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一种有机物料快速发酵增效菌剂及其应用的制作方法

时间:2022-02-20 阅读: 作者:专利查询

一种有机物料快速发酵增效菌剂及其应用的制作方法

1.本发明涉及微生物技术领域,尤其是涉及一种有机物料快速发酵增效菌剂及其应用。


背景技术:

2.随着我国快速发展,产生了大量有机废弃物。截止目前,我国年产畜禽粪便38亿吨,秸秆9亿吨,尾菜1.2亿吨及生活垃圾1.79亿吨以上。有机废弃物不经过合理处理而大量排放,不仅产生面源污染,而且携带大量致病菌,潜在危害极大。高温好氧堆肥技术是实现有机废弃物无害化、减量化、资源化处理的有效途径。
3.高温好氧堆肥是一个动态过程,利用专性和兼性好氧菌等多种不同微生物群体,在合适的水分、通气条件下,进行高温固体发酵,使微生物繁殖并降解有机质,从而产生高温,杀灭病原菌、寄生虫卵、杂草种子,使有机物得到降解并最终转化为稳定的腐殖质的过程。
4.研究表明,堆肥化实质是微生物群落结构演替的动态过程,该过程中微生物群落由于生境的改变,不断进行着自我调整,微生物的改变直接影响堆肥温度、ph、腐殖酸含量等理化性质;在人工条件下通过添加外源菌剂可提高堆肥微生物数量,减少有效成分流失,加速堆肥反应进程,提高堆肥品质。因此,有效地管理堆肥过程,提高堆肥效率与效果,需要使该过程利于堆肥化的微生物群体更好发挥作用。
5.然而,目前关于堆肥中利用特定功能菌定向引导利于堆肥化进程的微生物菌群数量变化的研究还相对较少。同时,现有堆肥过程存在如下问题:1)常规堆肥物料基本为纤维素、蛋白质、脂肪等大分子有机物,缺少小分子物质,外源菌剂接种到堆料内,存在一个较长的适应过程(例如微生物根据底物诱导自身产生相应胞外酶),因此,堆肥微生物很难在短时间内产生降解酶系降解大分子物质获取适合它们快速繁殖生长的营养物质,难以快速形成优势菌群,易导致接种失败,这就是经常出现的堆肥菌剂启动堆肥效果不显著的现象;2)外源菌剂或者土著微生物即使能够快速产生降解酶系,但这些功能酶易受堆体温度、ph、激活剂和抑制剂等环境因素影响,例如反应系统低温、有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素。
6.基于以上技术问题,有机物料快速发酵的关键是利于堆肥化进程的微生物菌群数量是否能够快速增加。因此,在堆肥中利用特定功能菌研发一种能快速启动堆肥的增效剂,提高外源菌剂或者土著菌堆肥效率,是解决上述技术问题的关键。
7.鉴于此,特提出本发明。


技术实现要素:

8.本发明的目的在于提供一种有机物料快速发酵增效菌剂及其应用,该增效菌剂具有抑菌广谱和较强的耐低温生长特性,能够使堆肥发酵启动迅速、升温快、高温持续时间长,使有机物料快速高效降解。
9.本发明提供一种有机物料快速发酵增效菌剂(以下简称为增效菌剂),包括荧光假单胞菌菌剂和防御假单胞菌菌剂;其中,荧光假单胞菌菌剂包括荧光假单胞菌cgmcc no.8820,防御假单胞菌菌剂包括防御假单胞菌cgmcc no.18750。
10.本发明的荧光假单胞菌(pseudomonas florescens)cgmcc no.8820于2014年2月17日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no.8820;本发明的防御假单胞菌(pseudomonas protegens)cgmcc no.18750于2019年10月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no.18750。
11.本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750均属于耐冷菌,二者在低温条件下(例如4℃)能够正常生长代谢,二者最适生长温度范围为28
±
2℃,比嗜冷菌更能忍受温度波动,从常冷到不稳定的低温环境中(0-9℃)条件下仍有较高的活性。当环境温度低于10℃时,绝大部分的中温微生物不能产生适冷酶系代谢外源物质,此时可以通过本发明的增效菌剂为中温微生物代谢提供生长代谢所需物质,进而防止接种失败。
