利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法

2023-11-02 14:09:17

專利名稱：利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法
技術領域：
本發明涉及一種園藝基質的生產方法，尤其涉及一種用於園藝育苗和栽培 的園藝基質的生產方法。
背景技術：
草炭是目前國內外應用最廣泛的園藝育苗和栽培基質，過度開採草炭會破 壞森林，造成環境惡化，增加溫室效應。我國草碳產地主要集中在東北和西南 交通不便的地區，長途運輸導致草炭應用成本偏高。國外利用鋸末發酵生產替 代草炭的基質，已經實現了商業化。玉米和花生是我國重要的農作物，每年產 生大量的玉米秸和花生殼，在農村每年都有大量的玉米秸和花生殼未經處理而 浪費，且造成一定的環境汙染，開發利用玉米秸和花生殼，不僅能緩解過度開 採草碳對環境造成的壓力，又可以充分利用農業廢棄物。另外，現有生產園藝 基質的方法都是採用堆制發酵，存在發酵溫度不均勻，需要翻堆，發酵時間長 等不足之處，這樣不僅費時費力，且發酵得到的基質性能也不理想。

發明內容
本發明的目的是為了緩解生產園藝基質開採草炭對環境造成的壓力，彌補 現有堆制發酵生產園藝基質的方法存在的發酵溫度不均勻，費時費力的不足， 提供一種以玉米秸粉和花生殼粉為發酵原料，以烘乾雞糞和尿素為氮源，採用 分段加菌，控溫發酵技術生產園藝基質的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的 一種利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法，該方法按以 下歩驟生產
(1) 混合料以粉碎的玉米秸粉和花生殼粉作為發酵原料，將發酵原料放 入混料機，向發酵原料中加入尿素、烘乾雞糞和水，然後混合攪拌得混合料； 各物料按(玉米秸粉+花生殼粉)100重量份；尿素0.56-1.14重量份；烘乾雞糞 0.36 0.73重量份的比例配料，水為上述三種物料總重量的60~70%;
(2) 高溫發酵將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，溫度維持70~75 °C 發酵7 12d完成高溫發酵；
(3) 中溫發酵高溫發酵結束後，向發酵物料中加入鏈黴屬中溫放線菌， 添加量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.5~1.0%;溫度維持45~55 'C發酵15~20
d完成中溫發酵；(4) 後熟發酵中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵60-90 d完成後熟
發酵；
(5) 烘乾、包裝將發酵物料烘乾、包裝得到成品。 本發明方法中在中溫發酵階段所加的鏈黴屬中溫放線菌為涇陽鏈黴菌
(Streptomyces jingyangensis)、灰色f連黴菌(Streptomyces griseus)、抗生鏈黴菌 (Streptomycesantibioticus)中的至少一種。(以上三種鏈黴屬中溫放線菌均購買 於中國農業微生物菌種保藏中心)。
本發明方法中在所述的高溫發酵階段加入鏈黴屬高溫放線菌，添加量為玉 米秸粉和花生殼粉原料總重量的0.5~1.0%。所加入的鏈黴屬高溫放線菌為高溫 紫鏈黴菌(Streptomyces Theraioviolaceus)、 嗜熱假諾卡氏菌(Pseudoncardia thermophila)、熱灰紫鏈黴菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)中的至少一禾中。 (高溫紫鏈黴菌購買於中國農業微生物菌種保藏中心，嗜熱假諾卡氏菌購買於 中國科學院微生物研究所，熱灰紫鏈黴菌購買於四川抗菌素工業研究所)。
發酵原料玉米秸粉和花生殼粉的重量比為4~1: 1。向發酵原料中加入的 尿素、烘乾雞糞和水是預先混合好的。在後熟發酵結束後對發酵成品進行烘乾、 包裝得到基質成品。
本發明方法中所用的發酵塔本發明人已於2006年1月25日申請專利 (200610017378.8)。
本發明提供的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法具有 以下優點(1)以玉米秸粉和花生殼粉為發酵原料，原料易得，成本低，較草 炭基質降低成本40%以上；(2)採用分段控溫發酵，高溫發酵階段有利殺菌， 中溫發酵階段有利於加速果膠、澱粉和糖類的分解，減少木質素、半纖維素和 纖維素的分解，保持木質素、半纖維素和纖維素的的粒徑和機械強度，滿足園 藝生產對基質體積穩定性的特殊要求；(3)採取分段加菌技術，有利於縮短髮 酵時間；(4)採用本發明可使本基質的碳氮比達到45~60: 1，高於傳統高溫堆 肥30: l的碳氮比，有利於降低園藝基質的EC值。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的內容並不局限於此。 實施例1 1.混合料
