CN104312947A - 一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,以及其制备方法和应用,本发明采用独特的菌群优化组合,采用高新技术生产工艺制作而成,为纯生物制品,对农村废弃物进行有效的腐熟发酵制成有机肥,经发酵腐熟的农家肥为无臭、无有害病原菌和杂草种子的优质有机肥,施用后起到为农作物提供全面营养,可在田间施用于秸秆,配合氨水使用,能达到快速、彻底腐熟秸秆的目的,使秸秆有效的转化为能被作物吸收的有机质,并对土壤起到改良作用。

Description

一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于微生物技术领域,具体涉及一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,以及这种腐熟剂的制备方法和其应用。
背景技术
随着社会的快速发展,环境污染也越来越严重,尤其是农村的各种植物秸秆的污染更是不容忽视。由于秸秆在短期内不易腐解,除少量用于垫圈、喂养牲畜、部分用于堆沤肥外,少部分用于生活燃料,大部分在田间焚烧处理。据统计,全国用作还田和有机肥料的作物秸秆仅占总量的20%左右,焚烧占17%,秸秆燃烧后主要产物为二氧化碳,一氧化碳,二氧化硫等有害气体,这些气体进入大气后造成严重的环境污染。每到收获季节农村出现“村村点火,处处冒烟”的景象,秸秆焚烧有四大坏处:一是浪费资源,导致大量有机物不能回田;二是严重污染环境;三是经常引发火灾和交通事故;四是破坏农田生态***物质循环,造成土壤肥力下降。 
目前,对秸秆的降解主要采用以下三种方式:物理方式,包括粉碎、蒸煮、热喷等;2)化学方式,包括酸性水解、碱性水解、氨化和氧化降解;3)微生物降解。 
物理或化学方法处理秸秆,只能略为提高半纤维素的消化率,对纤维素和木质素的作用不大,不能提高秸秆的营养价值和消化率。化学方法能破坏木质素与多糖之间的酯键结合,使纤维素、半纤维素与木质素分离,将不溶的木质素变成较易溶解的羟基木质素,使秸秆结构变得疏松,结晶纤维素变成无定型纤维素,进而使得秸秆易于分解。但化学方法的缺点在于:纤维素含量太高,蛋白质含量低;矿物质含量不平衡,缺乏维生素A、维生素D和维生素E等;微生物对纤维素的降解是通过分泌到胞外的游离纤维素酶,以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维素。
利用微生物可将纤维素最终分解成为二氧化碳和水,而通过微生物自身的生长又可产生大量的菌体蛋白,因此运用微生物法处理秸秆,可以大幅度提高其营养价值,与物理化学方法相比,具有许多无可比拟的优点。选育和利用作物秸秆高效降解微生物菌株,研发高效降解菌剂,建立作物秸秆田间原位生物转化还田技术,是目前国内外重要发展趋势之一。
发明内容
本发明为解决现有技术在秸秆发酵降解过程中所利用的微生物菌剂种类单一、分解能力弱、纤维素总降解率低以及发酵周期长等问题,其主要发明目的是提供一种高效环保秸秆腐熟剂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,包括如下活性组分:枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、酵母菌和乳酸菌,秸秆腐熟剂中总有效活菌数>1亿/克。
所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,其质量百分比为:枯草芽孢杆菌10%、绿色木霉15%、黑曲霉10%、酵母菌15%、乳酸菌15%,麦麸和豆粕构成的发酵基质35%。
所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,其绿色木霉能够高效产出纤维素酶。
本发明的另一目的是提供一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法。
一种如权利要求1所述的多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,包括以下步骤:
a)、菌种活化——在无菌条件下,将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基斜面上,30℃培养24h,将绿色木霉接种到PDA培养基斜面上,28℃培养3天,将黑曲霉接种到PDA培养基斜面上,28℃培养3天,将酵母菌接种到YPD培养基斜面上,30℃培养3天,将乳酸菌接种到MRS培养基斜面上,37℃培养3天;
