CN115011519A - 一种降解菌糠的复合菌剂、一种菌糠肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种降解菌糠的复合菌剂、一种菌糠肥料及其制备方法，属于肥料技术领域，克服了现有技术中菌糠降解效果差、利用率低的问题。本发明提供的复合菌剂能够对菌糠产生明显降解效果，显著促进菌糠堆体中有机氮向无机氮的转化，并且发生的特定硝化作用能够使堆肥中氮素被固定而未流失，最终使得菌糠肥料达到腐熟要求。相对于堆肥时间长、高温期持续时间短、腐熟不完全的自然堆肥来说，能够有效加快堆肥进程、提高肥料品质。本发明提供的复合菌剂可加快堆肥升温时间、延长堆肥高温持续时间，促进堆肥腐熟完全，达到废弃菌糠无害化处理和资源化利用目的。
Description
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种降解菌糠的复合菌剂、一种菌糠肥料及其制备方法。
背景技术
食用菌因其具有高蛋白和低脂等特点从而得到全世界的认可。但是食用菌废弃菌棒菌渣既污染环境，又占用大量的土地，严重侵占和污染有限的耕地资源。废弃菌渣随意丢弃会导致蚊虫、孢子在空气中乱飞，污染空气，菌袋外用的聚乙烯膜等极难降解，若不进行收集会严重污染环境。菌糠是食用菌培养后剩余的废弃物或残渣，其中含有食用菌菌丝体的残渣和食用菌酶解后结构发生质变的粗纤维以及未完全利用的木质素和纤维素等，菌丝体中含有丰富的蛋白质、氨基酸、碳水化合物、维生素和微量元素，但由于栽培食用菌后，有很大一部分菌糠得不到及时处理，杂菌的种类和数量会在短时间内呈几何级数增加，而这些菌的代谢产物不仅造成菌糠酸度较高，而且代谢产物中还存在一些毒素。研究表明，每生产1kg食用菌大约可以产生5kg菌糠。菌糠中营养的利用率约为70％，还有一些营养可以循环利用。因此，对食用菌菌糠再利用既可发挥其剩余价值，又大大降低其对环境的污染。
废弃菌糠因含有大量未被食用菌分解的纤维素和木质素等大分子物质，还含有大量食用菌菌丝体的残渣和食用菌酶解后结构发生质变的粗纤维等，需要进行二次发酵充分腐熟后才能作为有机肥使用。但现有的菌剂往往不能实现有效降解菌糠的效果，或者达到腐熟标准的降解时间过长，且氮素流失严重，不利于产业应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降解菌糠的复合菌剂、一种菌糠肥料及其制备方法，以解决现有技术中菌糠降解效果差、利用率低的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种降解菌糠的复合菌剂，所述复合菌剂包含：蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌以及副球菌；
所述复合菌剂中各菌种的活菌浓度独立的为4.0×109～8.0×109个/mL。
优选的，所述蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌和副球菌的体积比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2。
本发明还提供了一种菌糠肥料的制备方法，包含如下步骤：
将上述降解菌糠的复合菌剂接种至菌糠堆肥物料中，进行发酵，得到菌糠肥料；
所述复合菌剂在菌糠堆肥物料中的接种比例为1～5ml/kg。
优选的，所述菌糠堆肥物料的C/N比为20～30，含水率为60～70％。
优选的，所述菌糠堆肥物料中包含如下质量份数的组分：
菌糠15～25份、麸皮0.5～1.5份、豆粕0.5～1.5份。
优选的，所述菌糠为粉碎过筛后的菌糠，所述过筛的目数为50～70目。
优选的，所述堆肥物料的堆放规格为宽1.5～2.5米、高0.5～1.5米。
优选的，所述菌糠堆肥物料在接种复合菌剂之前进行5～10天自然堆肥。
优选的，所述发酵的时间为20～30天，期间每5～10天翻堆一次，堆肥期间进行补水，保持含水率为60～70％。
本发明还提供了一种由上述制备方法得到的菌糠肥料。
本发明的技术效果和优点：
本发明提供的复合菌剂能够对菌糠产生明显降解效果，显著促进菌糠堆体中有机氮向无机氮的转化，并且发生的特定硝化作用能够使堆肥中氮素被固定而未流失，最终使得菌糠肥料达到腐熟要求。相对于堆肥时间长、高温期持续时间短、腐熟不完全的自然堆肥来说，能够有效加快堆肥进程、提高肥料品质。本发明提供的复合菌剂可加快堆肥升温时间、延长堆肥高温持续时间，短时间即可使堆肥腐熟完全，达到废弃菌糠无害化处理和资源化利用目的。
附图说明
图1为堆肥pH值变化情况图；
图2为有机质变化情况图；
图3为全氮变化情况图；
图4为碳氮比变化情况图。
具体实施方式
本发明提供了一种降解菌糠的复合菌剂，所述复合菌剂包含：蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌以及副球菌；
所述复合菌剂中各菌种的活菌浓度独立的为4.0×109～8.0×109个/mL。
在本发明中，所述蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌和副球菌的体积比优选为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2，进一步优选为1∶0.9～1.1∶0.9～1.1∶0.9～1.1∶0.9～1.1∶0.9～1.1。
所述复合菌剂中包含蜡样芽孢杆菌，所述蜡样芽孢杆菌的活菌浓度优选为4.0×109～8.0×109个/mL，进一步优选为5.0×109～7.0×109个/mL，所述蜡样芽孢杆菌优选由如下配方培养基进行扩增培养：马铃薯150～250g/L、葡萄糖15～25g/L、水，所述培养基的pH值为6.0～7.0，优选在28～32℃条件下避光静止培养，所述培养的时间优选为70～74h；所述扩增培养得到的菌液优选在2500～3500rpm条件下离心5～15min，收集沉淀后用0.8～1.0％的生理盐水重悬菌体，得到蜡样芽孢杆菌菌液。
所述复合菌剂中包含枯草芽孢杆菌，所述枯草芽孢杆菌的活菌浓度优选为4.0×109～8.0×109个/mL，进一步优选为5.5×109～7.5×109个/mL，所述枯草芽孢杆菌优选由如下配方培养基进行扩增培养：马铃薯150～250g/L，葡萄糖15～25g/L、水，所述培养基的pH值为6.0～7.0，优选在28～32℃条件下避光静止培养，所述培养的时间优选为70～74h；所述扩增培养得到的菌液优选在2500～3500rpm条件下离心5～15min，收集沉淀后用0.8～1.0％的生理盐水重悬菌体，得到枯草芽孢杆菌菌液。
所述复合菌剂中包含烟管菌，所述烟管菌的活菌浓度优选为4.0×109～8.0×109个/mL，进一步优选为4.5×109～6.5×109个/mL，所述烟管菌优选由如下配方培养基进行扩增培养：马铃薯150～250g/L，葡萄糖15～25g/L、水，所述培养基的pH值为6.0～7.0，优选在28～32℃条件下避光静止培养，所述培养的时间优选为70～74h；所述扩增培养得到的菌液优选在2500～3500rpm条件下离心5～15min，收集沉淀后用0.8～1.0％的生理盐水重悬菌体，得到烟管菌菌液。
所述复合菌剂中包含薄孔菌，所述薄孔菌的活菌浓度优选为4.0×109～8.0×109个/mL，进一步优选为5.2×109～6.2×109个/mL，所述薄孔菌优选由如下配方培养基进行扩增培养：马铃薯150～250g/L，葡萄糖15～25g/L、水，所述培养基的pH值为6.0～7.0，优选在28～32℃条件下避光静止培养，所述培养的时间优选为70～74h；所述扩增培养得到的菌液优选在2500～3500rpm条件下离心5～15min，收集沉淀后用0.8～1.0％的生理盐水重悬菌体，得到薄孔菌菌液。
所述复合菌剂中包含季也蒙毕赤酵母菌，所述季也蒙毕赤酵母菌的活菌浓度优选为4.0×109～8.0×109个/mL，进一步优选为4.8×109～7.2×109个/mL，所述季也蒙毕赤酵母菌优选由如下配方培养基进行扩增培养：酵母膏5～15g/L，蛋白胨15～25g/L，葡萄糖15～25g/L、水，所述培养基的pH值为6.0～7.0，优选在26～30℃条件下避光静止培养，所述培养的时间优选为45～50h；所述扩增培养得到的菌液优选在2500～3500rpm条件下离心5～15min，收集沉淀后用0.8～1.0％的生理盐水重悬菌体，得到季也蒙毕赤酵母菌菌液。
所述复合菌剂中包含副球菌，所述副球菌的活菌浓度优选为4.0×109～8.0×109个/mL，进一步优选为4.8×109～7.2×109个/mL，所述副球菌优选由如下配方培养基进行扩增培养：亚硝酸钠0.5～1.5g/L，硫酸镁0.01～0.05g/L，硫酸锰0.005～0.015g/L，磷酸氢二钾0.5～1.0g/L，无水碳酸钠0.5～1.5g/L，磷酸二氢钠0.1～0.3g/L、水，所述培养基的pH值为7.0～8.0，优选在28～32℃条件下避光静止培养，所述培养的时间优选为20～30h；所述扩增培养得到的菌液优选在2500～3500rpm条件下离心5～15min，收集沉淀后用0.8～1.0％的生理盐水重悬菌体，得到副球菌菌液。
所述复合菌剂的制备过程优选包括如下步骤：将各个种子液等比例混合，得到混合种子液，将混合种子液接入灭菌后的培养基中培养2～5h后，添加细胞保护剂，继续培养0.5～1.5h。在本发明中，混合种子液的体积与培养基的体积比为1∶0.5～1.5；所述培养基优选的包括胰蛋白胨5～15g/L，酵母提取物3～7g/L，氯化钠5～15g/L、水；所述细胞保护剂优选为灭菌甘油，所述细胞保护剂的添加量为优选为体积分数0.3～0.6％；所述培养为振荡培养，所述振荡培养的转速优选为100～140rpm；所述培养结束后，复合菌剂中有效活菌数优选为4.0×109～8.0×109个/mL。
本发明还提供了一种菌糠肥料的制备方法，包含如下步骤：
将上述降解菌糠的复合菌剂接种至菌糠堆肥物料中，进行发酵，得到菌糠肥料；
所述复合菌剂在菌糠堆肥物料中的接种比例为1～5ml/kg。
在本发明中，所述复合菌剂在菌糠堆肥物料中的接种比例为1～5ml/kg，优选为2～4ml/kg，所述菌糠堆肥物料的C/N比优选为20～30，进一步优选为23～28，所述菌糠堆肥物料的含水率优选为60～70％，进一步优选为62～68％；本发明所述菌糠堆肥物料中优选包含如下质量份数的组分：菌糠15～25份、麸皮0.5～1.5份、豆粕0.5～1.5份，所述菌糠堆肥物料中菌糠的重量份数优选为15～25份，进一步优选为18～22份，所述菌糠优选为粉碎过筛后的菌糠，进一步优选为废弃菌棒经过脱袋机脱去塑料外袋、粉碎过筛后的菌糠；所述过筛的目数优选为50～70目，进一步优选为55～65目，所述菌糠堆肥物料中麸皮的重量份数优选为0.5～1.5份，进一步优选为0.8～1.1份，所述菌糠堆肥物料中豆粕的重量份数优选为0.5～1.5份，进一步优选为0.8～1.2份；所述堆肥物料的堆放规格中宽度优选为1.5～2.5米，进一步优选为1.8～2.2米，所述堆肥物料的堆放规格中高度优选为0.5～1.5米，进一步优选为0.8～1.2米。
在本发明中，所述菌糠堆肥物料在接种复合菌剂之前优选进行5～10天自然堆肥，所述自然堆肥的时间进一步优选为7～9天，所述自然堆肥的目的是使菌糠充分吸水；自然堆肥之后接种复合菌剂进行发酵，所述接种优选为将复合菌剂均匀喷洒到菌糠堆肥物料中，所述接种之后还优选包括翻堆混匀，所述发酵的时间优选为20～30天，进一步优选为23～27天；本发明所述发酵期间优选每5～10天翻堆一次，进一步优选为翻堆混匀后8～10天翻堆一次，然后每5～8天翻堆一次；发酵期间优选进行补水，所述补水以喷雾方式进行，所述补水优选使菌糠堆肥物料保持含水率在60～70％，进一步为62～68％。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
在本发明中，所述蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌购自中国普通微生物保藏管理中心，烟管菌购自中国标准品信息网，副球菌购自中国农业微生物菌种保藏管理中心。
实施例1复合菌剂制备
蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌的培养，将由马铃薯200.0g，葡萄糖20.0g，水1000mL组成的培养基，pH值调整至6.5；30℃避光静止培养72h；将培养好的菌液3000rpm离心10min，收集沉淀，再用0.9％的生理盐水重悬菌体得种子液，活菌浓度约为6×109个/mL。
季也蒙毕赤酵母菌的培养，将由酵母膏10.0g，蛋白胨20.0g，葡萄糖20.0g，水1000mL组成的培养基，pH值调整至6.5；28℃避光静止培养48h；将培养好的菌液3000rpm离心10min，收集沉淀，再用0.9％的生理盐水重悬细胞得种子液，活菌浓度约为6×109个/mL。
副球菌的培养，将由亚硝酸钠1g、硫酸镁0.03g、硫酸锰0.01g、磷酸氢二钾0.75g、无水碳酸钠1g、磷酸二氢钠0.25g、蒸馏水1000ml pH7.5，30℃避光静止培养24h。将培养好的菌液3000rpm离心10min时间，收集沉淀，再用0.9％的生理盐水重悬细胞得种子液，活菌浓度约为6×109个/mL。
将等体积的各种子液按加入灭菌后的新鲜培养基中，混合种子液与培养基的体积比为1∶1，培养基组成为胰蛋白胨10.0g/L，酵母提取物5.0g/L，氯化钠10.0g/L，水1L，120rpm混合振荡培养3h，按体积分数0.5％加入灭菌甘油以保护细胞，再按上述条件振荡培养1h即得复合菌剂，复合菌剂中有效活菌数为6.0×109个/mL。
实施例2堆肥发酵
将废弃菌棒经过脱袋机脱去塑料外袋，粉碎后过60目筛得菌糠。在菌糠中加入麸皮和豆粕，按照菌糠：麸皮：豆粕的质量比例为20∶1∶1，总C/N比24，调节含水率在65％，堆积成2米宽、1米高堆料，自然堆肥1周，使菌糠充分吸水。
将实施例1中得到的复合菌剂按体积质量比复合菌剂(L)∶菌糠(kg)为3∶1000均匀喷洒于堆料中，翻堆混匀，二次发酵10天后，再翻堆一次，并喷雾状水，保持含水率为65％，然后间隔1周翻堆一次，总发酵时间30天，即可得到菌糠肥料。
实施例3堆肥发酵
将废弃菌棒经过脱袋机脱去塑料外袋，粉碎后过60目筛得菌糠。在菌糠中加入麸皮和豆粕，按照菌糠：麸皮：豆粕的质量比例为15∶1.5∶1，总C/N比24，调节含水率在60％，堆积成1.5米宽、1米高堆料，自然堆肥5天，使菌糠充分吸水。
将实施例1中得到的复合菌剂按体积质量比复合菌剂(L)∶菌糠(kg)为5∶1000均匀喷洒于堆料中，翻堆混匀，二次发酵7天后，再翻堆一次，并喷雾状水，保持含水率为60％，然后间隔5天翻堆一次，总发酵时间28天，即可得到菌糠肥料。
实验例1堆肥pH值变化测定
取样及测定方法：按照实施例1和实施例2方法进行复合菌剂制备以及堆肥，作为实验组，不加复合菌剂堆肥(其余参数按照实施例2进行)作为对照组，堆肥发酵期间每10天从堆肥表面下10-20cm处取样作为待测样品，将样品与蒸馏水按质量体积比(1：10)混合均匀，置于摇床上150r/min振荡30min，静置10min，将pH计放于悬浊液中稳定后读数，每个样品重复3次，结果显示，本发明堆体pH值初期为6.3，随着发酵进行缓慢上升，堆肥结束时pH值趋于平稳，pH为7.2左右，如图1所示。
实验例2有机质变化测定
堆体中的有机质，被功能微生物利用并给自身进行生命活动提供能量。研究发现，有机质含量过低，可能导致堆体产热不足，有机质含量过高，会造成堆肥过程需要大量氧气，有机质含量在20％-80％内，对堆肥基本无损害，有机质过高或者过低都会影响堆肥进程。
取样及测定方法：每10天从堆肥表面下10-20cm处取样作为待测样品。肥料有机质含量测定采用重铬酸钾容量法。称取0.2g烘干、打碎、过筛后的样品于三角瓶中，加入10mL的1mol/LK2Cr2O7溶液，混匀，再缓慢加入20mL浓H2SO4，轻揺1min，静置30min，待冷却至室温后转入250mL容量瓶，加水定容，滴加3-4滴邻菲罗啉指示剂，然后用5mmol/L的硫酸亚铁溶液滴定，溶液由绿色变为暗绿色，再逐滴加入硫酸亚铁，直至溶液变成砖红色。不加样品作为对照组，按照相同的分析步骤，以消耗的硫酸亚铁计算肥料有机质含量。单位以每kg样品中含有的有机质质量(g)表示。
结果显示，本发明堆肥开始后，有机质含量逐渐减少，最后达到稳定状态。原因可能是大量大分子有机物被功能微生物分解成为CO2、水和其它腐殖质、矿物质。试验组初期有机质含量均为70％，待堆肥实验结束后，有机质含量显著下降，较实验初期减少了15.1％，而不加菌剂的对照组CK有机质含量变化幅度不大，仅减少6.0％。至第20天，试验组有机质含量降低幅度明显增加，在堆肥后期，有机质整体含量变化又趋于平稳，如图2所示。由图2可知，本发明复合菌剂能够对菌糠产生明显降解效果。
实验例3全氮变化测定
取样及测定方法：每10天从堆肥表面下10-20cm处取样作为待测样品。准确称取0.3g烘干、打碎、过筛后的样品于消化管中，加入0.2g硫酸铜、6g硫酸钾和20mL浓硫酸，将溶液混合均匀后进行消化。于240℃消化30min，再将温度升至400℃继续消化，待溶液颜色由灰白色变为淡蓝色，再进行消化。冷却至室温后将消化液用凯氏定氮仪进行蒸馏，将最后得到的馏出液用0.01mol/L的盐酸标准溶液进行滴定，终点为溶液由蓝绿色变为红色临界点。记录所用盐酸的体积(mL)并用公式计算样品中全氮含量。单位以每kg样品中含有的总氮质量(g)表示，结果显示，在本发明堆肥发酵过程中，试验组的全氮含量由最初的16.8g/Kg逐渐增加，堆肥实验结束时，加入了菌剂的实验组中全氮含量增加了53.4％，达到25.77g/Kg，高于未加入菌剂的对照组(19.8g/Kg)，如图3所示。从由图3可知，加入本发明提供的复合菌剂能够显著促进菌糠堆体中有机氮向无机氮的转化，并且发生的特定硝化作用能够使堆肥中氮素被固定而未流失。
实验例4碳氮比变化测定
碳氮比是堆肥中判断腐熟程度的一个重要指标。堆肥过程中，随着有机质的分解和全氮的增加，碳氮比会下降。一般认为，当碳氮比小于20时可以认为堆肥达到腐熟。堆体最适合的碳氮比在25-35之间，碳氮比过高会导致堆肥的进程缓慢，碳氮比过低会导致氮元素以无机氮的形式流失。
取样及测定方法：每10天从堆肥表面下10-20cm处取样作为待测样品。氮素测定同实验例3方法。碳含量测定按上述先测定有机质含量，再根据碳含量＝有机质含量/1.724计算得出。
结果显示，添加了菌剂的实验组与没有添加菌剂的对照组进行对比，在堆肥实验开始后碳氮比下降较快，这是由于加入的菌剂发挥了作用，复合菌剂与土著微生物共同作用加速降解了堆体中的营养物质。堆体刚开始碳氮比为25.1，堆肥过程中整体碳氮比呈现下降趋势，堆肥结束时处理组碳氮比降低至12.3，如图4所示，说明本发明提供的堆肥能够达到腐熟要求。
由以上实施例可知，本发明提供的复合菌剂能够对菌糠产生明显降解效果，显著促进菌糠堆体中有机氮向无机氮的转化，并且发生的特定硝化作用能够使堆肥中氮素被固定而未流失，最终在30天内使得菌糠肥料达到腐熟要求。
以上所述仅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)
1.一种降解菌糠的复合菌剂，其特征在于，所述复合菌剂包含：蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌以及副球菌；
所述复合菌剂中各菌种的活菌浓度独立的为4.0×109～8.0×109个/mL。
2.根据权利要求1所述的降解菌糠的复合菌剂，其特征在于，所述蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、烟管菌、薄孔菌、季也蒙毕赤酵母菌和副球菌的体积比为1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.8～1.2。
3.一种菌糠肥料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
将权利要求1或2所述的降解菌糠的复合菌剂接种至菌糠堆肥物料中，进行发酵，得到菌糠肥料；
所述复合菌剂在菌糠堆肥物料中的接种比例为1～5ml/kg。
4.根据权利要求3所述的菌糠肥料的制备方法，其特征在于，所述菌糠堆肥物料的C/N比为20～30，含水率为60～70％。
5.根据权利要求4所述的菌糠肥料的制备方法，其特征在于，所述菌糠堆肥物料中包含如下质量份数的组分：
菌糠15～25份、麸皮0.5～1.5份、豆粕0.5～1.5份。
6.根据权利要求5所述的菌糠肥料的制备方法，其特征在于，所述菌糠为粉碎过筛后的菌糠，所述过筛的目数为50～70目。
7.根据权利要求6所述的菌糠肥料的制备方法，其特征在于，所述堆肥物料的堆放规格为宽1.5～2.5米、高0.5～1.5米。
8.根据权利要求7所述的菌糠肥料的制备方法，其特征在于，所述菌糠堆肥物料在接种复合菌剂之前进行5～10天自然堆肥。
9.根据权利要求8所述的菌糠肥料的制备方法，其特征在于，所述发酵的时间为20～30天，期间每5～10天翻堆一次，堆肥期间进行补水，保持含水率为60～70％。
10.权利要求3～9所述的菌糠肥料的制备方法得到的菌糠肥料。
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2022
- 2022-06-13 CN CN202210661782.8A patent/CN115011519A/zh active Pending
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