CN103232944B - 一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，由以下菌种共同组成：毛霉2~6×1010cfu/g，绿木霉2~6×1010cfu/g，白地霉2~6×1010cfu/g，酿酒酵母2~8×109cfu/g，嗜热芽孢杆菌3~5×1011cfu/g，嗜热乳酸杆菌2~6×1011cfu/g，白腐菌2~8×1010cfu/g，褐腐菌2~8×1010cfu/g，恶臭假单胞菌3~7×108cfu/g，亚硝化球菌2~6×1011cfu/g，绿藻1~4×106cfu/g，蓝藻2~5×107cfu/g。该微生物菌剂，可促进秸秆粪便混合好氧堆肥化进程，缩短堆肥周期，提高堆肥腐熟度的功能，能够加速原料有机物的生物降解，减少堆肥过程中臭气的生成和散发，减少氮素等营养物质的流失。可应用于堆肥企业针对不同粪便和秸秆原料的堆肥，用于生产生物有机肥料。
Description
技术领域
本发明属于农业废弃物快速堆肥菌剂技术领域，具体涉及一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂。
背景技术
目前，我国每年产出的秸秆约7亿吨，畜禽养殖业粪便排放量约17.3亿吨，此外还有大量的活性污泥和城市生活垃圾。大量农业废弃物的丢弃不仅造成了资源的浪费，还污染了环境。如今，通过好氧堆肥处理生产有机肥料是处理农业废弃物的一个主要途径。但堆肥化过程目前仍存在较多的问题。堆肥周期长，占地面积大，堆肥过程臭气污染大，氮素等营养流失量大。理论与实践证明，在堆肥过程中，进行人为接种分解有机物能力强的微生物，可有效解决上述问题，提高初期堆料中有效微生物的总数，加速堆肥材料的腐熟。上世纪三十年代开始，国内外就开始了堆肥微生物菌剂的研究和应用，到70年代，日本研制出可以加快生物降解的EM (effective microorganisms) 菌剂，得到较大范围的推广应用。但是堆肥微生物菌剂目前还面临以下问题：
（1）微生物的来源还不够广泛。
微生物选育的前提条件是从自然界获得相应的原始菌种。在采集菌种标本时，遵循的原则是材料的来源越广泛，越有可能获得新的菌种。菌株的来源及筛选条件决定着菌株的功能，因此在室内选育微生物时设定某特定的环境因素，如温度、所选材料的特性等，这样有利于提高获得功能菌的概率。国内外在分离、筛选堆肥微生物方面，人们通常从畜粪、土壤，成熟堆肥、污泥中分离有效微生物，分离得到的高效微生物类群主要有细菌，放线菌等。
（2）微生物菌剂的组成简单
目前微生物菌剂以筛选单一功能菌为主，或将不同功能菌进行简单复配。这种方式存在较大的问题：首先这些单一菌在实验室培养时的确具有一定功能，但是在堆肥的复杂条件下，却很难达到理想效果。这是由于许多单一菌系并不能在实际的环境中生长繁殖或易受制于其他微生物的生长；其次，由于不同的微生物群体之间存在许多种相互作用，实验室筛选得来的具有某种功能的单个菌并不能充分证明其在一个复杂的群体中有着相同的作用；第三，有些微生物发酵菌剂，只是将发酵菌株简单的混合在一起，对菌株之间的拮抗作用研究的不透彻，这就导致了微生物菌种在发酵过程中由于菌株之间的拮抗作用而达不到所预期的效果；第四，不能有效利用微生物产生的各种酶的作用。在有机物的降解过程中，酶的降解作用非常关键，因此，只含有微生物，而不含有酶的微生物菌剂则不能发挥更大的作用。
（3）微生物菌剂的组成菌种不够丰富，且针对性不强。
目前筛选区出的微生物主要有固氮菌、硝化菌、解磷菌、解钾菌、纤维素降解菌、半纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌等。这些微生物虽然能够堆肥化过程，但却不能解决当前堆肥化过程中的一些难题，如半纤维素和木质素的降解和腐殖化，臭气的抑制，氮素的保持，氧气不充分等问题。因此还需进一步分离筛选半纤维素和木质素降解菌，抑制臭气产生的硫化菌，胺抑制菌，光合微生物等。