b)、种子培养——将步骤a)中活化的菌种在无菌条件下分别接种一环菌体在液体扩增培养基中,进行摇瓶培养:将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基摇瓶中,30℃培养24h,摇床转速200r/min,将绿色木霉接种到PDA摇瓶中,在28℃培养48h,摇床转速200r/min,将黑曲霉接种到PDA培养基摇瓶中,在28℃培养48h,摇床频率180r/min,将乳酸菌接种到MRS培养基摇瓶中,37℃静置培养3天;酵母接种到YPD摇瓶中,30℃培养3天,摇床频率180r/min;
c)、液体增殖培养——乳酸菌的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml,液体增殖培养基采用玉米糖化液;枯草芽孢杆菌的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,液体增殖培养基组分为3—5%糖蜜,1%豆粕,0.1%酵母膏。培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml;酵母的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,液体增殖培养基组分为3%糖蜜,1.2%氨水,少量无机盐,少量生物素。培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml;
d)、固体增殖培养——先对固体培养基高压灭菌,然后把步骤b)中培养好的绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、乳酸菌液体种子分别在无菌条件下接种到对应的固态发酵培养基中,培养48-72h;
e)、将步骤d)中得到的固态发酵产物进行干燥粉碎,将比例为枯草芽孢杆菌10%、绿色木霉15%、黑曲霉10%、酵母菌15%、乳酸菌15%以及豆粕构成的发酵基质35%混合,进行干燥,得到混合后的菌粉。
所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其步骤e)中的绿色木霉和黑曲霉固体发酵培养基包含以下组分:重量比为5:1:1比例的麦麸、豆粕、秸秆,制备方法为:将黑曲霉及绿色木霉分别以5-9%接种量,控制环境温度在35—36℃,培养3—5天,使得霉菌孢子含量达到1-2亿/克。
所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其步骤e)中的枯草芽孢杆菌的固态发酵培养基包含以下组分:20%麦麸,1%豆粕,5%秸秆,20%水,制备方法为:将枯草芽孢杆菌以6-8%接种量,控制环境温度在35—36℃,培养3—5天,使得霉菌孢子含量达到1-2亿/克。
所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其步骤e)中的乳酸菌的固态发酵培养基包含以下组分:重量比为1:1:1的玉米粉、豆粕、麦麸,制备方法为:将乳酸菌以10-15%接种量,控制环境温度在40—45℃,培养3—5天,使得乳酸菌菌体含量达到1-2亿/克。
本发明的又一目的是提供一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的应用。
主要用途:应用于农田秸秆的腐熟,秸秆腐熟后成为有机肥料。具体而言,先将作物秸秆铺于农田,然后将所述秸秆腐熟剂按照2-6‰比例加入作物秸秆堆中,在室外自然温度下发酵10-20天,得到腐熟后的秸秆有机肥料。
本发明的有益效果是:采用独特的菌群优化组合,采用高新技术生产工艺制作而成,为纯生物制品,对农村废弃物进行有效的腐熟发酵制成有机肥,经发酵腐熟的农家肥为无臭、无有害病原菌和杂草种子的优质有机肥,施用后起到为农作物提供全面营养,增加土壤有机质含量,降低土壤容重、增加土壤团粒结构、缓冲土壤PH值、培肥地力和提高土壤微生物活性等功效,且发酵速度快,腐熟剂用量小成本低,原材料来源广泛,改善了土壤结构,减少了环境污染。
具体实施方式
本发明作为一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,由质量百分比如下的有效成分组成:枯草芽孢杆菌10%、绿色木霉15%、黑曲霉10%、酵母菌15%、乳酸菌15%,麦麸和豆粕构成的发酵基质35%,所述的绿色木霉能够产出纤维素酶,包括如下活性组分:枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、酵母菌和乳酸菌,秸秆腐熟剂中总有效活菌数>1亿/克。
