CN113214027A - 一种基于废弃食用菌营养袋基料的生物腐熟剂及其制备方法 - Google Patents

一种基于废弃食用菌营养袋基料的生物腐熟剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于废弃食用菌营养袋基料的生物腐熟剂及其制备方法，涉及腐熟剂制备技术领域。本发明的生物腐熟剂是利用废弃食用菌营养袋基料、麦麸、面粉、豆粕、轻质碳酸钙、硅藻土、腐殖酸作为原料经复合微生物发酵菌剂发酵得到。经检测，本发明生物腐熟剂中的有效活菌数高达2.8‑3.3×108个/g，纤维素酶活为158U/ml，蛋白酶活为55U/ml，能够有效应用于畜禽粪便发酵、作物堆腐、秸秆还田、工业有机废渣、污泥、城市有机废弃物、农产品加工废弃料的处理和回收利用等领域，实现了废弃食用菌营养袋的资源化处理。因此，本发明的生物腐熟剂具有广泛的应用前景和良好的经济价值。

Description

一种基于废弃食用菌营养袋基料的生物腐熟剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及腐熟剂制备技术领域，尤其涉及一种基于废弃食用菌营养袋基料的生物腐熟剂及其制备方法。
背景技术
菌类是一大类不含叶绿素、不能进行光合作用的异养生物，其肉质鲜美、营养丰富，富含人体必需的多种氨基酸。在日益讲究健康保健的饮食趋势下，食用菌产业出现了飞速发展的局面，食用菌也成为了餐桌上必备的营养美食。食用菌栽培技术简单易行，品种适应性强，生育周期短，深受广大栽培者的青睐。
近年来，随着食用菌生产规模的持续扩大，营养袋及相关大田栽培技术被广泛应用和推广。营养袋又称外援营养袋，其作用是为土壤中菌丝生长提供必要的养分，促进子实体原基形成。目前营养袋配方主要原料包括小麦粒、木屑、玉米芯、草粉、谷壳、麦麸、玉米粉、土豆粉、鲜土、腐殖土、草木灰等。食用菌营养袋的基料营养丰富，但只有部分营养能够被食用菌菌丝利用，剩余部分营养物质则会被浪费。而每年用于栽培食用菌的营养袋数量巨大，因其营养丰富，湿度大、易发霉、简单堆放易造成发酵霉烂、杂菌扩散及传播，给周边环境造成严重污染，从而影响次年食用菌栽培。因此科学合理的利用食用菌营养袋成为本领域亟须解决的重要问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于废弃食用菌营养袋基料的生物腐熟剂及其制备方法，该方法不仅能够解决由废弃食用菌营养袋造成的环境污染问题，也可以降低食用菌栽培者的生产成本，从而提高经济效益。所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂包括以下重量份的原料：
废弃食用菌营养袋基料50-90份、麦麸15-20份、面粉10-20份、豆粕10-20 份、轻质碳酸钙10-20份、硅藻土15-20份、腐殖酸15-20份、复合微生物发酵菌剂5-10。
进一步地，所述废弃食用菌营养袋基料包括以下重量份的原料：
麦粒45-55份、木屑20-30份、腐殖土8-12份、稻壳10-15份、石灰0.5-2 份、石膏0.5-2份，菌丝体10份。
进一步地，所述复合微生物发酵菌剂包括以下重量份的原料：
枯草芽孢杆菌40-60份、黑曲霉20-30份、酿酒酵母15-20份、解淀粉芽孢杆菌15-20份、植物乳杆菌15-20份。
本发明还提供了所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将废弃食用菌营养袋基料在低温条件下烘干至含水量为15％，然后进行粉碎；
(2)分别将复合微生物发酵菌剂中的各菌种进行活化和扩繁培养，经扩繁后菌液中的有效活菌数为100-120个/ml，然后将各菌液按比例混合，得到复合发酵菌液；
(3)将粉碎后的废弃食用菌营养袋基料与复合发酵菌液按比例混合均匀，然后进行发酵，发酵过程中持续对原料进行搅拌，得到发酵物；
(4)将发酵物在低温条件下烘干至含水量为8％-10％，然后粉碎，得到成品腐熟剂。
进一步地，所述步骤(1)中的烘干温度为45-50℃。
进一步地，所述步骤(1)中粉碎后废弃食用菌营养袋基料的平均粒径为 30-500μm。
进一步地，所述步骤(3)中的发酵温度为45-55℃，发酵时间为18-60h。
进一步地，所述步骤(4)中的烘干温度为35-40℃。
