CN112725239B - 一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业堆肥技术领域，具体公开了一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂及其制备方法与应用。该腐熟剂包括液体培养基80‑100份，保护剂5‑15份，复合菌制剂1‑4份；所述液体培养基溶剂为水，包含葡萄糖5‑9g/L、磷酸二氢钾0.5‑0.8g/L、硫酸锌0.3‑0.5g/L、磷酸氢二钾0.6‑1.0g/L、氯化钠0.3‑0.5g/L、氯化铵0.1‑0.3g/L、硝酸钠0.1‑0.3g/L、酵母粉0.2‑0.5g/L和玉米浆5‑8g/L；本发明提供的降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂具有显著提升高温阶段发酵速度的作用，能明显提升纤维素、氨气和硫化氢降解效率，提高了堆肥质量，相比于市售腐熟剂效果更佳。

Description

一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及农业堆肥技术领域，特别是涉及一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂及其制备方法与应用。

背景技术

畜禽业的迅速发展使得我国每年产生大量的畜禽粪便，粪便不合理堆积会给人畜的健康带来负效应，而这些有机废弃物蕴含着大量作物生长所必需的中、微量营养元素，是非常好的有机质资源，有助于提高土壤的持续生产能力。高温堆肥是对这些农牧业废弃物进行资源化利用的最便捷、最经济有效的方式。堆肥是一个腐殖化过程，在此过程中细菌及其副产物酶将有机质、蛋白质、脂类、纤维素和木质素等进行矿化分解，然后合成新的更稳定的有机物。由于纤维素结构复杂，降解难度较大，且堆肥初期有效微生物数量少，需要一定时间才能繁殖起来，往往存在发酵时间长、臭味大、占地广、劳动强度大等缺点，经过传统发酵腐熟工艺得到的堆肥成品也往往营养物质流失严重，肥效低，养料价值不高。

传统的自然堆肥具有发酵时间长，氮素损失严重，腐熟不彻底的问题，其次畜禽粪便臭味很大，对土壤、地下水和空气都造成一定的影响，严重影响人和动物的健康，另外，粪便中的致病菌、虫卵等也很容易扩散，极易导致地方流行性传染病的发生。针对以上问题，须将畜禽粪污进行无害化资源化处理。当前，我国多采用在堆肥发酵初始阶段接种腐熟剂以促进堆肥快速发酵，杀灭病虫卵、杂草种子及致病微生物等，使得畜禽粪便快速腐熟应用于农作物中，与化学肥料相比，农作物吸收营养全面，绿色环保，健康安全，具有较大的发展潜力。尽管堆肥腐熟产品具有较多的优点，但其存在的问题也不容忽视，首先，堆肥发酵的最初阶段为升温阶段，由于其中的发酵微生物还未大量繁殖，数量不够，导致粪便仍有很大臭味，这个阶段根据动物种类不同以及季节不同等，大概有2～7d的时间，期间仍会给周边环境带来严重影响。另外，此阶段由于粪便中存在大量的活的致病微生物、虫卵等，也很容易扩散而导致疾病的传播。其次，对于占我国很大比例的中小型养殖场而言，由于缺少专门的翻抛设备，堆实的粪便空气无法进入，严重影响了好氧微生物的繁殖，造成发酵腐熟时间延长，生产效率低下，其中的病原微生物和虫卵也无法得到及时地杀灭。最后，现有技术的不足使得粪污发酵腐熟时间长，有机肥的生产和周转速度慢，长期占据大量的土地资源，土地无法充分利用，对环境也带来较大的影响。

国内外多采用外接腐熟剂的方法，使得有机废物快速腐熟。但是堆肥过程中所释放的氨气、硫化物、胺类等臭气以及N₂O等温室气体含有大量的氮，这些气体的挥发既污染了环境又损失了氮元素，降低了堆肥产品的肥效。因此，开展研究纤维素快速降解兼除臭的腐熟剂具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷和不足，提供了一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂及其制备方法与应用，解决生物粪便中纤维素的降解速度慢、堆肥过程中臭气的减少排放，以及加速堆肥腐熟等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂，按重量份数计，包括以下原料：液体培养基80-100份，保护剂5-15份，复合菌制剂1-4份；

所述复合菌剂包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、植物乳杆菌和克鲁维毕赤酵母。

作为本发明的进一步优化枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、植物乳杆菌和克鲁维毕赤酵母的质量比依次为1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1.