本发明可在田间施用于秸秆,配合氨水使用,能达到快速、彻底腐熟秸秆的目的,使秸秆有效的转化为能被作物吸收的有机质,并对土壤起到改良作用。
具体应用时,先将作物秸秆铺于农田,然后将所述秸秆腐熟剂按照2-6‰比例加入作物秸秆堆中,在室外自然温度下发酵10-20天,得到腐熟后的秸秆有机肥料。
制备方法如下:
a)、菌种活化
在无菌条件下,将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基斜面上,30℃培养24h,将绿色木霉接种到PDA培养基斜面上,28℃培养3天,将黑曲霉接种到PDA培养基斜面上,28℃培养3天,将酵母菌接种到YPD培养基斜面上,30℃培养3天,将乳酸菌接种到MRS培养基斜面上,37℃培养3天;
b)、种子培养
将步骤a)中活化的菌种在无菌条件下分别接种一环菌体在液体扩增培养基中,进行摇瓶培养:将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基摇瓶中,30℃培养24h,摇床转速200r/min,将绿色木霉接种到PDA摇瓶中,在28℃培养48h,摇床转速200r/min,将黑曲霉接种到PDA培养基摇瓶中,在28℃培养48h,摇床频率180r/min,将乳酸菌接种到MRS培养基摇瓶中,37℃静置培养3天;酵母接种到YPD摇瓶中,30℃培养3天,摇床频率180r/min;
c)、液体增殖培养
乳酸菌的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml,液体增殖培养基采用玉米糖化液;
枯草芽孢杆菌的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,液体增殖培养基组分为3—5%糖蜜,1%豆粕,0.1%酵母膏。培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml;
酵母的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,液体增殖培养基组分为3%糖蜜,1.2%氨水,少量无机盐,少量生物素。培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml;
d)、固体增殖培养
先对固体培养基高压灭菌,然后把步骤b)中培养好的绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、乳酸菌液体种子分别在无菌条件下接种到对应的固态发酵培养基中,培养48-72h;
e)、将步骤d)中得到的固态发酵产物进行干燥粉碎,将比例为枯草芽孢杆菌10%、绿色木霉15%、黑曲霉10%、酵母菌15%、乳酸菌15%以及豆粕构成的发酵基质35%混合,进行干燥,得到混合后的菌粉。
其中绿色木霉和黑曲霉固体发酵培养基包含以下组分:重量比为5:1:1比例的麦麸、豆粕、秸秆,制备方法为:将黑曲霉及绿色木霉分别以5-9%接种量,控制环境温度在35—36℃,培养3—5天,使得霉菌孢子含量达到1-2亿/克。
其中枯草芽孢杆菌的固态发酵培养基包含以下组分:20%麦麸,1%豆粕,5%秸秆,20%水,制备方法为:将枯草芽孢杆菌以6-8%接种量,控制环境温度在35—36℃,培养3—5天,使得霉菌孢子含量达到1-2亿/克。
其中乳酸菌的固态发酵培养基包含以下组分:重量比为1:1:1的玉米粉、豆粕、麦麸,制备方法为:将乳酸菌以10-15%接种量,控制环境温度在40—45℃,培养3—5天,使得乳酸菌菌体含量达到1-2亿/克。
本发明采用独特的菌群优化组合,采用高新技术生产工艺制作而成,为纯生物制品,对农村废弃物进行有效的腐熟发酵制成有机肥,经发酵腐熟的农家肥为无臭、无有害病原菌和杂草种子的优质有机肥,施用后起到为农作物提供全面营养,增加土壤有机质含量,降低土壤容重、增加土壤团粒结构、缓冲土壤PH值、培肥地力和提高土壤微生物活性等功效,且发酵速度快,腐熟剂用量小成本低,原材料来源广泛,改善了土壤结构,减少了环境污染。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,以及部分运用的实施例,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,其特征在于,包括如下活性组分:枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、酵母菌和乳酸菌,秸秆腐熟剂中总有效活菌数>1亿/克。