玉米秸粉原料為玉米收穫後地面以上秸稈，經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑 為15mm，經檢測這種玉米秸粉含碳47.8%，含氮0.5%，含水13.2%。花生殼粉 為花生殼經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑為15mm，經檢測這種花生殼粉含碳50.2%，含氮0.6%，含水量為10.0%。發酵氮源尿素含氮46.2%，含碳20%,含 水0.5%;發酵氮源烘乾雞糞含氮2.4%，含碳32.6%，含水8.5%。
各物料按玉米秸粉80重量份；花生殼粉20重量份；尿素；烘乾雞糞0.36重量
份的比例配料，這種原料的碳氮比60: 1,按初始發酵物料含水量為60%，由計 算式下述I計算得需加水120重量份。
* ^的含水景+ * S的含水量+ MC * C的含水量+ mfl * Z3的含水量+添加水量J =物"含水量 I
附<4 +附fl +附C +胡ZJ +添加水量I
式中，用A代表玉米秸粉；用B代表花生殼粉；用C代表尿素；用D代表
烘乾雞糞。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把0.60重量份的尿素、 0.36重量份的烘乾雞糞和120重量份的水加入混料機，混合攪拌3 5min。
2. 高溫發酵
用鏈式傳送帶上料機將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，溫度維持70 °C 發酵12d完成高溫發酵。
3. 中溫發酵
第1階段高溫發酵結束後，物料從塔底重力落下，在中溫發酵上料機地面 料槽內均勻噴入涇陽鏈黴菌(Streptomycesjingyangensis),添加量為玉米秸粉和 花生殼粉總重量的0.5%;經上料機送入中溫控溫發酵塔進行中溫發酵，溫度維 持45 t:發酵20 d完成中溫發酵。
4. 後熟發酵
中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵60d完成後熟發酵。
5. 烘乾、包裝
採用滾筒式烘乾機，烘至含水量15%以下，包裝成品。 實施例2 1.混合料
玉米秸粉原料為玉米收穫後地面以上秸稈，經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑 為15mm，經檢測這種玉米秸粉含碳46.2%，含氮0.52%，含水14.2%。花生殼 粉為花生殼經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑為15mm，經檢測這種花生殼粉含碳 51.2%，含氮0.62%，含水量為11.0%。發酵氮源尿素含氮46.2%，含碳20%, 含水0.5%;發酵氮源烘乾雞糞含氮2.4%，含碳32.6%，含水8.7%。
各物料按玉米秸粉50重量份；花生殼45重量份；尿素1.14重量份；烘乾
雞糞0.45重量份的比例配料。這種原料的碳氮比為45: 1。按初始發酵物料含水量為62%，由計算式I計算得需加水129重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把1.14重量份的尿素、 0.45重量份的烘十雞糞和129重量份的水加入混料機，混合攪拌3 5min。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把50.6重量份的添加水 量注入水量計量箱，再把烘乾雞糞和尿素加入水量計量箱，攪拌溶解5 10min， 把溶解有雞糞和尿素的添加水注入混料機，混合攪拌3 5min。
2. 高溫發酵
用鏈式傳送帶上料機將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，向混合物料中 添加高溫紫鏈黴菌(Streptomyces Thermoviolaceus),添加量為玉米秸粉和花生 殼粉總重量的0.5%，溫度維持72 t發酵9d完成高溫發酵。溫度維持71 'C發 酵10d完成高溫發酵。
3. 中溫發酵
第1階段高溫發酵結束後，物料從塔底重力落下，在中溫發酵上料機地面 料槽內均勻噴入灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)，添加量為玉米秸粉和花生 殼粉總重量的0.6%;經上料機送入中溫控溫發酵塔進行中溫發酵，溫度維持45 。C發酵20d完成中溫發酵。
4. 後熟發酵
中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵70d完成後熟發酵。
5. 烘乾、包裝
釆用滾筒式烘乾機，烘至含水量15%以下，包裝成品。 實施例3 1.混合料
