CN113354483A - 一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法 - Google Patents
一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于有机肥技术领域,具体涉及一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法。包括复合芯和缓释层,所述缓释层包裹于复合芯外,所述复合芯包括复合酶和复合菌粉。所述复合芯包括:碱性蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、枯草芽孢杆菌菌粉、巨大芽孢杆菌菌粉、固氮芽孢杆菌GD菌粉、JF芽孢杆菌菌、粪肠球菌菌粉、假丝酵母菌菌粉及沼泽红假单胞菌菌粉,所述缓释层由羟丙基甲基纤维素、海藻酸盐和聚酸酐组成。本发明的组合物能够使发酵畜禽粪便生产生物有机肥的过程稳定快速地进行,避免发酵过程温度的不恒定而对生物酶和菌群活性产生影响,同时能够有效的保留畜禽粪便中的营养成分,为农作物提供更多的养分。
Description
技术领域
本发明属于有机肥技术领域,具体涉及一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法。
背景技术
随着现代农业的发展,化肥使用的普及,农业生产中过量施用化肥造成了土壤质量退化、土壤肥力下降明显、严重影响了农作物的产量,使化肥的需求量日益增大,提高了农业生产成本,形成了恶性循环,从而导致农产品品质下降甚至生态环境恶化等问题,对我国食品安全及环境安全构成了威胁。现代化农业生产中,为提升其生产效率,降低使用废料对周围环境的影响,逐渐将有机肥作为生产的主要肥料,并且有机肥的使用对农业自身也非常有益。
农业废弃物是指在农业生产中所丢弃的剩余物,数量大,种类多,主要是畜禽粪便和农作物秸秆等农业废弃物中含有大量的有机质,尤其是农作物秸秆和畜禽粪便中有机质含量非常高,蛋白质、纤维素等含量丰富。目前畜禽养殖场环保问题日益严峻,发酵时常需要占用较大面积,且内部通氧不足,翻料困难、热量易散失,发酵温度不恒定,影响了发酵菌种的生长繁殖,使得发酵周期延长。
专利文献CN101463334A公开了一种用于制备生物有机肥的发酵液组合物及其制备方法和应用,由枯草芽孢杆菌发酵液,短小芽孢杆菌发酵液,荧光假单胞菌发酵液组成。本发明还提供了所述发酵液组合物的制备方法,是将枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、荧光假单胞菌分别单独发酵,再将得到的发酵液混合。本产品菌种组合优化,实现了多功能化。所选菌株中不仅具有促生效果,更主要的是对多种植物土传病害具有拮抗效果;本产品中枯草芽孢杆菌、荧光假单胞菌为植物根际促生菌,能激发诱导作物的系统抗性,提高自身免疫力,增强抗病性,但其发酵速度不可控,容易造成过热等情况。
专利文献CN110627536A公开了有机肥发酵组合物、有机肥发酵剂和有机肥发酵方法,该有机肥发酵组合物的活性菌由枯草芽孢杆菌、酵母菌和乳酸菌组成。本发明的有机肥发酵组合物明显缩短了有机肥的发酵时间,明显降低了发酵过程中的臭味,其还实现了有机肥的有机质、水分和卫生指标均高于国家标准要求,但其发酵速度不可控,容易造成过热等情况。
发明内容
本发明旨在提供一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物,本发明通过将复合酶和复合菌制备为复合芯,并在其外层包裹一层缓释膜,使得制备得到的组合物在发酵畜禽粪便生产生物有机肥的过程中能够稳定快速进行,同时能够有效的保留畜禽粪便中的营养成分,增强最终发酵得到的有机肥的肥效。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物,其特征在于,包括复合芯和缓释层,所述缓释层包裹于复合芯外,所述复合芯包括复合酶和复合菌粉。
优选地,所述复合酶包括以下组分及重量份数:碱性蛋白酶3~5份、脂肪酶1~3份、纤维素酶1~3份和果胶酶1~3份。
优选地,所述复合菌粉包括以下组分及重量份数:枯草芽孢杆菌菌粉5~10份、巨大芽孢杆菌菌粉3~6份、固氮芽孢杆菌GD菌粉3~6份、JF芽孢杆菌菌粉1~5份、粪肠球菌菌粉3~6份、假丝酵母菌菌粉1~5份和沼泽红假单胞菌菌粉1~5份。
优选地,所述复合芯总酶活为30~50万U/g,活菌总数为1012~1013CFU/Kg。
