CN114075089A - 腐熟木质纤维素废弃物并制备富含腐植酸有机肥的方法 - Google Patents

腐熟木质纤维素废弃物并制备富含腐植酸有机肥的方法 Download PDF

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CN114075089A CN202010802284.1A CN202010802284A CN114075089A CN 114075089 A CN114075089 A CN 114075089A CN 202010802284 A CN202010802284 A CN 202010802284A CN 114075089 A CN114075089 A CN 114075089A
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Abstract

本申请公开了一种腐熟木质纤维素废弃物并制备富含腐植酸有机肥的方法，其中所述腐熟木质纤维素废弃物的方法，包括以下步骤：进行一期木质素降解期和二期纤维素半纤维素降解期，当发酵至GI指数大于等于80％时，废弃物基质腐熟为富含腐植酸的有机肥基质；所述腐熟方法中木质纤维素废弃物降解过程中腐植程度高、腐熟时间短、产品富含腐植酸。

Description

腐熟木质纤维素废弃物并制备富含腐植酸有机肥的方法
技术领域
本申请属于农业废弃物加工技术领域，具体涉及腐熟木质纤维素废弃物并制备富含腐植酸有机肥的方法。
背景技术
木质纤维素是地球上生物质年产量最多的种类。其中一些种类是与人类生产和生活密切相关的，例如作物秸秆、谷物外壳和固态发酵废弃物。稻是全球一半以上人口赖以生存的基本食粮，也是大部分中国人的基本食粮。我国每年稻米加工会产生4000万吨稻壳、1400多万吨米糠等有价值的副产品尚未得到很好的开发利用，通常被直接丢弃或者露天焚烧，造成了严重的环境污染，更重要的是大量的资源被浪费了。此外，在食醋酿造和白酒酿造中大量用做疏气材料的稻壳，在酿造结束后会形成大量糟渣稻壳，如对稻壳、糟渣稻壳处理不当，这部分夹带营养物质的糟渣稻壳会导致更严重的环境污染问题，还会造成资源浪费。相关数据表明中国白酒酒糟年产量达5000万吨，醋糟产量也有上千万吨的排放量，已经成为了传统酿造行业中的最难处理的固废。因此，科学合理地利用好稻壳、米糠、醋/酒糟稻壳等富含木质纤维素的生物质废弃物，不仅可以转化为新的、有用的功能材料，增加了可观的经济价值，还有助于降低废弃物处理成本。
目前常采用资源化处理技术对木质纤维素废弃物进行处理，有稻壳发电、稻壳建材化利用、酒糟/醋糟饲料化和能源化等生物质转化利用。从绿色环保的技术要求和工业反哺农业的政策导向上考虑，木质纤维素废弃物的生物质转化利用应该被充分重视。其原因有三：1)木质纤维素废弃物的生物质转化利用，可以直接将农业产出转化成农业输入，减少化肥、农药的使用量，提高农产品品质，促进物质循环、产业循环；2)木质纤维素废弃物的生物质转化利用，属于低能耗、绿色产业，可以避免建材化的污染问题和能源化的固定投资大的问题；3)木质纤维素废弃物的丰度具有“农村散布、城市集中”的特点，只有生物质转化技术方可因地制宜地原地处理，具备便利性和可行性。因此，木质纤维素废弃物的生物质转化技术应该成为主要的稻壳资源化利用技术，尤其以腐植技术为先。
采用一般的腐熟技术对酒糟或醋糟或稻壳等废弃物进行降解，在降解过程中，通常会发生腐植程度不高、腐熟时间过长等问题。因此，开发一种腐植程度高、可快速腐熟酒糟或醋糟稻壳的有机肥技术，具有重大的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供腐熟木质纤维素废弃物并制备富含腐植酸有机肥的方法，以解决现有技术中醋糟或酒糟或稻壳等废弃物降解过程中腐植程度不高、腐熟时间过长、产品优势不明显等问题。
为实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种腐熟木质纤维素废弃物的方法，包括以下步骤：
一期木质素降解期：于废弃物基质中依次接种黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、黑曲霉-白地霉混合菌、胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌，分别进行通气发酵，将废弃物基质中所包含的木质素进行发酵降解，发酵至废弃物基质的渗出液的电导率稳定为止；所述废弃物基质为酒糟、醋糟或稻壳基质；
二期纤维素半纤维素降解期：接种马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌进行通气发酵，将废弃物基质中所包含的纤维素和半纤维素分别发酵降解为单糖或寡糖，通气发酵后加入高温酒曲发酵至废弃物基质的渗出液的电导率稳定为止；当发酵至废弃物基质的发芽指数大于等于80％时，废弃物基质腐熟为富含腐植酸的有机肥基质；其中所述高温酒曲为卧堆发酵温度高过50℃的酒曲。
