一种采用秸秆和鸡粪制备生态有机肥的方法、制得的生态有机肥
阅读说明：本技术 一种采用秸秆和鸡粪制备生态有机肥的方法、制得的生态有机肥 (Method for preparing ecological organic fertilizer from straw and chicken manure and prepared ecological organic fertilizer ) 是由 李峰 徐大勇 张勇 黄爱武 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种采用秸秆和鸡粪制备生态有机肥的方法,涉及有机肥技术领域,本发明包括以下步骤：一次发酵用复合菌剂的制备；将鸡粪与粉碎后的秸秆按质量比为7:3混合,鸡粪发酵前的初始含水量为55％,加入0.3-0.7％的一次发酵用复合菌剂,翻堆次数为3-4天一次,发酵时间为15d；待步骤(2)中的发酵产物降温至45℃以下,加入二次发酵用菌剂进行二次发酵,二次发酵用菌剂的添加量为0.5％,每天翻堆一次,发酵5天。本发明的有益效果在于：采用本发明的工艺制备生态有机肥发酵时间仅为20天即可完成发酵。完全符合或超过有机肥料行业标准NY525-2012的要求。(The invention discloses a method for preparing an ecological organic fertilizer by adopting straws and chicken manure, which relates to the technical field of organic fertilizers and comprises the following steps: preparing a complex microbial inoculum for primary fermentation; mixing chicken manure and crushed straws according to the mass ratio of 7:3, wherein the initial water content of the chicken manure before fermentation is 55%, adding 0.3-0.7% of a composite microbial inoculum for primary fermentation, and turning for 3-4 days for one time, wherein the fermentation time is 15 days; and (3) when the temperature of the fermentation product in the step (2) is reduced to below 45 ℃, adding a microbial inoculum for secondary fermentation, wherein the addition amount of the microbial inoculum for secondary fermentation is 0.5 percent, turning over the pile once every day, and fermenting for 5 days. The invention has the beneficial effects that: the fermentation time for preparing the ecological organic fertilizer by adopting the process of the invention is only 20 days, and the fermentation can be completed. Completely meets or exceeds the requirement of the organic fertilizer industry standard NY 525-2012.)
技术领域
本发明涉及有机肥技术领域，具体涉及一种采用秸秆和鸡粪制备生态有机肥的方法、制得的生态有机肥。
背景技术
我国每年生产的农作物秸秆约为7亿t，大部分秸秆被堆放或直接燃烧，造成了严重的污染问题，另外，我国每年集约化养殖的畜禽粪便达35亿t，这些粪便未经处理直接排放，成为影响土壤、水体的污染源，严重影响饮水源的安全。这两类有机废弃物是我国农村最主要的有机垃圾资源。综合利用农作物秸秆资源和畜禽粪便对于节约资源、保护环境、增加农民收入、促进农业的可持续发展都具有重要的现实意义。
目前的秸秆和粪便的处理比较单一。目前焚烧秸秆虽然减少，但秸秆处理还是简单的秸秆还田或者是饲料化；鸡粪大部分为小作坊式的自然堆肥处理，同时用两种废弃物进行综合利用的技术少。
综合处理技术的缺失，鸡粪有机肥没有进行成熟的产业化生产导致现有的简单加工的鸡粪有机肥无法杀死大肠杆菌、线虫等病菌和害虫，易出现传染病虫害、发酵烧苗等现象，而且肥效缓慢、成本高。
