一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法技术

本发明专利技术公开一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，首先将农作物秸秆含水率调节至60～80％，pH值至6～8，尿素添加量为1～2％；然后添加质量比1～5％密粘褶菌液体菌剂对秸秆进行5天的固态发酵；将预发酵秸秆与畜禽粪便按重量比1:3～1:6混合均匀，进行好氧堆肥，直至物料完全腐熟；与常规堆肥相比，本发明专利技术能缩短堆肥周期10天左右，减少堆肥过程中CO

A method of microbial pretreatment to promote the maturity of livestock manure compost

【技术实现步骤摘要】
一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法
本专利技术涉及一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，属于农业固体废弃物资源化利用

技术介绍
随着我国集约化农业的快速发展，农作物秸秆和畜禽粪便等农业有机固体废弃物产生量不断增加而且处理难度增大。2016年，全国主要农作物秸秆产量达到9.84亿吨，畜禽粪便产生量达到39亿吨。农业有机固废不合理处置，不仅造成资源浪费，而且已成为我国农业面源污染的主要来源之一。将秸秆和畜禽粪便混合后进行好氧堆肥是实现农业有机废弃物减量化处理和资源化利用的重要方式。腐熟的堆肥产品富含腐殖质，是一种优质的有机肥，农田施用后不仅可以增加土壤中有机质及氮、磷、钾等作物营养元素的含量，减少化肥施用量，而且可以改善土壤理化性状，提高土壤肥力水平，提高作物的产量和品质。堆肥物料中通常添加农作物秸秆作为调理剂，农作物秸秆的主要组分是难降解的木质纤维素，限制着堆肥过程中碳素的循环转化，造成堆肥腐熟周期长、腐殖化程度低下，严重影响农业废弃物堆肥的生产效益和产品肥效。腐熟的堆肥一般只有10～40％来源于木质纤维素的碳素被降解转化，其中只有30％最终形成稳定腐殖质，其余主要以CO2的形式释放到环境中，从而导致堆肥原料碳素损失和腐殖质含量不足(JiangT,etal.EffectofC/Nratio,aerationrateandmoisturecontentonammoniaandgreenhousegasemissionduringthecomposting.JournalofEnvironmentalSciences,2011,23(10):1754-1760)。如何快速分解木质纤维素并转化为腐殖质，成为提高堆肥效率和产品质量的关键。通过对堆肥物料进行预处理以提高堆肥发酵效率的研究已有报道。目前堆肥物料预处理主要采用理化手段，如专利CN107141047A公开了一种湿热预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法，将畜禽粪便和调理剂混合，然后加热混合好的物料至80～95℃，维持高温1～4h，待物料冷却至50℃后再进行好氧堆肥，直至物料腐熟。但是该方法需要配备高温加热设备，存在设备要求高和能耗大的不足。关于微生物预处理秸秆加速堆肥腐熟过程和提高产品腐殖质含量方面的研究仍然很少，微生物预处理具有成本低、处理条件温和和无二次污染等优点。传统上外源微生物作为菌剂直接接种到堆体中，虽然能加快木质纤维素降解，缩短堆肥发酵时间，但是其效果容易受到堆体自身环境条件和堆肥土著微生物竞争的影响，导致物料腐熟不彻底(即秸秆等木质纤维素原料只有部分被转化为腐殖质，大部分仍然存在于堆肥产品中)，难以达到预期的堆肥腐熟效果。此外，常规的堆肥微生物菌剂组成复杂，通常含有多种不同的细菌、真菌和放线菌，制备过程繁琐，增加了堆肥生产成本。有研究报道采用微生物菌剂预处理水稻秸秆可以缩短堆肥高温期8～13d，但是对堆肥腐殖质含量没有提升作用(王砚，李念念，朱端卫，等.水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程的影响[J].农业环境科学学报,2018,37(9)：2021-2028)。该方法所用微生物菌剂包括芽孢杆菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌等多种微生物，不仅制备过程复杂，而且这些微生物主要将木质纤维素彻底矿化为CO2和H2O，而不是向腐殖质方向转化，导致堆肥没有达到提高腐殖质含量的理想效果。常见的用于堆肥的木质纤维素降解菌，如白腐菌和细菌，通过产生一系列酶将木质纤维素彻底降解，而密粘褶菌降解木质纤维素的功能主要通过羟基自由基的氧化作用来实现，对木质纤维素的矿化程度低。目前将密粘褶菌应用于堆肥领域尚未见报道。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，该方法不仅可以缩短堆肥腐熟周期，而且减少堆肥过程CO2的排放量，有效降低物料中有机物的矿化程度，降低碳素损失，显著增加堆肥产品腐殖质含量，提高堆肥效率和堆肥产品品质。