有机物料腐熟剂及其制备方法
【专利摘要】本发明属于环境微生物【技术领域】，尤其涉及一种有机物料腐熟剂及其制备方法，它是由各组分按照以下重量配比经过菌种制备、干燥处理、粉碎过筛以及混合制成：芽孢杆菌35-55份、酵母菌2-5份、曲霉5-10份、嗜热霉菌4-20份、高温放线菌8-15份、高温纤维素分解细菌20-30份；本发明具有既能利用堆料中的淀粉类、蛋白类等易降解物的成分，以加速堆料升温；又可在不干扰土著微生物充分发挥作用的基础上，分泌降解酶加速果胶、纤维素、木质素等难降解物质的分解，进而提高堆肥化效率和堆肥成品质量的且价格低廉、适用范围广、实用性强、便于推广的优点。
【专利说明】有机物料腐熟剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境微生物【技术领域】，尤其涉及一种有机物料腐熟剂及其制备方法。【背景技术】
[0002]随着中国畜牧业的快速发展，畜禽粪便已成为污染环境的重要污染源之一，同时其资源化、减量化技术跟不上生产速度；秸杆焚烧问题，不仅破坏环境，同时浪费了宝贵的农业资源，工业有机废渣(饼柏、糠壳等)、污泥和城市有机废弃物、农产品加工废弃料(蔗糖渣、果渣、蘑菇渣、酒糟、糠醛渣)等资源化和无害化处理技术不够成熟，成为严重的污染源，解决这些有机废物的出路，保护环境，是当前急需解决的问题。好氧堆肥是农业废物资源化和无害化处理的重要手段，也是促进可持续性发展农业的有效途径之一。好氧堆肥技术是将有机固体废物与填充料按一定的比例混合，在合适的水分、pH、氧气、碳氮比的条件下，使微生物繁殖而降解有机质，并产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化的过程。传统的好氧堆肥均利用堆料中的土著微生物来代谢、分解有机物，由于物料来源不一，所带土著微生物种类的随机性和偶然性，也由于农业废弃物中植物组织的细胞壁主要由果胶、纤维素、半纤维素和木质素相互嵌合而成，结构稳定而不易降解，尤其是其中木质纤维素的难降解性质阻碍了土著微生物对农业废弃物的有效降解，这便导致了传统堆肥可控性差、产生臭味、发酵所需时间偏长、堆肥成品肥效过低的问题。
[0003]另外，堆肥的速度是关系到能否提高堆肥效益的重要因素。堆肥物料包括污泥、垃圾、作物秸杆、畜禽粪便等固体废弃物，它的成分均有单糖、蛋白质、脂类、纤维素和半纤维素及木质素等以不同比例构成，其中纤维素所占的比重最大。因而在堆肥腐熟过程中，纤维素分解是关键:1、纤维素数量最大，占植物干物质的40飞0%，且分解缓慢、不含氮有机物质。2、纤维素的破坏意味着细胞物质的解体和无形体物质的产生，这是堆肥腐熟过程中的最重要的物理形状变化。因此研究分解纤维素的微生物对于解决环境污染和能源问题有重要意义。堆肥温度是微生物活动状况的标志，堆温的高低决定堆肥速度的快慢。在高温堆肥过程中，加快升温速度、缩短堆肥腐熟时间是商品有机肥产生经济效益的关键。
[0004] 目前，针对改进堆肥工艺，提高堆肥成品质量的研究主要集中于各类菌剂的开发研制及其在堆肥体系中的应用。设计较多的是通过接入对堆料中某些物质有特殊降解能力的单一优势菌种，或者是多种具有降解不同物质能力的微生物组合的复合菌剂来加快堆肥化进程。如日本的BOM菌、EM菌、韩国的乐土菌等在我国也有应用，但价格较高，功能单一，液态施用不方便，推广受到限制；如在专利文献《鸡粪的快速微生物发酵菌剂及发酵方法》(C N 200410072694.6)中公开了一种鸡粪的快速微生物发酵菌剂，由绿色木霉、放线菌、光合细菌、嗜热微生物和高温芽孢杆菌、酵母菌、地衣芽孢杆菌混合而成；文献专利《利用微生物快速发酵猪粪生产商品有机肥的方法》(CN200710079090.8)提出了一种由芽孢杆菌、乳酸杆菌、光合细菌、固氮菌、酵母菌、丝状真菌等组成的发酵菌剂；专利文献《用于农业废弃物处理的发酵菌剂及其制备方法》(200410039818.0)中公开了扣囊复膜孢酵母菌ZJY2和灰藤黄链霉菌Wl两种新菌株及另一已知菌种蜡状芽孢杆菌ME1-2。但是，目前现有的这些人工添加菌剂或专一性过强，只对单一种类的废弃物有明显效果；或缺乏针对性，不同的堆肥原料使用同一制剂，接种于不同的堆肥原料后，发酵菌剂中的微生物群落适应能力差，损失大量有益的微生物资源、降低发酵效率；或采用菌种太多，在菌剂配比上没有形成优势菌种，且生产困难，影响了其应用效果。目前，大多数研究报告过于偏重于菌剂对实验室堆肥结果的影响，或由于菌种数量少造成菌剂实用性不强，或是因为菌剂来自国外，价格高，导致菌剂的推广受阻。因此有必要研究具有自主知识产权的价格低廉的粪便高效降解菌剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供的一种既能利用堆料中的淀粉类、蛋白类等易降解物的成分，以加速堆料升温；又可在不干扰土著微生物充分发挥作用的基础上，分泌降解酶加速果胶、纤维素、木质素等难降解物质的分解，进而提高堆肥化效率和堆肥成品质量的且价格低廉、适用范围广、实用性强、便于推广的有机物料腐熟剂及其制备方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
一种有机物料腐熟剂，它是由各组分按照以下重量配比制成:芽孢杆菌35-55份、酵母菌2-5份、曲霉5-10份、嗜热霉菌4-20份、高温放线菌8-15份、高温纤维素分解细菌20-30份。