12.本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820产生耐热碱性蛋白酶,其耐热蛋白酶是一种金属胞外蛋白酶,最适温度和ph值分别为30℃和8.0,可引起牛乳黏度增大、凝集和乳清析出;该酶含有较高的脯氨酸和二硫键,具有较强耐热性,原酶液经130℃热处理3min后,残留酶活仍超过原酶液的69.58%,在160℃加热20s仍可以保留活力4.2%。在高温堆肥中,堆体温度最高可达70℃以上,该蛋白酶具有较好的耐热稳定性,在升温及高温持续阶段,缩短堆肥有益微生物的适应时间。
13.本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820产生耐热脂肪酶,该脂肪酶的最适温度为63℃,最适ph值为8.0,在高温堆肥中后期仍然具有重要作用。
14.本发明的防御假单胞菌cgmcc no.18750能产生低温降解酶,能够在低于10℃的条件下降解苯二甲酸、氯酚等难降解有机物;其中蛋白酶和淀粉酶属于碱性低温酶,在低温下具有较高的催化活性,在0℃下分别仍能保持25.6%和42.3%的酶活性,最适温度分别为40℃和30℃,最适ph值均为8.0;低温蛋白酶对相对分子质量10000的大分子肽水解能力很强。
15.在本发明中,荧光假单胞菌菌剂可以包括荧光假单胞菌cgmcc no.8820,还可以包括荧光假单胞菌cgmcc no.8820的发酵产物;防御假单胞菌菌剂可以包括防御假单胞菌cgmcc no.18750,还可以包括防御假单胞菌cgmcc no.18750的发酵产物。
16.本发明的防御假单胞菌cgmcc no.18750能够产生槐糖脂、脂多糖、碳水化合物-蛋白质-脂质化合物等天然表面活性物质,这种生物表面活性剂是一类具有特别高的表面活性的生物分子,具有较好的两亲性和界面优先分配的能力,可以增强非极性底物的溶解作用,从而促进微生物在非极性底物中的生长,对改善堆肥的微环境,提高堆肥效率有潜在的作用;另外,其表现出较好的热与化学稳定性,可在极端的温度和酸碱条件下使用,比较适合于高温堆肥环境。例如,防御假单胞菌cgmcc no.18750的发酵液中含有鼠李糖脂,若固态发酵生产鼠李糖脂,其产量是液体发酵的5倍以上;鼠李糖脂能自然降解,但它不是微生物所优先降解的物质,可以促进疏水性物质的吸收和生物降解,鼠李糖脂还具有活跃的张力属性,可以将正构烷烃的界面张力降低到0.13n/m以下;鼠李糖脂对有机质颗粒介质的水分有较好的保持性能,有利于长时间保持堆肥微生物的活性,同时在秸秆堆肥过程加速并优化了外源水分分布;代谢物中的鼠李糖脂能够减弱堆肥微生物菌体在有机物质颗粒介质表
面的吸附作用,促进菌体在堆肥体系内移动,利于堆肥介质中菌体快速分布,扩大发酵有效面积;添加本发明防御假单胞菌增强有机质在液相中的分散的作用,同时它促进了微生物的生长和有机质成分的降解,使降解反应发生的主要位置发生了改变。
17.此外,本发明对荧光假单胞菌菌剂和防御假单胞菌菌剂的物理状态不作严格限制,既可以是液态,也可以是经低温干燥后的固态。
18.本发明对增效菌剂中荧光假单胞菌菌剂与防御假单胞菌菌剂的重量比不作严格限制,例如可以为(1-5):1,优选为1:1。
19.本发明对荧光假单胞菌菌剂中荧光假单胞菌cgmcc no.8820的活菌数和防御假单胞菌菌剂中防御假单胞菌cgmcc no.18750的活菌数不作严格限制;在一实施方式中,有机物料快速发酵增效菌剂包括液态荧光假单胞菌菌剂和液态防御假单胞菌菌剂,其中液态荧光假单胞菌菌剂中荧光假单胞菌cgmcc no.8820的活菌数为1.0
×
10
10-3.0
×
10
10
cfu/ml,液态防御假单胞菌菌剂中防御假单胞菌cgmcc no.18750的活菌数为1.5
×
10
10-2.5
×
10
10
cfu/ml;此时,有机物料快速发酵增效菌剂的活菌数为1.25
×
10
10-2.75
×
10
10