可选地，所述二期纤维素半纤维素降解期发酵完成后，当所述废弃物基质的发芽指数小于80％时，所述二期纤维素半纤维素降解期发酵完成后，于废弃物基质中采用氧化剂氧化杀菌处理1～2天，氧化处理后采用木醋液调节其pH值为3.7～4.0，调节为适宜一期木质素降解期的菌种接种环境；
进入所述一期木质素降解期进行发酵，所述一期木质素降解期发酵完成后，加入KOH调节所述废弃物基质的pH值为6.5～8.0，调节为适宜二期纤维素半纤维素降解期的菌种接种环境；
依次循环所述一期木质素降解期、所述二期纤维素半纤维素降解期的步骤，胁迫物料循环发酵至废弃物基质的发芽指数大于80％为止。
可选地，所述一期木质素降解期之前还包括：
构建预接种废弃物基质：
于废弃物100份中添加棉籽壳1份、豆饼粉1份、麸皮粉2份、过磷酸钙1 份和石膏1份，并添加氮肥至碳氮比为25～35：1；所述废弃物为富含木质纤维素的废弃物；氧化处理废弃物以杀灭自带菌群，加水调湿至废弃物中水分含量为65％～80％，静置1～2天，采用木醋液-盐酸混合液调节废弃物的pH值为 3.7～4.2，以构建预接种废弃物基质。
可选地，所述废弃物基质、所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、所述黑曲霉-白地霉混合菌和所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌的湿重比为1：0.5％～4％：0.5％～4％：0.5％～4％；
所述废弃物基质、所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌的湿重比为1：2％～7％；所述废弃物基质和所述酒曲的干重比为1：0.5％～4％。
可选地，所述废弃物基质、所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、所述黑曲霉-白地霉混合菌和所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌的湿重比为1：3％：2％：4％；
所述废弃物基质、所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌的湿重比为1：7％；所述废弃物基质和所述酒曲的干重比为1：3％。
可选地，所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌中黄孢原毛平革菌、香菇、猴头菇的细胞密度比为1：1：1；
所述黑曲霉-白地霉混合菌中黑曲霉、白地霉的细胞密度比为1：1；
所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌中胶红酵母、嗜鞣管囊酵母、醋酸菌、植物乳杆菌的细胞密度比为1：1：1：1；
所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌 -饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌中马克思克鲁斯菌、热带假丝酵母、季也蒙假丝酵母、毕赤酵母、长双歧杆菌、饲用枯草芽孢杆菌、绿色木霉的细胞密度比为1：1：1：1：1：1：1。
可选地，于废弃物基质中接种黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌进行通气发酵，翻堆发酵2～5天，接种黑曲霉-白地霉混合菌进行通气发酵，翻堆发酵2～5 天，接种胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌进行通气发酵，其中每次通气发酵的通气量均为0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质；
于废弃物基质中接种马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌进行通气发酵，垄起卧堆，发酵4～7天，通气发酵的通气量为0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质。
本申请实施例又一方面提供了一种富含黑腐酸有机肥的制备方法，包括以下步骤：
采用上述腐熟木质纤维素废弃物的方法制备得到的富含腐植酸的有机肥基质，采用KOH调节所述富含腐植酸的有机肥基质的pH值为11～12，过滤分离所述富含腐植酸的有机肥基质中的清液和固形物；
采用木醋液-无机酸混合液调节清液pH值为3～5，得二轮清液和沉淀物，浓缩沉淀物水分含量至25％以下，得到一种富含黑腐酸有机肥。
本申请实施例再一方面提供了一种富含黄腐酸有机肥的制备方法，包括以下步骤：
采用上述腐熟木质纤维素废弃物的方法制备得到的富含腐植酸的有机肥基质，采用KOH调节所述富含腐植酸的有机肥基质的pH值为11～12，过滤分离所述富含腐植酸的有机肥基质中的清液和固形物；