玉米秸粉原料為玉米收穫後地面以上秸稈，經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑 為2mm，經檢測這種玉米秸粉含碳46.8%，含氮0.56%，含水14.9%。花生殼粉 為花生殼經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑為10mm，經檢測這種花生殼粉含碳 51.6%,含氮0.66%，含水量為11.2%。發酵氮源尿素含氮46.2%，含碳20%, 含水0.51%;發酵氮源烘乾雞糞含氮2.4%，含碳32.66%，含水9.7%。
各物料按玉米秸粉65重量份；花生殼35重量份；尿素1.0重量份；烘乾雞
糞0.56重量份的比例配料。這種物料的碳氮比46: 1，按初始發酵物料含水量 64%，由計算式I計算得需加水142重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把142重量份的添加水 量注入水量計量箱，再把烘乾雞糞和尿素加入水量計量箱，攪拌溶解5-10min， 把溶解有雞糞和尿素的添加水注入混料機，混合攪拌3 5min。2. 高溫發酵
用鏈式傳送帶上料機將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，溫度維持72 °C 發酵9d完成高溫發酵。
3. 中溫發酵
第1階段高溫發酵結束後，物料從塔底重力落下，在中溫發酵上料機地面 料槽內均勻噴入灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)，添加量為玉米秸粉和花生 殼粉總重量的0.7%;經上料機送入中溫控溫發酵塔進行中溫發酵，溫度維持50 。C發酵16d完成中溫發酵。
4. 後熟發酵
中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵80d完成後熟發酵。
5. 烘乾、包裝
採用滾簡式烘乾機，烘至含水量15%以下，包裝成品。 實施例4
1. 混合料
玉米秸粉原料為玉米收穫後地面以上秸稈，經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑 為4mm，經檢測這種玉米秸粉含碳45.8%，含氮0.59%,含水13.9%。花生殼粉 為花生殼經粉碎過篩後的粉碎物，粒徑為8mm，經檢測這種花生殼粉含碳52.6%， 含氮0.72%，含水量為12.2%。發酵氮源尿素含氮46.2%，含碳20°/。，含水0.52%; 發酵氮源烘乾雞糞含氮2.5%，含碳33.6%，含水10.2%。
各物料按玉米秸粉70重量份；花生殼30重量份；尿素0.65重量份；烘乾 雞糞0.73重量份的比例配料。這種物料的碳氮比52: 1，按初始發酵物料含水 量66%，由計算式I計算得需加水157重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把157重量份的添加水 量注入水量計量箱，再把烘乾雞糞和尿素加入水量計量箱，攪拌溶解5 10min， 把溶解有雞糞和尿素的添加水注入混料機，混合攪拌3-5min。
2. 高溫發酵
用鏈式傳送帶上料機將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，向混合物料中 添加嗜熱假諾卡氏菌(Pseudoncardiathermophila)，添加量為玉米秸粉和花生殼 粉總重量的0.7%，溫度維持73 "C發酵8 d完成高溫發酵。
3. 中溫發酵
第1階段高溫發酵結束後，物料從塔底重力落下，在中溫發酵上料機地面 料槽內均勻噴入抗生鏈黴菌(Streptomyces antibioticus)，添加量為玉米秸粉和花 生殼粉總重量的0.8%;經上料機送入中溫控溫發酵塔進行中溫發酵，溫度維持52 。C發酵14 d完成中溫發酵。
4. 後熟發酵
中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵卯d完成後熟發酵。
5. 烘乾、包裝
採用滾筒式烘乾機，烘至含水量15%以下，包裝成品。 實施例5
1. 混合料
玉米秸粉粒徑為8 mm，花生殼粉粒徑5 mm，其它性能與實施例1中的原 料相同。
各物料按玉米秸粉50重量份；花生殼50重量份；尿素0.80重量份；烘乾
雞糞0.65重量份的比例配料。初始發酵物料碳氮比53: 1，按初始發酵物料含 水量68%，由計算式I計算得需加水179重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把179重量份的添加水 量注入水量計量箱，再把烘乾雞糞和尿素加入水量計量箱，攪拌溶解5 10min， 把溶解有雞糞和尿素的添加水注入混料機，混合攪拌3 5min。
2. 高溫發酵
用鏈式傳送帶上料機將歩驟(1)得到的混合料送入發酵塔，向混合物料中 添加熱灰紫鏈黴菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus )，添加量為玉米秸粉和 花生殼粉總重量的0.9%，溫度維持74 "C發酵7 d完成高溫發酵。
3. 中溫發酵
