CN117430451A - 一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法 - Google Patents

一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117430451A
CN117430451A CN202311756335.1A CN202311756335A CN117430451A CN 117430451 A CN117430451 A CN 117430451A CN 202311756335 A CN202311756335 A CN 202311756335A CN 117430451 A CN117430451 A CN 117430451A
Authority
CN
China
Prior art keywords
larvae
waste
livestock
branches
manure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311756335.1A
Other languages
English (en)
Inventor
邵明英
王秀萍
张吉斌
郑龙玉
喻子牛
黄凤
蔡珉敏
雷湘兰
孙倩
黄昌怿
赵萧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hainan College Of Vocation And Technique
Hainan Tanniu Wenchang Chicken Research And Development Co ltd
Original Assignee
Hainan College Of Vocation And Technique
Hainan Tanniu Wenchang Chicken Research And Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hainan College Of Vocation And Technique, Hainan Tanniu Wenchang Chicken Research And Development Co ltd filed Critical Hainan College Of Vocation And Technique
Priority to CN202311756335.1A priority Critical patent/CN117430451A/zh
Publication of CN117430451A publication Critical patent/CN117430451A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00Other organic fertilisers
    • C05F11/08Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/05Treatments involving invertebrates, e.g. worms, flies or maggots
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/50Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/70Controlling the treatment in response to process parameters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure

Abstract

本发明提出了一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,包括取猪粪翻堆后,接种黑水虻幼虫,进行转化处理,将转化猪粪和火龙果废弃枝条混合,加入破壁酶混合,酶解后,加入蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌,第一次发酵后,接种黑水虻幼虫,进行第二次发酵,处理火龙果废弃枝条与畜禽粪便。本发明通过选用黑水虻武汉品系幼虫转化五指山猪猪粪,通过酶解后回接纤维素降解菌与黑水虻武汉品系幼虫协同转化五指山猪粪、火龙果废弃枝条等有机固体废弃物,构建了“虫菌”复合转化体系,提高了黑水虻的转化效率,粗纤维素含量极显著降低,同时转化后幼虫粗蛋白和粗脂肪增加,黑水虻虫体呈现了良好的氨基酸谱与脂肪酸谱。

Description

一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法
技术领域