采用木醋液-无机酸混合液调节清液pH值为3～5，得二轮清液和沉淀物，加热浓缩所述二轮清液，得到一种富含黄腐酸有机肥。
本申请实施例再一方面提供了一种富含腐植酸有机肥，所述富含腐植酸有机肥的制备包括以下步骤：
采用上述腐熟木质纤维素废弃物的方法处理废弃物基质；
调节废弃物基质的钾、氮、磷含量合乎有机肥标准，得到一种富含腐植酸有机肥。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例使用的菌群酶系全面、活力强，因此可以迅速腐熟富含木质素的稻壳；不仅解决了传统腐熟技术腐熟木质纤维素废弃物时间长的难题，还可以扩大腐熟材料种类，如锯末、木屑、树叶等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例所述酒糟稻壳的腐熟方法流程示意图；
图2示出了本申请一实施例所述酒糟稻壳的腐熟方法中发酵周期内物料理化性状表现图；
图3示出了不同有机肥种植小白菜的生长表现图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
稻壳中木质素约占30％、半纤维素约占22％、纤维素约占27％、酸不溶灰分(二氧化硅为主)约占13％，因而稻壳是制备富含硅素和腐植酸有机肥的好原料。然而，正是由于稻壳木质素含量高和木质纤维素结构抗降解屏障的缘故，现有的稻壳腐植化技术存在诸多问题，如腐植程度不高、腐熟时间过长，有机肥产品功能单一、活性基团和分子偏少，且不足以解决当前的农村土壤问题，如连作障碍、盐渍化、重金属污染等严峻问题。
发明人在研究稻壳降解过程中发现，这些问题可归因于3个深层次原因：
1)传统的腐植化技术针对的是少木质素底物如畜禽粪便、蔬菜尾菜、豆渣等，因为菌群主要为芽孢类、霉菌类等缺乏降解木质素的菌群；
2)传统的腐熟剂不选用白腐菌群是因为菌种不便运输和扩种，却忽略了木质素酶系在腐熟木质纤维素废弃物的先锋作用；
3)传统的腐熟过程只重视无害化，不注重其活性物质和功能，因而在实际应用出现用量大、施肥劳动强度大、促生和抗逆等生物功能不充分彰显等特点。
因此，本申请实施例中发明人开发的酒糟稻壳的腐熟方法、富含腐植酸有机肥和富含黄腐酸有机肥，可快速腐熟稻壳、催化生成富含硅质和腐植酸等活性分子的有机肥技术，具有重大的现实意义。
具体的，本申请实施例提供了一种腐熟木质纤维素废弃物的方法、富含腐植酸有机肥和富含黄腐酸有机肥。
其中，本申请实施例提供的一种腐熟木质纤维素废弃物的方法，包括以下步骤：
S200，一期木质素降解期：
于废弃物基质中依次接种黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、黑曲霉-白地霉混合菌、胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌，分别进行通气发酵，将废弃物基质中所包含的木质素进行发酵降解，发酵至废弃物基质的渗出液的电导率稳定为止；
具体地，
于废弃物基质中接种黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌进行通气发酵，翻堆发酵2～5天，接种黑曲霉-白地霉混合菌进行通气发酵，翻堆发酵2～5天，翻堆废弃物基质，接种胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌进行通气发酵，发酵至废弃物基质的电导率稳定为止，电导率稳定的判定条件为连续3 天测定其结果稳定；通气发酵中为通入空气进行发酵，通气发酵的通气量为 0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质。
所述废弃物基质、所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、所述黑曲霉- 白地霉混合菌和所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌的湿重比为1：0.5％～4％：0.5％～4％：0.5％～4％；
所述废弃物基质、所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、所述黑曲霉- 白地霉混合菌和所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌的湿重比为1：3％：2％：4％；
具体地，所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌中黄孢原毛平革菌、香菇、猴头菇的细胞密度比为1：1：1；
所述黑曲霉-白地霉混合菌中黑曲霉、白地霉的细胞密度比为1：1；
所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌中胶红酵母、嗜鞣管囊酵母、醋酸菌、植物乳杆菌的细胞密度比为1：1：1：1；
上述各菌种为使用常规培养基独立通氧深层发酵各菌种而得。
