一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法及其在堆肥中应用技术

本发明专利技术涉及微生物技术领域，具体涉及一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法及其在堆肥中应用。本发明专利技术以超高温(>80℃)堆肥后腐化期产品为原料，筛选和制备耐高温纤维素降解菌剂。具体地，本发明专利技术中，采用选择性培养基培养经超高温堆肥的腐熟堆肥产物，所述超高温是指堆肥温度大于80℃，并持续5天以上。采用本发明专利技术制备得到的菌剂，在堆肥过程中，能使厨余垃圾等有机固体废弃物快速升温，3天升至70℃以上，较对照处理进入高温期时间提前5天，有效提高了堆肥效率；在堆肥28天后，可以显著提高堆肥腐熟度，显著促进有机质的降解转化。显著促进有机质的降解转化。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法及其在堆肥中应用


[0001]本专利技术涉及微生物
，具体涉及一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法及其在堆肥中应用。

技术介绍

[0002]好氧堆肥技术是实现有机固体废弃物无害化和肥料化利用的有效方式。然而传统好氧堆肥存在腐熟周期长、二次污染、产品品质较差等问题，严重限制了该技术的发展与推广。超高温堆肥技术可加速物料有机质降解，提升堆肥温度，缩短堆肥周期，提高堆肥腐熟度。目前超高温堆肥构建方式主要分为三种：堆肥前期添加腐熟物料、堆肥前期直接添加超嗜热菌剂、堆肥前期进行高温预处理，每一种方式之间优缺点各不相同，其中添加超嗜热菌剂方法具有操作简单、耗能低、效果稳定等优点，但是人工筛选和培养的嗜热菌有限。
[0003]农作物秸秆作为农业固体废弃物的重要组成部分，含有大量的纤维素(35％～50％)、半纤维素(10％～30％)和木质素(10％～36％)，这些木质纤维素在堆肥过程中分解速度十分缓慢，可能导致堆肥效率低、堆肥产品质量不佳，进一步影响作物生长。因此，纤维素降解速率是影响堆肥效率的关键。已有研究报道，纤维素的分解主要发生在堆肥高温期，高温对于纤维素的降解有促进作用，主要是由于高温可作为预处理加速破坏秸秆纤维素的结晶度，使其结构疏松，加快纤维素的降解速率。通过添加嗜热菌剂可使堆肥达到超高温，并且外源微生物可能加速堆肥中纤维素的降解。因此，高温纤维素降解菌将有利于堆肥温度的提升、缩短堆肥周期、促进纤维素的降解以及提高堆肥产品的腐熟度。但是耐高温纤维素降解菌较为缺乏，需要进一步在富含纤维素的高温体系中进行筛选。
[0004]因此，如何提高有机废弃物好氧堆肥过程中纤维素等有机质的降解率，进而缩短堆肥周期是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法及其在堆肥中的应用。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法，采用选择性培养基培养超高温堆肥体系后熟化期的产物，获得所述菌剂；所述超高温堆肥体系是指堆肥温度大于80℃，并持续5天以上。
[0007]在本专利技术提供的制备方法中，所述超高温堆肥的原料包括有机物料和辅料；优选地，所述有机物料包括畜禽粪便、厨余垃圾，所述辅料包括农作物秸秆、园林剪枝、稻壳、锯末。
[0008]更具体地，本专利技术中超高温堆肥体系应为大仓工程试验，初始含水率为60％～70％，碳氮比为15～25，在0.2～0.6L
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‑1的强制通风下，所述超高温堆肥体系后熟化期的产物，为超高温堆肥体系发酵10～30天得到超高温堆肥产品。
[0009]现有技术中纤维素降解菌剂及菌剂制备原料的缺点在于：1)使用常规堆肥原料或
常规好氧堆肥产品(产物)作为菌剂制备原料，制备的菌剂通常不具有耐高温的特点；2)由于纤维素的降解主要集中在腐熟期，采用(超)高温堆肥的高温期堆肥产品作为菌剂制备原料，存在纤维素降解菌种不丰富或活性较低的问题；3)从极端环境(温泉、火山口等)制备的高温菌剂在堆肥的复杂体系中具有适应性差等问题。
[0010]本专利技术以超高温堆肥后熟化阶段的产物作为筛选原料，由此获得的菌剂同时具有耐高温、纤维素降解率高和适应性强等特点。
[0011]本专利技术提供的制备方法中，所述选择培养基为滤纸富集培养基，采用滤纸富集培养基对超高温堆肥体系后熟化期产物进行三次及以上的传代培养，获得所述耐高温纤维素降解菌剂。
[0012]在本专利技术所提供的制备方法中，所述滤纸富集培养基的配方包括：蛋白胨、酵母粉、NaCl、MgSO4·
