一種能促進秸稈快速降解的生物製劑及其生產工藝的製作方法
2023-10-18 18:08:34 1
本發明屬於生物發酵領域，具體提供了一種能促進秸稈快速降解的生物製劑及其生產工藝。
背景技術：
農作物秸稈是世界上最為豐富的物資之一，據統計，我國每年約有農業廢棄物40多億噸，其中農作物秸稈10.4億噸，其中作物秸稈飼料、秸稈能源、秸稈造紙和建材等佔據不到1/3，剩下的都被丟棄或者焚燒，處理率不足25％。農業廢棄物不能及時有效地處理與轉化，汙染了環境又浪費了資源。目前農村面源汙染、有毒有害有機汙染等問題日漸突出。
農民把大量的農業秸稈在農田裡焚燒，浪費了大量的有機物，生物有機肥施用量不足，導致土壤中有機質含量不斷下降，大部分土壤的有機質含量在1.3％以下，造成土壤板結，透氣性不好，保水能力差，重茬病蟲害加劇，生產成本增加，隨之帶來一系列的土壤生態環境惡化等問題，嚴重地影響了作物的產量和品質，農業難以可持續發展。
農作物秸稈是農作物生產系統的一項重要資源，它含有多種可被利用的有效成分，除絕大多數部分是碳外，還含有氮磷鉀矽鈣等元素，主要的成分為纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質、胺基酸等有效成分。
近年來，市場上出現了很多的秸稈腐熟劑，大多適用於秸稈堆肥的生產過程中。但是現在的秸稈腐熟劑存在一個問題，就是在腐熟劑中的菌種無法實現本土化，腐熟劑中的菌種存在不適應當地環境的菌種，所以，大多數的秸稈秸稈腐熟劑存在作用效果不明顯、菌絲生長不旺盛等問題、堆置發酵處理不徹底、腐熟時間長等問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種能實現快速降解農作物秸稈的生物製品及其生產工藝，解決背景技術中秸稈綜合利用率低、堆置腐熟速率慢，適應當地環境的有效活菌數低等相關問題。
本專利所敘述的生物製劑，能夠快速實現對秸稈的快速降解。與其他生物製劑最大的不同之處在於：本發明敘述的秸稈降解生物製劑是以精細有機質為培養基和載體進行厭氧發酵，秸稈進行好氧發酵，將厭氧發酵產物和好氧發酵產物進行後處理而製成的活菌生物製劑。其中後處理過程中，對不適應環境的弱勢菌株進行淘汰，獲得能夠快速降解秸稈適應環境的優勢菌群，最終得到適應本地環境的高效率秸稈降解的生物製劑制。
本發明具體技術方案如下：
1)厭氧發酵
厭氧發酵保全養分，分解有害物質，提高厭氧微生物的含量。
所使用的菌種是潤康源em原液，購自中日合資臨沂益康有機農業科技園有限公司，含有120個細菌和40個真菌，但以以下四類為主:乳酸菌類(lactobacillusplantarum(胚芽乳桿菌),lactobacilluscasei(乾酪乳桿菌))，酵母菌類(saccharomycescerevisiae)，厭氧型放線菌(streptococcusspp.)和光合作用細菌(rhodopseudomonaspalustris)。
厭氧發酵中各個組分的重量百分比為：
大豆粕：25-35％，
米糠：30-35％，
魚粉：7-10％，
糖蜜：2-5％，
麥麩：1-2％，
尿素：1-2％，
em菌：1-2％，
水：餘量，
其中糖蜜有機質含量≥50％，含水量≤30％；
將上述原料充分混合攪拌，將其裝入密閉的容器中，控制溫度為25-27℃進行厭氧發酵，持續10-25天，待ph值穩定在4，完成厭氧發酵。
2)秸稈好氧發酵
將玉米秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈等農作物秸稈，用粉碎機粉碎至1-2cm的小段，用水浸泡6-12h。
浸泡完成後，將秸稈攤晾在遮光通風處，自然風乾，隨時監測秸稈的含水量，當秸稈的含水量達到40-50％之後，將秸稈堆起。
加入秸稈重量百分比為0.5-1％的尿素，攪拌均勻，然後將秸稈置於發酵室中，溫度控制在25-30℃之間，並每隔5-10h定時進行常規通氣加氧30min。
經過24-48h，在秸稈表面出現一層白色的菌絲，好氧發酵結束，得到好氧發酵產物。
3)後處理
將上述步驟1)的厭氧發酵產物與步驟2)的好氧發酵產物以3：2的質量比例進行混合，調節含水量至30-35％，然後把混合物放入橫臥滾動式發酵設備，保持罐外溫度為室溫即可。
每隔5h滾動攪拌一次，同時進行常規通氣加氧，每次15分鐘，本步驟同時是緩慢烘乾的過程，待原料含水量降至15-18％，能適應本地環境的高效率秸稈降解的生物製劑製作完成。
