CN114766599A - 废弃秸秆资源化的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种秸秆资源化处理的方法，具体包括如下步骤：(1)将饲用甜菜粉碎后打成浆料，加入复合菌剂混匀，得发酵剂；(2)将发酵剂加入到秸秆中，密封10‑30℃避光发酵30‑60d，制备得到黄贮饲料；所述复合菌剂由产朊假丝酵母、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌按照重量比为1‑5:0.5‑5:1‑5:1混合而成。本发明制备得到的黄贮饲料的pH值低、乳酸和乙酸含量高，抑制了发酵中有害菌的生长和有害物质丙酸、丁酸的生成，解决了饲料容易腐烂变质的问题，且粗蛋白和脂肪含量高，纤维素含量低，利于牛羊食用和消化，用于饲喂牛羊，可显著提高牛羊产量奶和奶品质，同时存储时间长，不易变质。

Description

废弃秸秆资源化的方法及其应用
技术领域
本发明属于环保领域的固体废物，具体涉及一种废弃秸秆资源化处理的方法及其应用。
背景技术
秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。甘肃省年产生秸秆2500万t，约有50％的各类农作物秸秆作被燃料，或直接翻入土中还田，不仅浪费资源还严重污染环境。《中华人民共和国大气污染防治法》和《甘肃省大气污染防治条例》都明确禁止焚烧秸秆，各级政府也出台相关政策，但由于缺乏秸秆无害化高效利用等相关技术的有效支撑，秸秆不能得到尽快综合利用，造成部分秸秆堆放在田间地头，对村容村貌和防火安全造成很大影响。
利用微生物菌剂对废弃秸秆进行发酵处理是实现废弃秸秆资源利用的重要方式之一。现有的处理方式主要是在秸秆中添加适量水和微生物菌剂，压实以后封装储存，利用微生物厌氧发酵产酸，软化秸秆，制成的饲料为黄贮饲料。但目前废弃秸秆饲料化的利用率很低，主要原因一是秸秆中纤维素含量高，直接饲喂牲畜，牲畜无法消化吸收；二是发酵制备的饲料，因发酵效果不佳导致秸秆营养损失严重且易腐烂变质，严重影响饲料的品质。因此需研究更高效的复合菌剂和发酵方法，以提高废弃秸秆饲料化的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种秸秆资源化处理的方法，具体包括如下步骤：
(1)将饲用甜菜粉碎后打成浆料，加入复合菌剂混匀，得发酵剂；
(2)将发酵剂加入到秸秆中，密封10-30℃避光发酵30-60d，制备得到黄贮饲料；
所述复合菌剂由产朊假丝酵母、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌按照重量比为1-5:0.5-5:1-5:1-5混合而成；
所述复合菌剂的加入量为饲用甜菜和秸秆总重量的0.005-0.05％；
所述秸秆与饲用甜菜的重量比为1-5:1。
本发明优选的技术方案，所述秸秆为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、甘蔗秸秆中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述秸秆经过粉碎揉丝预处理后再与甜菜混合，优选粉碎揉丝后的秸秆长度不高于3cm。
本发明优选的技术方案，所述甜菜浆料是将甜菜粉碎打浆至甜菜颗粒不大于1cm。
本发明优选的技术方案，所述甜菜浆料为泥状。
本发明优选的技术方案，所述饲用甜菜为甜饲2号。
本发明优选的技术方案，所述饲用甜菜含糖量为8％-12％。
本发明优选的技术方案，所述饲用甜菜中甜菜碱的含量大于0.5％，优选大于1％。
本发明优选的技术方案，所述秸秆与饲用甜菜浆料混合的重量比为1-3： 1。
本发明优选的技术方案，所述复合菌剂的加入量为饲用甜菜和秸秆总重量的0.01-0.1％，优选为0.0125-0.05％。
本发明优选的技术方案，所述复合菌剂中产朊假丝酵母、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌的重量比为2:1-1.5:1-1.5:1-2，优选为2:1.5:1:1或 2:1:1.5:2或2:1:2:2。
本发明优选的技术方案，所述复合菌剂中的活菌数大于200×108cuf/g，优选为大于250×108cuf/g。
本发明优选的技术方案，所述复合菌剂中产朊假丝酵母活菌数≥40×108cuf/g，枯草芽孢杆菌活菌数≥20×108cuf/g，屎肠球菌活菌数≥100×108cuf/g，嗜酸乳杆菌活菌数≥100×108cuf/g。
本发明优选的技术方案，步骤(2)中，将发酵剂加入到秸秆中调节含水率后，经压实、打捆、裹膜后，密封，10-30℃避光发酵30-60d。
本发明优选的技术方案，所述压实密度为50-650kg/m3，优选为100-500 kg/m3。
本发明优选的技术方案，所述含水率为60-75％，优选为65-70％。
本发明优选的技术方案，所述发酵温度为15-25℃。
本发明优选的技术方案，所述发酵时间为40-50d。
本发明优选的技术方案，所述秸秆中还可以加入辅料，优选为食盐、麸皮中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述秸秆的纤维素降解率为30.01％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中的干物质利用率为87.19％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中干基蛋白质含量不低于5％，优选不低于6％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中干物质含量不低于30％，优选不低于33％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中粗脂肪含量不低于1％，优选不低于1.5％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中干基中性洗涤纤维(NDF)含量不高于55％，优选不高于50％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中酸性洗涤纤维(ADF)含量不高于40％，优选不高于30％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料pH值为3-4.5，优选为3.5-4。