[0007]所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌中的一种 或者几种。
[0008]所述的酵母菌是产朊假丝酵母菌、扣囊拟内孢霉、啤酒酵母菌中的一种。
[0009]所述的曲囷为黑曲霉、米曲霉中的一种。
[0010]所述的高温放线菌是高温链霉菌中的一种。
[0011]所述的嗜热霉菌是嗜热毛壳菌、嗜热侧孢霉中的一种。
[0012]所述的有机物料腐熟剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤:
步骤1、菌种的制备:
O芽孢杆菌的培养:将芽孢杆菌以1-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，控制环境温度30-40°C，培养3天，经检测，至芽孢杆菌含量大于10亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末28%、豆柏10%、麸皮60%、硫酸铵1.5%、磷酸氢二钾0.3%、氢氧化钠0.2% ；
2)高温纤维素分解细菌的培养:将芽孢杆菌以1-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，控制环境温度50-60°C，培养2天，经检测，至芽孢杆菌含量大于30亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末28%、豆柏10%、麸皮60%、硫酸铵1.5%、磷酸氢二钾0.3%、氢氧化钠0.2% ；
3)高温放线菌的培养:将高温放线菌以5-15%的接种量接种在固体增殖培养基上，控制环境温度50-65°C，培养3-5天，经检测，至高温放线菌含量大于10亿/g，所述的固体增殖培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末30%、麸皮54%、玉米面5%、豆柏10%、硫酸镁0.8%、氢氧化钠0.2% ；
4)嗜热霉菌的培养:将嗜热霉菌以液体种子的形式按照2-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，在45-55°C，培养3天，经检测，至嗜热霉菌含量大于10亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末40%，麸皮40%，豆柏20% ；
5)曲霉的培养:将曲霉以4-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基中，控制环境温度25-35°C，培养4-7天，经检测，至曲霉含量大于5亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:麸皮60%、豆柏10%、玉米面20%、稻壳10% ；
6)酵母菌的培养:将酵母菌以4-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基中，控制环境温度28-35°C，培养3-7天，经检测，至酵母菌霉含量大于2亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:麸皮60%、豆柏10%、玉米面20%、稻壳 10% ；
步骤2、干燥处理:将步骤I得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的培养料在晾晒场室温自然干燥，至含水率降至10%以下；
步骤3、粉碎过筛:将步骤2干燥得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的培养料粉碎过60目筛，取筛下物，即为原菌粉；
步骤4、混合:将步骤3粉碎过筛得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的原菌粉按照以下重量配比混合制得有机物料腐熟剂:芽孢杆菌35-55份、酵母菌2-5份、曲霉5-10份、嗜热霉菌4_20份、高温放线菌8_15份、高温纤维素分解细菌20-30份。
[0013]本发明和现有技术相比具有以下优点:
本发明利用常规发酵方式，建立常温、中温、高温协同递进、功能互补，酶系互补的高效菌群体系，充分发挥各菌群的优势，使用范围更广、适用性更强，且降解效率更高。本发明中芽孢杆菌细菌是中温阶段的主要作用菌群，对发酵升温起主导作用，酵母菌对升温起辅助作用，曲霉虽然只是在堆肥升温过程中对有机物的分解起到一定的作用，但是通过对机物分解，释放能量可为其他微生物提供必要的养分，进而有利于堆肥的升温，在升温期与其他微生物群体共同作用最终完成堆肥腐熟过程。高温放线菌、高温纤维素分解菌和嗜热霉菌是高温段主要种类，在50°C左右分解纤维素活性极强，如嗜热侧孢霉降解纤维素的速度是木霉常温菌株的5倍。它们对堆肥中复杂的有机物(如纤维素、半纤维素、果胶质等)进行强烈分解，加速了堆肥进程，缩短了腐熟时间。