本发明涉及废弃物利用技术领域,特别涉及一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法。
背景技术
五指山猪(Wuzhishan pig,WZSP)是海南热带特有一种地方小型猪,喜食纤维含量高的日粮、对环境的抗逆性强,由于常年生活与采食习惯导致其肠道微生物在利用木质纤维素的过程中可能具有独特作用;黑水虻(Hermetia illucens)是一种环境资源昆虫,广泛应用于对畜禽粪便等有机废弃物的处理中,具有转化周期短、效率高的特性,并可将废弃物中的剩余养分回收、转化为自身虫体蛋白和油脂,此外,产生的虫粪(虫沙)可用作高品质的生物肥料,实现变废为宝。黑水虻对木质纤维素类降解能力相对较低,因此在黑水虻转化含有高木质纤维组分的五指山猪猪粪过程中,面临转化效率低下,虫体营养组分不佳等问题。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提出一种火龙果废弃枝条与畜禽粪便生态循环转化方法及应用,为实现黑水虻高效转化五指山猪猪粪与木质纤维高效降解协同,选择从黑水虻转化五指山猪猪粪、酶解、回接黑水虻转化猪粪与纤维素降解菌协同转化五指山猪粪、火龙果废弃枝条等有机固体废弃物,构建了“虫菌”复合转化体系,提高了火龙果废弃枝条与畜禽粪便的生态循环转化效率。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,包括如下步骤:
S1:取猪粪后,接种黑水虻幼虫,进行转化处理,得转化猪粪;
S2:将转化猪粪和火龙果废弃枝条混合,得混合物,加入破壁酶混合,酶解后,加入蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌,第一次发酵后,接种黑水虻幼虫,进行第二次发酵,处理火龙果废弃枝条与畜禽粪便。
作为方案的进一步改进,步骤S1中,所述黑水虻幼虫与猪粪的数量重量比为100~150头:100~150 g;所述猪粪的厚度为10~12 cm;所述猪粪为五指山猪育成期猪粪;所述转化处理的条件为:湿度为50%~70%,温度为23~26℃,时间为2~5 d。
作为方案的进一步改进,步骤S2中,所述转化猪粪和火龙果废弃枝条的质量比为3~4:1~2;所述黑水虻幼虫与混合物的数量重量比为100~150头:100~150 g;所述黑水虻幼虫为6~7日龄幼虫;所述幼虫为亮斑扁角水虻幼虫(Hermertia illucens L.)。
作为方案的进一步改进,步骤S2中,第一次发酵的条件为:湿度为50%~70%,温度为50~55 ℃,时间为2~5 d;第二次发酵的条件为:湿度为60%~70%,温度为26~30 ℃,时间为10~15 d。
作为方案的进一步改进,步骤S2中,以所述混合物重量计,所述蜡样芽孢杆菌的添加量为6~12 %,所述枯草芽孢杆菌的添加量为12~24 %。
作为方案的更进一步改进,所述蜡样芽孢杆菌的添加量为10~12 %,所述枯草芽孢杆菌的添加量为20~24 %。
作为方案的进一步改进,所述破壁酶为纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶或果胶酶中至少一种。
作为方案的更进一步改进,所述破壁酶由质量比1~2:1~2:0.5~1的木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和果胶酶组成。
作为方案的进一步改进,以所述混合物重量计,所述破壁酶的加入量为0.1~0.2wt%,酶解的条件为:温度为28~32 ℃,时间为3~4 h。
一种生物有机肥,通过上述的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法制备得到。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明通过选用黑水虻武汉品系幼虫转化五指山猪猪粪,酶解转化五指山猪猪粪后回接纤维素降解菌与黑水虻武汉品系幼虫协同转化五指山猪粪、火龙果废弃枝条等有机固体废弃物,构建了“虫菌”复合转化体系,提高了黑水虻的转化效率,组纤维素含量极显著降低。
(2)本发明构建的“虫菌”复合体系,提高了五指山猪猪粪和火龙果废弃枝条的发酵体系的生物转化率、氨基酸含量、脂肪酸含量,尤其是月桂酸、油酸和棕榈酸含量,以及转化后幼虫粗蛋白和粗脂肪增加,黑水虻虫体呈现了良好的氨基酸谱与脂肪酸谱。
(3)本发明提供的五指山猪猪粪和火龙果废弃枝条等有机固体废弃物的生态循环转化方法,实现对其中的木质纤维素的高效转化,为开发黑水虻武汉品系幼虫与微生物联合高效转化海南富含纤维素的有机废弃物技术奠定理论基础。
附图说明
图1 为虫菌协作对纤维素、半纤维素、木质素降解的影响,其中,数据以平均值±标准差表示,n = 3。不同组间采用Duncan’s单因素方差分析。与初始物料组比*p<0.05,**p<0.01;