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中乳酸含量不低于9mol/L，优选不低于10mol/L，乳酸占总有机酸比例不低于80％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中乙酸含量不低于3mol/L，乙酸占总有机酸比例不低于15％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中丁酸含量低于0.01mol/L，优选为未检出。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中丙酸含量低于0.01mol/L，优选为未检出。
本发明的另一目的在于提供了本发明上述的制备方法制备得到的黄贮饲料。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中的干物质利用率为87.19％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中干基蛋白质含量不低于5％，优选不低于6％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中干物质含量不低于30％，优选不低于33％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中粗脂肪含量不低于1％，优选不低于1.5％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中干基中性洗涤纤维(NDF)含量不高于55％，优选不高于50％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中酸性洗涤纤维(ADF)含量不高于40％，优选不高于30％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料pH值为3-4.5，优选为3.5-4。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中乳酸含量不低于9mol/L，优选不低于10mol/L，乳酸占总有机酸比例不低于80％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中乙酸含量不低于3mol/L，乙酸占总酸比例不低于15％。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中丁酸含量低于0.01mol/L，优选为未检出。
本发明优选的技术方案，所述黄贮饲料中丙酸含量低于0.01mol/L，优选为未检出。
本发明的另一目的在于本发明上述的制备方法制备得到的黄贮饲料在畜禽养殖中的应用。
除非另有说明，本发明涉及液体与液体之间的百分比时，所述的百分比为体积/体积百分比；本发明涉及液体与固体之间的百分比时，所述百分比为体积/重量百分比；本发明涉及固体与液体之间的百分比时，所述百分比为重量/ 体积百分比；其余为重量/重量百分比。
除非另有说明，本发明采用如下检测方法测定饲料中的物质：
干物质《GB 5009.3-2016》
粗脂肪《NY/T 1285-2007》
粗蛋白《GB 5009.5-2016》
中性洗涤纤维《GB/T 20806-2006》
酸性洗涤纤维《NY/T 1459-2007》
pH值《GB 5009.237-2016》
有机酸：安捷伦高效液相色谱仪1260串联6420A质谱仪。
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：
1.本发明科学选择酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、屎肠球菌四种菌复配，协同增效作用，提高发酵效果：酵母菌和乳酸菌可相互补充和优化生长条件，表现为可更快更好的发酵饲料，枯草芽孢杆菌和屎肠球菌均为有益菌，可有效抑制有害菌的生长。同时通过选择含糖量和甜菜碱含量高的饲用甜菜作为发酵原料，可以有效的供给发酵过程中菌所需的能量，提高饲料的营养成分。
2.本发明制备得到的黄贮饲料的pH值低、乳酸含量高和乙酸含量适中，抑制了发酵中有害菌的生长和有害物质丙酸、丁酸的生成，解决了饲料容易腐烂变质的问题，且粗蛋白和脂肪含量高，干物质利用率高，利于牛羊食用和消化，用于饲喂牛羊，可显著提高牛羊产量奶和奶品质，同时存储时间长，不易变质。
3.本发明方法简单、成本低、发酵效率高，适用于工业化生产。
附图说明
图1：实施例1-3制备得到的饲料中的酸性纤维、中性纤维含量；
图2：实施例1-3制备得到的饲料中的PH值；
图3：实施例1-3制备得到的饲料中的乳酸、乙酸含量；
图4：实施例1-3制备得到的饲料中的粗脂肪、粗蛋白含量；
图5：试验例2饲喂奶牛的日采食量、产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所描述的实施例范围中。
实施例中的秸秆均来自选用收获经济产量后的废弃玉米黄秸秆。
实施例中的饲用甜菜均为商购的甜饲2号，经测定其甜菜根体含糖率12％，干基蛋白质含量为13.3％，干物质含量为10.9％，粗灰分为13.5％，粗纤维为 9.1％，粗脂肪为1.0％、甜菜碱含量1.0％。
实施例中的复合菌剂为将产朊假丝酵母、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌按照2:1.5:1:1混合而成，产朊假丝酵母、枯草芽孢杆菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌均为商购，其中产朊假丝酵母活菌数≥40×108cuf/g，枯草芽孢杆菌活菌数≥20×108cuf/g，屎肠球菌活菌数≥100×108cuf/g，嗜酸乳杆菌活菌数≥100×108cuf/g。