cfu/ml。在另一实施方式中,有机物料快速发酵增效菌剂包括固态荧光假单胞菌菌剂和固态防御假单胞菌菌剂,其中固态荧光假单胞菌菌剂中荧光假单胞菌cgmcc no.8820的活菌数为1.0
×
10
9-3.0
×
109cfu/g,固态防御假单胞菌菌剂中防御假单胞菌cgmcc no.18750的活菌数为1.5
×
10
9-2.5
×
109cfu/g;此时,有机物料快速发酵增效菌剂的活菌数为1.25
×
10
9-2.75
×
109cfu/g。
20.本发明还提供上述有机物料快速发酵增效菌剂的制备方法,包括:对荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750进行发酵,得到有机物料快速发酵增效菌剂。
21.本发明的有机物料快速发酵增效菌剂的活菌数为1.25
×
10
10-2.75
×
10
10
cfu/ml或1.25
×
10
9-2.75
×
109cfu/g。
22.本发明对荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750的发酵方式不作严格限制,可以采用本领域的常规发酵方法进行发酵;具体地,发酵可以包括如下步骤:
23.s1:对荧光假单胞菌cgmcc no.8820进行发酵,得到荧光假单胞菌菌剂;
24.s2:对防御假单胞菌cgmcc no.18750进行发酵,得到防御假单胞菌菌剂;
25.s3:将荧光假单胞菌菌剂与防御假单胞菌菌剂混合,得到有机物料快速发酵增效菌剂。
26.在上述步骤s1中,荧光假单胞菌cgmcc no.8820发酵所采用的液体培养基组成可以为:8-9g/l葡萄糖、6.5-7.5g/l麦芽糖、4.5-5.5g/l蛋白胨、3-4g/l硫酸铵、0.4-0.6g/l硫酸镁、0.2-0.4g/l磷酸二氢钾、0.2-0.4g/l磷酸氢二钾、4.5-5.5g/l玉米粉、9-11g/l豆粕粉、2.5-3.5g/l轻质碳酸钙,ph7.0-7.5。
27.在上述步骤s2中,防御假单胞菌cgmcc no.18750发酵所采用的液体培养基组成可以为:4.5-5.5g/l蔗糖、可溶性淀粉9.5-10.5g/l、2.5-3.5g/l蛋白胨、5-6g/l硫酸铵、1-2g/l硫酸镁、0.1-0.3g/l磷酸二氢钾、0.1-0.3g/l磷酸氢二钾、6-7g/l玉米粉、14-16g/l豆粕粉、2.5-3.5g/l轻质碳酸钙,ph7.0-7.5。
28.进一步地,荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750的发酵
条件可以为:接种量5-10%,发酵温度28-32℃,转速150-180rpm,通气量4-6%,发酵时间24-48h。
29.本发明还提供上述有机物料快速发酵增效菌剂或根据上述制备方法制备的有机物料快速发酵增效菌剂在有机物发酵中的应用。
30.更具体地,所述应用为有机物料快速发酵增效菌剂在低温环境条件下在油脂类含量高的有机物料高温好氧堆肥中的应用。
31.在上述应用中,对有机物料快速发酵增效菌剂的添加量不作严格限制,可根据实际需要合理添加,添加量例如可以为高温好氧堆肥添加的有机物料腐熟菌剂的1-10%。
32.与现有技术相比,本发明至少具有以下优势:
33.1、本发明的防御假单胞菌cgmcc no.18750抑菌广谱,对病原菌-产臭菌等具有广泛的抑制作用,对病原真菌抑菌率在71.3-92.1%,对病原细菌的抑菌圈直径在7.0-11.5mm,且有较高的遗传稳定性,经多次传代后对病原菌的抑制作用仍十分稳定;另外,本发明的防御假单胞菌cgmcc no.18750能够产生槐糖脂、脂多糖、碳水化合物-蛋白质-脂质化合物等天然表面活性物质,具有较好的两亲性和界面优先分配的能力,表现出较好的热与化学稳定性,可在极端的温度和酸碱条件下使用,可以增强非极性底物的溶解作用,从而促进微生物在非极性底物中的生长,对改善堆肥的微环境,提高堆肥效率有潜在的作用;