图2 为虫菌协作对物料形貌特征的影响,其中,(a)BSFL1-10(猪粪与火龙果废弃枝条比例:8:2,加虫加菌最优组)、(b)NC3-10(猪粪与火龙果废弃枝条比例:8:2,加虫不加菌组)和(c)初始物料组(猪粪与火龙果废弃枝条比例:8:2);
图3 为虫菌协作前后三维荧光光谱,其中(a)BSFL1-10、(b)NC4-10和(c)NC3-10;
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容,下面提供具体实施例,对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
市售的蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌,按本发明提供的“虫菌”复合体系构建方法,均可用于本发明的黑水虻武汉品系幼虫对五指山猪猪粪、火龙果废弃枝条等有机固体废弃物的转化。
实施例1-
采用16S rRNA高通量测序技术,对五指山猪断奶前(PW)、断奶仔猪(WP)、育成猪(GP)和母猪(SP)四个生长阶段的转化猪粪的微生物组成和代谢功能的差异进行了研究,分别取五指山猪断奶前(PW)、断奶仔猪(WP)、育成猪(GP)和母猪(SP)四个生长阶段的猪粪各400 g,分别接种黑水虻幼虫400头,以相对湿度50%~70%,温度为23~26℃,时间为3 d进行转化处理,分别得四个生长阶段的转化猪粪。
结果表明五指山猪不同生长阶段肠道微生物群存在显著差异,FirmicutesBacteroidetes在五指山猪中是两个优势菌门,占各类群全部序列的80%以上。在属水平上,断奶前后GP组和SP组优势属结构存在显著差异。RomboutsiaTuricibacter菌属的比例显著增加,这与脂肪积累和丁酸增加有关。其中发现大量存在的AnaerofustisRobinsoniella属菌与粗纤维表观消化率呈正相关,这也表明了五指山猪肠道微生物中存在协助降解物料中木质纤维素的功能菌。
实施例2-
为评估黑水虻武汉品系幼虫转化五指山猪猪粪的效果,明确转化体系中微生物群落结构特征,为了筛选出五指山猪能被黑水虻武汉品系幼虫高效利用产生生物量的不同生产阶段猪粪,收集了五指山猪断奶前(PW)、断奶仔猪(WP)、育成猪(GP)和母猪(SP)四个生长阶段的猪粪。将亮斑扁角水虻虫卵置于12 cm × 12 cm × 12 cm的塑料方盆中直至孵化,在幼虫孵化后,将约200 g的70%含水量的人工饲料(含有Gainesville diet: 20%玉米粉,30%苜蓿粉,50%麸皮)加入盆内,饲养条件为养殖环境保持恒温 28±2 ℃,相对湿度为55%~70%。黑水虻武汉品系幼虫在用于实验前,给予上述标准幼虫的饲料6天。
采用400 g新鲜猪粪转化体系,在每个处理中再接种400头6日龄大小相同、生长良好的黑水虻武汉品系水虻幼虫。每个生产阶段猪粪设3个平行,对照组为人工饲料。转化开始物料厚度控制在8~12 cm左右(记录每组厚度),黑水虻武汉品系水虻转化时物料起始含水量70%左右,室温28±2℃,空气相对湿度60%~70%。
待黑水虻武汉品系幼虫开始出现预蛹时,结束实验,利用黑水虻武汉品系幼虫的聚集特性将其与猪粪残渣分离,获得老熟黑水虻武汉品系幼虫和虫粪,分离的黑水虻武汉品系幼虫和物料残渣经105℃烘干至恒重,分别记录烘干前后物质的鲜重和干重。按如下公式计算水虻增重、转化率和猪粪减少率。
黑水虻武汉品系幼虫增重率(%)=(转化后实验组黑水虻武汉品系幼虫干重-转化后对照组黑水虻武汉品系幼虫干重)/转化后对照组黑水虻武汉品系幼虫干重×100%
黑水虻武汉品系幼虫转化率(%)=(转化后黑水虻武汉品系幼虫干重-转化前黑水虻武汉品系幼虫干重)/转化前猪粪干重×100%
猪粪减少率(%)=(转化前猪粪干重-转化后猪粪干重)/转化前猪粪干重×100%
表1 黑水虻武汉品系幼虫转化四个生产阶段五指山猪粪
注:四个阶段猪分别为:断奶前(PW,2.5-3.5 kg,n=4);断奶仔猪(WP,3.5-4.5 kg,n=6);育成猪(GP,7-10 kg,n=4)和母猪(SP,20-26公斤,n=7)。
表2 黑水虻武汉品系幼虫生长性能
注:同一列数字后含相同字母代表差异不显著(P>0.05),不同小写字母为差异显著(P<0.05),不同大写字母为差异极显著(P<0.01)。M5 Con为(20%玉米粉,30%苜蓿粉,50%麸皮)。
结果如表2所示,整体上,育成猪GP组黑水虻的转化效果最高,GP组存活率为96.75%显著高于PW、WP、M5 Con和SP组。单体鲜重GP最高为0.2316 g,其余各组依次为WP组高于PW组高于M5 Con和SP组。单体干重GP最高为0.0967 g,幼虫转化率GP最高为19.96%。幼虫增重率GP组显著高于PW、WP和SP组,依次为2.327%、2.203%、2.135%和1.982%。