第1階段高溫發酵結束後，物料從塔底重力落下，在中溫發酵上料機地面 料槽內均勻抗生鏈黴菌(Streptomyces antibioticus)，添加量為玉米秸粉和花生殼 粉總重量的0.9%;經上料機送入中溫控溫發酵塔進行中溫發酵，溫度維持48T 發酵18d完成屮溫發酵。
4. 後熟發酵
中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵85d完成後熟發酵。
5. 烘乾、包裝
採用滾筒式烘乾機，烘至含水量15%以下，包裝成品。 實施例6 1.混合料
玉米秸粉粒徑為9 mm，花生殼粉粒徑9 mm，其它性能與實施例2中的原
料相同。
各物料按玉米秸粉60重量份；花生殼40重量份；尿素0.56重量份；烘乾雞糞0.40重量份的比例配料。初始發酵物料碳氮比60: 1，按初始發酵物料含 水量70%，由計算式I計算得需加水192重量份。
先把粉碎的玉米秸粉和花生殼粉放入混料機，然後把192重量份的添加水 量注入水量計量箱，再把烘乾雞糞和尿素加入水量計量箱，攪拌溶解5~10miti， 把溶解有雞糞和尿素的添加水注入混料機，混合攪拌3-5min。
2. 高溫發酵
用鏈式傳送帶上料機將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，向混合物料中 添加等重量份高溫紫鏈黴菌(StreptomycesThermoviolaceus)和嗜熱假諾卡氏菌 (Pseudoncardiathermophila)，添加總量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的1.0%， 溫度維持75 。C發酵11 d完成高溫發酵。
3. 中溫發酵
第1階段高溫發酵結束後，物料從塔底重力落下，在中溫發酵上料機地面 料槽內均勻噴入抗生鏈黴菌(Streptomycesantibioticus)，添加量為玉米秸粉和花 生殼粉總重量的1.0%;經上料機送入中溫控溫發酵塔進行中溫發酵，溫度維持 46'C發酵19d完成中溫發酵。
4. 後熟發酵
中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵90d完成後熟發酵。
5. 烘十、包裝
採用滾筒式烘乾機，烘至含水量15%以下，包裝成品。 實施例7
重複實施3的方法，有以下不同點
在高溫發酵階段，向混合物料中添加等重量份的高溫紫鏈黴菌 (Streptomyces Thermoviolaceus ) 禾口熱灰紫鏈黴菌 (Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加總量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.8%。
在中溫發酵上料機地面料槽內均勻噴入等重量份的涇陽鏈黴菌 (Streptomyces jingyangensis)禾口灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)， 添力口總量 為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.5%。 實施例8
重複實施4的方法，有以下不同點
在高溫發酵階段，向混合物料中添加等重量份的嗜熱假諾卡氏菌 (Pseudoncardia thermophila ) 禾口 熱灰紫鏈黴菌 (Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加總量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.8%。
在中溫發酵上料機地面料槽內均勻噴入等重量份的灰色鏈黴菌(Streptomyces griseus)禾卩抗生鏈黴菌(Streptomyces antibioticus)， 添加總量為 玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.90%。 實施例9
重複實施2的方法，有以下不同點
在高溫發酵階段，向混合物料中添加等重量份的高溫紫鏈黴菌 (StreptomycesThermoviolaceus)、嗜熱假諾卡氏菌(Pseudoncardiathermophila) 和熱灰紫鏈黴菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加總量為玉米秸粉和 花生殼粉總重量的0.98%。
在中溫發酵上料機地面料槽內均勻噴入等重量份的涇陽鏈黴菌 (Streptomyces jingyangensis)禾口抗生鏈黴菌(Streptomyces antibioticus), 添力口 總量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.85%。
重複實施l的方法，有以下不同點
在中溫發酵上料機地面料槽內均勻噴入等重量份的涇陽鏈黴菌
(Streptomyces jingyangensis)禾口灰色辛連黴菌(Streptomyces griseus)禾口抗生,連黴 菌(Streptomyces antibioticus),添加總量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的1.0%。 實施例11