34.2、本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750均属于耐冷菌,二者在低温条件下(例如4℃)能够正常生长代谢,从常冷到不稳定的低温环境中(0-9℃)条件下仍有较高的活性;本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820产生耐热碱性蛋白酶和耐热碱性脂肪酶,具有较强耐热性,在升温、高温持续及后发酵阶段仍然具有重要作用,缩短堆肥有益微生物的适应时间;另外,荧光假单胞菌cgmcc no.8820具有5个相似度超过50%的次级代谢产物合成基因簇,具有抗菌、促生作用;
35.3、本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750代谢产物能有效地提高有机固体废物堆肥化处理中难降解物质的降解效率,提高降解动力学性能,主要包括天然产物对降解酶的促进作用,提高堆肥过程中水的分布和保持效果、增加氧气和养分传输效率,通过对降解产物的增溶作用显著提高降解微生物在介质表面吸附和传输的效率;
36.4、本发明的有机物料快速发酵增效菌剂具有抑菌广谱、较强的耐低温生长特性、混配性好和普适性强,可在低温条件下促进有机物料腐熟剂及堆体土著有益微生物菌群快速繁殖,并显著提高有效活菌数的累积量,总活菌数提高85-120%,进而使堆肥发酵启动快、升温时间短、高温持久,缩短升温时间15-20h,提升最高温度9-12℃,缩短腐熟时间3-5天,实现有机物料快速高效转化、固定,具有较好的应用前景。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为荧光假单胞菌cgmcc no.8820在不同温度下的菌落生长情况;
39.图2为荧光假单胞菌cgmcc no.8820在不同温度下的液体深层发酵生长情况。
具体实施方式
40.应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
41.需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
42.下面将结合实施例对本发明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做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。
43.本发明各实施例采用的荧光假单胞菌cgmcc no.8820于2014年2月17日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no.8820;防御假单胞菌cgmcc no.18750于2019年10月28日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为cgmcc no.18750。
44.实施例1
45.本实施例测定防御假单胞菌cgmcc no.18750对金黄色葡萄球菌、根腐菌等病原菌的抑菌效果,测定方法如下:
46.对病原真菌的拮抗测定方法:在直径90mm的pda固体平板中心放置病原菌菌饼(7mm),左右距离中心25mm处接种防御假单胞菌cgmcc no.18750,对照平板不接种,于28℃恒温培养箱中培养5-7天,分别统计对照病原菌和处理病原菌直径,按如下公式计算抑菌率:
47.抑菌率%=(对照病原菌直径-处理病原菌直径)/(对照病原菌直径-菌饼直径)
×
100%。
48.对病原细菌的拮抗测定方法:将待测病原菌分别涂布在na固体平板上,平板中央接种防御假单胞菌cgmcc no.18750,对照平板不接种,于30℃恒温培养箱培养24-48h,分别统计抑菌圈直径。
49.将防御假单胞菌cgmcc no.18750进行传代培养,测定第10代、第20代、第30代对病原菌的抑菌效果,试验方法同上;结果见表1。
50.表1防御假单胞菌不同代数对病原菌的抑菌效果
[0051][0052][0053]
由表1可以看出:
[0054]
