CN116042495B - 一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂及其应用，属于生物医药技术领域。所述复合微生物制剂是由长枝木霉（Trichoderma longibrachiatum）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）和嗜热脂肪地芽胞杆菌（Geobacillus stearothermophilus）按质量比（1‑3）：（1‑3）：（1‑3）组成。本发明的复合微生物制剂对于畜禽粪污的除臭和降解具有显著的协同增效作用，取得了1+1＞2的效果。本发明的复合微生物制剂有利于畜禽粪污中有机质的降解，在堆肥中也具有潜在的应用前景。

Description

一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂及其应用
技术领域
本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂及其应用。
背景技术
随着畜牧业的迅速发展，畜禽生产带来的粪污亦愈来愈多。畜禽粪污处理的目的是将其无害化、减量化和资源化，最大限度的满足环境可接受性及可行性。但由于畜禽粪污成分复杂、污染负荷，治理难度大。从技术上考虑，由于含水率高，污染物采用施肥方式回用农田时运输、储放、施用都十分不便，又由于化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、悬浮固体（SS）含量高，采用接触氧化、生化曝气等城市污水的处理方法也十分困难。近年来，畜禽粪污处理与资源化利用主要以能源化利用和肥料化利用为主，并取得了一些成效，但仍无法全面高效的处理和利用畜禽粪污。
生物发酵处理畜禽粪污是实现其能源化利用和肥料化利用的主要手段。研究表明：使用复合菌剂可以提高堆肥中功能微生物的种类和数量，能够促进畜禽养殖废弃物的降解，提高经济效益和生态环境效益。但由于微生物种类繁多，不同微生物降解畜禽粪污的作用机理和能力存在差异，并且不同微生物之间存在拮抗、共生、竞争等多种复杂的关系；因此，开发具有高效降解畜禽粪污功能的微生物复合菌群仍是目前研究的重点和难点所在。
发明内容
针对上述现有技术中存在的开发具有高效降解畜禽粪污功能的微生物复合菌群比较困难的技术问题，本发明的目的是提供一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂及其应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂，由长枝木霉、热带假丝酵母和嗜热脂肪地芽胞杆菌按质量比（1-3）：（1-3）：（1-3）组成。
优选的，上述复合微生物制剂中，所述长枝木霉、热带假丝酵母和嗜热脂肪地芽胞杆菌的质量比为1:1:1。
优选的，上述复合微生物制剂的总活菌数≥108cfu/g。
本发明的降解畜禽粪污的复合微生物制剂是由木霉菌、酵母菌和芽孢杆菌三种类型的微生物复配而成，各菌株之间无拮抗作用，能够自由组合；且三株菌对于畜禽粪污的降解和除臭具有显著的协同增效作用。
本发明的第二方面，提供上述复合微生物制剂在畜禽粪污除臭中的应用。
本发明的第三方面，提供上述复合微生物制剂在畜禽粪污有机质降解中的应用。
本发明的有益效果：
本发明的利用微生物复合菌群降解畜禽粪污的生物制剂是将长枝木霉、热带假丝酵母和嗜热脂肪地芽胞杆菌三种不同类型的微生物组合使用，这三株菌之间无拮抗作用，同时利用这三株菌的酶系组成和生理生化特点，对于畜禽粪污的除臭和降解具有显著的协同增效作用，取得了1+1＞2的效果。本发明的生物制剂有利于畜禽粪污中有机质的降解，在堆肥中也具有潜在的应用前景。
具体实施方式
术语说明：
畜禽粪污是指畜禽养殖场产生的废水和固体粪便的总称。
基于开发具有高效降解畜禽粪污功能的微生物复合菌群所存在的难点，本发明对能够降解畜禽粪污的微生物进行了深入研究，首先以除臭作为考察指标，从公司购买及保存的菌株中筛选出对猪粪具有一定除臭能力的8种菌。然后进一步采用对峙试验考察了这8种菌之间相互作用关系，以确定不同菌株组合使用的可行性。结果发现：长枝木霉、热带假丝酵母、嗜热脂肪地芽胞杆菌和粪肠球菌四株菌株之间无拮抗带出现，可以组合使用。
由此，本发明选择将长枝木霉、热带假丝酵母、嗜热脂肪地芽胞杆菌和粪肠球菌中的二种、三种或四种组合使用，然后进一步考察了上述菌株组合后对畜禽粪污的除臭效果和降解效果。
结果发现：组合使用的菌株数并非越多越好；将菌种编号为CICC 2524的长枝木霉、菌种编号为CICC 32504的热带假丝酵母和菌种编号为CICC10842的嗜热脂肪地芽胞杆菌组合使用，与单一菌株相比，其能显著提高对猪粪的除臭效果和降解效果，具有协同增效作用，由此提出了本发明。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。其中：
长枝木霉（Trichoderma longibrachiatum）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）、嗜热脂肪地芽胞杆菌（Geobacillus stearothermophilus）和粪肠球菌（Enterococcus faecalis）均购自中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC），其中，长枝木霉的菌株编号为CICC 2524；热带假丝酵母的菌株编号为CICC 32504；嗜热脂肪地芽胞杆菌的菌株编号为CICC 10842；粪肠球菌的菌株编号为CICC 23224。