2.根据权利要求1所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,其特征在于,质量百分比为:枯草芽孢杆菌10%、绿色木霉15%、黑曲霉10%、酵母菌15%、乳酸菌15%,麦麸和豆粕构成的发酵基质35%。
3.根据权利要求2所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂,其特征在于,所述的绿色木霉能够产出纤维素酶。
4.一种如权利要求1所述的多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)、菌种活化
在无菌条件下,将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基斜面上,30℃培养24h,将绿色木霉接种到PDA培养基斜面上,28℃培养3天,将黑曲霉接种到PDA培养基斜面上,28℃培养3天,将酵母菌接种到YPD培养基斜面上,30℃培养3天,将乳酸菌接种到MRS培养基斜面上,37℃培养3天;
b)、种子培养
将步骤a)中活化的菌种在无菌条件下分别接种一环菌体在液体扩增培养基中,进行摇瓶培养:将枯草芽孢杆菌接种到LB培养基摇瓶中,30℃培养24h,摇床转速200r/min,将绿色木霉接种到PDA摇瓶中,在28℃培养48h,摇床转速200r/min,将黑曲霉接种到PDA培养基摇瓶中,在28℃培养48h,摇床频率180r/min,将乳酸菌接种到MRS培养基摇瓶中,37℃静置培养3天;酵母接种到YPD摇瓶中,30℃培养3天,摇床频率180r/min;
c)、液体增殖培养
乳酸菌的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml,液体增殖培养基采用玉米糖化液;枯草芽孢杆菌的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,液体增殖培养基组分为3—5%糖蜜,1%豆粕,0.1%酵母膏;培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml;
酵母的液体增殖培养:按照5%接种量将步骤b)中培养好的乳酸菌接种到发酵罐中,液体增殖培养基组分为3%糖蜜,1.2%氨水,少量无机盐,少量生物素;培养2—3天,至发酵罐培养液中的有效活菌数达到200亿/ml;
d)、固体增殖培养
先对固体培养基高压灭菌,然后把步骤b)中培养好的绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、乳酸菌液体种子分别在无菌条件下接种到对应的固态发酵培养基中,培养48-72h;
e)、将步骤d)中得到的固态发酵产物进行干燥粉碎,将比例为枯草芽孢杆菌10%、绿色木霉15%、黑曲霉10%、酵母菌15%、乳酸菌15%以及豆粕构成的发酵基质35%混合,进行干燥,得到混合后的菌粉。
5.根据权利要求4所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤e)中的绿色木霉和黑曲霉固体发酵培养基包含以下组分:重量比为5:1:1比例的麦麸、豆粕、秸秆,制备方法为:将黑曲霉及绿色木霉分别以5-9%接种量,控制环境温度在35—36℃,培养3—5天,使得霉菌孢子含量达到1-2亿/克。
6.根据权利要求4所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤e)中的枯草芽孢杆菌的固态发酵培养基包含以下组分:20%麦麸,1%豆粕,5%秸秆,20%水,制备方法为:将枯草芽孢杆菌以6-8%接种量,控制环境温度在35—36℃,培养3—5天,使得霉菌孢子含量达到1-2亿/克。
7.根据权利要求4所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤e)中的乳酸菌的固态发酵培养基包含以下组分:重量比为1:1:1的玉米粉、豆粕、麦麸,制备方法为:将乳酸菌以10-15%接种量,控制环境温度在40—45℃,培养3—5天,使得乳酸菌菌体含量达到1-2亿/克。
8.一种如权利要求1至4所述多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的应用,其特征在于,应用于农田秸秆的腐熟,秸秆腐熟后成为有机肥料。
9.根据权利要求6所述的一种多菌种配合的高效秸秆腐熟剂的应用,其特征在于,先将作物秸秆铺于农田,然后将所述秸秆腐熟剂按照2-6‰比例加入作物秸秆堆中,在室外自然温度下发酵10-20天,得到腐熟后的秸秆有机肥料。
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