一种生物降解玉米秸秆的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过添加不同比例的矿物元素来提高复合微生物降解玉米秸秆的方法，将贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)BIO

【技术实现步骤摘要】
一种生物降解玉米秸秆的方法


[0001]本专利技术属于生物降解领域，具体涉及一种生物降解玉米秸秆的方法。

技术介绍

[0002]玉米秸秆曾是广大农牧区牛羊越冬的主要粗饲料之一，但随着养殖效益要求的提高，直接饲喂秸秆已不能满足现代养殖的需求。如何提高玉米秸秆的饲用价值是人们一直关注的焦点问题。目前，对玉米秸秆进行预处理的方法可分为物理、化学和生物处理3大类，以期望通过处理改善适口性、增加动物采食量和改善秸秆的营养价值。物理处理只改变秸秆的物理性状，不改变秸秆基本性质。化学处理一般用酸或碱处理秸秆，存在成本高、污染环境及对动物也有潜在危险等问题。普遍的观点认为微生物处理方法可以改变玉米秸秆的结构和成分，提高适口性，有广阔的研究前景和开发价值。但目前，包括生物发酵和酶解对秸秆的处理效果一直不理想。
[0003]然而，玉米秸秆在土壤中能够腐烂分解，而单独采用酶解、发酵对其进行加工时却很难分解，其原因可能与土壤中菌群和各种矿物元素组成和含量有关。相关研究发现，土壤中菌群丰富度指数与凋落物分解速率呈正相关关系，即不同菌株间可相互协同，多菌株降解效果优于单一菌株。但多菌株之间又会存在资源和空间的竞争，从而影响降解率。复合菌系的降解效果绝不是简单的叠加作用，需要考虑不同菌株对复合菌系降解能力的影响。
[0004]木质纤维素降解真菌菌株筛选及对玉米秸秆的生物降解研究[J/OL].菌物学报:1
‑
12[2023
‑
03
‑
15].该技术以8株野生白腐真菌为研究对象，用筛选培养基对这些菌株进行产木质素酶能力的初筛，并探究初筛后所得菌株在玉米秸秆固态发酵时的漆酶活性及其对玉米秸秆木质纤维素的降解能力。结果显示，8株菌株在愈创木酚筛选培养基上均表现出较好的木质素降解酶活性，白蜡范氏孔菌An 369、云芝栓孔菌An 174、肺形侧耳An 279和硬毛革孔菌Han474对玉米秸秆的酸不溶木素降解率均大于20％。云芝栓孔菌An 174、肺形侧耳An 279、梨生多年卧孔菌Han 202对玉米秸秆的纤维素降解率均大于20％。迷宫栓孔菌An 360和肺形侧耳An 279对玉米秸秆半纤维素降解率则大于40％。整体来看，肺形侧耳An 279表现出较好的秸秆降解效率。该技术仍然是单独采用微生物降解的方式，对玉米秸秆进行处理，效果差(处理了28天)。忽略了玉米秸秆降解的环境要素。该技术中复合微生物菌种对玉米秸秆降解，其复合菌种为非动物益生菌，不能直接饲喂动物，对玉米秸秆降解结束要对菌种灭活，且不确定菌种代谢物的安全性。
[0005]除此之外，各种土壤元素的影响也非常巨大。氮元素能够促进秸秆凋零物的分解。在菌株生长过程中，元素可为微生物生长提供营养和能源物质，进而影响降解能力。相关研究发现，Ca、Fe、Mg元素能明显增进菌株对小麦秸秆的降解能力。
[0006]目前，已有的技术显示，土壤中常见的N、P、Ca矿物元素对菌株降解玉米秸秆能力的影响尚不清楚。而且，以往秸秆降解的研究大多关注于微生物组合及效果，对添加矿物元素的种类和含量对秸秆降解的研究几乎没有。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题为：如何提供一种高效生物降解玉米秸秆的方法。
[0008]本专利技术的技术方案为：一种生物降解玉米秸秆的方法，将贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)BIO
‑
101170、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ACCC 06476和黑曲霉(Aspergillus niger)CICC 40273的菌液按体积比1∶1∶1的比例接种到玉米秸秆中，同时添加0.6
‑
0.8g
·
kg
‑1的P，0.7
ꢀ‑
0.9g
·
kg
‑1的N，0.3
‑
0.5g
·
kg
‑1的Ca，进行厌氧发酵，发酵温度34
‑
36℃，发酵时间5
‑
7d。
[0009]进一步地，所述菌液的浓度为1.0
×
108CFU/mL。
[0010]进一步地，所述菌液的接种量为15％。
[0011]进一步地，所述P元素添加量为0.7g
·
kg
‑1、N元素添加量为0.7g
·
kg
‑1、Ca元素添加量为0.5g
·
kg
‑1。
[0012]进一步地，厌氧发酵的温度为35℃，发酵时间为6d。
[0013]进一步地，所述玉米秸秆原料湿度控制在50
‑
70％。优选地，所述玉米秸秆原料湿度控制在60％。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0015]1、以贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)BIO
‑
101170、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ACCC 06476和黑曲霉(Aspergillus niger)CICC 40273为发酵菌种构成的复合菌系对玉米秸秆进行降解。玉米秸秆中CF含量由34.65％降低到了31.65％，降低了3个百分点，降解率达到8.66％。
[0016]2、在复合菌系发酵玉米秸秆基础上添加一定量的P、N和Ca，可以进一步提高CF的降解率，在优化条件下，玉米秸秆中CF含量由未发酵的34.65％降低到了27.49％，降低了7.16个百分点，降解率达到20.66％。
附图说明
[0017]图1不同菌株数量发酵玉米秸秆粗纤维含量散点图；
[0018]图2不同菌株的抽样效应。
具体实施方式
[0019]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。
[0020]一、材料和方法
[0021]1、本专利技术所用的微生物菌种分别为：贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)BIO
‑
101170，简称BV101170(购自biobw菌种库)，解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ACCC 06476，简称BA06476(购自中国农业微生物菌种库)，棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)ACCC 32502，简称AA32502(购自中国农业微生物菌种库)，黑曲霉(Aspergillus niger)CICC 40273，简称AN40273(购自中国工业微生物菌种库)，以上菌株均为商业化的微生物资源，公众可以自由购买。
[0022]各菌种产纤维素酶(CMCase)和滤纸酶(FPAase)活力如表1所示。
[0023]表1不同菌株两种纤维素酶活力
[0024][0025]2、微生物培养所用培养基
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物降解玉米秸秆的方法，其特征在于，将将贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)BIO
‑
101170、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ACCC 06476和黑曲霉(Aspergillus niger)CICC 40273的菌液按体积比1∶1∶1的比例接种到玉米秸秆中，同时添加0.6
‑
0.8g
·
kg
‑1的P，0.7
‑
0.9g
·
kg
‑1的N，0.3
‑
0.5g
·
kg
‑1的Ca，进行厌氧发酵，发酵温度34
‑
36℃，发酵时间5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李旺，张俊伟，赵龙妹，曹平华，张朋振，薛琳琳，张亚茹，钱金宇，范收武，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：