因此本发明主要是开发适用于有机固体废弃物堆肥的微生物菌剂，来解决目前堆肥所面临的关键性问题。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，促进秸秆粪便混合好氧堆肥化进程，缩短堆肥周期，提高堆肥腐熟度的功能，能够加速原料有机物的生物降解，减少堆肥过程中臭气的生成和散发，减少氮素等营养物质的流失。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，由以下菌种共同组成：毛霉2~6×1010cfu/g，绿木霉2~6×1010cfu/g，白地霉2~6×1010cfu/g，酿酒酵母2~8×109cfu/g，嗜热芽孢杆菌3~5×1011cfu/g，嗜热乳酸杆菌2~6×1011cfu/g，白腐菌2~8×1010cfu/g，褐腐菌2~8×1010cfu/g，恶臭假单胞菌3~7×108cfu/g，亚硝化球菌2~6×1011cfu/g，绿藻1~4×106cfu/g，蓝藻2~5×107cfu/g。
一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂的堆肥方法，具体如下：
（1）物料的重量比例组成：粪便50%~70%，秸秆27.9%~48.9%，葡萄糖1.0%~2.0%，微生物菌剂0.1%~0.2%；
（2）物料水分应控制在50~60%，C/N比调节到25~30：1，pH值呈中性或弱碱性，物料粒径在10~30mm；
（3）堆肥时，物料堆成条状进行发酵；堆高不超过80cm，底部宽约500~800cm，长度不限；
（4）堆肥过程中，当温度升至60℃以上后，物料每2~3天翻堆一次；堆肥20~30天完成。
通过添加尿素或葡萄糖来调节物料的C/N值。
通过用碱石灰或醋酸调节物料的pH值。
有益效果：与现有技术相比，本发明的秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，可促进秸秆粪便混合好氧堆肥化进程，缩短堆肥周期，提高堆肥腐熟度的功能，能够加速原料有机物的生物降解，减少堆肥过程中臭气的生成和散发，减少氮素等营养物质的流失。可应用于堆肥企业针对不同粪便和秸秆原料的堆肥，用于生产生物有机肥料。具有以下性能指标：
（1）产品外观及保质期：产品为土黄色粉末状，无臭味，阴凉(20℃以下)干燥处保存，有效期1年。
（2）施用菌剂的堆肥腐熟期：粪便为6-10天（视粪便种类不同），秸秆（与粪便混合）为10-16天。
（3）施用本产品后堆肥的主要指标：符合国家有机肥料标准( NY 525-2002 ) 和生物有机肥（ NY 884-2004 ）标准，甚至某些指标超过相应标准；其中：有机质含量（以干基计）/（%）≥ 35；总养分（氮 +五氧化二磷 +氧化钾）含量（以干基计）/（%）≥6.0，其中氮含量≥3.0；有效活菌数(cfu)，亿/g≥60.0；粪大肠菌群数，个/g(mL) ≤100，蛔虫卵死亡率，%≥95%，酸碱度 pH 5.5-8.0。
（4）除臭效果：堆肥化开始后第三天臭味基本消失，投加复合菌后厂区空气环境得到明显改善，而且可以大大减少污水处理厂除臭设施的投资和化学除臭剂的使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂主要由土壤细菌、嗜热菌、纤维素降解菌、木质素降解菌和除臭菌共同组成的复合菌剂。
（1）微生物的分离与筛选
土壤细菌的分离方法，取森林土壤样品作为菌种，采用稀释平板法分离不同的微生物，其中培养基分别采用牛肉膏蛋白胨培养基，PDA培养基和高氏一号培养基，分别分离出细菌，真菌和放线菌，32℃培养，并通过生长量测定，分别筛选出生长量最大的三种微生物。经鉴定，这些细菌分别为现有的芽孢杆菌（Bacillus），肠道杆菌（Escherichia coli）和假单胞菌（Pseudomonas）；这些真菌分别为现有的毛霉（Mucor），黑曲霉（Aspergillus niger）和酿酒酵母菌（S.cerevisiae），放线菌分别为现有的诺卡氏菌（Nocardiaceae），链霉菌（Streptomyces）和单孢子菌（Monosporium）。
嗜热菌的分离与筛选，取火山口土壤作为菌种，采用牛肉膏蛋白胨培养基，采用稀释平板法分离不同的微生物， 65℃培养，并通过生长量测定，筛选出生长量最大的三种微生物，经鉴定，分别为现有的嗜热芽孢杆菌（Thermophilic bacillus），嗜热乳酸杆菌（Lactobacillus thermophilus）和嗜热单胞菌（Thermomonospora）。