防御假单胞菌cgmcc no.18750对待测的病原真菌具有很强的抑菌能力,抑菌率在71.3%-92.1%;对病原细菌及放线菌的抑菌能力也很强,抑菌圈直径在8.8mm-13.0mm。同时,防御假单胞菌cgmcc no.18750经传10代、20代、30代后,对病原真菌的抑菌率在68.2%-89.3%,对病原细菌及放线菌的抑菌圈直径在7.0mm-11.5mm,与第一代防御假单胞菌cgmcc no.18750对病原菌的抑菌效果基本一致,表明本发明的防御假单胞菌cgmcc no.18750抑菌广谱,对病原菌具有广泛的抑菌效果,经多次传代后对病原菌的抑菌效果也非常稳定,说明该菌具有较高的遗传稳定性。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例对荧光假单胞菌cgmcc no.8820在固体平皿及液体摇瓶两种条件下的耐低温生长特性进行测定;方法如下:
[0057]
平板划线法:挑取已活化的荧光假单胞菌cgmcc no.8820单菌落,划线于na固体培养基平板表面,放于4℃、10℃、28℃培养箱中倒置培养3-4天。
[0058]
摇瓶法:挑取已活化的荧光假单胞菌cgmcc no.8820单菌落于lb液体培养基中28℃、180r/min振荡培养16h获得种子液;将种子液按5%接种量接种至含有lb液体培养基的三角瓶中,分别在4℃、10℃、28℃恒温振荡培养箱中振荡培养(转速180r/min)3-天,3次重复,观察长势情况,并测od600值。
[0059]
荧光假单胞菌cgmcc no.8820在不同温度固体平皿上的菌落生长情况及不同温度
液体摇瓶中的生长情况分别见图1、图2。通过上述平皿及摇瓶试验可以看出,荧光假单胞菌cgmcc no.8820可在低温正常生长,且10℃条件下菌量优于28℃,但是生长速度慢于28℃,说明本发明的荧光假单胞菌cgmcc no.8820耐低温活性较强。
[0060]
实施例3
[0061]
本实施例对防御假单胞菌cgmcc no.18750的次级代谢产物合成基因簇进行测定;方法如下:
[0062]
将防御假单胞菌cgmcc no.18750接于lb液体培养基中,37℃、180r/min培养至对数期,在4℃、4500r/min离心10min,舍去上清液收集菌体,利用液氮冷冻保存送至北京诺禾致源科技股份有限公司进行全基因组测序,获得其全基因组序列,并对防御假单胞菌的次级代谢产物合成基因簇进行分析,结果见表2。
[0063]
表2防御假单胞菌及其近缘菌种基因组中次级代谢产物合成基因簇比对
[0064][0065]
上述分析结果表明:
[0066]
防御假单胞菌cgmcc no.18750具有最多的15个与次级代谢产物合成相关的基因簇。防御假单胞菌cgmcc no.18750与p.protegens pf-5和p.protegens chao具有类似的次级代谢产物合成基因簇构成。与已知功能的次级代谢产物合成基因簇比对,具有5个相似度超过50%的次级代谢产物合成基因簇,且均具有抗菌、促生作用。
[0067]
实施例4
[0068]
本实施例提供有机物料快速发酵增效菌剂及其制备方法;制备步骤如下:
[0069]
一、菌种的活化
[0070]
将-80℃甘油管保藏的荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750分别接种在lb琼脂培养基上,28℃活化培养2-3天,即得到固体种子培养物。
[0071]
二、单菌种制备
[0072]
将荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750的固体种子培养物分别接种到液体nb培养基中,在温度30℃、转速180rpm的条件下振荡培养24-48h,得到液体一级发酵种子。
[0073]
按照5%的接种量,分别将荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750的液体一级发酵种子接种到液体种子发酵罐中,于温度30℃、转速180rpm、通气量
5%的条件下,发酵培养24-48h,得到液体二级发酵种子。
[0074]