7H2O、KH2PO4·
7H2O、FeSO4·
7H2O、MnSO4·
4H2O、滤纸和微晶纤维素。
[0013]在本专利技术所提供的制备方法中，可以选择进一步采用羧甲基纤维素钠固体培养基在50～80℃下纯化所述菌剂中的菌株；所述羧甲基纤维素钠固体培养基的配方包括：羧甲基纤维素钠、酵母粉、(NH4)2SO4、K2HPO4·
3H2O、NaCl、MgSO4·
7H2O、FeSO4·
7H2O、MnSO4·
4H2O和琼脂。
[0014]在本专利技术所提供的制备方法中，可以选择进一步通过拮抗试验选择菌剂中无拮抗作用的菌株，复配得到耐高温纤维素降解菌剂。
[0015]根据本领域技术人员的理解，本专利技术请求保护，上述的制备方法在耐高温纤维素降解菌株筛选和菌剂制备过程的应用。
[0016]第二方面，本专利技术请求保护一种由上述制备方法得到的菌剂。
[0017]本专利技术还请求保护，上述的制备方法或上述的菌剂，在提高堆肥温度和有机质降解率、提高堆肥中厚壁菌门含量中的应用。
[0018]第三方面，本专利技术提供一种耐高温纤维素降解菌剂在好氧堆肥中的应用方法，采用上述的菌剂应用于富含纤维素的物料进行好氧堆肥。
[0019]在本专利技术提供的方法中，以质量计，菌剂的添加量为堆肥原料的2％
‑
5％；所述堆肥原料包括有机物料和辅料；所述有机物料包括畜禽粪便、厨余垃圾，所述辅料包括农作物秸秆、园林剪枝、稻壳、锯末。
[0020]更具体地，本专利技术提供的菌剂应用方法包括：菌剂添加至堆肥初期，菌液添加量为湿重比2％～5％，分多次加入堆体，与有机物料均匀混合，混合物料含水率为60％～70％，碳氮比为15～25，好氧堆肥通风速率为0.2L
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‑1。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022](1)通过本专利技术所提供的制备方法获得耐高温纤维素降解菌剂，所得到的菌剂具有较好的纤维素降解效果；
[0023](2)添加本专利技术所提供的高温纤维素降解菌剂，能使堆体快速升温，3天升至70℃以上，较对照处理快5天；在堆肥28天后，可以显著提高堆肥腐熟度，添加菌剂处理(103.58％)的种子发芽指数显著高于对照处理(47.55％)；
[0024](3)在堆肥过程中，添加本专利技术提供的纤维素高温降解菌剂可以显著促进有机质的降解转化，添加菌剂组有机质的降解率(19.63％)显著高于对照处理(13.79％)。
附图说明
[0025]图1为本专利技术菌株的秸秆降解率和菌落直径比。
[0026]图2为本专利技术菌株的纤维素酶活。
[0027]图3为猪粪、厨余垃圾与玉米秸秆好氧堆肥过程中的温度变化。
[0028]图4为猪粪、厨余垃圾与玉米秸秆好氧堆肥过程中的种子发芽指数。
[0029]图5为猪粪、厨余垃圾与玉米秸秆好氧堆肥过程中的有机质含量。
[0030]图6为猪粪、厨余垃圾与玉米秸秆好氧堆肥过程中门水平(a)和属水平(b)的微生物群落结构变化。
具体实施方式
[0031]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温纤维素降解菌剂的制备方法，其特征在于，采用选择性培养基培养超高温堆肥体系后熟化期的产物，获得所述菌剂；所述超高温是指堆肥温度大于80℃，并持续5天以上。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高温堆肥体系为工厂化堆肥，堆肥原料为有机物料和辅料，超高温堆肥体系初始含水率为60％～70％，碳氮比为15～25，通风速率为0.2～0.6L
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‑1，堆肥周期为10～30天；所述有机物料为畜禽粪便或厨余垃圾；所述辅料为农作物秸秆、园林剪枝、稻壳、锯末。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述选择培养基为滤纸富集培养基，采用滤纸富集培养基对超高温堆肥体系后熟化期产物进行三次及以上的传代培养，获得所述耐高温纤维素降解菌剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述滤纸富集培养基的配方包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁京，杨燕，李国学，马若男，宫小燕，杨佳，孔艺霖，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：