表3 干物质减少率、生物转化率和饲料转化率
注:同一列数字后含相同字母代表差异不显著(P>0.05),不同小写字母为差异显著(P<0.05),不同大写字母为差异极显著(P<0.01)。M5 Con为(20%玉米粉,30%苜蓿粉,50%麸皮)。
结果如表3所示,GP组与PW、WP、M5 Con和SP组相比,干物质消耗量、干物质减少率、饲料转化率均为最高,分别为173.08 g、43.27%和2.176%。
表4黑水虻武汉品系转化五指山猪猪粪后营养物质的影响
注:同一列数字后含相同字母代表差异不显著(P>0.05),不同小写字母为差异显著(P<0.05),不同大写字母为差异极显著(P<0.01)。M5 Con为(20%玉米粉,30%苜蓿粉,50%麸皮)。
结果如表4所示。GP组猪粪干物质消耗量、干物质减少率、转化率均为最高,分别为173.08g、43.27%和2.176%,优于其它组。底物中TOC、TN、TP和TK含量GP组均呈现最低,分别为32.65%、1.861%、0.2524%和0.126%均显著低于其它组。
高通量测序结果表明育成期GP组猪粪为底物时,转化结果中微生物的丰度、多样性最高,黑水虻幼虫转化体系中厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)丰度最高。
本实施例显示利用黑水虻武汉品系幼虫处理育成猪组(GP)猪粪,黑水虻幼虫存活率最高为96.75%,生物转化率达19.96%为最优组。GP组干物质消耗量、干物质减少率、饲料转化率均为最高,分别为173.08 g、43.27%和2.176%,优于其它组。底物中TOC、TN、TP和TK含量GP组均最低,分别为32.65%、1.861%、0.2524%和0.126%均显著低于其它组。
猪粪中含有大量的未被完全消化和吸收的碳水化合物、蛋白质和脂肪等营养物质,黑水虻通过与微生物相互作用可产生溶菌酶,几丁质酶和葡聚糖酶等参与分解,在黑水虻幼虫转化厨余有机废弃物的过程中先酶解后再加入微生物协同,能够显著增强幼虫的代谢功能,提高相关酶的分泌和活性,加速幼虫的处理能力,并高效地将有机废弃物转化为虫体的营养物质。
实施例3-
通过回接黑水虻转化体系,提高黑水虻转化黑水虻处置猪粪的效果,构建出“虫菌”复合体系,以转化耐热耐粗饲的热带特有品种五指山猪的猪粪、黑水虻武汉品系幼虫转化猪粪过程中的虫体内容物为对象,添加蜡样芽孢杆菌BM(Bacillus cereusBM)和枯草芽孢杆菌DF(Bacillus subtilisDF),评价其转化效率,以及对混合物中木质纤维素降解效果。
温度指标使用煤油温度计测试,现场采样前检测。含水率使用冷冻干燥法测试,pH指标使用雷磁 pH 计测定(水土比10:1),采集的物料通过冷冻干燥后,研磨至100目,通过元素分析仪(型号:Vario EL cube CHNS)测定其C、N含量;通过1 mol/L氯化钾溶液浸提-连续流动分析仪检测浸提液(液土比10:1)NH4+-N 浓度;通过TOC仪(型号:Multiple C/N3100)测定浸提液(水土比10:1,过0.45 μm滤膜)的DOC浓度。
粗蛋白的氮含量乘以6.25转化因子,根据标准方法(NY/T 525-2021)用凯氏定氮法(TKN)测定为总氮,样品的总氮(TKN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)按国标( NY 525-2021)的标准方法进行测定。采用高效液相色谱HPLC(安捷伦1100)按照(GB 5009.124-2016)标准方法对幼虫收获后的总氨基酸成分进行分析。
以2.0 g干BSFL、索氏体系和石油醚为测定BSFL的脂质含量,脂质含量以提取前后样品重量的差异来确定。在室温下,将衍生物与氢氧化钾在甲醇中变成脂肪甲酯(FAMEs)后,用GC-FID法分析了干燥的粉状样品中的脂肪酸组成。通过将峰的保留时间与从Sigma购买的纯标准品的保留时间进行比较,并在相同条件下进行分析,实现了FAMEs的鉴定和定量。结果以脂质组分中单个脂肪酸的百分比表示。根据0.5 g干燥BSFL,按照上述标准方法(GB/T17376-2008)测定BSFL的脂肪酸(FA)谱。
采集处理前后的BSFL,在105℃下至烘箱中烘干至恒质量,研磨粉碎,过100目筛。参照Van Soest(Xiong et al 2014)法测定样本中纤维素、半纤维素和木质素的含量变化情况,每个样品重复3次。