纤维素降解菌的分离与筛选，取森林土壤作为菌种，采用纤维素刚果红培养基，采用稀释平板法分离不同的微生物，32℃培养，并通过生长量测定，筛选出生长量最大的三种微生物，经鉴定，分别为现有的绿木霉（Trichoderma virens），黑曲霉（Aspergillus niger）和白地霉（Geotrichum candidum）。
木质素降解菌的分离与筛选，取造纸黑液污泥作为菌种，以秸秆粉末作唯一碳源，配制无机盐培养基，采用稀释平板法分离不同的微生物，32℃培养，并通过生长量测定，筛选出生长量最大的三种微生物，经鉴定，分别为现有的两种白腐菌（White rot fungus）和褐腐菌（Brown rot fungus）。
除臭菌的分离与筛选，取粪便堆肥作为菌种，以粪臭素作唯一碳源，配制无机盐培养基，采用稀释平板法分离不同的微生物，32℃培养，并通过生长量测定，筛选出生长量最大的一种微生物，是现有的恶臭假单胞菌（Pseudomonsa putida）。
固氮菌的分离与筛选，以粪便作为菌种，采用氨氧化细菌培养基，用稀释平板法分离氨氧化细菌，30℃培养，并通过生长量测定，筛选出生长量最大的现有的亚硝化球菌（Nitrosococcus）。
光合藻类的分离与筛选，以水体富养化后的水体中取水样作为菌种，以营养盐培养基，稀释平板法分离光合藻类，30℃光照培养，并通过生长量测定，筛选出生长量最大的三种微生物，经鉴定，分别是绿藻（Prochloron），甲藻（Pyrrophyta）和蓝藻（Cyanobacteria）。
将以上分离出的微生物，通过二次平板划线分离纯化，将每一次分离出的微生物进一步地纯化，获得纯种微生物。它们分别为毛霉，绿木霉，黑曲霉，白地霉，酿酒酵母，嗜热芽孢杆菌，嗜热乳酸杆菌，嗜热单胞菌，白腐菌，褐腐菌，恶臭假单胞菌，亚硝化球菌，绿藻，甲藻和蓝藻。
（2）不同微生物间的拮抗实验：将以上筛选出的不同微生物两两接种到琼脂营养平板中，30℃光照培养，经过三天的培养，观察不同微生物的生长情况，如果发现其中有微生物无法生长，则说明其生长受到其他微生物的抑制，由此可筛选出竞争性强的微生物，实验结果发现，竞争性强的微生物分别为毛霉，绿木霉，白地霉，酿酒酵母，嗜热芽孢杆菌，嗜热乳酸杆菌，白腐菌，褐腐菌，恶臭假单胞菌，亚硝化球菌，绿藻和蓝藻。
（3）复配：将筛选出的不同种微生物同时接种到基础培养基与麦麸的混合培养液（质量比，培养基：麦麸＝10：1）中，进行共发酵扩大培养，培养条件为摇床振荡培养，30℃光照，然后将培养液进行离心分离（5000r/min转速），获得微生物菌体，最后在60℃下真空干燥5h，得到微生物菌剂。菌剂中各种微生物的含量分别为：毛霉2~6×1010cfu/g，绿木霉2~6×1010cfu/g，白地霉2~6×1010cfu/g，酿酒酵母2~8×109cfu/g，嗜热芽孢杆菌3~5×1011cfu/g，嗜热乳酸杆菌2~6×1011cfu/g，白腐菌2~8×1010cfu/g，褐腐菌2~8×1010cfu/g，恶臭假单胞菌3~7×108cfu/g，亚硝化球菌2~6×1011cfu/g，绿藻1~4×106cfu/g，蓝藻2~5×107cfu/g。
该微生物菌剂产品为土黄色粉末状，无臭味，阴凉(20℃以下)干燥处保存，有效期1年。
实施例2
应用实施例1制备的微生物菌剂进行堆肥，具体如下：
1）物料重量比例组成：猪粪50%，麦秸48.9%，葡萄糖1.0%，实施例1的微生物菌剂0.1%。
2）制作过程：
（1）菌剂的活化过程：首先将葡萄糖加水溶解，再加入本菌剂充分搅匀，将菌剂化开，然后将稀释液均匀泼洒在猪粪和麦秸的混合物（预先充分混合）上，并充分翻搅（用搅拌机）均匀。
（2）堆肥过程：物料水分应控制在50~60%，C/N比调节到25~30：1，pH值呈中性或弱碱性，物料粒径在10~30mm。堆肥时，物料堆成条状进行发酵。堆高不超过80cm，底部宽约500~800cm，长度不限。如果C/N值高，通过添加少量尿素来进行调节，如果C/N值低，通过添加少量葡萄糖进行调节。物料的pH值可用碱石灰或1%的醋酸（一般不会用）来进行调节。
堆肥过程中，应观察物料温度变化，当温度升至60℃以上后，物料每2~3天翻堆一次。堆肥20~30天基本完成。