作为本发明的进一步优化，所述液体培养基溶剂为水，包含葡萄糖5-9g/L、磷酸二氢钾0.5-0.8g/L、硫酸锌0.3-0.5g/L、磷酸氢二钾0.6-1.0g/L、氯化钠0.3-0.5g/L、氯化铵0.1-0.3g/L、硝酸钠0.1-0.3g/L、酵母粉0.2-0.5g/L和玉米浆5-8g/L。

所述液体培养基的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取葡萄糖、磷酸二氢钾、硫酸锌、磷酸氢二钾、氯化钠、氯化铵、硝酸钠、酵母粉、玉米浆和蒸馏水；

(2)将以上原料放入蒸馏水中，混匀即得液体培养基。

作为本发明的进一步优化，所述液体培养基溶剂为水，包含葡萄糖7g/L、磷酸二氢钾0.8g/L、硫酸锌0.4g/L、磷酸氢二钾0.7g/L、氯化钠0.4g/L、氯化铵0.2g/L、硝酸钠0.2g/L、酵母粉0.3g/L和玉米浆6g/L。

作为本发明的进一步优化，所述保护剂包括水溶性海藻糖和水溶性壳聚糖，所述水溶性海藻糖和所述水溶性壳聚糖质量比为1∶1。

本发明还提供了所述降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：称取步骤液体培养基、保护剂和复合菌剂，将保护剂和复合菌剂放入液体培养基中混匀即得降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂。

本发明还提供了所述的降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂在生物粪便堆肥过程中的应用。

作为本发明的进一步优化，包括以下步骤：

(1)取生物粪便；

(2)将所述腐熟剂添加到生物粪便中，调整含水率为60％，翻拌均匀，堆成堆体进行堆肥；

(3)每天测定并记录堆体温度，在堆体上方以及堆体的前、后、左、右分别放置装有硼酸与聚乙烯醇磷酸的开口容器各一个，每24h更换一次，以浓度为2％硼酸吸收氨气，采用聚乙烯醇磷酸铵吸收硫化氢，堆置25-35d，后熟10-15d。

作为本发明的进一步优化，步骤(2)中腐熟剂的添加量为生物粪便重量的2-5％。

本发明公开了以下技术效果：

本发明的快速降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂具有显著提升高温阶段发酵速度的作用，能明显提升纤维素、氨气和硫化氢降解效率，大大提高了堆肥质量，相比于市售腐熟剂效果更佳。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

实施例1

(1)称取液体培养基100份、保护剂10份和复合菌剂2份，将保护剂和复合菌剂放入液体培养基中混匀即得降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂。

(2)将所述腐熟剂添加到牛粪中，调整含水率为60％，翻拌均匀，堆成堆体进行堆肥；腐熟剂的添加量为牛粪重量的2％。

(3)每天上午十点测定并记录堆体温度，在堆体上方和堆体前、后、左、右分别放置装有硼酸与聚乙烯醇磷酸500mL烧杯各一只，每24h更换一次溶液，以2％硼酸吸收氨气，采用聚乙烯醇磷酸铵吸收硫化氢，堆置30d，后熟10-15d。

本实施例中的液体培养基溶剂为水，包含葡萄糖7g/L、磷酸二氢钾0.8g/L、硫酸锌0.4g/L、磷酸氢二钾0.7g/L、氯化钠0.4g/L、氯化铵0.2g/L、硝酸钠0.2g/L、酵母粉0.3g/L和玉米浆6g/L。

本实施例所述保护剂为水溶性海藻糖和水溶性壳聚糖按照质量比1∶1配制而成。

本实施例的复合菌剂为枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、植物乳杆菌和克鲁维毕赤酵母按照质量比1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1配制而成。