取育成期猪粪400 g,接种黑水虻幼虫400头,以相对湿度50%~70%,温度为23~26℃,时间为3 d进行转化处理,得转化猪粪,取处理得到的转化猪粪,加入火龙果废弃枝条混合,物料总量为1000 g,加入0.1 wt%的破壁酶(木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和果胶酶的质量比为1:1:0.5),28~32 ℃酶解3~4 h,酶解后,加入蜡样芽孢杆菌BM(Bacillus cereusBM)和枯草芽孢杆菌DF(Bacillus subtilisDF),50%~70%RH、50~55 ℃发酵预处理3 d后,接种黑水虻武汉品系幼虫1000头进行实验,实验转化为期13 d,每2 d翻动物料1次,同时,每2 d在固定采样点取样。
实验设6组如下表所示,同时设5个对照组,分别为对照组NC2-10加菌不加虫、对照组NC3-10不加菌加虫、对照组NC4-0不加菌不加虫、对照组NC5-10纯火龙果废弃枝条、对照组NC6-10纯猪粪,每2天在固定采样点采集黑水虻武汉品系幼虫处理实验组组和NC对照组的物料样品。
试验条件:接种黑水虻武汉品系幼虫标准:以干物质计,在1000 g饲料中总共接种了 1000只6日龄幼虫。
实验地址和条件:在温室中进行,温度为26-30 ℃,湿度为 60%-70%。
实验终止条件:通过在转化过程中监测黑水虻武汉品系幼虫的生长来评估黑水虻武汉品系幼虫转化火龙果废弃枝条效果。当第一个预蛹出现在每个重复的容器中时,终止实验。
收获:将幼虫与残留材料分离,并用无菌镊子手动取出。幼虫用蒸馏水洗涤,然后在105℃灭活5分钟,最后在60℃干燥2天。
注:同一列数字后含相同字母代表差异不显著(P>0.05),不同小写字母为差异显著(P<0.05),不同大写字母为差异极显著(P<0.01)。
猪粪与火龙果废弃枝条的物料与菌剂配比梯度的不同,会使黑水虻武汉品系幼虫对物料的转化效果产生差异。黑水虻武汉品系幼虫生态降解废弃物纤维素过程中幼虫与物料动态变化如表7所示。黑水虻武汉品系幼虫生态降解五指山猪粪和火龙果废弃枝条过程中,幼虫含水率BSFL1-10组最高,为71.11%;残渣含水率最高组和最低组分别为BSFL1-10,为63.20%;黑水虻武汉品系幼虫生物转化率最高组为BSFL1-10组,为18.91%,最低组为BSFL1-6组,为14.00%;废弃物减少率最高组和最低组分别是BSFL1-10组,减少率为42.28%。黑水虻武汉品系幼虫在BSFL1-10组物料与菌剂配比条件下呈现最优的生长状况和生物转化率。
在转化过程中,五指山猪粪与火龙果废弃枝条的添加不同菌剂浓度量的处理,其温度均先下降再上升最后在波动中降低达到恒定状态。BSFL1-10处理组温度呈先升高到42.83°C,然后降低到31.17°C,略有波动后达到平衡温度30.08°C。在协作转化进程中温度呈现较高现象,是由于黑水虻武汉品系幼虫更趋向于转化较大颗粒度的猪粪和火龙果废弃枝条。底物中有机质的降解速率及黑水虻武汉品系幼虫的活性也体现于温度的变化。BSFL1处理组温度均高于其它组,因黑水虻武汉品系幼虫代谢活跃对有机质的快速降解所致,当底物量消耗减少以及黑水虻武汉品系幼虫活跃度减弱,底物温度也相应下降,并趋于恒定。
注:同一列数字后含相同字母代表差异不显著(P>0.05),不同小写字母为差异显著(P<0.05),不同大写字母为差异极显著(P<0.01)。
由表8可知,纤维素降解菌BM和DF菌协同黑水虻武汉品系幼虫对五指山猪粪和火龙果废弃枝条混合物的转化效率最高为18.95%,与对照组相比具有极显著差异(P<0.01)。废弃物减少率BSFL1-10组为48.54%,与对照组相比具有极显著差异(P<0.01)。老熟幼虫含水率依次为NC5-10、NC6-10、BSFL1-10和NC3-10组。残渣含水率NC6-10组最高为68.94%,NC4-0组最低为62.06%。
BSFL1-10组黑水虻武汉品系幼虫转化过程中,pH值逐渐增加并达到最大值9.00,显著比其他对照组高,黑水虻武汉品系幼虫生命活动促进底物产生热量,催化了氨化作用,提高了小分子有机质的降解速率,pH值符合有机肥腐熟要求。
表9黑水虻武汉品系幼虫转化后元素测定
注:同一列数字后含相同字母代表差异不显著(P>0.05),不同小写字母为差异显著(P<0.05),不同大写字母为差异极显著(P<0.01)。
由表9可知,黑水虻幼虫转化后BSFL1-10和NC3-10两组中总钾的浓度从1.50 mg/kg分别增高到3.75和3.751 mg/kg。这与微生物对有机物的分解产生了多种酸性物质,促进总钾的增加和吸收有关。经黑水虻武汉品系幼虫处理后总碳含量BSFL1-10组由对照组的35.09 mg/kg增加至35.51 mg/kg,无显著差异(P>0.05)。NC3-10组中总碳含量降低至28.15 mg/kg,与起始物料含量相比差异显著(P<0.01)。BSFL1-10和NC3-10两组中总氮含量由1.6 mg/kg,分别上升至1.93 mg/kg和下降到1.44 mg/kg。
表10黑水虻武汉品系幼虫常规营养指标