重複實施2的方法，有以下不同點
在高溫發酵階段向混合物料中添加等重量份的高溫紫鏈黴菌(Streptomyces Thermoviolaceus)禾卩嗜熱假諾卡氏菌(Pseudoncardiathermophila),添力口總量為 玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.5%。
實施例12
重複實施3的方法，有以下不同點
在高溫發酵階段向混合物料中添加等重量份的嗜熱假諾卡氏菌
(Pseudoncardia thermophila ) 禾B熱灰紫鏈黴菌 (Streptomyces Thermgriseoviolaceus)，添加總量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.8%。 實施例13
重複實施4的方法，有以下不同點
在高溫發酵階段向混合物料中添加等重量份的高溫紫鏈黴菌(Streptomyces Thermoviolaceus)和嗜熱假諾卡氏菌(Pseudoncardiathermophila)和熱灰紫鏈黴 菌(Streptomyces Thermgriseoviolaceus)， 添力口總量為玉米禾吉粉禾口花生殼粉總重 量的1.0%。
10
權利要求
1.一種利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法，其特徵在於該方法按以下步驟生產(1)混合料以粉碎的玉米秸粉和花生殼粉作為發酵原料，將發酵原料放入混料機，向發酵原料中加入尿素、烘乾雞糞和水，然後混合攪拌得混合料；各物料按(玉米秸粉+花生殼粉)100重量份；尿素0.56～1.14重量份；烘乾雞糞0.36～0.73重量份的比例配料，含水量為上述三種物料總重量的60～70％；(2)高溫發酵將步驟(1)得到的混合料送入發酵塔，溫度維持70～75℃發酵7～12d完成高溫發酵；(3)中溫發酵高溫發酵結束後，向發酵物料中加入鏈黴屬中溫放線菌，添加量為玉米秸粉和花生殼粉總重量的0.5～1.0％；溫度維持45～55℃發酵15～20d完成中溫發酵；(4)後熟發酵中溫發酵結束，發酵物料在室溫下發酵60～90d完成後熟發酵；(5)烘乾、包裝將發酵物料烘乾、包裝得到成品。
2. 根據權利要求1所述的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質 的方法，其特徵在於在中溫發酵階段所加入的鏈黴屬中溫放線菌為涇陽鏈黴 菌、灰色鏈黴菌、抗生鏈黴菌中的至少一種。
3. 根據權利要求1或2所述的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝 基質的方法，其特徵在於在所述的高溫發酵階段加入鏈黴屬高溫放線菌，添 加量為玉米秸粉和花生殼粉原料總重量的0.5~1.0%。
4. 根據權利要求3所述的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質 的方法，其特徵在於在高溫發酵階段所加入的鏈黴屬高溫放線菌為高溫紫鏈黴菌、嗜熱假諾卡氏菌、熱灰紫鏈黴菌中的至少一種。
5. 根據權利要求1或2所述的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法，其特徵在於所述的發酵原料玉米秸粉和花生殼粉的重量比為 4~1: 1。
6. 根據權利要求1所述的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質 的方法，其特徵在於向發酵原料中加入的尿素、烘乾雞糞和水是預先混合好的。
7. 根據權利要求1或2所述的利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝 基質的方法，其特徵在於所述的玉米秸粉和花生殼粉的粒徑範圍為2 15mm。
全文摘要
本發明提供一種利用玉米秸粉和花生殼粉混合發酵生產園藝基質的方法，該方法按以下步驟生產(1)混合料，(2)高溫發酵，(3)中溫發酵，(4)後熟發酵，(5)烘乾、包裝。該方法以玉米秸粉和花生殼粉為發酵原料，原料易得，成本低，較草炭基質降低成本40％以上；採用分段控溫發酵，高溫發酵階段有利殺菌，中溫發酵階段有利於加速果膠、澱粉和糖類的分解，減少木質素、半纖維素和纖維素的分解，保持木質素、半纖維素和纖維素的粒徑和機械強度，滿足園藝生產對基質體積穩定性的特殊要求；採用本發明可使本基質的碳氮比達到45～60∶1，高於傳統高溫堆肥30∶1的碳氮比，有利於降低園藝基質的EC值。
文檔編號C12R1/465GK101307331SQ200710189858
公開日2008年11月19日 申請日期2007年10月26日 優先權日2007年10月26日
發明者馮建燦, 孔德政, 孫守如, 楊喜田, 楊秋生, 王吉慶, 王鵬飛, 翟春鋒 申請人:河南農業大學