堆肥发酵处理是解决秸秆和畜禽粪便的有效途径之一，使用微生物菌种进行发酵可快速腐熟，提升有机质的含量，作物易吸收，如公开号为CN106116845A的专利申请公开一种利用鸡粪和秸秆制作有机肥的工艺，但是该制备工艺发酵时间长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术中利用鸡粪和秸秆制作有机肥的工艺发酵时间长。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
一种采用秸秆和鸡粪制备生态有机肥的方法，包括以下步骤：
(1)一次发酵用复合菌剂的制备：将绿色木霉、米曲霉、嗜热脂肪地芽胞杆菌和地衣芽胞杆菌的固体菌剂按照1:1:1:1混合，制作成一次发酵用复合菌剂；
(2)将鸡粪与粉碎后的秸秆按质量比为7:3混合，鸡粪发酵前的初始含水量为55％，加入0.3-0.7％的一次发酵用复合菌剂，翻堆次数为3-4天一次，发酵时间为15d；
(3)待步骤(2)中的发酵产物降温至45℃以下，加入二次发酵用菌剂进行二次发酵，二次发酵用菌剂的添加量为0.5％，每天翻堆一次，发酵5天，其中二次发酵用菌剂为胶冻样类芽胞杆菌固体菌剂。
有益效果：采用本发明的工艺制备生态有机肥发酵时间仅为20天即可完成发酵，制备的生态有机肥成分指标为：有机质≥50％，NPK含量≥6％，水分含量≤30％，胶冻样类芽胞杆菌含量≥2х107CFU/g。完全符合或超过有机肥料行业标准NY525-2012的要求。
本发明采用二次发酵技术，采用多种菌种复配以及对发酵条件进行优化，实现了产品的稳定化、无害化、资源化和产业化。
本发明以秸秆和鸡粪为原料，从秸秆和鸡粪的资源化利用角度出发，对两种废弃物进行综合利用，实现工业化生产生态有机肥，为秸秆和鸡粪等畜禽粪便的大规模处理提供了新的解决方案。
本发明选用具有高纤维素酶活的绿色木霉、米曲霉和嗜热脂肪地芽胞杆菌；针对鸡粪高淀粉和蛋白的特点，选用具有高淀粉酶和蛋白酶活性的地衣芽胞杆菌和米曲霉。将绿色木霉、米曲霉、嗜热脂肪地芽胞杆菌和地衣芽胞杆菌混合制成一次发酵用复合菌剂。在一次发酵基本完成后，将具有固氮、溶磷和活化矿物钾的胶冻样类芽胞杆菌加入到堆肥中进行二次发酵。
胶冻样类芽胞杆菌具有固氮、溶解无机磷、活化土壤矿物钾等功能。
优选地，所述绿色木霉、米曲霉、嗜热脂肪地芽胞杆菌和地衣芽胞杆菌固体菌剂的含菌量分别为5.2х109CFU/g、3.7х109CFU/g、6.5х109CFU/g、5.8х109CFU/g。
优选地，所述绿色木霉菌剂的制备方法包括以下步骤：
(1)用无菌生理盐水洗涤绿色木霉保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成绿色木霉菌悬液；
(2)将绿色木霉菌悬液接种于种子培养基中，于28℃、200rpm培养48h得到绿色木霉种子液；
(3)将10％绿色木霉种子液接种到发酵培养基中，于28℃、200rpm培养72h得到绿色木霉发酵液，将绿色木霉发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得绿色木霉菌剂。
优选地，所述米曲霉菌剂的制备方法包括以下步骤：
(1)用无菌生理盐水洗涤米曲霉保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成米曲霉菌悬液；
(2)将米曲霉菌悬液接种于种子培养基中，于28℃、200rpm培养48h得到米曲霉种子液；
(3)将10％米曲霉种子液接种到发酵培养基中，于28℃、200rpm培养72h得到米曲霉发酵液，将米曲霉发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得米曲霉固体菌剂。
优选地，所述嗜热脂肪地芽胞杆菌菌剂的制备方法包括以下步骤：
(1)用无菌生理盐水洗涤嗜热脂肪地芽胞杆菌保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成嗜热脂肪地芽胞杆菌菌悬液；
(2)将嗜热脂肪地芽胞杆菌菌悬液接种于种子培养基中，于60℃、200rpm培养36h得到嗜热脂肪地芽胞杆菌种子液；
(3)将10％嗜热脂肪地芽胞杆菌种子液接种到发酵培养基中，于60℃、200rpm培养48h得到嗜热脂肪地芽胞杆菌发酵液，将嗜热脂肪地芽胞杆菌发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得嗜热脂肪地芽胞杆菌菌剂。
优选地，所述地衣芽胞杆菌菌剂的制备方法包括以下步骤：
(1)用无菌生理盐水洗涤地衣芽胞杆菌保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成地衣芽胞杆菌菌悬液；
(2)将地衣芽胞杆菌菌悬液接种于种子培养基中，于30℃、200rpm培养36h得到地衣芽胞杆菌种子液；
(3)将10％地衣芽胞杆菌种子液接种到发酵培养基中，30℃，200rpm培养48h得到地衣芽胞杆菌发酵液；将地衣芽胞杆菌发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得地衣芽胞杆菌菌剂。
优选地，所述胶冻样类芽胞杆菌固体菌剂的含菌量为7.6х109CFU/g。