由表10可知黑水虻武汉品系幼虫常规营养指标。BSFL1-10组中黑水虻武汉品系幼虫粗脂肪和粗蛋白含量分别为10.10%和42.75%,均高于NC3-10组的10.06%和40.77%。从氨基酸含量上比较,BSFL1-10组中黑水虻武汉品系幼虫中除丙氨酸和精氨酸两种氨基酸低于NC3-10组,其他氨基酸均高于NC3-10组。BSFL1-10和NC3-10两组中含量超过2%的氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、精氨酸和脯氨酸,含量最少的为胱氨酸。BSFL1-10组中黑水虻武汉品系幼虫中谷氨酸含量最高为5.010%,总含量为40.93%,具有较高的应用价值。
表11共转化后黑水虻武汉品系幼虫脂肪酸组成与含量测定
如表11所示,黑水虻武汉品系幼虫脂肪酸的种类较丰富,BSFL1和NC3-10主要均以月桂酸、棕榈酸和油酸(单不饱和脂肪酸)为主,BSFL1中含量高达32.35%、16.58%和25.32%且高于NC3-10组中相同脂肪酸含量。
由图1可知,与初始物料纤维素含量26.63%相比,BSFL1-10组纤维素含量极显著降低至14.83%(p<0.01),NC3-10组含量显著降低至17.36%(p<0.05)。半纤维素含量次序为初始物料组、BSFL1-10组、NC3-10组,分别为10.31%、8.03%、6.35%。与初始物料组相比,BSFL1-10组含量极显著降低(p<0.01)。木质素含量,BSFL1-10组最低为7.65%,NC3-10组次之为17.32%,与对照组起始物料21.32%相比显著降低(p<0.01,(p<0.05)。
本实施例结果表明:黑水虻武汉品系幼虫转化后五指山猪粪和火龙果废弃枝条固体总质量减少率42.28%,生物转化率为18.91%。当猪粪与火龙果废弃枝条比例8:2时,添加黑水虻武汉品系幼虫和纤维素降解菌最优组(BSFL1-10组),与添加黑水虻武汉品系幼虫不加菌组(NC3-10组)相比C、N和K含量显著增高;转化后幼虫粗蛋白和粗脂肪含量分别为40.77%和10.10%,均呈现高于其它组的态势;氨基酸总量为40.93%,与NC3-10组37.17%相比显著增高。BSFL1-10组中主要脂肪酸:月桂酸、油酸和棕榈酸的含量分别高达32.35%、25.32%和16.58%,均高于NC3-10组中相同脂肪酸含量,表明了纤维素降解菌与回接幼虫对幼虫的转化有利。BSFL1-10组纤维素含量极显著降低至14.83%,半纤维素含量为8.03%,木质素含量为7.65%。
微生物结构组成上,门水平丰度图和Alpha多样性指数统计表明,黑水虻武汉品系幼虫纤维降解菌回接后收获的老熟幼虫,最优组同时加虫加菌组(NC1组)有3个门丰度增加最高,分别是拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。
由图2所示,由图c可以看出。其中的纤维结构完整,表面较为光滑,表面杂质较少,无多孔结构的位点。而NC3-10组纤维明显碎片化,纤维表面出现显著的破损,并形成了连绵不断的“凸凹鳞片”状褶皱。相比于 NC3-10组,BSFL1-10组纤维破损程度极为严重,其表面褶皱出现更多,并且呈现了更多凹陷的沟槽。此结果表明,BSFL1-10和NC3-10组都破坏了木质纤维素结构,其中BSFL1-10对纤维素的破坏程度最大,扫描电镜可知BSFL1-10组原来光滑的底物表面出现大小不一的孔洞和裂隙,碎裂的颗粒变多且直径变小,粗糙度显著增加,说明处理过程中黑水虻幼虫和微生物的转化活动显著改变了底物的物理结构。
由图3可知,不同的处理组中的三维荧光光谱具有显著的不同,在NC4-0不加虫不加菌对照组组中蛋白类有机物为主要成分。BSFL1-10组中随着黑水虻武汉品系幼虫肠道微生物的繁殖,发酵的进行,富里酸类及腐殖酸类物质不断增多,并占据主要地位。这可以在EEM图中看到随着优势微生物的繁殖蛋白类物质的荧光强度在不断减退,富里酸类和腐殖酸类物质的荧光强度逐渐地增强。NC3-10组中富里酸类和腐殖酸类物质的荧光强度逐渐地增加,但变化程度弱于BSFL1-10组。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:取猪粪后,接种黑水虻幼虫,进行转化处理,得转化猪粪;
S2:将转化猪粪和火龙果废弃枝条混合,得混合物,加入破壁酶混合,酶解后,加入蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌,第一次发酵后,接种黑水虻幼虫,进行第二次发酵,处理火龙果废弃枝条与畜禽粪便。
2.根据权利要求1的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,步骤S1中,所述黑水虻幼虫与猪粪的数量重量比为100~150头:100~150 g;所述猪粪的厚度为10~12 cm;所述猪粪为五指山猪育成期猪粪;所述转化处理的条件为:湿度为50%~70%,温度为23~26℃,时间为2~5 d。