[0014]本发明通过引入特定的微生物，加入物料后成为物料中的优势菌群，以加速堆肥的腐熟进程，协调不同降解能力物料的降解进程，从而有效缩短物料腐熟周期和保证腐熟质量。本发明在使用时能够增加堆层中微生物总数、调节堆肥菌群结构、提高微生物活性，由于各菌种之间的相互协同作用，形成复杂而稳定的生态系统，使堆层中的微生物迅速繁殖，堆温升到65°C高温阶段，主要有高温放线菌、高温纤维分解菌，高温纤维分解菌强烈分解果胶、纤微素、半纤维素和部分木质素，并进行腐殖化过程。然后降温到50°C以下，此时堆内微生物种类和数量都比前一阶段多，中温性微生物数量显著增加，腐殖化作用占优势。本发明既能利用堆料中的淀粉类、蛋白类等易降解物的成分，以加速堆料升温；又可在不干扰土著微生物充分发挥作用的基础上，分泌降解酶加速果胶、纤维素、木质素等难降解物质的分解，进而提高堆肥化效率和堆肥成品质量；另外，本发明的所用的菌种均为国内可以购买的常规菌种，价格便宜、易实现和推广。【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
[0016]实施例1
一种有机物料腐熟剂，它是由各组分按照以下重量配制而成:芽孢杆菌35g、酵母菌2g、曲霉5g、嗜热霉菌4g、高温放线菌8g、高温纤维素分解细菌20g。
[0017]所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌中的一种或者几种。
[0018]所述的酵母菌是产朊假丝酵母菌、扣囊拟内孢霉、啤酒酵母菌中的一种。
[0019]所述的曲囷为黑曲霉、米曲霉中的一种。
[0020]所述的高温放线菌是高温链霉菌中的一种。
[0021]所述的嗜热霉菌是嗜热毛壳菌、嗜热侧孢霉中的一种。
[0022]所述的有机物料腐熟剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤:
步骤1、菌种的制备:
O芽孢杆菌的培养:将芽孢杆菌以1-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，控制环境温度30-40°C，培养3天，经检测，至芽孢杆菌含量大于10亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末28%、豆柏10%、麸皮60%、硫酸铵1.5%、磷酸氢二钾0.3%、氢氧化钠0.2% ；
2)高温纤维素分解细菌的培养:将芽孢杆菌以1-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，控制环境温度50-60°C，培养2天，经检测，至芽孢杆菌含量大于30亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末28%、豆柏10%、麸皮60%、硫酸铵1.5%、磷酸氢二钾0.3%、氢氧化钠0.2% ；
3)高温放线菌的培养:将高温放线菌以5-15%的接种量接种在固体增殖培养基上，控制环境温度50-65°C，培养3-5天，经检测，至高温放线菌含量大于10亿/g，所述的固体增殖培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末30%、麸皮54%、玉米面5%、豆柏10%、硫酸镁0.8%、氢氧化钠0.2% ；
4)嗜热霉菌的培养:将嗜热霉菌以液体种子的形式按照2-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，在45-55°C，培养3天，经检测，至嗜热霉菌含量大于10亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末40%，麸皮40%，豆柏20% ；
5)曲霉的培养:将曲霉以4-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基中，控制环境温度25-35°C，培养4-7天，经检测，至曲霉含量大于5亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:麸皮60%、豆柏10%、玉米面20%、稻壳10% ；
6)酵母菌的培养:将酵母菌以4-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基中，控制环境温度28-35°C，培养3-7天，经检测，至酵母菌霉含量大于2亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下 重量百分比制成:麸皮60%、豆柏10%、玉米面20%、稻壳 10% ；
步骤2、干燥处理:将步骤I得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的培养料在晾晒场室温自然干燥，至含水率降至10%以下；
步骤3、粉碎过筛:将步骤2干燥得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的培养料粉碎过60目筛，取筛下物，即为原菌粉；
步骤4、混合:将步骤3粉碎过筛得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的原菌粉按照以下重量混合制得有机物料腐熟剂:芽孢杆菌35g、酵母菌2g、曲霉5g、嗜热霉菌4g、高温放线菌8g、高温纤维素分解细菌20g。
[0023]本发明的有机物腐熟剂的使用:
I)将上述制备的有机物料腐熟剂，按照每吨有机固废物牛粪投放重量百分比为0.1%的用量对有机固废物牛粪进行处理，并以不投放菌剂的有机固废物牛粪的自然处理作为对照。首先将牛粪和蘑菇渣按照70%和30%的重量百分比混合，并调整至水分60%、碳氮比30、pH=7.2，制得有机废物原料，然后将制得的有机废物原料的一半与本发明的腐熟菌剂混合均匀后呈条垛形堆置，制得的有机废物原料的另一半自然放置发酵，分别于相同时间在相同温度条件下进行发酵，实际测量物料内的温度。在堆肥进程中，每天记录气温与堆温变化，根据不同升温情况适当翻堆以维持良好的发酵状态。测量结果如表1 ;
表1为堆置过程中添加本发明腐熟剂的有机物原料与空白对照的有机物原料7天升温情况变化(其中单位为。C)
【权利要求】
1.一种有机物料腐熟剂，其特征在于:它是由各组分按照以下重量配比制成:芽孢杆菌35-55份、酵母菌2-5份、曲霉5-10份、嗜热霉菌4_20份、高温放线菌8_15份、高温纤维素分解细菌20-30份。
2.如权利要求1所述的有机物料腐熟剂，其特征在于:所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌中的一种或者几种。
3.如权利要求1所述的有机物料腐熟剂，其特征在于:所述的酵母菌是产朊假丝酵母菌、扣囊拟内孢霉、啤酒酵母菌中的一种。
4.如权利要求1所述的有机物料腐熟剂，其特征在于:所述的曲圃为黑曲霉、米曲霉中的一种。
5.如权利要求1所述的有机物料腐熟剂，其特征在于:所述的高温放线菌是高温链霉菌中的一种。
6.如权利要求1所述的有机物料腐熟剂，其特征在于:所述的嗜热霉菌是嗜热毛壳菌、嗜热侧孢霉中的一种。
7.—种如权利要求1所述的有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于:该制备方法包括如下步骤: 步骤1、菌种的制备: O芽孢杆菌的培养:将芽孢杆菌以1-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，控制环境 温度30-40°C，培养3天，经检测，至芽孢杆菌含量大于10亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末28%、豆柏10%、麸皮60%、硫酸铵1.5%、磷酸氢二钾0.3%、氢氧化钠0.2% ； 2)高温纤维素分解细菌的培养:将芽孢杆菌以1-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，控制环境温度50-60°C，培养2天，经检测，至芽孢杆菌含量大于30亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末28%、豆柏10%、麸皮60%、硫酸铵1.5%、磷酸氢二钾0.3%、氢氧化钠0.2% ； 3)高温放线菌的培养:将高温放线菌以5-15%的接种量接种在固体增殖培养基上，控制环境温度50-65°C，培养3-5天，经检测，至高温放线菌含量大于10亿/g，所述的固体增殖培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末30%、麸皮54%、玉米面5%、豆柏10%、硫酸镁0.8%、氢氧化钠0.2% ； 4)嗜热霉菌的培养:将嗜热霉菌以液体种子的形式按照2-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基上，在45-55°C，培养3天，经检测，至嗜热霉菌含量大于10亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:锯末40%，麸皮40%，豆柏20% ； 5)曲霉的培养:将曲霉以4-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基中，控制环境温度25-35°C，培养4-7天，经检测，至曲霉含量大于5亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:麸皮60%、豆柏10%、玉米面20%、稻壳10% ； 6)酵母菌的培养:将酵母菌以4-10%的接种量接种在含水率为50-60%的固态发酵培养基中，控制环境温度28-35°C，培养3-7天，经检测，至酵母菌霉含量大于2亿/g，所述的固态发酵培养基是由各组分按照以下重量百分比制成:麸皮60%、豆柏10%、玉米面20%、稻壳 10% ；步骤2、干燥处理:将步骤I得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的培养料在晾晒场室温自然干燥，至含水率降至10%以下； 步骤3、粉碎过筛:将步骤2干燥得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的培养料粉碎过60目筛，取筛下物，即为原菌粉； 步骤4、混合:将步骤3粉碎过筛得到的芽孢杆菌、高温纤维素分解细菌、高温放线菌、嗜热霉菌、曲霉以及酵母菌的原菌粉按照以下重量配比混合制得有机物料腐熟剂:芽孢杆菌35-55份、酵母菌2-5份、曲霉5-10份、嗜热霉菌4_20份、高温放线菌8_15份、高温纤维素分解细菌20-30份。
【文档编号】C12R1/72GK103911310SQ201310004556
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月7日 优先权日:2013年1月7日
【发明者】汪丽刚, 程玉海, 王慧芳, 王建红 申请人:鹤壁市人元生物技术发展有限公司