优选地，所述胶冻样类芽胞杆菌固体菌剂的制备方法包括以下步骤：
(1)用无菌生理盐水洗涤胶冻样类芽胞杆菌保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成胶冻样类芽胞杆菌菌悬液；
(2)将胶冻样类芽胞杆菌菌悬液接种于种子培养基中，于30℃、200rpm培养36h得到胶冻样类芽胞杆菌种子液；
(3)将10％胶冻样类芽胞杆菌种子液接种到发酵培养基中，于30℃、200rpm培养60h得到胶冻样类芽胞杆菌发酵液，将胶冻样类芽胞杆菌发酵液与灭菌草炭按质量比为1:1比例混合晾干，即获得胶冻样类芽胞杆菌菌剂。
优选地，所述一次发酵用复合菌剂的用量为0.3％。
有益效果：结合腐熟效果及菌剂成本考虑，添加0.3％的一次发酵用复合菌剂既能快速启动发酵达到55℃，而且堆温≥55℃维持时间能维持7天以上，达到高温堆肥的无害化要求。
优选地，将秸秆晾干后打碎。
优选地，将鸡粪晾干至水分含量为55％。
本发明还提供一种上述方法制得的生态有机肥。
有益效果：本发明制得的生态有机肥成分指标为：有机质≥50％，NPK含量≥6％，水分含量≤30％，胶冻样类芽胞杆菌含量≥2х107CFU/g。完全符合或超过有机肥料行业标准NY525-2012的要求。
本发明的优点在于：采用本发明的工艺制备生态有机肥发酵时间仅为20天即可完成发酵，制备的生态有机肥成分指标为：有机质≥50％，NPK含量≥6％，水分含量≤30％，胶冻样类芽胞杆菌含量≥2х107CFU/g。完全符合或超过有机肥料行业标准NY525-2012的要求。
本发明采用二次发酵技术，采用多种菌种复配以及对发酵条件进行优化，实现了产品的稳定化、无害化、资源化和产业化。
本发明以秸秆和鸡粪为原料，从秸秆和鸡粪的资源化利用角度出发，对两种废弃物进行综合利用，实现工业化生产生态有机肥，为秸秆和鸡粪等畜禽粪便的大规模处理提供了新的解决方案。
本发明选用具有高纤维素酶活的绿色木霉、米曲霉和嗜热脂肪地芽胞杆菌；针对鸡粪高淀粉和蛋白的特点，选用具有高淀粉酶和蛋白酶活性的地衣芽胞杆菌和米曲霉。将绿色木霉、米曲霉、嗜热脂肪地芽胞杆菌和地衣芽胞杆菌混合制成一次发酵用复合菌剂。在一次发酵基本完成后，将具有固氮、溶磷和活化矿物钾的胶冻样类芽胞杆菌加入到堆肥中进行二次发酵。
胶冻样类芽胞杆菌具有固氮、溶解无机磷、活化土壤矿物钾等功能。
结合腐熟效果及菌剂成本考虑，添加0.3％的一次发酵用复合菌剂既能快速启动发酵达到55℃，而且堆温≥55℃维持时间能维持7天以上，达到高温堆肥的无害化要求。
本发明对于规模畜禽场比较密集，又处于淮河流域和长江流域的安徽省环境保护工作的意义和作用是巨大的，可作为淮河流域和长江流域畜禽粪便的高效综合利用产业化开发示范，产业化前景良好。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
绿色木霉(编号ACCC 30793)、米曲霉(编号ACCC 31491)、嗜热脂肪地芽胞杆菌(编号ACCC 10253)、地衣芽胞杆菌(编号ACCC 19744)、胶冻样类芽胞杆菌(编号ACCC 10090)购自中国农业微生物菌种保藏管理中心。
实施例1
采用秸秆和鸡粪制备生态有机肥的方法，包括以下步骤：
(1)一次发酵用复合菌剂的制备：将绿色木霉、米曲霉、嗜热脂肪地芽胞杆菌和地衣芽胞杆菌的固体菌剂按照质量比为1:1:1:1混合，制作成一次发酵用复合菌剂；
绿色木霉菌剂的制备：用无菌生理盐水洗涤绿色木霉保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成绿色木霉菌悬液；将绿色木霉菌悬液接种于YPD培养基中，于28℃、200rpm培养48h得到绿色木霉种子液；将10％绿色木霉种子液接种到PDA培养基中，于28℃、200rpm培养72h得到绿色木霉发酵液，将绿色木霉发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得绿色木霉菌剂，经测定绿色木霉固体菌剂含菌量为5.2х109CFU/g。
米曲霉菌剂的制备：用无菌生理盐水洗涤米曲霉保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成米曲霉菌悬液；将米曲霉菌悬液接种于YPD培养基中，于28℃、200rpm培养48h得到米曲霉种子液；将10％米曲霉种子液接种到PDA培养基中，于28℃、200rpm培养72h得到米曲霉发酵液，将米曲霉发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得米曲霉固体菌剂，经测定米曲霉固体菌剂含菌量为3.7х109CFU/g。
嗜热脂肪地芽胞杆菌菌剂的制备：用无菌生理盐水洗涤嗜热脂肪地芽胞杆菌保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成嗜热脂肪地芽胞杆菌菌悬液；将嗜热脂肪地芽胞杆菌菌悬液接种于LB培养基中，于60℃、200rpm培养36h得到嗜热脂肪地芽胞杆菌种子液；将10％嗜热脂肪地芽胞杆菌种子液接种到改良LB培养基中，于60℃、200rpm培养48h得到嗜热脂肪地芽胞杆菌发酵液，将嗜热脂肪地芽胞杆菌发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，即获得嗜热脂肪地芽胞杆菌固体菌剂，经测定嗜热脂肪地芽胞杆菌固体菌剂含菌量为6.5х109CFU/g。