优选地,所述缓释层由羟丙基甲基纤维素、海藻酸盐和聚酸酐组成。
进一步地,所述羟丙基甲基纤维素、海藻酸盐和聚酸酐的重量份数之比为(3~5):(1~2):(1~3)。
此外,本发明还提供一种组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1、缓释层的制备:取配方量的羟丙基甲基纤维素溶于NaOH水溶液中,冰浴搅拌条件下,加入配方量的海藻酸盐、聚酸酐和交联剂,慢慢加入,室温下反应6~10h,用稀盐酸中和,搅拌30~60min,离心除去气泡,倒入培养皿中,然后放入烘箱在40~60℃烘干,最后冷冻干燥,得到具有双层膜结构的缓释层产物;
S2、缓释层包裹复合芯:取配方量的复合酶和复合菌进行混合,得到复合芯,之后对复合芯喷洒步骤S1中制备得到的缓释层产物溶解后的溶液,冷冻干燥,即得于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物。
进一步地,所述步骤S1中的交联剂为戊二醛或环氧氯丙烷。
进一步地,所述步骤S1中羟丙基甲基纤维素与NaOH水溶液的质量体积比为1:2~5,g:mL,所述海藻酸盐与交联剂的质量体积比为1:0.1~0.3,g:mL。
进一步地,所述步骤S1中NaOH水溶液的浓度为10mg/mL。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过复合酶和复合菌对畜禽粪便进行发酵,有利于畜禽粪便中磷、氮、钾、碳等元素的保留,使得最终发酵得到的有机肥具有较好的养分利于农作物的生长。
(2)本发明缓释层的设置能够有效地控制发酵的速度,避免出现发酵过快,发酵温度的不恒定导致的菌群活性降低、复合酶失活,发酵环境pH值和水分的变化对复合菌种、复合酶的毒害和抑制作用。
(3)本发明缓释层对复合芯的包裹给复合酶和复合菌提供了一个较好的环境,增强了复合酶和复合菌利用率和存活率,发酵结束后依旧存活的菌种和生物酶将保留在发酵得到的有机肥中,在土壤中继续活动进一步增强土壤的有效养分,改善作物根际微生物,提高植物的抗病虫能力。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式,对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
实施例1、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
配方:羟丙基甲基纤维素300g、海藻酸盐100g和聚酸酐100g;
复合酶:碱性蛋白酶300g、脂肪酶100g、纤维素酶100g和果胶酶100g;
复合菌:枯草芽孢杆菌菌粉500g、巨大芽孢杆菌菌粉300g、固氮芽孢杆菌GD菌粉300g、JF芽孢杆菌菌粉100g、粪肠球菌菌粉300g、假丝酵母菌菌粉100g及沼泽红假单胞菌菌粉100g。
制备方法:
S1、缓释层的制备:取配方量的羟丙基甲基纤维素溶于600mL 10mg/mL的NaOH水溶液中,冰浴搅拌条件下,加入配方量的海藻酸盐、聚酸酐和10ml环氧氯丙烷,慢慢加入,室温下反应8h,用稀盐酸中和,搅拌30min,离心除去气泡,倒入培养皿中,然后放入烘箱在40℃下烘干,最后冷冻干燥,得到具有双层膜结构的缓释层产物;
S2、缓释层包裹复合芯:取配方量的复合酶和复合菌进行混合,得到复合芯,之后对复合芯喷洒步骤S1中制备得到的缓释层产物溶解后的溶液,冷冻干燥,即得于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物。
实施例2、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
配方:羟丙基甲基纤维素400g、海藻酸盐100g和聚酸酐200g;
复合酶:碱性蛋白酶400g、脂肪酶200g、纤维素酶200g和果胶酶200g;
复合菌:枯草芽孢杆菌菌粉800g、巨大芽孢杆菌菌粉500g、固氮芽孢杆菌GD菌粉500g、JF芽孢杆菌菌粉300g、粪肠球菌菌粉500g、假丝酵母菌菌粉300g及沼泽红假单胞菌菌粉300g。
制备方法:
S1、缓释层的制备:取配方量的羟丙基甲基纤维素溶于1200ml 10mg/mL的NaOH水溶液中,冰浴搅拌条件下,加入配方量的海藻酸盐、聚酸酐和20ml环氧氯丙烷,慢慢加入,室温下反应6h,用稀盐酸中和,搅拌40min,离心除去气泡,倒入培养皿中,然后放入烘箱在50℃下烘干,最后冷冻干燥,得到具有双层膜结构的缓释层产物;