使用方法:該生物製劑和秸稈的配比為1:200，即1kg生物製劑可加速200kg的秸稈進行腐熟。腐熟時，取製作完成的生物製劑，加入20倍體積的水，充分攪拌均勻，靜置2小時，然後與秸稈混合均勻，調節秸稈的含水量到45—55％之間，然後將混合好的秸稈建堆，完成腐熟過程；另外，在其他生物肥等需要進行秸稈降解的發酵過程中，配合加入本發明提供的生物製劑，可加速秸稈降解，達到良好的發酵效果。
本發明所敘述的可降解秸稈的生物製劑的特點和有益效果有：
1.在厭氧發酵過程中，微生物代謝會產生多種有機酸類和其他有益有機物。因此能夠中和土壤鹽鹼，降低土壤鹽分，另外生物製劑中豐富的微生物種類，能夠進行解磷、解鉀、固氮等多種作用，從而激活土壤其它微生物，增加土壤養分和微生物的種類，促進土壤中無效養分的有效化。
2.使用本發明的產品降解後的秸稈肥料，能改善土壤團粒結構，修復土壤，有效遏制土壤板結和因為化學肥料過量使用帶來的後遺症；
3.使用本發明的生產工藝可以使菌群本土化，淘汰弱勢菌株，獲得適應環境的優勢菌群，達到快速繁殖、快速降解農作物秸稈的作用；
4.本發明所採用的原料主要來源於農副產品和農業廢棄物，較之現有技術大大節省的成本，工序簡單，容易操作。降解後的秸稈可作為營養豐富的有機肥作用於農作物，實現了低成本高收益和廢棄物綜合利用的價值。
實施例
以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發明的上述內容做進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實例。凡基於本發明上述內容所實現的技術均屬於本發明的範圍，除特殊說明外，下述實施例中均採用常規現有技術完成。
實施例1
一種能促進秸稈快速降解的生物製劑具體技術方案如下：
1)厭氧發酵
厭氧發酵的作用為保全養分，分解材料中的有害物質，提高厭氧微生物的含量。所使用的菌種為潤康源em原液，是一種em複合菌種，購自中日合資臨沂益康有機農業科技園有限公司，含有120個細菌和40個真菌，但是為主的有以下四類:乳酸菌類(lactobacillusplantarum,lactobacilluscasei)，酵母菌類(saccharomycescerevisiae)，厭氧型放線菌(streptococcusspp.)和光合作用細菌(rhodopseudomonaspalustris)。
厭氧發酵中各個組分的重量百分比為：
大豆粕：25％，
米糠：35％，
魚粉：7％，
糖蜜：2％，
麥麩：1％，
尿素：1％，
em菌：1％，
水：餘量；
其中，糖蜜有機質含量≥50％，含水量≤30％。
將上述原料充分混合攪拌，將其裝入密閉的容器中，進行厭氧發酵過程；其中厭氧發酵過程溫度為25℃，發酵10天，ph值穩定在4，完成厭氧發酵；
2)好氧發酵
將玉米秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈等農作物秸稈，用粉碎機粉碎至1-2cm的小段，用水浸泡6h。
浸泡完成後，將秸稈攤晾在遮光通風處，自然風乾，隨時監測秸稈的含水量，當秸稈的含水量達到40％之後，將秸稈堆起。
加入秸稈重量百分比為0.5％的尿素，攪拌均勻，然後將秸稈置於發酵室中，溫度控制在30℃，並每隔5h定時進行常規通氣加氧30min。
經過24h，在秸稈表面出現一層白色的菌絲，好氧發酵結束，得到好氧發酵產物。
3)後處理
將上述步驟1)的厭氧發酵產物與步驟2)的好氧發酵產物以3：2的質量比例進行混合，調節含水量至30％，然後將混合物放入橫臥滾動式發酵設備，保持罐外溫度為室溫即可。
每隔5h滾動攪拌一次，同時進行常規通氣加氧，每次15分鐘，本步驟同時是緩慢烘乾的過程，待原料含水量降至15％，能適應本地環境的高效率秸稈降解的生物製劑製作完成。
實施例1最終產品指標均符合gb20287-2006的國家標準，有效活菌數≥0.5億/g，纖維素酶活≥30u/ml，水分≤35％，細度≤70％，ph值5.5-8.5。
實施例2
一種能促進秸稈快速降解的生物製劑具體技術方案如下：
1)厭氧菌種製備
厭氧發酵的作用為保全養分，分解材料中的有害物質，提高厭氧微生物的含量。所使用的菌種為潤康源em原液，是一種em複合菌種，購自中日合資臨沂益康有機農業科技園有限公司，含有120個細菌和40個真菌，但是為主的有以下四類:乳酸菌類(lactobacillusplantarum,lactobacilluscasei)，酵母菌類(saccharomycescerevisiae)，厭氧型放線菌(streptococcusspp.)和光合作用細菌(rhodopseudomonaspalustris)。