按照10%的接种量,分别将荧光假单胞菌cgmcc no.8820和防御假单胞菌cgmcc no.18750的液体发酵二级种子接种到装有液体发酵培养基的发酵罐中,于30℃、150rpm,通气量5%的条件下,发酵24-48h后,停止发酵,分别得到荧光假单胞菌菌剂和防御假单胞菌菌剂;其中,荧光假单胞菌菌剂中荧光假单胞菌cgmcc no.8820的活菌数为1.08
×
10
10
cfu/ml,防御假单胞菌菌剂中防御假单胞菌cgmcc no.18750的活菌数为1.53
×
10
10
cfu/ml。
[0075]
荧光假单胞菌cgmcc no.8820种子罐和发酵罐的液体培养基组成为:8.5g/l葡萄糖、7g/l麦芽糖、5g/l蛋白胨、3.5g/l硫酸铵、0.5g/l硫酸镁、0.3g/l磷酸二氢钾、0.3g/l磷酸氢二钾、5g/l玉米粉、10g/l豆粕粉、3g/l轻质碳酸钙,ph7.2。
[0076]
防御假单胞菌cgmcc no.18750种子罐和发酵罐液体培养基组成为:5g/l蔗糖、10g/l可溶性淀粉、3g/l蛋白胨、5.5g/l硫酸铵、1.5g/l硫酸镁、0.2g/l磷酸二氢钾、0.2g/l磷酸氢二钾、6.5g/l玉米粉、15g/l豆粕粉、3g/l轻质碳酸钙,ph7.0。
[0077]
三、有机物料快速发酵增效剂的制备
[0078]
将上述制备的荧光假单胞菌菌剂和防御假单胞菌菌剂按照质量比1:1充分混合,即制得有机物料快速发酵增效菌剂,其总有效活菌数为1.31
×
10
10
cfu/ml。
[0079]
实施例5
[0080]
本实施例对实施例4制备的有机物料快速发酵增效菌剂与现有市售的有机物料腐熟剂之间的混配性进行试验。
[0081]
选择如下市售9款腐熟剂,测定实施例4的有机物料快速发酵增效菌剂与各腐熟剂是否存在拮抗,每个试验处理设置3组重复。
[0082]
第1组腐熟剂:购自秦皇岛领先康地农业技术有限公司;
[0083]
第2组腐熟剂:购自泰谷生态科技集团股份有限公司;
[0084]
第3组腐熟剂:购自北京世纪阿姆斯生物技术有限公司;
[0085]
第4组腐熟剂:购自陕西恒田生物农业有限公司生产;
[0086]
第5组腐熟剂:购自山东康地恩生物科技有限公司;
[0087]
第6组腐熟剂:购自广西鸿生源环保科技有限公司;
[0088]
第7组腐熟剂:购自上海联业农业科技有限公司;
[0089]
第8组腐熟剂:购自中农绿康(北京)生物技术有限公司;
[0090]
第9组腐熟剂:购自武汉合缘绿色生物股份有限公司。
[0091]
采用打孔法进行抑菌试验,将待测有机物料腐熟剂用无菌水稀释成100倍液,分别取0.1ml涂于pda固体平板上,然后在每个固体培养基上打孔(7mm),分别在每个孔中加入30ul的实施例4制备的有机物料快速发酵增效菌剂,每个处理重复三次,以只涂有机物料腐熟剂的平皿作为对照,采用同样的方法测定上述9款有机物料腐熟剂对实施例4制备的有机物料快速发酵增效菌剂的拮抗效果,于28℃培养并定期观察抑菌情况,结果见表3、表4。
[0092]
表3增效菌剂与有机物料腐熟剂的拮抗性
[0093]
[0094]
注:“—”表示拮抗反应阴性,“+”表示拮抗反应阳性,“w”表示拮抗反应微弱。
[0095]
表4增效菌剂与有机物料腐熟剂之间的相互拮抗效果
[0096][0097]
注:“—”表示拮抗反应阴性,“+”表示拮抗反应阳性,“w”表示拮抗反应微弱。
[0098]
上述试验结果表明:
[0099]
实施例4制备的有机物料快速腐熟增效剂与市售9款现有有机物料腐熟剂之间拮抗反应均为阴性,互不拮抗(见表3、表4),本发明的增效菌剂与待测的9款有机物料腐熟剂具有良好的混配性。
[0100]
实施例6
[0101]
本实施例提供实施例4制备的有机物料快速发酵增效菌剂在促进腐熟菌剂菌群增殖方面的试验,试验方法如下:
[0102]
试验设置3个处理组,每个处理组设置3次重复;
[0103]
处理组1:空白对照,不做任何处理,即灭菌的反应器中加入混合好待腐熟物料2000g,不添加有机物料腐熟菌剂;
[0104]