3.据权利要求1或2的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,步骤S2中,所述转化猪粪和火龙果废弃枝条的质量比为3~4:1~2;所述黑水虻幼虫与混合物的数量重量比为100~150头:100~150 g;所述黑水虻幼虫为6~7日龄幼虫;所述幼虫为亮斑扁角水虻幼虫(Hermertia illucens L.)。
4.根据权利要求1的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,步骤S2中,第一次发酵的条件为:湿度为50%~70%,温度为50~55 ℃,时间为2~5 d;第二次发酵的条件为:湿度为60%~70%,温度为26~30 ℃,时间为10~15 d。
5.根据权利要求1的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,步骤S2中,以所述混合物重量计,所述蜡样芽孢杆菌的添加量为6~12 %,所述枯草芽孢杆菌的添加量为12~24 %。
6.根据权利要求5的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,所述蜡样芽孢杆菌的添加量为10~12 %,所述枯草芽孢杆菌的添加量为20~24 %。
7.根据权利要求1的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,所述破壁酶为纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶或果胶酶中至少一种。
8.根据权利要求7的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,所述破壁酶由质量比1~2:1~2:0.5~1的木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶和果胶酶组成。
9.根据权利要求1的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法,其特征在于,以所述混合物重量计,所述破壁酶的加入量为0.1~0.2 wt%,酶解的条件为:温度为28~32 ℃,时间为3~4 h。
10.一种生物有机肥,其特征在于,通过权利要求1~9任意一项的一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法制备得到。
CN202311756335.1A 2023-12-20 2023-12-20 一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法 Pending CN117430451A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311756335.1A CN117430451A (zh) 2023-12-20 2023-12-20 一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311756335.1A CN117430451A (zh) 2023-12-20 2023-12-20 一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117430451A true CN117430451A (zh) 2024-01-23

Family

ID=89556860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311756335.1A Pending CN117430451A (zh) 2023-12-20 2023-12-20 一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117430451A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106810301A (zh) * 2017-01-23 2017-06-09 华中农业大学 一种亮斑扁角水虻与微生物联合转化鸡粪的方法
CN108925513A (zh) * 2018-03-26 2018-12-04 四川芬尼格斯科技有限公司 一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法
CN109090043A (zh) * 2018-07-30 2018-12-28 开平市华声生物科技有限公司 一种黑水虻幼虫养殖方法
CN212345032U (zh) * 2020-06-28 2021-01-15 江苏省农业科学院 利用黑水虻实现畜禽粪污快速减量及干化处理的设备