长枝木霉培养基：马铃薯提取液1.0L，葡萄糖20.0g，琼脂15.0g，pH6.5-7.5。其中，马铃薯提取液的制备方法如下：
取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1.0L煮沸30min，滤去马铃薯块，将滤液补足至1.0L。
热带假丝酵母培养基：5波美度（°Bé）麦芽汁1.0L，琼脂15.0g， pH6.5-7.5。
嗜热脂肪地芽胞杆菌培养基：蛋白胨 5.0g，牛肉浸取物 3.0g，NaCl 5.0g，琼脂15.0g，蒸馏水 1.0L，pH7.0。
粪肠球菌培养基：MRS培养基。
实施例1：降解畜禽粪污的复合微生物制剂的制备
（1）制备微生物菌粉：
将长枝木霉活化后按5%（体积比）的接种量接种于长枝木霉培养基中，25℃发酵培养至发酵液中的活菌数≥108cfu/mL，离心，收集菌体沉淀，干燥，制备得到长枝木霉菌粉。
将热带假丝酵母活化后按5%（体积比）的接种量接种于热带假丝酵母培养基中，28℃发酵培养至发酵液中的活菌数≥108cfu/mL，离心，收集菌体沉淀，干燥，制备得到热带假丝酵母菌粉。
将嗜热脂肪地芽胞杆菌活化后按5%（体积比）的接种量接种于嗜热脂肪地芽胞杆菌培养基中，55℃发酵培养至发酵液中的活菌数≥108cfu/mL，离心，收集菌体沉淀，干燥，制备得到嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉。
（2）菌粉复配：
将步骤（1）制备的长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比1:1:1混合均匀，制备得到降解畜禽粪污的复合微生物制剂。
本实施例制备的复合微生物制剂中的总活菌数≥108cfu/g。
实施例2：降解畜禽粪污的复合微生物制剂的制备
（1）制备微生物菌粉：
本实施例中长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉的制备方法同实施例1。
（2）菌粉复配：
将长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比1:3:3混合均匀，制备得到降解畜禽粪污的复合微生物制剂。
本实施例制备的复合微生物制剂中的总活菌数≥108cfu/g。
实施例3：降解畜禽粪污的复合微生物制剂的制备
（1）制备微生物菌粉：
本实施例中长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉的制备方法同实施例1。
（2）菌粉复配：
将长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比3:1:1混合均匀，制备得到降解畜禽粪污的复合微生物制剂。
本实施例制备的复合微生物制剂中的总活菌数≥108cfu/g。
实施例4：降解畜禽粪污的复合微生物制剂的制备
（1）制备微生物菌粉：
本实施例中长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉的制备方法同实施例1。
（2）菌粉复配：
将长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比3:2:1混合均匀，制备得到降解畜禽粪污的复合微生物制剂。
本实施例制备的复合微生物制剂中的总活菌数≥108cfu/g。
试验例1：对畜禽粪污除臭效果的考察
参考“畜禽粪污除臭微生物的筛选与鉴定”（浙江农业科学，2019年第60卷第11期）的方法考察本发明制备的生物制剂对畜禽粪污的除臭效果。具体方法如下：
1、试验方法：
以收集自同一养殖场的新鲜猪粪为试验材料， 称取500g新鲜猪粪放入2L大烧杯中，向新鲜猪粪中加入5g微生物菌粉，再加入100ml无菌水，用玻璃棒充分混匀。在大烧杯中放置2个50mL小烧杯，一个装有20mL硼酸吸收液，用于吸收氨气，另一个装有20mL锌铵络盐溶液，用于吸收硫化氢。大烧杯用双层保鲜膜封口，静置培养，第7天取出吸收液，利用硼酸吸收凯氏定氮法和锌铵络盐比色法分别测定氨气和硫化氢的释放量，每组重复试验3次。
以不加微生物菌粉，只加100ml无菌水作为空白对照。
根据所加入的微生物菌粉的种类，设计如下处理组：
长枝木霉组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉5g。
热带假丝酵母组：添加实施例1中制备的热带假丝酵母菌粉5g。
嗜热脂肪地芽胞杆菌组：添加实施例1中制备的嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉5g。
粪肠球菌组：添加粪肠球菌菌粉5g；粪肠球菌菌粉的制备方法为：将粪肠球菌活化后按5%（体积比）的接种量接种于粪肠球菌培养基中，30℃发酵培养至发酵液中的活菌数≥108cfu/mL，离心，收集菌体沉淀，干燥，制备得到粪肠球菌菌粉。
长枝木霉+热带假丝酵母组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉和热带假丝酵母菌粉按质量比1:1复配的复合菌粉5g。
长枝木霉+嗜热脂肪地芽胞杆菌组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比1:1复配的复合菌粉5g。
长枝木霉+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1复配的复合菌粉5g。