处理组2:灭菌的反应器中加入混合好待腐熟物料各2000g,然后分别向各待腐熟物料中添加秦皇岛领先康地农业技术有限公司生产的有机物料腐熟菌剂2g、泰谷生态科技集团股份有限公司生产的有机物料腐熟菌剂2g和北京世纪阿姆斯生物技术有限公司生产的有机物料腐熟剂2g;
[0105]
处理组3:在处理组2的基础上,分别添加实施例4制备的增效菌剂0.1ml(增效菌剂添加量为添加的有机物料腐熟菌剂的5%);
[0106]
试验方法:采用反应器增值发酵法测定增效菌剂对腐熟剂的菌群增殖效果。放于28℃培养箱中培养3天后,分别进行各实验组的微生物平板计数,细菌计数采用牛肉膏蛋白胨固体培养基、真菌采用孟加拉红固体培养基、放线菌采用含有抗生素的高氏一号固体培养基计数。
[0107]
试验结果如表5所示。
[0108]
表5增效菌剂对有机物料腐熟剂的扩繁效果
[0109][0110]
试验结果表明:
[0111]
在测试的3种有机物料腐熟剂中添加本发明增效菌剂的3个处理中,真菌和细菌数
量都较未添加处理有很大程度的提高,其中泰谷生物的米曲霉提高98.08%、哈茨木霉提高174.19%、枯草芽孢杆菌提高132.35%,北京世纪阿姆斯的米曲霉提高103.23%、酿酒酵母提高101.96%、枯草芽孢杆菌提高79.80%,领先康地的黑曲霉提高76.40%、地衣芽孢杆菌提高59.63%、酿酒酵母提高86.93%,表明本发明的增效菌剂可使现有有机物料腐熟剂的菌群大量快速增殖。
[0112]
实施例7
[0113]
本实施例采用实施例4制备的有机物料快速发酵增效菌剂在鸡粪高温堆肥上的应用。
[0114]
试验地点:河北省秦皇岛抚宁区。
[0115]
试验设置5个处理,每个处理设置3次重复。
[0116]
处理1:空白对照,不添加任何菌剂;
[0117]
处理2:秦皇岛领先康地农业技术有限公司生产的有机物料腐熟剂;
[0118]
处理3:陕西恒田生物农业有限公司生产的有机物料腐熟剂;
[0119]
处理4:秦皇岛领先康地农业技术有限公司生产的有机物料腐熟剂+实施例4制备的增效菌剂;
[0120]
处理5:陕西恒田生物农业有限公司生产的有机物料腐熟剂+实施例4制备的增效菌剂。
[0121]
试验条件及方法:在起始环境温度4℃的条件下,利用菇渣等辅料调节新鲜鸡粪理化条件,即调节堆肥发酵物料含水率控制在55-60%、碳氮比(c/n)控制在20:1-30:1,向处理2和处理3堆料中添加堆料干基重量0.1%的有机物料腐熟菌剂,向处理4堆料中添加有机物料腐熟菌剂和实施例4制备的增效菌剂,其中有机物料腐熟菌剂的添加量为堆料干基重量的0.1%、实施例4制备的增效菌剂添加量为添加的有机物料腐熟菌剂的2%,将各处理物料混匀后,采用纳米膜好氧发酵堆肥机进行覆膜好氧高温堆肥发酵,堆肥全过程不翻抛,发酵腐熟时间15天。
[0122]
于堆体发酵起温期,在五个采样点采集各处理发酵堆上的样品,采用平板计数法测定各堆体处理的微生物菌群增殖情况,细菌计数采用牛肉膏蛋白胨固体培养基、真菌采用孟加拉红固体培养基、放线菌采用含有抗生素的高氏一号固体培养基计数,结果见表6;同时在五个采样点采集各处理发酵堆上15-30cm的周围气体,检测其中臭气总量,再计算出15天内总排放量及各处理相对对照臭气总排放量的降低百分比;发酵完成后,测定各处理发酵物中氮磷钾总养分含量、种子发芽指数等指标,检测方法参照ny525-2021,结果见表7。
[0123]
表6增效菌剂对牛粪堆肥过程中微生物菌群的促进效果
[0124]
[0125]
表7增效菌剂对牛粪堆肥的促进效果
[0126][0127]
表6结果表明:于起温期测定各堆体处理的微生物菌群的增殖情况,添加本发明增效菌剂的处理4和处理5堆体中细菌、真菌和放线菌数量较不添加增效菌剂的处理2和处理3分别提高70.31%、77.53%,148.68%、288.68%和93.94%、119.44%,总活菌数提高89.87%和118.04%;说明本发明的增效菌剂可大幅度提升有机物料腐熟剂在堆体起温期的微生物繁殖速度和数量,从而进一步加快堆料的快速发酵。
[0128]