上述菌群均为嗜酸性或耐酸性菌群。其中，黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌为白腐菌群，其为喜酸性的高产木质素酶的菌群；黑曲霉-白地霉混合菌为木霉菌群，其中黑曲霉可高产纤维素酶，白地霉可利用戊糖快速生长；胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌为酵母菌群，木霉菌群和酵母菌群构成纤维素酶菌群；
在一期木质素降解期发酵过程中按顺序逐步接入白腐菌群、木霉菌群、酵母菌群，通气培养使之充分发挥木质素降解酶、纤维素酶和充分吸收代谢产物等优势；各混合菌将稻壳中的木质素等抗降解屏障，将木质素分解成苯丙烷类小聚体分子。
S300，二期纤维素半纤维素降解期：
接种马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌 -饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌进行通气发酵，将废弃物基质中所包含的纤维素和半纤维素分别发酵降解为单糖或寡糖，通气发酵后加入高温酒曲发酵至废弃物基质的渗出液的电导率稳定为止，其中所述高温酒曲为卧堆发酵温度高过50℃的酒曲；
一期木质素降解期发酵结束后，可以调节废弃物基质的pH值为7.0，然后进入二期纤维素半纤维素降解期；具体地，可通过KOH或氨水等碱性物质调节一期发酵结束后的废弃物基质的pH值为6.5～8.0；
二期纤维素半纤维素降解期的发酵过程中接入细菌、酵母菌、霉菌混合菌群，可以充分解除一期木质素降解期发酵过程中的代谢物反馈抑制，从而促进腐熟；二期纤维素半纤维素降解期发酵过程中各混合菌可选择性降解稻壳中的纤维素、半纤维素，将其分解成糖类如单糖或寡糖。
具体地，
所述二期纤维素半纤维素降解期的步骤中，于废弃物基质中接种马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌进行通气发酵，垄起卧堆，发酵4～7天后，加入高温酒曲发酵，酒曲发酵为45℃～65℃发酵，发酵6天～13天，发酵至废弃物基质的电导率稳定为止；通气发酵中为通入空气进行发酵，通气发酵的通气量为0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质。
所述二期纤维素半纤维素降解期的步骤中，所述废弃物基质、所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌的湿重比为1：2％～7％；所述废弃物基质和所述酒曲的干重比为1：0.5％～4％。
优选地，所述废弃物基质、所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌的湿重比为 100％：7％；所述废弃物基质和所述酒曲的干重比为1：3％。
所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌 -饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌中马克思克鲁斯菌、热带假丝酵母、季也蒙假丝酵母、毕赤酵母、长双歧杆菌、饲用枯草芽孢杆菌、绿色木霉的重量份数比为1：1：1：1：1：1：1。
上述各菌种为使用常规培养基独立通氧深层发酵各菌种而得。
S400，三期腐植酸生成期：检测发芽指数GI是否大于等于80％；
依次循环一期木质素降解期、二期纤维素半纤维素降解期的步骤，循环至废弃物基质的发芽指数大于等于80％为止，废弃物基质腐熟为富含腐植酸的有机肥基质。
检测二期纤维素半纤维素降解期发酵结束后的废弃物基质的发芽指数GI是否大于等于80％，如发芽指数GI小于80％，说明废弃物基质的腐熟程度不高，则执行S200步骤，将废弃物基质调整为适合一期木质素降解期发酵的条件，一期木质素降解期发酵和二期纤维素半纤维素降解期发酵交替进行、反复循环并逐级形成腐植酸物质；如GI指数大于等于80％，则说明稻壳基本腐熟。
具体地，
所述一期木质素降解期发酵完成后，检测所述废弃物基质的发芽指数不高于80％时，于废弃物基质中采用氧化剂氧化处理物料1～2天，氧化处理后采用木醋液调节其pH值为3.7～4.0，以使所述废弃物基质调节为适宜一期木质素降解期的菌种接种环境；
进入所述一期木质素降解期进行发酵，所述一期木质素降解期发酵完成后，加入KOH调节废弃物基质pH值至6.5～8.0，以使所述废弃物基质调节为适宜二期纤维素半纤维素降解期的菌种接种环境；
依次循环所述一期木质素降解期、所述二期纤维素半纤维素降解期，循环至废弃物基质的发芽指数大于80％为止，所述废弃物基质腐熟为富含腐植酸的有机肥基质。
本申请实施例通过构建白腐菌群，可以降解木质素成腐植质母体分子，从而使得产品富含腐植酸，优于同类产品。
本申请实施例使用的菌群酶系全面、活力强，因此可以迅速腐熟富含木质素的稻壳；不仅解决了传统腐熟技术腐熟稻壳时间长的难题，还可以扩大腐熟材料种类，如锯末、木屑、树叶等。