S2、缓释层包裹复合芯:取配方量的复合酶和复合菌进行混合,得到复合芯,之后对复合芯喷洒步骤S1中制备得到的缓释层产物溶解后的溶液,冷冻干燥,即得于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物。
实施例3、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
配方:羟丙基甲基纤维素500g、海藻酸盐200g和聚酸酐300g;
复合酶:碱性蛋白酶500g、脂肪酶300g、纤维素酶300g和果胶酶300g;
复合菌:枯草芽孢杆菌菌粉1000g、巨大芽孢杆菌菌粉600g、固氮芽孢杆菌GD菌粉600g、JF芽孢杆菌菌粉500g、粪肠球菌菌粉600g、假丝酵母菌菌粉500g及沼泽红假单胞菌菌粉500g。
制备方法:
S1、缓释层的制备:取配方量的羟丙基甲基纤维素溶于1000ml 10mg/mL的NaOH水溶液中,冰浴搅拌条件下,加入配方量的海藻酸盐、聚酸酐和60ml环氧氯丙烷,慢慢加入,室温下反应10h,用稀盐酸中和,搅拌60min,离心除去气泡,倒入培养皿中,然后放入烘箱在60℃下烘干,最后冷冻干燥,得到具有双层膜结构的缓释层产物;
S2、缓释层包裹复合芯:取配方量的复合酶和复合菌进行混合,得到复合芯,之后对复合芯喷洒步骤S1中制备得到的缓释层产物溶解后的溶液,冷冻干燥,即得于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物。
对比例1、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
与实施例2相比,本对比例的区别仅在于:不含有聚酸酐。
制备方法参考实施例2。
对比例2、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
与实施例2相比,本对比例的区别仅在于:不含有海藻酸盐。
制备方法参考实施例2。
对比例3、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
与实施例2相比,本对比例的区别仅在于:不含有羟丙基甲基纤维素、海藻酸盐和聚酸酐。
制备方法参考实施例2。
对比例4、一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物及其制备方法
按照专利文献CN110627536A实施例1记载的方法制备。
试验例一、发酵结果测定
一、实验样品
本发明实施例1~3、对比例1~4制备得到的组合物
二、实验方法
2.1堆制方法
选用种养业固体有机废弃物,以畜禽粪便为主,并添加秸秆发酵制备有机肥(秸秆添加量为30%),其养分性质见表1。之后分别接种10%本发明实施例1~3,对比例1~4制备得到的组合物,水分控制在50%左右,自然条件下堆置发酵,每天下午记录温度后人工翻堆;在维持其高温8~10d后,停止翻堆。
表1堆置物料的主要养分性质
2.2堆肥时间及取样
堆置过程中每天上午8:00和下午5:00分别记录物料温度。
2.3有机肥测定指标
堆肥鲜样一部分用于测定其中的活菌数和芽孢杆菌总数,另一部分按1:5(体积比)的比例加入蒸馏水,振荡30min,4000r/min离心后取上清液,测定风干样中有机物质总量,腐殖酸总量。
三、实验结果
3.1堆置过程中的温度变化
实验结果如表2所示。
表2堆制过程中的温度变化
从表2中的数据可以得知,本发明实施例1~3制备得到的组合物在堆肥过程中的温度变化,堆置过程物料的温度稳定上升,分别于第1天和2天时的温度超过40℃,并于第4~10天保持很高水平,在停止翻堆后,堆肥仍可以自然放热持续维持高温期2~4d,并且在16d后温度逐渐降低至室温;从实施例1~3与对比例1~3的数据可以得出,对比例1~3由于缺少缓释层导致在发酵一开始时便处于快速发酵,高温的状态,且在第4~16d的时间内发酵温度一直保持在较高的温度无法降低,使得最终在得到相同量有机肥的情况下发酵周期延长;从对比例4的实验数据可以知道,对比例4的组合物由于发酵组合物的组成以及制备方法不同,虽然与本发明实施例1~3一样可以保持较高的发酵温度,但是维持的时间较短,无法完全的分解畜禽粪便中有机物,因此可以证明本发明中在复合芯外包裹缓释层有利于复合菌和复合酶的发酵,能够有效地分解畜禽粪便中有机物。
3.2堆制结束后的活菌数
实验结果如表3所示。
表3堆制结束后的活菌数