表7结果表明:在温度4℃的低温堆肥环境下,添加本发明增效菌剂的处理4和处理5堆体起温快,较不添加增效菌剂的处理2和处理3时间分别缩短11.4h和10.1h,效率分别提高了44.53%和37.55%;添加本发明增效菌剂的处理4和处理5堆体最高温度可达82.0℃和73.4℃,较不添加增效菌剂的处理2和处理3最高温度分别提升13.2℃和7.9℃。由此表明,本发明增效菌剂能够在低温条件下使堆肥发酵迅速升温,提升最高发酵温度,从而缩短发酵周期,加速堆体微生物菌群繁殖速度,从而达到使堆肥快速腐熟的效果。
[0129]
实施例8
[0130]
本实施例提供实施例4的有机物料快速发酵增效菌剂在病死生猪干化化制副产物堆肥发酵处理上的应用。
[0131]
试验地点:秦皇岛抚宁广益畜禽无害化处理厂。
[0132]
试验设置5个处理,每个处理设置3次重复。
[0133]
处理1:空白对照,不添加任何菌剂;
[0134]
处理2:秦皇岛领先康地农业技术有限公司生产的有机物料腐熟剂;
[0135]
处理3:江西省天意生物技术开发有限公司生产的有机物料腐熟剂;
[0136]
处理4:秦皇岛领先康地农业技术有限公司生产的有机物料腐熟剂+实施例4增效菌剂;
[0137]
处理5:江西省天意生物技术开发有限公司生产的有机物料腐熟剂+实施例4增效菌剂。
[0138]
试验条件及方法:在起始堆料环境温度8℃的条件下,将病死生猪干化化制副产物与食用菌渣等辅料混合,调节堆肥物料含水率控制在50-60%、碳氮比(c/n)控制在20:1-30:1,向处理2和处理3堆料中添加堆料干基重量0.1%的有机物料腐熟菌剂,向处理4和处理5堆料中添加有机物料腐熟菌剂和实施例4制备的增效菌剂,其中有机物料腐熟菌剂的添加量为堆料干基重量的0.1%、实施例4制备的增效菌剂添加量为添加的有机物料腐熟菌剂的8%,将各处理物料混匀后,采用纳米膜好氧发酵堆肥机进行覆膜好氧高温堆肥发酵,堆肥全过程不翻抛,发酵腐熟时间20天。
[0139]
于堆体发酵起温期,在五个采样点采集各处理发酵堆上的样品,采用平板计数法测定各堆体处理的微生物菌群增殖情况,细菌计数采用牛肉膏蛋白胨固体培养基、真菌采用孟加拉红固体培养基、放线菌采用含有抗生素的高氏一号固体培养基计数,结果见表8;同时在五个采样点采集各处理发酵堆上15-30cm的周围气体,检测其中臭气总量,再计算出20天内总排放量及各处理相对对照臭气总排放量的降低百分比;发酵完成后,测定各处理发酵物中氮磷钾总养分含量、种子发芽指数等指标,检测方法参照ny525-2021,结果见表9。
[0140]
表8增效菌剂对病死畜禽无害化处理过程中微生物菌群的促进效果
[0141][0142]
表9增效菌剂对病死生猪干化化制副产物无害化处理的效果
[0143][0144][0145]
表8结果表明:于起温期测定各堆体处理的微生物菌群的增殖情况,添加本发明增效菌剂的处理4和处理5堆体中细菌、真菌和放线菌数量较不添加增效菌剂的处理2和处理3分别提高104.23%、120.69%,64.57%、105.56%和80.75%、154.59%,总活菌数提高86.57%和125.08%;说明本发明的增效菌剂可有效提升有机物料腐熟剂在堆体起温期的微生物繁殖速度和数量,从而进一步加快堆肥进程,提高终端产物腐熟度。
[0146]
表9结果表明:在温度8℃的低温堆肥环境下,添加本发明增效菌剂的处理4和处理5堆体起温快,较不添加增效菌剂的处理2和处理3时间分别缩短15.2h和15.4h;添加本发明增效菌剂的处理4和处理5堆体最高温度可达85.2℃和76.4℃,较不添加增效菌剂的处理2和处理3最高温度分别提高14.4℃和5.9℃。由此表明,本发明增效菌剂能够在低温条件下使堆肥发酵迅速升温,提升最高发酵温度,从而缩短发酵周期,加速堆体微生物菌群繁殖速度,从而达到使堆肥快速腐熟的效果。
[0147]
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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,或者对其中部分或者全部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范围。