本申请实施例在一期木质素降解期按顺序依次接入白腐菌群、木霉菌群、酵母菌群，通气培养使之充分发挥木质素降解酶、纤维素酶和充分吸收代谢产物等优势；二期纤维素半纤维素降解期的发酵过程中接入细菌、酵母菌、霉菌混合菌群，可以充分解除一期木质素降解期发酵过程中的代谢物反馈抑制，从而促进腐熟；二期纤维素半纤维素降解期发酵过程中各混合菌可选择性降解稻壳中的纤维素、半纤维素，将其分解成糖类如单糖或寡糖；本申请实施例使用的菌群，在时空上互相提供营养和分解有毒代谢物，进而避免传统腐熟菌群的适应力不足的弊端。本申请实施例所述腐熟方法中废弃物基质降解过程中腐植程度高、腐熟时间短。
在步骤S200之前，还包括：
S100，构建富含木质纤维素的废弃物基质
构建预接种废弃物基质的步骤，包括：
于废弃物100份中添加棉籽壳1份、豆饼粉1份、麸皮粉2份、过磷酸钙1 份和石膏1份，并添加氮肥至碳氮比为25～35：1；所述废弃物为富含木质纤维素的废弃物如稻壳、酒糟或醋糟；稻壳可以是稻米加工的副产品，也可以是食醋或白酒酿造过程中产出的糟渣，稻壳进行发酵前，需要对稻壳进行预处理，构建预接种的废弃物基质；
氧化处理废弃物，以杀灭自带菌群，加水调湿至废弃物中水分含量为 65％～80％，静置1～2天，采用木醋液-盐酸混合液调节废弃物的pH值为3.7～4.2，以构建预接种废弃物基质。
于废弃物100份中添加棉籽壳1份、豆饼粉1份、麸皮粉2份、过磷酸钙1 份和石膏1份，并添加氮肥至碳氮比为25～35：1；
氧化处理废弃物，加水调湿至废弃物中水分含量为65％～80％，静置1～2天，采用木醋液-盐酸混合液调节废弃物的pH值为3.7～4.2，以构建预接种废弃物基质。
其中，棉籽壳、豆饼、麸皮、过磷酸钙等可以补充稻壳中的基础营养物质；可采用双氧水、漂白粉、漂白水进行氧化处理，如可以仅添加双氧水、仅添加漂白粉、仅添加漂白水、添加漂白粉和漂白水；其中木醋液-盐酸混合液中木醋液和盐酸的体积比可以为1:1。
作为一具体实施例，于废弃物100份中添加棉籽壳1份、豆饼粉1份、麸皮粉2份、过磷酸钙1份和石膏1份，并添加氮肥至碳氮比为25～35：1；
添加废弃物基质重量份数0.05％的双氧水进行氧化处理，氧化处理后，加水调湿稻壳至废弃物基质中水分含量为65％～80％，将废弃物基质平铺放置，平铺高度为30～50cm，平铺的物料底部可设置曝气管，方便通气发酵，静置1～2天后，添加体积比为1:1的木醋液-盐酸混合液调节pH值为3.7～4.2。传统腐熟过程大多不挖掘诱导物，不利用诱导物增加腐熟效率，而本申请实施例利用木醋液的芳香族物质和氧化剂对白腐菌进行诱导，使其分泌大量木质素降解酶，即可充分挖掘菌群活力，又可大幅度地利用林业副产品于农业用途，促进产业串联、物料闭环。
作为另一具体实施例，取100份稻壳中的20～30份稻壳进行粉碎，粉碎至1mm粒径，粉碎的稻壳与未粉碎的稻壳进行混合处理；混合处理后加入棉籽壳 1份、豆饼粉1份、麸皮粉2份、过磷酸钙1份、石膏1份，以及氮肥，依次进行氧化处理，加水调湿、调节pH值为3.7～4.2。适当粉碎稻壳可以促进白腐菌群迅速被诱导出木质素降解酶，缩短菌群的延滞期。
基于上述各本申请实施例所述的腐熟方法，将废弃物基质进行腐熟处理后，可将其应用于富含腐植酸或黄腐酸有机肥的制备。
本申请实施例另一方面提供了一种富含黑腐酸有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用上述实施例所述腐熟方法处理废弃物基质；
制备得到的富含腐植酸的有机肥基质，采用KOH调节所述富含腐植酸的有机肥基质的pH值为11～12，过滤分离所述富含腐植酸的有机肥基质中的清液和固形物；
采用木醋液-无机酸混合液调节清液pH值为3～5，得二轮清液和沉淀物，浓缩沉淀物水分含量至25％以下，得到一种富含黑腐酸有机肥。
木醋液-无机酸混合液可以为木醋液-盐酸混合液或木醋液-硫酸混合液，其中木醋液和盐酸的体积比可以为1:1，木醋液-硫酸混合液的体积比可以为1：2；此有机肥中富含硅素、钾素、腐植酸。
本申请实施例又一方面提供了一种黄腐酸有机肥其制备方法包括以下步骤：
采用上述实施例所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法制备得到的富含腐植酸的有机肥基质，采用KOH调节所述富含腐植酸的有机肥基质的pH值为 11～12，过滤分离所述富含腐植酸的有机肥基质中的清液和固形物；
采用木醋液-无机酸混合液调节清液pH值为3～5，得二轮清液和沉淀物，加热浓缩所述二轮清液，得到一种富含黄腐酸有机肥。
本申请实施例又一方面提供了一种富含腐植酸有机肥的制备方法，包括以下步骤：
采用上述任一实施例所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法处理废弃物基质；
调节废弃物基质的钾、氮、磷含量合乎有机肥标准，得到一种富含腐植酸有机肥。