实施例1
(1)将饲用甜菜0.75kg粉碎至1-2cm的小块，再打浆至甜菜颗粒≤1cm，得甜菜浆料，加入0.625g的复合菌剂，混匀，得发酵剂；
(2)取玉米秸秆4.25kg，粉碎揉丝至1.5-2cm，加入步骤(1)制备得到的发酵剂，混匀后，装填到10L的发酵桶中，调节含水率为65％，最大限度地压实压紧，并用胶带密封桶盖，于室温(15～25℃)避光保存，发酵50d，即得黄贮饲料。
实施例2
(1)将饲用甜菜1.5kg粉碎至1-2cm的小块，再打浆至甜菜颗粒≤1cm，得甜菜浆料，加入0.625g的复合菌剂，混匀，得发酵剂；
(2)取玉米秸秆3.5kg，粉碎揉丝至1.5-2cm，加入步骤(1)制备得到的发酵剂，混匀后，装填到10L的发酵桶中，调节含水率为65％，最大限度地压实压紧，并用胶带密封桶盖，于室温(15～25℃)避光保存，发酵50d，即得黄贮饲料。
实施例3
(1)将饲用甜菜2.25kg粉碎至1-2cm的小块，再打浆至甜菜颗粒≤1cm，得甜菜浆料，加入0.625g的复合菌剂，混匀，得发酵剂；
(2)取玉米秸秆2.75kg，粉碎揉丝至1.5-2cm，加入步骤(1)制备得到的发酵剂，混匀后，装填到10L的发酵桶中，调节含水率为65％，最大限度地压实压紧，并用胶带密封桶盖，于室温(15～25℃)避光保存，发酵50d，即得黄贮饲料。
实施例4
(1)将饲用甜菜30kg粉碎至1-2cm的小块，再打浆至甜菜颗粒≤1cm，得甜菜浆料，加入12.5g的复合菌剂，混匀，得发酵剂；
(2)取玉米黄秸秆70kg，粉碎揉丝至1.5-2cm，加入步骤(1)制备得到的发酵剂，混匀后，装填到150L的发酵桶中，调节含水率为65％，最大限度地压实压紧，并用胶带密封桶盖，于室温(15～25℃)避光保存，发酵50d，即得黄贮饲料。
试验例1
采样时，去掉黄贮桶最上层5cm和最底层5cm的黄贮饲料，均匀混合后，几何采样法取样。测定实施例1-3制备得到的饲料中的测定粗脂肪(CEE)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、pH值，乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量等参数，见图1-4，其中丙酸和丁酸未检出。
试验例2
将实施例2制备得到的黄贮饲料用于喂养奶牛，每日喂养，持续30天，相比用商购的秸秆黄贮饲料(商购于永登县绿祥园种植养殖农民专业合作社) 喂养奶牛，奶牛每日采食量、产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率均提高5％以上。
试验例3
将实施例4制备得到的黄贮饲料，与商购的秸秆黄贮饲料(商购于永登县绿祥园种植养殖农民专业合作社)置于露天存放5年。观测结果表明，实施例 4的黄贮饲料5年后各项指标与5年前相差不大，且未发生变质和出现异味。而商购的秸秆黄贮饲料2年后即开始腐烂变质无法使用。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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)

1.一种秸秆资源化处理的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将饲用甜菜粉碎后打成浆料，加入复合菌剂混匀，得发酵剂；
(2)将发酵剂加入到秸秆中，密封10-30℃避光发酵30-60d，制备得到黄贮饲料；
所述复合菌剂由产朊假丝酵母、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌按照重量比为1-5:0.5-5:1-5:1-5混合而成；所述复合菌剂的加入量为饲用甜菜和秸秆总重量的0.005-0.05％；所述秸秆与饲用甜菜的重量比为1-5:1。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、甘蔗秸秆中的任一种或其组合。
3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述秸秆经过粉碎揉丝预处理后再与甜菜混合，优选粉碎揉丝后的秸秆长度不高于3cm。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述甜菜浆料是将甜菜粉碎打浆至甜菜颗粒不大于1cm。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述秸秆与饲用甜菜浆料混合的重量比为1-3：1。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述复合菌剂的加入量为饲用甜菜和秸秆总重量的0.01-0.1％，优选为0.0125-0.05％。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述复合菌剂中产朊假丝酵母、屎肠球菌、枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌的重量比为2:1-1.5:1-1.5:1-2，优选为2:1.5:1:1或2:1:1.5:2或2:1:2:2。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将发酵剂加入到秸秆中调节含水率后，经压实、打捆、裹膜后，密封，10-30℃避光发酵30-60d。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的黄贮饲料。
10.如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的黄贮饲料或如权利要求9所述的黄贮饲料在畜禽养殖中的应用。
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