地衣芽胞杆菌固体菌剂的制备：用无菌生理盐水洗涤地衣芽胞杆菌保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成地衣芽胞杆菌菌悬液。将地衣芽胞杆菌菌悬液接种于LB培养基中，30℃、200rpm培养36h得到地衣芽胞杆菌种子液。将10％地衣芽胞杆菌种子液接种到改良LB培养基中，30℃、200rpm培养48h得到地衣芽胞杆菌发酵液。将地衣芽胞杆菌发酵液与灭菌麸皮按质量比为1:1比例混合晾干，制成地衣芽胞杆菌固体菌剂，经测定地衣芽胞杆菌固体菌剂含菌量为5.8х109CFU/g。
(2)将淮北市养鸡场的鸡粪晾干至含水量为55％，将秸秆晾干后打碎，将鸡粪与粉碎后的秸秆按质量比为7:3混合，加入鸡粪和秸秆总质量0.3％的一次发酵用复合菌剂，翻堆次数为3天一次，发酵时间为15d；
(3)待步骤(2)中的发酵产物降温至45℃以下，加入二次发酵用菌剂进行二次发酵，二次发酵用菌剂的添加量为0.5％，每天翻堆一次，发酵5天，其中二次发酵用菌剂为胶冻样类芽胞杆菌固体菌剂。
胶冻样类芽胞杆菌固体菌剂的制备：用无菌生理盐水洗涤胶冻样类芽胞杆菌保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成胶冻样类芽胞杆菌菌悬液；将胶冻样类芽胞杆菌菌悬液接种于种子培养基(无氮培养基)中，于30℃、200rpm培养36h得到胶冻样类芽胞杆菌种子液；将10％胶冻样类芽胞杆菌种子液接种到发酵培养基(有氮培养基)中，于30℃、200rpm培养60h得到胶冻样类芽胞杆菌发酵液，将胶冻样类芽胞杆菌发酵液与灭菌草炭按质量比为1:1比例混合晾干，即获得胶冻样类芽胞杆菌菌剂，经测定胶冻样类芽胞杆菌固体菌剂含菌量为7.6х108CFU/g。
本实施例中制备的生态有机肥成分指标为：有机质≥50％，NPK含量≥6％，水分含量≤30％，胶冻样类芽胞杆菌含量≥2х107CFU/g。完全符合或超过有机肥料行业标准NY525-2012的要求。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于：一次发酵用复合菌剂的加入量为秸秆和鸡粪总质量的0.5％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别之处在于：一次发酵用复合菌剂的加入量为秸秆和鸡粪总质量的0.7％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：鸡粪的初始含水量为75％，鸡粪与粉碎秸秆的质量比为90:10。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：鸡粪的初始含水量为65％，鸡粪与粉碎秸秆的质量比为80:20。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于：鸡粪的初始含水量为45％，鸡粪与粉碎秸秆的质量比为60:40。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于：鸡粪的初始含水量为37％，鸡粪与粉碎秸秆的质量比为50:50。
表1为实施例1、对比例1-对比例4中肥料的发酵情况
鸡粪
粉碎秸秆
初始含水量
一次发酵时间
90％
10％
75％
不发酵
80％
20％
65％
超过30天
70％
30％
55％
15天
60％
40％
45％
超过20天
50％
50％
37％
超过30天
从表1可以看出，当鸡粪与粉碎秸秆的质量比为7:3，鸡粪的初始含水量为55％时，一次发酵时间最短，仅为15天。其中评价一次发酵终点的指标是：堆温≥55℃维持时间能维持7天以上，之后降温至45℃之下，一次发酵完成。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处在于：一次发酵用复合菌剂的添加量为0.05％。
对比例6
本对比例与实施例1的区别之处在于：一次发酵用复合菌剂的添加量为0.1％。
对比例7
本对比例与实施例1的区别之处在于：一次发酵用复合菌剂的添加量为0.2％。
表2为一次发酵用复合菌剂添加量对腐熟温度时间的影响
一次发酵菌剂添加量
堆温首次达到55℃时间
堆温≥55℃维持时间
0.05％
第5天
4天
0.1％
第5天
5天
0.2％
第4天
7天
0.3％
第2天
9天
0.5％
第2天
9天
0.7％
第2天
9天
注：环境温度为19℃。
综合腐熟效果以及菌剂成本考虑，添加0.3％一次发酵菌剂比较合理，既能快速启动发酵达到55℃，而且堆温≥55℃维持时间能维持7天以上，达到高温堆肥的无害化要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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