本申请实施例所述的有机肥产品具有多活性物质、多矿质养分、多功能用途的诸多优点。具体概括为5个方面：1)来自白腐菌分解木质素的苯丙烷衍生物及苯环开环衍生物，具备腐植酸的性能和植物刺激素的性能，提高肥料使用率、促生、提高植物抗逆性和改良盐碱地和重金属污染地的特点；2)腐熟物料含有丰富硅肥和钾肥且为腐植酸结合态比普通化肥更具备缓释、淋湿率低的特点；3)发酵过程添加的木醋液活性分子将继续保留在物料中，起到激活土壤益生菌群的作用；4)发酵过程中，菌群经过木醋液酚酸的胁迫逐渐筛选出抗性，且使用的白腐菌菌有拮抗植物病菌的特性，因此产品可用于解决土壤连作障碍；5)该腐熟材料由于腐熟程度深和富有活性基团，具备吸附微生物菌剂的优势，是其他复配肥的好基质。
以下通过具体实施例对本申请作进一步说明：
实施例1
一种酒糟稻壳的腐熟方法，包括以下步骤：
S101，培养各菌种
使用适合各菌种的常见培养基培养菌种至最高生物质密度。菌种包括黄孢原毛平革菌、香菇、猴头菇、白地霉、黑曲霉、胶红酵母、嗜鞣管囊酵母、醋酸菌、植物乳杆菌、马克斯克鲁维酵母、热带假丝酵母、季也蒙假丝酵母、毕赤酵母、长双歧杆菌、饲用枯草芽孢杆菌、绿色木霉；
酒曲采用贵州省茅台镇的酱香型白酒酒曲。
S102，构建废弃物基质
准备75kg干稻壳醋糟，其中15kg粉碎至粒径1mm，粉碎后的醋糟和未粉碎的醋糟混合，混合后的醋糟中加入棉籽壳0.75kg、豆粕粉0.75kg、麸皮粉0.75kg、过磷酸钙0.75kg、石膏0.75kg，添加水分至废弃物基质中水分含量为 65％，添加双氧水至废弃物基质湿重的0.05％，将其置于陶缸内，废弃物基质的底部放置通气气石3～5个，放置2天，使用木醋液-盐酸混合液(v/v，1:1)将废弃物基质的pH值调至4.0；
S103，一期木质素降解期
将黄孢原毛平革菌、香菇、猴头菇扩培好的菌液各自按1％的废弃物基质湿重接到醋糟中，搅拌均匀，通气发酵2天，通气量0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质；
其后，将白地霉、黑曲霉菌液各自按1％的废弃物基质湿重接入醋糟中，搅拌均匀，通气发酵2天，通气量0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质；
再后，将胶红酵母、嗜鞣管囊酵母、醋酸菌、植物乳杆菌菌液各自按1％的废弃物基质湿重接入废弃物基质，搅拌均匀，通气发酵，通气量0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质，并每天测定废弃物基质挤出液电导率，连续3天内电导率稳定，则发酵结束。
S104，二期纤维素半纤维素降解期
使用KOH溶液将废弃物基质pH值调节至7.0，然后接入培养好的马克斯克鲁维酵母、热带假丝酵母、季也蒙假丝酵母、毕赤酵母、长双歧杆菌、饲用枯草芽孢杆菌、绿色木霉，各自按1％的废弃物基质湿重接入废弃物基质，搅拌均匀，通气发酵7天，通气量0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质；
其后加入废弃物基质干重的3％的茅台大曲，拌匀，通气发酵，发酵过程使用KOH溶液调节废弃物基质pH值为6.5～8.5，并每天测定物料挤出液电导率，并每天测定废弃物基质挤出液电导率，连续3天内电导率稳定，则发酵结束；发酵结束后自然放置至堆体温度与气温等同。
参阅图2，图2为发酵周期内物料理化性状表现图，其中图2A为随发酵时长变化废弃物基质温度变化图；图2B为随发酵时长变化废弃物基质挤出液电导率Ec值变化图；图2C为随发酵时长变化废弃物基质pH值变化图；
参阅图2A，堆体温度在一期发酵的10天内，温度保持在32℃以下，足以保证白腐菌菌群常温下发挥木质素降解酶系和纤维素降解酶系的优势，而该阶段的木霉菌群、酵母菌群则充分吸收木质素酶、纤维素酶降解得来的戊糖、己糖。
且由于一期发酵过程的体态为平铺状态，温度尚能保持在32℃以下，利于白腐菌和黑曲霉等充分发挥酶系优势。
从第20天开始，废弃物基质接种茅台大曲后进入高温腐熟阶段，温度维持在50℃以上8天，完全达到杀灭寄生虫卵等无害化处理的要求。因此，本方法输出的产品无传染病等二次污染风险。
参阅图2B，废弃物基质挤出液的电导率在一期发酵初期逐步上升，说明废弃物基质中大分子逐步降解和电离，因此Ec值逐步上升。Ec值在第15天到22 天比较稳定，此阶段为木质素、纤维素降解与腐植物质逐渐平衡的过程，因此才有这种平稳的趋势；此过程中白腐菌群打开木质素苯环和侧基并形成活性端，纤维素酶菌群分解纤维素、半纤维素成己糖和戊糖，其他菌群将这些己糖、戊糖转化成活性基团，最后在混合体系中苯丙烷或开环苯环基团与活性小分子形成腐植质，因此本实施例中白腐菌群可以迅速腐熟稻壳。
参阅图2C，废弃物基质的pH值通过木醋液、KOH等物质得到合适调控，可以维持一、二期发酵过程的pH值，从而保证发酵顺利进行。
实施例2
一种富含腐植酸有机肥及其制备方法
采用实施例1所述的酒糟稻壳的腐熟方法处理废弃物基质；
通过KOH溶液调节腐熟处理后的废弃物基质的pH值为11，过滤分离废弃物基质中的清液和固形物；
采用体积比为1:1的木醋液-盐酸混合液调节固形物的pH值为7.0，调节固形物中水分含量为10％，得到一种有机肥。