热带假丝酵母+嗜热脂肪地芽胞杆菌组：添加实施例1中制备的热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比1:1复配的复合菌粉5g。
热带假丝酵母+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的热带假丝酵母菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1复配的复合菌粉5g。
嗜热脂肪地芽胞杆菌+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1复配的复合菌粉5g。
长枝木霉+热带假丝酵母+嗜热脂肪地芽胞杆菌组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉按质量比1:1:1复配的复合菌粉5g。
长枝木霉+热带假丝酵母+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1:1复配的复合菌粉5g。
长枝木霉+嗜热脂肪地芽胞杆菌+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉、嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1:1复配的复合菌粉5g。
热带假丝酵母+嗜热脂肪地芽胞杆菌+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的热带假丝酵母菌粉、嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1:1复配的复合菌粉5g。
长枝木霉+热带假丝酵母+嗜热脂肪地芽胞杆菌+粪肠球菌组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉、嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉和粪肠球菌菌粉按质量比1:1:1:1复配的复合菌粉5g。
按下式计算氨气与硫化氢的降解率。
氨气降解率（%）=[（空白对照组氨气释放量-处理组氨气释放量）/空白对照组氨气释放量] ×100%。
硫化氢降解率（%）=[（空白对照组硫化氢释放量-处理组硫化氢释放量）/空白对照组硫化氢释放量] ×100%。
（2）试验结果：
各组对猪粪的除臭测定结果见表1。
表1：微生物菌粉对氨气、硫化氢的降解率
Figure SMS_1
由表1的结果可以看出：不同种类的微生物对猪粪中氨气、硫化氢的降解效果存在差异，本发明所选用的长枝木霉、热带假丝酵母、嗜热脂肪地芽胞杆菌和粪肠球菌对氨气、硫化氢均有一定的降解效果；而且，将微生物组合后对氨气、硫化氢的降解效果要优于单一菌株。组合的菌株数目也并不是越多越好，将长枝木霉、热带假丝酵母和嗜热脂肪地芽胞杆菌进行组合的效果最佳。后续试验中以该微生物组合进行试验。
试验例2：对鸡粪的降解试验
1、试验方法：
参考“堆肥复合菌剂构建及其堆肥应用效果研究”（南京农业大学硕士学位论文，2020年）的方法考察本发明制备的生物制剂对猪粪的降解效果。具体方法如下：
称取20g的鸡粪（风干后灭菌）置于三角瓶中，向鸡粪中加入2g的微生物菌粉并混合均匀，放入55℃培养箱中培养15d，用无菌蒸馏水洗去附着的菌体和孢子并进行过滤，将剩余物置于105℃烘箱中烘干至恒重，以不接微生物菌剂的鸡粪作为对照，通过失重法计算鸡粪降解率。
鸡粪降解率=[（W1-W2）/W1]×100%；
其中，W1为加入微生物菌粉前的鸡粪重量，W2为处理后的剩余物置于105℃烘箱中烘干至恒重的重量。
根据所加入的微生物菌粉的种类，设计如下处理组：
长枝木霉组：添加实施例1中制备的长枝木霉菌粉2g。
热带假丝酵母组：添加实施例1中制备的热带假丝酵母菌粉2g。
嗜热脂肪地芽胞杆菌组：添加实施例1中制备的嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉2g。
长枝木霉+热带假丝酵母+嗜热脂肪地芽胞杆菌组：添加实施例1制备的复合微生物制剂2g。
2、试验结果：
不同处理对鸡粪的降解测定结果见表2。
表2：微生物菌粉对鸡粪的降解结果
Figure SMS_2
结果表明：将长枝木霉菌粉、热带假丝酵母菌粉和嗜热脂肪地芽胞杆菌菌粉进行复配组成的复合微生物制剂，能够提高对鸡粪的降解效果。
综合上述试验结果可以看出：本发明制备的复合微生物制剂对畜禽粪污具有优异的除臭效果和降解性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种降解畜禽粪污的复合微生物制剂，其特征在于，由长枝木霉、热带假丝酵母和嗜热脂肪地芽胞杆菌按质量比（1-3）：（1-3）：（1-3）组成；
长枝木霉的菌株编号为CICC 2524；热带假丝酵母的菌株编号为CICC 32504；嗜热脂肪地芽胞杆菌的菌株编号为CICC 10842。
2.根据权利要求1所述的降解畜禽粪污的复合微生物制剂，其特征在于，所述长枝木霉、热带假丝酵母和嗜热脂肪地芽胞杆菌的质量比为1:1:1。
3.根据权利要求1所述的降解畜禽粪污的复合微生物制剂，其特征在于，所述复合微生物制剂的总活菌数≥108cfu/g。
4.权利要求1-3任一项所述的降解畜禽粪污的复合微生物制剂在畜禽粪污除臭中的应用。
5.权利要求1-3任一项所述的降解畜禽粪污的复合微生物制剂在畜禽粪污有机质降解中的应用。
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