实施例2

方法同实施例1，不同之处仅在于步骤(1)中称取液体培养基80份、保护剂15份和复合菌剂4份。

实施例3

方法同实施例1，不同之处仅在于步骤(1)中称取液体培养基100份、保护剂8份和复合菌剂3份。

实施例4

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例中液体培养基溶剂为水，包含葡萄糖5g/L、磷酸二氢钾0.5g/L、硫酸锌0.5g/L、磷酸氢二钾1.0g/L、氯化钠0.3g/L、氯化铵0.1g/L、硝酸钠0.3g/L、酵母粉0.3g/L和玉米浆5g/L。

实施例5

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例中液体培养基溶剂为水，包含葡萄糖9g/L、磷酸二氢钾0.8g/L、硫酸锌0.3g/L、磷酸氢二钾0.6g/L、氯化钠0.5g/L、氯化铵0.3g/L、硝酸钠0.1g/L、酵母粉0.5g/L和玉米浆8g/L。

对比例1

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例复合菌剂为枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌按照质量比1∶1配制而成。

对比例2

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例复合菌剂为枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和贝莱斯芽孢杆菌按照质量比1∶1∶1配制而成。

对比例3

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例复合菌剂为枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌按照质量比1∶1∶1∶1配制而成。

对比例4

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例的复合菌剂为枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌按照质量比1∶1∶1∶1∶1配制而成。

对比例5

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例的复合菌剂为枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌按照质量比1∶1∶1∶1∶1∶1配制而成。

对比例6

方法同实施例1，不同之处仅在于，本实施例的复合菌剂为市场销售的常用腐熟剂。

对比例7

方法同实施例1，不同之处仅在于未添加任何腐熟剂。

对比例8

方法同实施例1，不同之处仅在于将液体培养基替换为等量的蒸馏水，不添加保护剂。

试验例1

对实施例1-5以及对比例1-8的牛粪堆肥发酵的整个过程的温度数据以及发酵结束后堆体中的发芽指数(GI)、纤维素降解率、除氨率以及除硫化氢率数据进行记录，见表1。

表1

通过表1可以看出，实施例1制备的腐熟剂在进行牛粪堆肥过程中，在达到高温时间最短、最高温度最高、高温持续时间、纤维素降解及除臭方面具有明显的优势，明显较对比例1-8发酵快，腐熟效果好。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂，其特征在于，按重量份数计，由以下原料组成：液体培养基80-100份，保护剂5-15份，复合菌制剂1-4份；

所述复合菌剂由枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、植物乳杆菌和克鲁维毕赤酵母组成；

所述枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、植物乳杆菌和克鲁维毕赤酵母质量比依次为1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1∶1；

所述液体培养基溶剂为水，由葡萄糖5-9g/L、磷酸二氢钾0.5-0.8g/L、硫酸锌0.3-0.5g/L、磷酸氢二钾0.6-1.0g/L、氯化钠0.3-0.5g/L、氯化铵0.1-0.3g/L、硝酸钠0.1-0.3g/L、酵母粉0.2-0.5g/L和玉米浆5-8g/L组成；

所述保护剂由水溶性海藻糖和水溶性壳聚糖组成，所述水溶性海藻糖和所述水溶性壳聚糖质量比为1∶1。

2.根据权利要求1所述的一种降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂，其特征在于，所述液体培养基溶剂为水，由葡萄糖7g/L、磷酸二氢钾0.8g/L、硫酸锌0.4g/L、磷酸氢二钾0.7g/L、氯化钠0.4g/L、氯化铵0.2g/L、硝酸钠0.2g/L、酵母粉0.3g/L和玉米浆6g/L组成。

3.一种权利要求1-2任一项所述降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取液体培养基、保护剂和复合菌剂，将保护剂和复合菌剂放入液体培养基中混匀即得降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂。

4.一种权利要求1-2任一项所述的降解纤维素兼除臭功能的腐熟剂在生物粪便堆肥过程中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，包括以下步骤；

(1)取生物粪便；

(2)将所述腐熟剂添加到所述生物粪便中，调整含水率，翻拌均匀，进行堆肥；

(3)在堆体上方以及堆体的前、后、左、右分别放置装有硼酸与聚乙烯醇磷酸的开口容器各一个，每24h更换一次，堆置25-35d，后熟10-15d。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤(2)中腐熟剂的添加量为生物粪便重量的2-5％。