实施例3
腐熟稻壳种植小白菜的性能表现
材料与方法：
供试肥料：张家界市购普通腐熟鸡粪和以实施例2制备的富含腐植酸有机肥。
试验地土壤属于砂质壤土。试验前土壤的基本理化性状为：有机质 7.30g/kg、全氮1.03g/kg、硝氮2.11mg/kg、氨氮33.36mg/kg、碱解氮98.32 mg/kg、全磷252.38mg/kg、速效磷1.53mg/kg、pH值为6.10。
试验小区为1*1m的土壤，以每平方试验土壤加入500g市售腐熟鸡粪肥为 CKN组，以同等条件施加实施例2所述的富含腐植酸有机肥为CKB组，以不施加肥为CK组。
以绿源禾心公司的小白菜品种为试验品种，播种密度25棵/m2。作日常的栽培维护理，当试验蔬菜的任何一组已明显成熟时，停止试验，测定各组的相关指标。相关指标有：测定指标有株高、叶长、叶宽、叶片数。另外按NYT1971-2010 测定肥料的腐植酸含量，按GBT34765-2017测定肥料的黄腐酸含量。
结果与分析：
从表1看，实施例2所述的有机肥为腐熟稻壳肥，其总腐植酸含量很高，达40％。而相比较之下，腐熟鸡粪肥的总腐植酸仅为7.5％。此现象跟腐熟物料的物质基础有关，即原料富含木质素。另外，有机肥中的黄腐酸含量达物料的 30％，占总腐植酸的75％。这说明腐植质的形成主要以小分子的、低聚合度的黄腐酸居多，与白腐菌漆酶既可以解开木质素聚体还也可破坏苯环和侧链有关。因为这些酶使得小聚体腐植酸物质无法迅速生产大聚体。另外，和矿源黄腐酸不同，三十天作用的腐熟生化反应是无法跟上一年的煤炭形成时间相比的。然而这并不影响生化腐植酸的效果。
表1两种腐熟有机肥腐植酸含量比较
组别 总腐植酸含量/％ 黄腐酸含量/％
CKB组 40.1±3.5 30.3±1.3
CKN组 7.5±0.6 5.1±0.3
参阅图3，不同有机肥种植小白菜的生长表现图，无论是张家界市售腐熟鸡粪，还是本试验的腐熟稻壳肥，均比不施肥能提高小白菜的生长表现。这说明，本试验的腐熟稻壳肥是有肥效的。其次，比较图3的4个分图，可以看出来腐熟稻壳肥均明显优于腐熟鸡粪肥。分析原因如下：第一，腐植酸具有植物刺激素的特点，从而促进小白菜生长发育。第二，本试验所使用的菌种在腐熟结束后仍有不少活菌残存于腐熟肥料中，因此起到菌肥的作用。例如植物乳杆菌和绿色木霉菌便是可以用作土壤病害拮抗菌。第三，本试验所使用的的腐熟菌拥有分解大分子物质成小分子溶解物质的特点，因此这些小分子可以直接被小白菜根部吸收，起到根部直接积累有机物的优势。
因此，使用本技术可以制备出富含腐植酸有机肥，并且该有机肥具备明显的生物活性，促进作物生长发育。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一期木质素降解期：于废弃物基质中依次接种黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、黑曲霉-白地霉混合菌、胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌，分别进行通气发酵，将废弃物基质中所包含的木质素进行发酵降解，发酵至废弃物基质的渗出液的电导率稳定为止；
二期纤维素半纤维素降解期：接种马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌进行通气发酵，将废弃物基质中所包含的纤维素和半纤维素分别发酵降解为单糖或寡糖，通气发酵后加入高温酒曲发酵至废弃物基质的渗出液的电导率稳定为止；当发酵至废弃物基质的发芽指数大于等于80％时，废弃物基质腐熟为富含腐植酸的有机肥基质；其中所述高温酒曲为卧堆发酵温度高过50℃的酒曲。
2.如权利要求1所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，所述二期纤维素半纤维素降解期发酵完成后，当所述废弃物基质的发芽指数小于80％时，于废弃物基质中采用氧化剂氧化杀菌处理1～2天，氧化处理后采用木醋液调节其pH值为3.7～4.0，调节为适宜一期木质素降解期的菌种接种环境；
进入所述一期木质素降解期进行发酵，所述一期木质素降解期发酵完成后，加入KOH调节所述废弃物基质的pH值为6.5～8.0，调节为适宜二期纤维素半纤维素降解期的菌种接种环境；
依次循环所述一期木质素降解期、所述二期纤维素半纤维素降解期的步骤，胁迫废弃物基质循环发酵至发芽指数大于80％为止。
3.如权利要求1所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，所述一期木质素降解期之前还包括：
所述废弃物基质的制备方法包括：
于废弃物100份中添加棉籽壳1份、豆饼粉1份、麸皮粉2份、过磷酸钙1份和石膏1份，并添加氮肥至碳氮比为25～35：1；所述废弃物为富含木质纤维素的废弃物；氧化处理废弃物以杀灭自带菌群，加水调湿至废弃物中水分含量为65％～80％，静置1～2天，采用木醋液-盐酸混合液调节废弃物的pH值为3.7～4.2，以构建富含木质纤维素的废弃物基质。