进一步地，所述步骤(4)中发酵物的平均粒径为20-250μm。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明以废弃食用菌营养袋基料为原料，经由枯草芽孢杆菌、黑曲霉、酿酒酵母、解淀粉芽孢杆菌、植物乳杆菌进行发酵得到所述生物腐熟剂。不仅保证了多种微生物的和谐共处和相互促进，还具有拮抗作用小、产酶能力强等特点，本发明各功能菌群作用带有明确的方向性，达到优势互补的效果。同时利用废弃食用菌营养袋基料中丰富的营养物质和微生物的协同作用，使成品生物腐熟剂中富含各种矿物质、氨基酸、有机酸、等物质，能够有效分解作物秸秆中的木质素，纤维素和半纤维素等，且腐熟效果稳定。
(2)本发明利用菌种间的协同作用，保证了菌体在较高腐熟温度下的活性；同时，本发明腐熟剂的升温速度更快，能在东北地区较寒冷的气候条件下正常使用。
(3)本发明的腐熟剂以废弃食用菌营养袋基料为原料，其中含有少量菌丝，菌丝经由微生物发酵后，能够产生对病菌、虫卵及杂草种子起到抑制作用的物质，进而达到抑制有害微生物和作物生长的作用。
(4)本发明借助特定微生物组合的生长和繁殖过程产生的大量纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶，加快了腐熟过程，提高了腐解速率。
(5)本发明提供的生物腐熟剂的制备工艺简单，成本低廉，产品利于运输、储存，达到了节约成本、降低能耗、变废为宝增加收益的目的，实现了废弃食用菌营养袋的资源化处理。
经检测，本发明提供的生物腐熟剂有效活菌数达到2.8-3.3×108个/g，纤维素酶活为158U/ml，蛋白酶活为55U/ml，能够有效应用于畜禽粪便发酵、作物堆腐、秸秆还田、工业有机废渣、污泥、城市有机废弃物、农产品加工废弃料资源化处理等领域。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为实施例4的小区排列示意图。
具体实施方式
实施例1
一种基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂由以下重量份的原料组成：
废弃食用菌营养袋基料50份、麦麸15份、面粉10份、豆粕10份、轻质碳酸钙10份、硅藻土15份、腐殖酸15份、复合微生物发酵菌剂5份。
所述废弃食用菌营养袋基料包括以下重量份的原料：
麦粒45份、木屑20份、土8份、稻壳10份、石灰0.5份、石膏0.5份。
进一步地，所述复合微生物发酵菌剂包括以下重量份的原料：
枯草芽孢杆菌40份、黑曲霉20份、酿酒酵母15份、解淀粉芽孢杆菌15 份、植物乳杆菌15份。
所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将废弃食用菌营养袋基料在45℃的条件下烘干至含水量为12％，然后粉碎至平均粒径为500μm；
(2)分别将复合微生物发酵菌剂中的各菌种进行活化和扩繁培养，经扩繁后菌液中的有效活菌数为100-120个/ml，然后将各菌液按比例混合，得到复合发酵菌液；
(3)将粉碎后的废弃食用菌营养袋基料与复合发酵菌液按比例混合均匀，在45℃的条件下发酵18h，发酵过程中持续对原料进行搅拌，得到发酵物；
(4)将发酵物在35℃的条件下烘干至含水量为8％，然后粉碎至平均粒径为250μm，得到成品腐熟剂。
经检测，本实施例得到的生物腐熟剂有效活菌数为2.8×108个/g。
实施例2
一种基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂由以下重量份的原料组成：
废弃食用菌营养袋基料90份、麦麸20份、面粉20份、豆粕20份、轻质碳酸钙20份、硅藻土20份、腐殖酸20份、复合微生物发酵菌剂10份。
所述废弃食用菌营养袋基料由以下重量份的原料组成：
麦粒55份、木屑30份、土12份、稻壳15份、石灰2份、石膏2份。
进一步地，所述复合微生物发酵菌剂由以下重量份的原料组成：
枯草芽孢杆菌60份、黑曲霉30份、酿酒酵母20份、解淀粉芽孢杆菌20 份、植物乳杆菌20份。
所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将废弃食用菌营养袋基料在45℃的条件下烘干至含水量为12-15％，然后粉碎至平均粒径为30μm；
(2)分别将复合微生物发酵菌剂中的各菌种进行活化和扩繁培养，经扩繁后菌液中的有效活菌数为100-120个/ml，然后将各菌液按比例混合，得到复合发酵菌液；
