限定，优选为稻壳、秸秆和麦麸中的一种或几种；当所述可堆肥废弃物优选为两种或两种以上时，优选以等质量比混合。
本发明还提供了上述技术方案所述的畜禽粪污发酵物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述畜禽粪污进行脱水，得到脱水的畜禽粪污；所述脱水的畜禽粪污的含水量为55％～60％；
(2)将所述可堆肥废弃物、复合微生物菌剂和步骤(1)得到的脱水的畜禽粪污混合后进行第一发酵，得到第一发酵物；所述第一发酵的温度为50℃～70℃；
(3)将所述步骤(2)得到的发酵物进行第二后熟发酵，得到畜禽粪污发酵物；所述畜禽粪污发酵物中有机质的含量为25％～30％。
本发明将所述畜禽粪污进行脱水，得到脱水的畜禽粪污；所述脱水的畜禽粪污的含水量为55％～60％。本发明对所述畜禽粪污进行脱水的方式没有特殊限定，优选采用履带式干湿分离机进行脱水。
本发明将所述可堆肥废弃物、复合微生物菌剂和得到的脱水的畜禽粪污混合后进行第一发酵，得到第一发酵物；所述第一发酵的温度为50℃～70℃。
在本发明中，当所述发酵温度达到55℃时，优选每天翻抛1次，当温度达到65℃以上时，优选每天翻抛2次，当温度下降到45℃以下时停止翻抛。本发明对所述翻抛的方式没有特殊限定，优选采用链板式翻抛机进行翻抛。
本发明将所述得到的第一发酵物进行第二后熟发酵，得到畜禽粪污发酵物；所述畜禽粪污发酵物中有机质的含量为25％～30％。本发明对所述熟化的方式没有特殊限定，采用常规自然堆放熟化即可。
本发明还提供了一种生物有机肥，由包括上述技术方案所述的复合微生物菌剂0.1～0.3份、畜禽粪污发酵物74.7～84.9份和腐殖酸15～25份混合制备而成。
本发明提供的生物有机肥包括质量份为15～25份腐殖酸，优选为18～24份，更优选为21份。本发明对所述腐殖酸的来源没有特殊限定，优选有机质含量75％～85％的腐殖酸。
本发明将所述得到的畜禽粪污发酵物与腐殖酸、复合微生物菌剂混合，得到生物有机肥。本发明对所述混合的方式没有特殊限定，采用常规混合物料的方法即可。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在畜禽粪污除臭中的应用。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在分解粗纤维中的应用。
本发明提供了所述的复合微生物菌剂在降解重金属中的应用。
在本发明中，所述重金属优选汞、铬、镉、铅和砷中的一种或几种。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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
复合微生物菌剂以质量百分比计，将20％的解淀粉芽孢杆菌、10％地衣芽孢杆菌、35％枯草芽孢杆菌、20％巨大芽孢杆菌和15％米曲霉进行复配，得到复合微生物菌剂。其中，解淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为2×109cfu/g；地衣芽孢杆菌的有效活菌数为0.5×109cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1×109cfu/g；巨大芽孢杆菌的有效活菌数为2×109cfu/g；米曲霉的有效孢子数为10×109cfu/g。
实施例2
复合微生物菌剂以质量百分比计，将20％的解淀粉芽孢杆菌、10％地衣芽孢杆菌、35％枯草芽孢杆菌、20％巨大芽孢杆菌和15％米曲霉进行复配，得到复合微生物菌剂。其中，解淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为5×109cfu/g；地衣芽孢杆菌的有效活菌数为2×109cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为2×109cfu/g；巨大芽孢杆菌的有效活菌数为2.5×109cfu/g；米曲霉的有效孢子数为15×109cfu/g。
实施例3
将猪粪79kg、鸡粪52kg和牛粪131kg混合后利用履带式挤压式干湿分离机进行脱水，当水分从90％降到55％时，得到91.7kg混合粪污，然后粉碎的添加秸秆8kg后，再均匀添加实施例1制备的复合微生物菌剂0.3kg进行接种(粪污原料的含水量，与其它原料的配合比例，总的C：N含量为1:30)。将上述接种复合微生物菌剂的粪污用铲车导入发酵槽，进行发酵。导入发酵槽后第3天开始监测检查温度变化情况，当温度达到55℃时，每天利用链板式翻抛机翻抛1次，当温度达到65℃以上时每天翻抛2次，当温度下降到45℃以下时停止翻抛。此过程在夏季需要10天，冬季需12天。完成高温发酵阶段后，从发酵槽用铲车导出，进行二次后熟发酵，自然堆放30天即完成粪污发酵阶段，所得产品为生物有机肥基本原料畜禽粪污发酵物。
实施例4
将实施例3所得的有机肥基本原料畜禽粪污发酵物进行有机质含量检测，发酵完成的粪污原料有机质含量为28％、腐殖酸有机质含量85％，发酵完成的畜禽粪污发酵物、腐殖酸和实施例2制备的复合微生物菌剂质量比为78.5:21.3:0.2。将上述物料进行充分混合即得生物有机肥(粉剂)。
实施例5
将实施例4得到的粉剂生物有机肥利用造粒机进行造粒即可得到颗粒生物有机肥。
根据本发明实施例3可知，本发明提供的复合微生物菌剂能够使畜禽粪污快速发酵，在夏季需发酵10天，冬季需12天。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：解淀粉芽孢杆菌1.5～2.5份、地衣芽孢杆菌0.5～1份、枯草芽孢杆菌3～4份、巨大芽孢杆菌1.5～2份和米曲霉1.5～2.5份。
2.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述解淀粉芽孢杆菌的有效活菌数≥2×109cfu/g；
所述地衣芽孢杆菌的有效活菌数≥0.5×109cfu/g；
所述枯草芽孢杆菌的有效活菌数≥1×109cfu/g；
所述巨大芽孢杆菌的有效活菌数≥2×109cfu/g；
所述米曲霉的有效孢子数≥10×109cfu/g。
3.一种畜禽粪污发酵物，其特征在于，由包括以下质量份的原料制备而成：权利要求1所述的复合微生物菌剂0.15～0.35份、可堆肥废弃物6～19.85份和脱水的畜禽粪污79.8～93.85份。
4.根据权利要求3所述的畜禽粪污发酵物，其特征在于，所述可堆肥废弃物包括稻壳、秸秆和麦麸中的一种或几种。
5.权利要求3或4所述的畜禽粪污发酵物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述畜禽粪污进行脱水，得到脱水的畜禽粪污；所述脱水的畜禽粪污的含水量为55％～60％；
(2)将所述可堆肥废弃物、复合微生物菌剂和步骤(1)得到的脱水的畜禽粪污混合后进行第一发酵，得到第一发酵物；所述第一发酵的温度为50℃～70℃；
(3)将所述步骤(2)得到的第一发酵物进行第二后熟发酵，得到畜禽粪污发酵物；所述畜禽粪污发酵物中有机质的含量为25％～30％。
6.一种生物有机肥，其特征在于，由包括权利要求3或4所述的畜禽粪污发酵物74.7～84.9份、腐殖酸15～25份和权利要求1所述的复合微生物菌剂0.1～0.3份混合制备而成。
7.权利要求1或2所述的复合微生物菌剂在畜禽粪污除臭中的应用。
8.权利要求1或2所述的复合微生物菌剂在分解粗纤维中的应用。
9.权利要求1或2所述的复合微生物菌剂在降解重金属中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述重金属包括汞、铅、铬、镉和砷中的一种或几种。
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