4.如权利要求1所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，
所述废弃物基质、所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、所述黑曲霉-白地霉混合菌和所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌的湿重比为1：0.5％～4％：0.5％～4％：0.5％～4％；
所述废弃物基质、所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌的湿重比为1：2％～7％；所述废弃物基质和所述酒曲的干重比为1：0.5％～4％。
5.如权利要求4所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，
所述废弃物基质、所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌、所述黑曲霉-白地霉混合菌和所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌的湿重比为1：3％：2％：4％；
所述废弃物基质、所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌的湿重比为1：7％；所述废弃物基质和所述酒曲的干重比为1：3％。
6.根据权利要求1所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，
所述黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌中黄孢原毛平革菌、香菇、猴头菇的细胞密度比为1：1：1；
所述黑曲霉-白地霉混合菌中黑曲霉、白地霉的细胞密度比为1：1；
所述胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌中胶红酵母、嗜鞣管囊酵母、醋酸菌、植物乳杆菌的细胞密度比为1：1：1：1；
所述马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌中马克思克鲁斯菌、热带假丝酵母、季也蒙假丝酵母、毕赤酵母、长双歧杆菌、饲用枯草芽孢杆菌、绿色木霉的细胞密度比为1：1：1：1：1：1：1。
7.如权利要求1所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法，其特征在于，
于废弃物基质中接种黄孢原毛平革菌-香菇-猴头菇混合菌进行通气发酵，翻堆发酵2～5天，接种黑曲霉-白地霉混合菌进行通气发酵，翻堆发酵2～5天，接种胶红酵母-嗜鞣管囊酵母-醋酸菌-植物乳杆菌混合菌进行通气发酵，其中每次通气发酵的通气量均为0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质；
于废弃物基质中接种马克思克鲁斯菌-热带假丝酵母-季也蒙假丝酵母-毕赤酵母-长双歧杆菌-饲用枯草芽孢杆菌-绿色木霉混合菌进行通气发酵，垄起卧堆，发酵4～7天，通气发酵的通气量为0.3～0.5m3/h/m3废弃物基质。
8.一种富含黑腐酸有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用权利要求1～7任一项所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法制备得到的富含腐植酸的有机肥基质，采用KOH调节所述富含腐植酸的有机肥基质的pH值为11～12，过滤分离所述富含腐植酸的有机肥基质中的清液和固形物；
采用木醋液-无机酸混合液调节清液pH值为3～5，得二轮清液和沉淀物，浓缩沉淀物水分含量至25％以下，得到一种富含黑腐酸有机肥。
9.一种富含黄腐酸有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用权利要求1～7任一项所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法制备得到的富含腐植酸的有机肥基质，采用KOH调节所述富含腐植酸的有机肥基质的pH值为11～12，过滤分离所述富含腐植酸的有机肥基质中的清液和固形物；
采用木醋液-无机酸混合液调节清液pH值为3～5，得二轮清液和沉淀物，加热浓缩所述二轮清液，得到一种富含黄腐酸有机肥。
10.一种富含腐植酸有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用权利要求1～7任一项所述的腐熟木质纤维素废弃物的方法处理废弃物基质；
调节废弃物基质的钾、氮、磷含量合乎有机肥标准，得到一种富含腐植酸有机肥。
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