(3)将粉碎后的废弃食用菌营养袋基料与复合发酵菌液按比例混合均匀，在55℃的条件下发酵60h，发酵过程中持续对原料进行搅拌，得到发酵物；
(4)将发酵物在45℃的条件下烘干至含水量为10％，然后粉碎至平均粒径为20μm，得到成品腐熟剂。
经检测，本实施例得到的生物腐熟剂有效活菌数为3.2×108个/g。
实施例3
一种基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂由以下重量份的原料组成：
废弃食用菌营养袋基料80份、麦麸18份、面粉20份、豆粕18份、轻质碳酸钙17份、硅藻土18份、腐殖酸16份、复合微生物发酵菌剂8份。
所述废弃食用菌营养袋基料由以下重量份的原料组成：
麦粒51份、木屑25份、土10份、稻壳12份、石灰1份、石膏1份。
进一步地，所述复合微生物发酵菌剂由以下重量份的原料组成：
枯草芽孢杆菌55份、黑曲霉25份、酿酒酵母18份、解淀粉芽孢杆菌16 份、植物乳杆菌18份。
所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将废弃食用菌营养袋基料在45℃的条件下烘干至含水量为15％，然后粉碎至平均粒径为200μm；
(2)分别将复合微生物发酵菌剂中的各菌种进行活化和扩繁培养，经扩繁后菌液中的有效活菌数为100-120个/ml，然后将各菌液按比例混合，得到复合发酵菌液；
(3)将粉碎后的废弃食用菌营养袋基料与复合发酵菌液按比例混合均匀，在50℃的条件下发酵48h，发酵过程中持续对原料进行搅拌，得到发酵物；
(4)将发酵物在45℃的条件下烘干至含水量为10％，然后粉碎至平均粒径为120μm，得到成品腐熟剂。
经检测，本实施例得到的生物腐熟剂有效活菌数为3.3×108个/g。
实施例4
以本发明实施例3得到的腐熟剂作为式样，进行玉米秸秆还田种植大豆的田间小区试验，以评价本发明的生物腐熟剂在玉米秸秆还田中的作用以及对当季作物大豆产生的影响。本实施例的试验地点为黑龙江省肇东市五里明镇东升村前笔家屯。
(1)材料与方法
S1、试验地基本情况：
试验地土地平整，肥力均一，前茬作物玉米，土壤类型为黑钙土。试验地土壤农化性状见表1。
表1试验地土壤农化性状
pH值 有机质％ 碱解氮mg/kg 速效磷mg/kg 有效钾mg/kg 容重g/cm<sup>3</sup> 耕地等级
7.5 3.2 201.0 18.9 183.5 1.27 一级
供试作物：大豆，品种为黑农38。
试验设计：
S2、小区排列图：
小区面积42平方米，设4处理，3重复，共12个小区，随机区组排列。
S3、试验处理：
处理1：秸秆还田+常规施肥+2.0kg/生物腐熟剂；
处理2：秸秆还田+常规施肥+2.0kg/亩灭生物腐熟剂(基质对照)；
处理3：秸秆还田+常规施肥+2.0kg/亩细沙(细沙对照)；
处理4：秸秆还田+常规施肥(空白对照)。
S4、试验方法：
1)秸秆还田及生物腐熟剂使用：
为保证每一个小区秸秆还田量的一致性，上茬玉米收获后，清理试验用地上的秸秆。收获后的秸秆铡碎至5～6cm，按每亩500kg进行秸秆还田，保证秸秆均匀覆盖。按2kg/亩的生物腐熟剂用量，用细土适当稀释后播撒到秸秆上，同时配施常规施肥。
处理1直接使用生物腐熟剂产品，处理2使用经过Co60灭活12小时后的生物腐熟剂(黑龙江省技术物理研究所辐照中心)，处理3使用等量细沙，处理 4是常规施肥的空白对照，不做处理。
为避免秸秆还田过程中出现与苗争肥的问题，增施5kg/亩尿素，随各处理操作时喷施到秸秆表面。
2)常规施肥：亩施基肥尿素5kg、磷酸二铵9.0kg、氯化钾3.0kg。
3)试验地为春整地春起垅，起垅翻压秸秆进入土壤，及时镇压达到播种状态，试验配合整地、播种同时进行。
S5、田间管理与调查
1)小区行距70cm，行长10m，设6行区，亩保苗10000株，人工开沟施肥播种，一天内完成作业；
2)试验期间各处理田间农艺措施一致；
3)及时观察与测定秸秆的腐熟情况；
4)及时调查不同处理的大豆生物学性状及田间病虫害发生情况；
5)作物成熟后进行测产，各小区单打、单收，计算产量；
6)收获前每小区采集样品，进行室内经济性状考察。
S6、失重率法测定秸秆腐熟度