堆肥腐熟的检查方法如下：（1）从颜色气味看，腐熟堆肥的秸秆变成褐色或黑褐色，有黑色汁夜，具有氨臭味。（2）秸秆硬度，用手握堆肥，温时柔软而有弹性；干时很脆，易破碎，有机质失去弹性。（4）堆肥体积，比刚堆时缩小2/3~1/2。
对施用本产品后堆肥进行检测，主要指标符合国家有机肥料标准( NY 525-2002 ) 和生物有机肥（ NY 884-2004 ）标准，甚至某些指标超过相应标准；其中：有机质含量（以干基计）/（%）≥ 35；总养分（氮＋五氧化二磷＋氧化钾）含量（以干基计）/（%）≥6.0，其中氮含量≥3.0；有效活菌数(cfu)，亿/g≥60.0；粪大肠菌群数，个/g(mL) ≤100，蛔虫卵死亡率，%≥95%，酸碱度 pH 5.5-8.0。
除臭效果：堆肥化开始后第三天臭味基本消失，投加复合菌后厂区空气环境得到明显改善，而且可以大大减少污水处理厂除臭设施的投资和化学除臭剂的使用。
实施例3
以未添加实施例1微生物菌剂的相同物料为对照，采用实施例2方法进行堆肥，对比堆肥过程中物料的有机碳和温度变化。
表1 添加微生物菌剂后堆肥物料有机碳的变化
| 腐熟原料 | 超始物料有机碳含量% | 腐熟结束物料有机碳含量% | 物料有机碳含量下降% |
| 猪粪＋麦秸＋0.1%微生物菌剂 | 45.22 | 23.54 | 34.64 |
| 猪粪＋麦秸 | 45.22 | 28.36 | 26.98 |
有机碳变化结果见表1，堆肥温度变化结果见图1。可见本发明的秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，可促进秸秆粪便混合好氧堆肥化进程，缩短堆肥周期，提高堆肥腐熟度的功能，能够加速原料有机物的生物降解，减少堆肥过程中臭气的生成和散发，减少氮素等营养物质的流失。可应用于堆肥企业针对不同粪便和秸秆原料的堆肥，用于生产生物有机肥料。
同时，施用微生物菌剂单独对粪便、秸秆与粪便混合（粪便50%~70%，秸秆27.9%~48.9%，葡萄糖1.0%~2.0%，微生物菌剂0.1%~0.2%）；进行堆肥试验，堆肥腐熟期粪便为6-10天（视粪便种类不同），秸秆与粪便混合为10-16天。可见本发明的秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，可促进秸秆粪便混合好氧堆肥化进程，缩短堆肥周期。
Claims (4)
1.一种秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂，其特征在于，由以下菌种共同组成：毛霉2～6×1010cfu/g，绿木霉2～6×1010cfu/g，白地霉2～6×1010cfu/g，酿酒酵母2～8×109cfu/g，嗜热芽孢杆菌3～5×1011cfu/g，嗜热乳酸杆菌2～6×1011cfu/g，白腐菌2～8×1010cfu/g，褐腐菌2～8×1010cfu/g，恶臭假单胞菌3～7×108cfu/g，亚硝化球菌2～6×1011cfu/g，绿藻1～4×106cfu/g，蓝藻2～5×107cfu/g。
2.权利要求1所述的秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂的堆肥方法，其特征在于，具体如下：
(1)物料的重量比例组成：粪便50％～70％，秸秆27.9％～48.9％，葡萄糖1.0％～2.0％，微生物菌剂0.1％～0.2％；
(2)物料水分应控制在50～60％，C/N比调节到25～30：1，pH值呈中性或弱碱性，物料粒径在10～30mm；
(3)堆肥时，物料堆成条状进行发酵；堆高不超过80cm，底部宽500～800cm，长度不限；(4)堆肥过程中，当温度升至60℃以上后，物料每2～3天翻堆一次；堆肥20～30天完成。
3.根据权利要求2所述的秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂的堆肥方法，其特征在于：通过添加尿素或葡萄糖来调节物料的C/N值。
4.根据权利要求2所述的秸秆与粪便混合堆肥微生物菌剂的堆肥方法，其特征在于：通过用碱石灰或醋酸调节物料的pH值。
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