CN116874316A (zh) * 2023-06-29 2023-10-13 南京大学 利用黑水虻及微生物协同高值转化农业废弃物的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106810301A (zh) * 2017-01-23 2017-06-09 华中农业大学 一种亮斑扁角水虻与微生物联合转化鸡粪的方法
CN108925513A (zh) * 2018-03-26 2018-12-04 四川芬尼格斯科技有限公司 一种利用黑水虻对有机废弃物进行资源化处理的方法
CN109090043A (zh) * 2018-07-30 2018-12-28 开平市华声生物科技有限公司 一种黑水虻幼虫养殖方法
CN212345032U (zh) * 2020-06-28 2021-01-15 江苏省农业科学院 利用黑水虻实现畜禽粪污快速减量及干化处理的设备
CN116874316A (zh) * 2023-06-29 2023-10-13 南京大学 利用黑水虻及微生物协同高值转化农业废弃物的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102154144B (zh) 高效降解羽毛角蛋白的菌株及其筛选方法
CN109090043A (zh) 一种黑水虻幼虫养殖方法
EA024724B1 (ru) Способ выделения уф-устойчивых бактерий и их применение
CN105647832B (zh) 一株耐高温园林废弃物分解菌fhm1及其应用
CN108338054B (zh) 一种油茶果壳制备栽培基质的方法
CN110183252B (zh) 利用生物降解羽毛制备复合氨基酸液肥的方法及应用
CN100586905C (zh) 植物益生菌复合制剂及制备工艺
CN105754881B (zh) 一种可降解木质素的白囊耙齿菌及其应用
CN1680218A (zh) 发酵肥料的制造方法和发酵肥料
Herrera et al. Protein enrichment of Opuntia ficus-indica using Kluyveromyces marxianus in solid-state fermentation
CN112194520A (zh) 一种黑水虻复合氨基酸肥料及其制备方法
Udayasimha et al. Sustainable waste management by growing mushroom (Pleurotus florida) on anaerobically digested waste and agro residues
CN108070540A (zh) 一株产表面活性剂微生物及其在堆肥中的应用
CN105670966B (zh) 一株耐高温园林废弃物分解菌st4及其应用
CN104073445B (zh) 一种秸秆与粪便沼气发酵预处理微生物菌剂
CN104286398A (zh) 剑麻废渣生产牛、羊饲料的方法
CN117430451A (zh) 一种火龙果废弃枝条与畜禽粪污的联合降解转化方法
Andriani et al. Quality improvement of biomaterial of Lemna sp
CN104291889A (zh) 一种烟草专用有机肥的生产方法及烟草专用有机肥
CN115386498A (zh) 一种利用种桑养蚕废弃物生产有机肥的微生物复合菌剂及方法
CN114009599A (zh) 一种促进广地龙快速生长的人工养殖饲料
Raj et al. Rice straw degradation by Pseudomonas aeruginosa AMB-CD-1, isolated from fresh cow dung and its impact on rice plants
CN111285739A (zh) 一种植烟土壤修复有机、复合肥及其制备方法
Yang et al. Vermicomposting of Pleurotus eryngii spent mushroom substrates and the possible mechanisms of vermicompost suppressing nematode disease caused by Meloidogyne incognita
Adams et al. Growth of oyster mushroom using sawdust and agriculture waste as substrates

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination