CN115215700A - 基于生物质发酵的液体肥料及其制备方法 - Google Patents

基于生物质发酵的液体肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于生物质发酵的液体肥料及其制备方法,是以畜禽粪便、新鲜海藻、废弃猪毛等生物质为原料,畜禽粪便利用蒸汽和Co‑60照射进行预处理,新鲜海藻通过混合酶进行酶解,废弃猪毛利用混合酸进行酸解,结合酶解、发酵技术,并添加少量钛、钼、锌等微量元素而制成。本发明基于生物质发酵,绿色环保,肥效好,适用于干旱半干旱地区的农作物生长。

Description

基于生物质发酵的液体肥料及其制备方法
技术领域
本发明属于液体肥料技术领域,涉及基于生物质发酵的液体肥料及其制备方法。
背景技术
肥料是农业生产的重要组成部分,近年来肥料朝着高浓度、液体化、复合化方向迅速发展,这是因为超浓缩和液体化更有利于农作物吸收,减少运输成本。液体肥料是一种典型的高浓度肥料,其外观呈流体状态,包括液体氮肥和液体复合肥,液体氮肥的营养单一,液体复合肥包含两种或两种以上营养元素,营养组成更丰富。
干旱在全世界范围内非常普遍,特别是随着人类经济发展和人口膨胀,水资源短缺现象越来越严重,干旱已经成为制约农业生产发展的世界性难题。干旱或者季节性干旱会造成农作物减产、农产品品质下降,这是因为在干旱条件下,农作物的生长素和赤霉素含量明显减少,脱落酸含量明显上升,加速了组织衰老和脱落,同时,干旱条件还会诱导活性氧自由基大量积累,造成细胞膜蛋白被氧化,导致膜脂过氧化。在干旱半干旱地区施用液体肥料具有天然的优势,同时解决了补水和营养供给问题。
另外,随着经济的飞速发展和人民生活水平的提高,人们对赖以生存的粮食、食品,安全生产和质量提出了更高的要求。生产无公害、绿色及有机食品以满足市场需求是农业生产中急需解决的问题。大量化学肥料的使用引发了人们对食品安全的担忧,同时,化学肥料的利用率普遍较低,容易流失,肥效不持久,往往会造成土壤板结和伴随水土流失污染水源,影响生态环境。而且化学复合肥的价格较高,肥料成本高,给农业生产增加负担。
在自然界中存在大量生物质,包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物,比如农作物秸秆、树枝等,传统的焚烧处理在带来环境污染的同时还造成了极大的资源浪费。生物质中含有大量营养元素,经发酵处理可制成肥料,符合当今绿色环保的要求。
专利申请CN110606775A公开了一种利用河道淤泥和废弃园林生物质发酵制备肥料的方法,该方法包括如下步骤:将河道淤泥、废弃园林生物质、腐殖酸均匀混合后,加入微生物菌剂,在厌氧条件下,湿度控制在30~70%,温度控制在25~50℃,发酵7天,造粒烘干,即得。该专利技术所得肥料为固体状,与液体肥料相比,农作物吸收性差,并且河道淤泥中含有大量有害物质,该专利技术未经必要的处理,这些有害物质被农作物吸收后会对农作物品质造成影响,进而影响人体健康。
专利申请CN106588313A公开了一种用农业废弃生物质催化水热碳化制备功能性液体肥料,通过采用农业废弃生物质催化水热碳化后产生的混合液为母液,添加氮、磷、钾元素及腐植酸等制备功能性液体肥料。配制过程包括:(1)物料破碎、(2)反应条件控制、(3)肥料母液制备、(4)肥料配制。该专利技术的方法相对比较简单,但是对于干旱半干旱地区的农作物生长助力有限。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种基于生物质发酵的液体肥料及其制备方法,绿色环保,适用于干旱半干旱地区的农作物生长。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将畜禽粪便利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩,即得所述的液体肥料。
优选的,畜禽粪便、新鲜海藻、废弃猪毛的质量比为100:65~75:40~50。
优选的,步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250~300℃和压力3~4MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力40~50分钟;Co-60照射剂量为300~400kGy。
优选的,步骤(1)中,所述畜禽粪便为鸡、鸭、猪、牛粪便中的任一种或几种。
优选的,步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02~0.03倍重量的混合酶,在温度40~50℃和超声波300~400W条件下酶解处理3~4小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3~4:3~4:1~2混合而得。
优选的,步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度25~30%盐酸溶液、质量浓度40~50%硫酸溶液、质量浓度35~45%磷酸溶液按照体积比5~7:3~5:3~5混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2~3倍重量的混合酸中,100~110℃酸解处理5~6小时即可。
优选的,步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4~5倍。
优选的,步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250~300℃和压力5~7MPa条件下处理3~4小时。
优选的,步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30~35℃预发酵3~5天即可;其中,以重量份计,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6~8×1010cfu/g的粪肠球菌25~35份,活菌含量2~3×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌5~10份,活菌含量2~3×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌5~10份。
优选的,步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.08~0.1%、0.05~0.07%、0.03~0.05%。
优选的,步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2~3%、1~2%、0.5~0.7%。
优选的,步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度32~35℃,溶解氧60~70%,发酵时间为60~70小时。
优选的,步骤(5)中,浓缩至原体积的1/2~1/3。
基于生物质发酵的液体肥料,是通过前述制备方法得到的。
本发明的有益效果在于:
本发明以畜禽粪便、新鲜海藻、废弃猪毛等生物质为原料,利用酶解、发酵技术,并添加少量钛、钼、锌等微量元素,制成一种液体肥料。本发明基于生物质发酵,绿色环保,肥效好,适用于干旱半干旱地区的农作物生长。
1、畜禽粪便利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ。由于畜禽粪便中含有大量有害物质和有害细菌,本发明通过蒸汽和Co-60照射联合作用进行预处理,可以杀灭其中的有害细菌,并将有害物质进行降解实现无害化,同时,Co-60照射还可以将其中长链成分降解为短链,提高畜禽粪便的生物活性,为后续的生物质发酵提供良好的基础。
2、将新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ。海藻中含有大量的纤维素、多糖、蛋白质等,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶混合而成,故在混合酶的作用下,对海藻中这些大分子成分降解为小分子,利于农作物吸收。
3、将废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ。废弃猪毛中含有大量蛋白质,混合酸是由盐酸溶液、硫酸溶液和磷酸溶液混合制成,混合酸酸解可以促进废弃猪毛中的蛋白质水解,猪毛酸解液中含有大量氮和磷等营养成分。
4、将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液。由于不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ仍然含有大量营养元素,本发明将它们分散于水中,进行高温高压处理和预发酵,高温高压条件促进脱水脱羧反应的进行,释放有机小分子,预发酵时使用的发酵剂是由粪肠球菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌混合制成的,促进这些不溶物中的营养成分充分释放出来。
5、将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩,即得所述的液体肥料。本发明加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,一方面促进胶质芽孢杆菌、放线菌发酵,另一方面在发酵过程中这些微量元素金属离子与发酵产生的有机酸等螯合形成螯合物,有利于农作物吸收,促进农作物生长。
6、除了液体肥料为干旱地区农作物生长提供一部分水分,本发明的液体肥料中含有丰富的氮磷钾,促进农作物根系生长,提高光合营养物质的制造和运输,促进蛋白质生成,保证农作物在干旱条件下正常生长代谢,从而促进农作物的生长。另外,液体肥料中含有的有机质、糖类以及微量金属元素等起到协助作用,进一步促进农作物在干旱条件下的生长。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1:
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将65kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将40kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/2,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250℃和压力3MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力40分钟;Co-60照射剂量为300kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02倍重量的混合酶,在温度40℃和超声波300W条件下酶解处理3小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3:3:1混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度25%盐酸溶液、质量浓度40%硫酸溶液、质量浓度35%磷酸溶液按照体积比5:3:3混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2倍重量的混合酸中,100℃酸解处理5小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250℃和压力5MPa条件下处理3小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30℃预发酵3天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6×1010cfu/g的粪肠球菌250g,活菌含量2×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌50g,活菌含量2×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌50g。
步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.08%、0.05%、0.03%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2%、1%、0.5%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度32℃,溶解氧60%,发酵时间为60小时。
实施例2:
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将75kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将50kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/3,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度300℃和压力4MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力50分钟;Co-60照射剂量为400kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.03倍重量的混合酶,在温度50℃和超声波400W条件下酶解处理4小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比4:4:2混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度30%盐酸溶液、质量浓度50%硫酸溶液、质量浓度45%磷酸溶液按照体积比7:5:5混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其3倍重量的混合酸中,110℃酸解处理6小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的5倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度300℃和压力7MPa条件下处理4小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,35℃预发酵5天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量8×1010cfu/g的粪肠球菌350g,活菌含量3×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌100g,活菌含量3×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌100g。
步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.1%、0.07%、0.05%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的3%、2%、0.7%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度35℃,溶解氧70%,发酵时间为70小时。
实施例3:
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将65kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将50kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/2,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度300℃和压力3MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力50分钟;Co-60照射剂量为300kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.03倍重量的混合酶,在温度40℃和超声波400W条件下酶解处理3小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比4:3:2混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度25%盐酸溶液、质量浓度50%硫酸溶液、质量浓度35%磷酸溶液按照体积比7:3:5混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2倍重量的混合酸中,110℃酸解处理5小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的5倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250℃和压力7MPa条件下处理3小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,35℃预发酵3天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量8×1010cfu/g的粪肠球菌250g,活菌含量3×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌50g,活菌含量3×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌50g。
步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.1%、0.05%、0.05%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2%、2%、0.5%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度35℃,溶解氧60%,发酵时间为70小时。
实施例4:
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将75kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将40kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/3,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250℃和压力4MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力50分钟;Co-60照射剂量为400kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02倍重量的混合酶,在温度50℃和超声波300W条件下酶解处理4小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3:4:1混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度30%盐酸溶液、质量浓度40%硫酸溶液、质量浓度45%磷酸溶液按照体积比5:5:3混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其3倍重量的混合酸中,100℃酸解处理6小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度300℃和压力5MPa条件下处理4小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30℃预发酵5天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6×1010cfu/g的粪肠球菌350g,活菌含量2×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌100g,活菌含量2×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌100g。
步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.08%、0.07%、0.03%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的3%、1%、0.7%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度32℃,溶解氧70%,发酵时间为60小时。
实施例5:
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将70kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将45kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/2,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度280℃和压力4MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力45分钟;Co-60照射剂量为400kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.025倍重量的混合酶,在温度45℃和超声波400W条件下酶解处理3.5小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3.5:3.5:1.5混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度28%盐酸溶液、质量浓度45%硫酸溶液、质量浓度40%磷酸溶液按照体积比6:4:4混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2.5倍重量的混合酸中,105℃酸解处理5.5小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4.5倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度280℃和压力6MPa条件下处理3.5小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,32℃预发酵4天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量7×1010cfu/g的粪肠球菌300g,活菌含量2.5×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌80g,活菌含量2×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌80g。
步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.09%、0.06%、0.04%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2.5%、1.5%、0.6%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度33℃,溶解氧65%,发酵时间为65小时。
对比例1
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将65kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(4)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/2,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250℃和压力3MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力40分钟;Co-60照射剂量为300kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02倍重量的混合酶,在温度40℃和超声波300W条件下酶解处理3小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3:3:1混合而得。
步骤(3)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ总重量的4倍。
步骤(3)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250℃和压力5MPa条件下处理3小时。
步骤(3)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30℃预发酵3天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6×1010cfu/g的粪肠球菌250g,活菌含量2×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌50g,活菌含量2×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌50g。
步骤(4)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.08%、0.05%、0.03%。
步骤(4)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2%、1%、0.5%。
步骤(4)中,发酵的工艺条件为:温度32℃,溶解氧60%,发酵时间为60小时。
对比例2
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将65kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将40kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩至原体积的1/2,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250℃和压力3MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力40分钟;Co-60照射剂量为300kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02倍重量的混合酶,在温度40℃和超声波300W条件下酶解处理3小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3:3:1混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度25%盐酸溶液、质量浓度40%硫酸溶液、质量浓度35%磷酸溶液按照体积比5:3:3混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2倍重量的混合酸中,100℃酸解处理5小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250℃和压力5MPa条件下处理3小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30℃预发酵3天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6×1010cfu/g的粪肠球菌250g,活菌含量2×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌50g,活菌含量2×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌50g。
步骤(5)中,硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.05%、0.03%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2%、1%、0.5%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度32℃,溶解氧60%,发酵时间为60小时。
对比例3
基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,具体步骤如下:
(1)先将100kg畜禽粪便(牛粪)利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将65kg新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将40kg废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌,发酵,浓缩至原体积的1/2,即得所述的液体肥料。
步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250℃和压力3MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力40分钟;Co-60照射剂量为300kGy。
步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02倍重量的混合酶,在温度40℃和超声波300W条件下酶解处理3小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3:3:1混合而得。
步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度25%盐酸溶液、质量浓度40%硫酸溶液、质量浓度35%磷酸溶液按照体积比5:3:3混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2倍重量的混合酸中,100℃酸解处理5小时即可。
步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4倍。
步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250℃和压力5MPa条件下处理3小时。
步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30℃预发酵3天即可;其中,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6×1010cfu/g的粪肠球菌250g,活菌含量2×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌50g,活菌含量2×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌50g。
步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.08%、0.05%、0.03%。
步骤(5)中,植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌的接种量分别为混合液重量的2%、1%。
步骤(5)中,发酵的工艺条件为:温度32℃,溶解氧60%,发酵时间为60小时。
分别对实施例1~5和对比例1~3所得液态肥料进行肥效试验,具体方法如下:
相同土壤条件,随机分为9个面积相同的小区,每个小区的面积为40m2,在干旱条件下,进行黄瓜种植试验。黄瓜品种为津春3号,高畦垄作,宽窄行栽培,其中8个小区的灌根施用实施例1~5和对比例1~3所得液态肥料,剩余1个小区施用等量的清水作为对照组,施用量为10L/m2,每十天施用一次,整个生长过程保持干旱条件,直至成熟采收。考察黄瓜的生长情况,结果见表1。
干旱条件:土壤含水量为田间最大持水量(取一定重量的风干土置于底部有孔塑料盆中,注水使得塑料盆中土壤饱和,隔夜后称量总重并计算土壤含水量,以此时土壤含水量为田间最大持水量)的50%。
表1.干旱条件下黄瓜的生长情况
亩产量(kg/亩) 霜霉病情指数(%) 可溶性糖(%) 维生素C(mg/kg)
对照组 5001 39.2 1.95 66.1
实施例1 7356 17.8 2.43 90.5
实施例2 7359 17.7 2.43 90.6
实施例3 7365 17.5 2.46 90.8
实施例4 7366 17.5 2.47 90.9
实施例5 7372 16.8 2.51 91.2
对比例1 6832 22.1 2.21 83.2
对比例2 6905 20.5 2.35 85.9
对比例3 6881 21.3 2.29 84.3
由表1可知,在干旱条件下,与对照组相比,实施例1~5的液体肥料对于黄瓜产量和品质都有明显提高,说明本发明的液体肥料对于干旱条件下农作物的生长是明显有利的。
对比例1略去废弃猪毛,对比例2略去硫酸钛,对比例3略去放线菌,黄瓜的产量和品质均明显变差,说明本发明的原料组成以及发酵菌种协同作用,共同促进农作物的生长。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.基于生物质发酵的液体肥料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)先将畜禽粪便利用蒸汽和Co-60照射进行预处理,过滤,得到液态基质和不溶物Ⅰ;
(2)再将新鲜海藻除杂、剪碎、研磨制成海藻浆,混合酶酶解,过滤,得到海藻酶解液和不溶物Ⅱ;
(3)然后将废弃猪毛清洗、粉碎制成猪毛粉,接着将猪毛粉利用混合酸进行酸解,调节pH=7,过滤,得到猪毛酸解液和不溶物Ⅲ;
(4)再将不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ加入水中,搅拌分散均匀后,高温高压处理得到混合浆料,预发酵,过滤取滤液;
(5)最后将滤液与液态基质、海藻酶解液、猪毛酸解液混合均匀,加入硫酸钛、硝酸钼、氯化锌,搅拌至完全溶解,得到混合液,灭菌,接种植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌,发酵,浓缩,即得所述的液体肥料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,畜禽粪便、新鲜海藻、废弃猪毛的质量比为100:65~75:40~50。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,预处理的具体方法为:在Co-60照射下,边搅拌边向畜禽粪便中通入温度250~300℃和压力3~4MPa的蒸汽,维持蒸汽温度和压力40~50分钟;Co-60照射剂量为300~400kGy。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,混合酶酶解的具体方法为:向海藻浆中加入其0.02~0.03倍重量的混合酶,在温度40~50℃和超声波300~400W条件下酶解处理3~4小时即可;其中,混合酶是将纤维素酶、褐藻胶裂解酶、木瓜蛋白酶按照质量比3~4:3~4:1~2混合而得。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,酸解的具体方法为:先将质量浓度25~30%盐酸溶液、质量浓度40~50%硫酸溶液、质量浓度35~45%磷酸溶液按照体积比5~7:3~5:3~5混合均匀制成混合酸,然后将猪毛粉加入其2~3倍重量的混合酸中,100~110℃酸解处理5~6小时即可。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,水的用量为不溶物Ⅰ、不溶物Ⅱ和不溶物Ⅲ总重量的4~5倍。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,高温高压处理的工艺条件为:温度250~300℃和压力5~7MPa条件下处理3~4小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,预发酵的具体方法为:向混合浆料中加入发酵剂,在密封条件下,30~35℃预发酵3~5天即可;其中,以重量份计,所述发酵剂的组成如下:活菌含量6~8×1010cfu/g的粪肠球菌25~35份,活菌含量2~3×1010cfu/g的巨大芽孢杆菌5~10份,活菌含量2~3×1010cfu/g的侧孢芽孢杆菌5~10份。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,硫酸钛、硝酸钼、氯化锌在混合液中的质量浓度分别为0.08~0.1%、0.05~0.07%、0.03~0.05%;
植物乳杆菌、胶质芽孢杆菌、放线菌的接种量分别为混合液重量的2~3%、1~2%、0.5~0.7%;
发酵的工艺条件为:温度32~35℃,溶解氧60~70%,发酵时间为60~70小时;
浓缩至原体积的1/2~1/3。
10.基于生物质发酵的液体肥料,其特征在于,是通过权利要求1~9中任一项所述制备方法得到的。
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