本专利技术是这样实现的：一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，其具体步骤如下：(1)通过活化培养、种子培养和扩大培养制成密粘褶菌液体菌剂；(2)将农作物秸秆含水率调节至60～80％，pH值至6-8，尿素添加量为农作物秸质量百分数为1～2％(w/w)；本步骤利用尿素为密粘褶菌生长提供氮源，秸秆提供碳源；(3)按质量比1～5％向秸秆中接种密粘褶菌液体菌剂，将秸秆置于发酵箱中在20～30℃进行5天的固态发酵，获得预发酵秸秆；(4)待预处理结束，将预发酵秸秆与畜禽粪便按质量比1:3～1:6混合获得发酵物料，通过鼓风或翻堆的方式对物料进行曝气供氧，进行好氧堆肥，直至物料完全腐熟；所述完全腐熟是指堆体温度降至环境温度。进一步，本专利技术所述微生物预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法中，步骤(1)中所述密粘褶菌液体菌剂活菌数不低于2×108CFU/ml。进一步，本专利技术所述微生物预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法中，步骤(2)中所述农作物秸秆为麦秸、稻草、玉米秸秆、高粱杆和油菜秸秆中的一种或多种。进一步，本专利技术所述微生物预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法中，步骤(2)中所述农作物秸秆长度为1～3cm。进一步，本专利技术所述微生物预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法中，步骤(4)中所述畜禽粪便为猪粪、牛粪、鸡粪、鸭粪和羊粪中的一种或多种。进一步，本专利技术所述微生物预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法中，步骤(4)中所述秸秆和畜禽粪便按质量比1:3～1:6混合。进一步，本专利技术所述微生物预处理促进畜禽粪便腐熟的堆肥方法中，步骤(4)中所述好氧堆肥是指以槽式、条垛式、滚筒式、仓式或塔式，采用鼓风和/或翻堆，进行好氧堆肥，该好氧堆肥为本领域的常规方式，如文献“有机固体废弃物好氧高温堆肥化处理技术”(黄国锋等，中国生态农业学报，2003,11(1):159-161)所公开的堆肥方法。与现有堆肥方法相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)密粘褶菌预处理后，农作物秸秆出现大量的孔隙结构，有效表面积增大，结晶度和聚合度降低，促进堆肥土著微生物对木质纤维素类有机物的利用，加快堆肥升温过程，缩短堆肥周期10天左右。(2)密粘褶菌预处理农作物秸秆产生腐殖质的前体物质酚类物质，酚类物质是腐殖质的前体，为堆肥微生物合成腐殖质提供底物，在升温阶段就启动腐殖质合成，腐殖质含量提高15～20％，并且减少CO2释放量30～50％，有效降低有机物的矿化程度。(3)密粘褶菌预处理提高了堆肥微生物区系的丰度，增加堆肥中细菌数量1～2个数量级。(4)本专利技术所述的微生物预处理操作简单，成本低廉，无需专门设备，处理过程无污染物产生，可以避免传统微生物接种剂易受堆肥条件影响和与堆肥土著微生物竞争的问题，显著提高了堆肥效率和堆肥产品品质。本专利技术所述的微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法具有很好的应用价值，堆肥企业可利用该技术进行畜禽粪便、农作物秸秆的减量化处理和有机肥生产。附图说明图1密粘褶菌预处理麦秸(实验组)和对照麦秸(对照组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，其特征在于，具体步骤如下：/n预处理：/n调节农作物秸秆含水率至60～80%，pH至6-8，添加占农作物秸秆质量百分比1～2%的尿素，占农作物秸秆质量百分比1～5%的密粘褶菌液体菌剂，于20～30℃发酵5天，获得预发酵秸秆；/n将预发酵秸秆与畜禽粪便混合后进行好氧堆肥，直至物料完全腐熟。/n

【技术特征摘要】
1.一种微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，其特征在于，具体步骤如下：
预处理：
调节农作物秸秆含水率至60～80%，pH至6-8，添加占农作物秸秆质量百分比1～2%的尿素，占农作物秸秆质量百分比1～5%的密粘褶菌液体菌剂，于20～30℃发酵5天，获得预发酵秸秆；
将预发酵秸秆与畜禽粪便混合后进行好氧堆肥，直至物料完全腐熟。


2.根据权利要求1所述微生物预处理促进畜禽粪便堆肥腐熟的方法，其特征在于，步骤1）所述农作物秸秆为麦秸、稻草、玉米秸秆、高粱杆和油菜秸秆中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宁，靳红梅，叶小梅，奚永兰，杜静，孔祥平，朱燕云，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32