厭氧菌種中各個組分的重量百分比為：
大豆粕：30％，
米糠：30％，
魚粉：8％，
糖蜜：5％，
麥麩：2％，
尿素：2％，
em菌：1％，
水：餘量；
其中，糖蜜有機質含量≥50％，含水量≤30％。
將上述原料充分混合攪拌，將其裝入密閉的容器中，進行厭氧發酵過程，其中厭氧發酵過程溫度為28℃，發酵10天，ph值穩定在4，完成厭氧發酵；
2)好氧菌的製備
取一定量的玉米秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈，用粉碎機粉碎至1-2cm的小段，並提前用水浸泡，時間為12h。
浸泡完成後，將秸稈攤晾在遮光通風處，自然風乾，隨時監測秸稈的含水量，當秸稈的含水量達到40％之後，將秸稈堆起。
加入秸稈重量百分比為0.5％的尿素，攪拌均勻，然後將秸稈置於發酵室中，溫度控制在35℃，並每隔6h定時進行常規通氣加氧30min。
經過48h，在秸稈表面出現一層白色的菌絲，好氧發酵結束，得到好氧發酵產物。
3)將上述步驟1)的厭氧發酵產物與步驟2)的好氧發酵產物以3：2的質量比例進行混合，調節含水量至35％，然後把混合物放入橫臥滾動式發酵設備，保持罐外溫度為室溫即可。
每隔5h滾動攪拌一次，同時進行常規通氣加氧，每次15分鐘，本步驟同時是緩慢烘乾的過程，待原料含水量降至15％，能適應本地環境的高效率秸稈降解的生物製劑製作完成。
實施例2最終產品指標菌符合gb20287-2006的國家標準，有效活菌數≥0.5億/g，纖維素酶活≥30u/ml，水分≤35％，細度≤70％，ph值5.5-8.5。
實施例3
一種能促進秸稈快速降解的生物製劑具體技術方案如下：
1)厭氧菌種製備
厭氧發酵的作用為保全養分，分解材料中的有害物質，提高厭氧微生物的含量。所使用的菌種為潤康源em原液，是一種em複合菌種，購自中日合資臨沂益康有機農業科技園有限公司，含有120個細菌和40個真菌，但是為主的有以下四類:乳酸菌類(lactobacillusplantarum,lactobacilluscasei)，酵母菌類(saccharomycescerevisiae)，厭氧型放線菌(streptococcusspp.)和光合作用細菌(rhodopseudomonaspalustris)。
厭氧發酵中各個組分的重量百分比為：
大豆粕：35％，
米糠：30％，
魚粉：10％，
糖蜜：3％，
麥麩：2％，
尿素：1％，
em菌：1％，
水：餘量；
其中，糖蜜有機質含量≥50％，含水量≤30％。
將上述原料充分混合攪拌，將其裝入密閉的容器中，進行厭氧發酵過程；其中厭氧發酵過程溫度為26℃，發酵12天，ph值穩定在4，完成厭氧發酵；
2)好氧菌的製備
將玉米秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈等農作物秸稈，用粉碎機粉碎至1-2cm的小段，用水浸泡8h。
浸泡完成後，將秸稈攤晾在遮光通風處，自然風乾，隨時監測秸稈的含水量，當秸稈的含水量達到40％之後，將秸稈堆起。
加入秸稈重量百分比為0.7％的尿素，攪拌均勻，然後將秸稈置於發酵室中，溫度控制在35℃，並每隔6h定時進行常規通氣加氧30min。
經過32h，在秸稈表面出現一層白色的菌絲，好氧發酵結束，得到好氧發酵產物。
3)將上述步驟1)的厭氧發酵產物與步驟2)的好氧發酵產物以3：2的質量比例進行混合，調節含水量至35％，然後把混合物放入橫臥滾動式發酵設備；保持罐外溫度為室溫即可。
每隔5h滾動攪拌一次，同時進行常規通氣加氧，每次15分鐘，本步驟同時是緩慢烘乾的過程，待原料含水量降至15％，能適應本地環境的高效率秸稈降解的生物製劑已經製作完成。
實施例3最終產品指標菌符合gb20287-2006的國家標準，有效活菌數≥0.5億/g，纖維素酶活≥30u/ml，水分≤35％，細度≤70％，ph值5.5-8.5。
實驗例
分別取實施例1-3的生物製劑各1kg，加入20倍體積的水，充分攪拌均勻，靜置2小時，然後按生物製劑和秸稈的重量配比為1:200，與秸稈混合均勻，調節秸稈的含水量到45—55％之間，然後將混合好的秸稈建堆，完成腐熟過程；取相同量的秸稈作為對照組，調整相同的含水量，不加生物製劑建堆，其他條件相同，進行腐熟。實驗結果如下：
註：實驗組3與對照組的秸稈相同，取自同一混合均勻的秸稈堆。
可見採用本發明所提供的製劑處理秸稈，腐熟時間大大縮短且效果很好。