以全国农技推广中心制定的“秸秆腐熟度测定方法-失重率法”为基础，对试验方法进行适当修正完善，具体操作如下：选取粗细与长度接近的完整作物秸秆，将其裁成3～5cm小段，称取50g放入尼龙网袋中，制备后的样品进行编号，再置85℃下烘干处理6h，准确称重并记录每袋的初始重量NO0(平均值作为初始重量)。
制备完成后的秸秆样品(尼龙袋)，与其他用于还田的粉碎秸秆一样，分别置于不同处理的小区土表上(每组处理3个小区合计10袋、4组处理总计40袋)，待完成试验小区不同试验处理后，尼龙样品袋就近掩埋，表面覆土5～10cm，并做好标记。分别在试验的30d、60d随机取出样品5袋，自来水冲洗直至滴下的水无色，然后将样品置于85℃的条件下烘干6h后，准确称重并记录每袋的重量(NOx)。以试验前后重量变化计算失重率。
(2)结果与分析
S1、不同处理对生物腐熟效果的影响
在田间试验中对还田秸秆的腐解效果从秸秆转色、强度、菌斑面积、内芯颜色等方面观察判定，与其他三组对照相比，处理1颜色变化快、菌斑面积大且持续时间长，较早就表现出腐烂症状，至试验期结束时，仅存外形，内心完全腐烂，表皮的韧性也大幅度降低，腐熟效果很好。具体腐熟效果见表2。
表2田间试验秸秆腐熟直观比较
Figure RE-GDA0003092079970000071
Figure RE-GDA0003092079970000081
为进一步了解本发明生物腐熟剂对秸秆的腐解作用效果，本发明采用失重率法测试了不同处理对秸秆腐熟度的影响。并对试验数据进行了方差分析，结果见表3和表4。
表3失重率试验残重测定结果
Figure RE-GDA0003092079970000082
Figure RE-GDA0003092079970000091
表4秸秆腐熟度试验结果方差分析表
测定时间 变异来源 自由度 平方和 均方 F值 F<sub>0.05</sub> F<sub>0.01</sub>
30d 区组间 4 0.53 0.13 0.15 3.26 5.41
处理间 3 146.33 48.78 53.34 3.49 5.95
误差 12 10.97 0.91
总变异 19 157.83
60d 区组间 4 2.88 0.72 0.83 3.26 5.41
处理间 3 215.83 71.94 82.8 3.49 5.95
误差 12 10.43 0.87
总变异 19 229.14
由上述结果可知，处理间差异远大于重复间差异，F＞F0.01，达到极显著水平，表明不同的处理对秸秆腐熟产生极显著的影响。随秸秆田间腐熟时间的延长，F值逐渐变小，表明处理间的处理效果逐渐接近。随后进行的多重比较结果表明，处理间差异极显著。对田间腐熟结果的失重率分析结果表明，30天时，处理1失重率达到24.09％，比处理2高出11.97％、比处理3高出12.92％、比处理4高出12.17％；60天时，处理1失重率达到35.87％，比处理2高出13.49％、比处理3高出14.54％、比处理4高出16.36％，失重率试验结果表明，使用本发明的生物腐熟剂显著加快了田间秸秆的腐熟速度。
S2、不同处理对大豆生长发育的影响
分别对不同处理大都的生育期进行记录，结果如表5所示。
表5大豆生育期调查
Figure RE-GDA0003092079970000092
Figure RE-GDA0003092079970000101
由表5可知，本发明的生物腐熟剂对大豆生育期没有任何影响。
处理 株高/cm 荚数/株 粒数/株 百粒重
处理1 98.7 52.7 77.5 19.5
处理2 98.3 52.2 73.4 19.5
处理3 98.2 52.2 73.5 19.5
处理4 98.0 51.9 73.4 19.4
表6大豆生物性状调查
由表6可知，与三组对照处理相比，使用生物腐熟剂的处理1对大豆产量构成因子产生了影响，其中与常规施肥的处理4比，单株荚数增加0.8个，单株粒数增加4.1个；与细沙对照处理3比，单株荚数增加0.5个，单株粒数增加4.0 个；与基质对照处理2比，单株荚数增加0.5个，单株粒数增加4.1个。室内测产结果说明，本发明的生生物腐熟剂能够起到改善大豆生长状况与提高产量的作用。
S3、不同处理对大豆产量的影响
利用SPSS统计学软件对产量进行数据处理和方差分析，结果见表7和表8。
表7小区测产结果
Figure RE-GDA0003092079970000102
表8小区测产方差分析表
Figure RE-GDA0003092079970000103
Figure RE-GDA0003092079970000111