由表3中的数据可以得知,本发明实施例1~3制备得到的组合物在堆制结束后依旧能够保持较高的活菌数,从实施例1~3与对比例1~4的数据结果可以得知,本发明在复合芯外包裹缓释层能够给予复合菌群一个较好的发酵环境,同时能够保证进入到畜禽粪便参与发酵的复合菌保持一个具有较高且稳定的发酵效率,在发酵结束后未参与的复合菌将在缓释层内依旧保持较高的活性,并作为发酵后有机肥的养分之一进入到农作物的土壤中,进一步改善作物根际微生物,提高植物的抗病虫能力。
3.3堆置物料中的物质变化情况
实验结果如表4和表5所示。
表4堆置物料中主要有机物质的变化
表5堆置过程中腐殖酸含量的变化(以碳表示)
从表4中的数据可以得知,本发明实施例1~3制备得到的组合物在经过发酵之后,对发酵畜禽粪便中含有的有机物质具有较高的降解率,从实施例1~3与对比例1~4的数据可以得出,本发明在复合芯外层包裹缓释膜能够有效地提高复合菌群的活性,使得发酵过程的稳定进行,避免了过高温度等条件对复合芯活性的影响,进一步提高对发酵畜禽粪便中含有的有机物质的分解率。
从表5的数据可以得知,本发明实施例1~3制备得到的组合物才发酵的初期和末期均具有较高的腐殖酸含量,且在发酵的整个过程腐殖酸含量的增加率分别为13.8%、14.6%和13.4%,由实施例1~3与对比例1~4的数据可以证明本发明缓释物质的加入能够显著增加发酵过程中的腐殖酸含量,增加了有机肥的肥效。
从以上的实验可以得知本发明实施例1~3制备得到的组合物能够有效地增强发酵的效率增强粪便中有机成分的分解率,同时对复合芯包裹缓释层能够有效地控制发酵过程的稳定进行和为复合芯中菌种和生物酶的活性提供一个良好的发酵条件,使其在发酵结束之后依旧有大量存活的菌种和生物酶存留在有机肥中,作用于农作物的土壤中,进一步改善作物根际微生物,提高植物的抗病虫能力。本发明的组合物具有的发酵效率高,相比与其他的发酵物需要的量更少,且发酵周期较短,有利于节约生产的成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种用于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物,其特征在于,包括复合芯和缓释层,所述缓释层包裹于复合芯外,所述复合芯包括复合酶和复合菌粉。
2.如权利要求1所述组合物,其特征在于,所述复合酶包括以下组分及重量份数:碱性蛋白酶3~5份、脂肪酶1~3份、纤维素酶1~3份和果胶酶1~3份。
3.如权利要求1所述组合物,其特征在于,所述复合菌粉包括以下组分及重量份数:枯草芽孢杆菌菌粉5~10份、巨大芽孢杆菌菌粉3~6份、固氮芽孢杆菌GD菌粉3~6份、JF芽孢杆菌菌粉1~5份、粪肠球菌菌粉3~6份、假丝酵母菌菌粉1~5份和沼泽红假单胞菌菌粉1~5份。
4.如权利要求1所述组合物,其特征在于,所述复合芯总酶活为30~50万U/g,活菌总数为1012~1013CFU/Kg。
5.如权利要求1所述组合物,其特征在于,所述缓释层由羟丙基甲基纤维素、海藻酸盐和聚酸酐组成。
6.如权利要求5所述组合物,其特征在于,所述羟丙基甲基纤维素、海藻酸盐和聚酸酐的重量份数之比为(3~5):(1~2):(1~3)。
7.一种如权利要求1~6任一所述组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、缓释层的制备:取配方量的羟丙基甲基纤维素溶于NaOH水溶液中,冰浴搅拌条件下,加入配方量的海藻酸盐、聚酸酐和交联剂,慢慢加入,室温下反应6~10h,用稀盐酸中和,搅拌30~60min,离心除去气泡,倒入培养皿中,然后放入烘箱在40~60℃烘干,最后冷冻干燥,得到具有双层膜结构的缓释层产物;
S2、缓释层包裹复合芯:取配方量的复合酶和复合菌进行混合,得到复合芯,之后对复合芯喷洒步骤S1中制备得到的缓释层产物溶解后的溶液,冷冻干燥,即得于发酵畜禽粪便生产生物有机肥的组合物。
8.如权利要求7所述组合物的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中的交联剂为戊二醛或环氧氯丙烷。
9.如权利要求7所述组合物的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中羟丙基甲基纤维素与NaOH水溶液的质量体积比为1:2~5,g:mL,所述海藻酸盐与交联剂的质量体积比为1:0.1~0.3,g:mL。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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