由表8可知，处理间的变异显著大于重复间，其F0.01＜F，变异达到极显著水平，表明不同处理对产量的影响极显著大于各处理组内的重复试验误差。
进一步对数据进行多重比较，结果如表9所示。
表9小区测产结果多重比较表
Figure RE-GDA0003092079970000112
由表9可知，处理1与处理2、处理3、处理4差异达显著水平。比较实际测产结果(表7)，使用生物腐熟剂的处理1，比基质对照(处理2)亩增产6.98 kg，比细沙对照(处理3)亩增产8.10kg，比空白对照(处理4)亩增产9.05kg；同比增产率分别达到4.76％、5.57％、6.27％。
本发明通过以实施例3得到的生物腐熟剂为原料进行田间试验，证明了使用生物腐熟剂产品的处理1组，对还田秸秆的腐解效果从秸秆转色、强度、菌斑面积、内芯颜色等方面均显著优于其他三组处理。试验结果表明，处理1较早就表现出腐烂症状，至试验期结束时，秸秆内心完全腐烂，表皮韧性大幅降低，腐熟效果最佳。
本发明通过失重率试验结果表明，与三组对照相比，使用生物腐熟剂产品的处理1组，其腐熟秸秆速度与效果极显著，表明本发明的生物腐熟剂对秸秆腐解具有良好的促进作用。
本发明通过对田间试验中大豆生育调查与测产结果表明，使用生物腐熟剂的处理1，比基质对照亩增产8.47kg，比细沙对照亩增产7.94kg，比空白对照亩增产8.99kg；同比增产率分别达到5.83％、5.45％、6.23％。可见，本发明的生物腐熟剂在提高大豆产量方面具有良好的作用效果。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
废弃食用菌营养袋基料50-90份、麦麸15-20份、面粉10-20份、豆粕10-20份、轻质碳酸钙10-20份、硅藻土15-20份、腐殖酸15-20份、复合微生物发酵菌剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂，其特征在于，所述废弃食用菌营养袋基料包括以下重量份的原料：
麦粒45-55份、木屑20-30份、腐殖土8-12份、稻壳10-15份、石灰0.5-2份、石膏0.5-2份、菌丝体10份。
3.根据权利要求1所述的基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂，其特征在于，所述复合微生物发酵菌剂包括以下重量份的原料：
枯草芽孢杆菌40-60份、黑曲霉20-30份、酿酒酵母15-20份、解淀粉芽孢杆菌15-20份、植物乳杆菌15-20份。
4.根据权利要求1所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废弃食用菌营养袋基料在低温条件下烘干至含水量为12％-15％，然后进行粉碎；
(2)分别将复合微生物发酵菌剂中的各菌种进行活化和扩繁培养，经扩繁后菌液中的有效活菌数为100-120个/ml，然后将各菌液按比例混合，得到复合发酵菌液；
(3)将粉碎后的废弃食用菌营养袋基料与复合发酵菌液按比例混合均匀，然后进行发酵，发酵过程中持续对原料进行搅拌，得到发酵物；
(4)将发酵物在低温条件下烘干至含水量为8％-10％，然后粉碎，得到成品腐熟剂。
5.根据权利要求4所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的烘干温度为45-50℃。
6.根据权利要求4所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粉碎后废弃食用菌营养袋基料的平均粒径为30-500μm。
7.根据权利要求4所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的发酵温度为45-55℃，发酵时间为18-60h。
8.根据权利要求4所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的烘干温度为35-40℃。
9.根据权利要求4所述基于废弃食用菌营养袋的生物腐熟剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中发酵物的平均粒径为20-250μm。
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