本發(fā)明涉及堆肥發(fā)酵領(lǐng)域，具體為一種禽畜糞便連續(xù)發(fā)酵堆肥的方法。

背景技術(shù)：

我國每年產(chǎn)生的禽畜糞便多達30億噸，禽畜糞便中纖維素含量高，是可再生資源的重要組成部分。通過自然堆肥禽畜糞便的熟化速度慢，并且不易起溫，達不到我國堆肥無害化處理標準。在堆肥中加入發(fā)酵菌劑可以促進堆肥的熟化進程，并能提高堆肥的質(zhì)量，其作用原理是利用微生物的分解作用，促使禽畜糞便發(fā)酵腐熟后成為優(yōu)良的綠色有機肥。禽畜糞便屬于高纖維素含量廢棄物，由于纖維素的結(jié)構(gòu)復雜、降解困難，因此如何加速纖維素的分解是實現(xiàn)禽畜糞便堆肥物料快速分解、達到腐熟的關(guān)鍵問題。已有研究表明，在堆肥中接種高溫或耐高溫降解菌可促進有機物降解，有效提高堆肥高溫期溫度、延長高溫期時長、加快堆肥腐熟，可以將豐富的纖維素廢資源轉(zhuǎn)化為再生資源，實現(xiàn)禽畜糞便無害化，而且可解決農(nóng)村環(huán)境污染并發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，還能極大地推動生物肥料產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，對人類社會意義重大。

然而，禽畜糞便在堆肥開始階段，接種的降解菌需適應堆肥環(huán)境，稱為延滯期，降解菌種一般不立即開始繁殖，而是重新調(diào)整其小分子和大分子的組成，包括酶和細胞結(jié)構(gòu)成分，準備細胞分裂，處于延滯期的降解菌對外界理化因子（如鹽堿度、熱、紫外線、x射線等）的抵抗能力較弱，降解菌的增殖率與死亡率相等，菌數(shù)幾乎不增加，導致產(chǎn)酶效率低下，禽畜糞便堆肥開始階段的熟化速度較慢，延長了禽畜糞便的堆肥時間，不利于大規(guī)模、多批次連續(xù)處理禽畜糞便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種禽畜糞便連續(xù)發(fā)酵堆肥的方法，該方法通過在待堆肥發(fā)酵禽畜糞便中混合發(fā)酵引物，有效縮短發(fā)酵菌、降解酶適應堆肥發(fā)酵環(huán)境的時間，快速發(fā)揮發(fā)酵菌、降解酶的發(fā)酵降解作用，實現(xiàn)對多批次禽畜糞便快速連續(xù)發(fā)酵的目的，有效提高了禽畜糞便的堆肥發(fā)酵效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：禽畜糞便連續(xù)發(fā)酵堆肥的方法，具有以下步驟，

1）取禽畜糞便，通過添加輔料調(diào)節(jié)其含水量至50-55%，按1kg禽畜糞便添加50ml發(fā)酵菌菌液，該發(fā)酵菌濃度為1x10⁹cfu/ml，發(fā)酵16-20d熟化，得到發(fā)酵引物；

2）取步驟1）得到的發(fā)酵引物，與待發(fā)酵的禽畜糞便混合，發(fā)酵引物與待發(fā)酵的禽畜糞便重量比為1：5-6，按1kg待發(fā)酵的禽畜糞便添加50ml發(fā)酵菌菌液，該發(fā)酵菌濃度為1x10⁹cfu/ml，發(fā)酵14-18d熟化；

3）取部分步驟2）熟化的禽畜糞便作為發(fā)酵引物，重復步驟2），得到連續(xù)發(fā)酵堆肥。

步驟1）、步驟2）所述發(fā)酵菌菌液為產(chǎn)纖維素酶菌培養(yǎng)液。

所述產(chǎn)纖維素酶菌培養(yǎng)液為復合菌劑培養(yǎng)液，由最適低溫產(chǎn)酶菌培養(yǎng)液、最適常溫產(chǎn)酶菌培養(yǎng)液、最適高溫產(chǎn)酶菌培養(yǎng)液組成。

所述最適低溫產(chǎn)酶菌培養(yǎng)液：最適常溫產(chǎn)酶菌培養(yǎng)液：最適高溫產(chǎn)酶菌培養(yǎng)液的體積比為1-1.5：1：1，最適低溫產(chǎn)酶菌、最適常溫產(chǎn)酶菌、最適高溫產(chǎn)酶菌的濃度均為1x10⁹cfu/ml。

所述最適低溫產(chǎn)酶菌為假單孢菌，所述最適常溫產(chǎn)酶菌為枯草芽孢桿菌枯草亞種，所述最適高溫產(chǎn)酶菌為嗜熱液化芽孢桿菌。

所述產(chǎn)纖維素酶菌為枯草芽孢桿菌枯草亞種。

步驟1）所述輔料為稻稈或木屑或麥稈或稻殼粉。

本發(fā)明禽畜糞便連續(xù)堆肥發(fā)酵的方法，通過預先制備發(fā)酵引物，發(fā)酵引物中含有大量的成熟的發(fā)酵菌且富含發(fā)酵菌生長、增殖的營養(yǎng)物質(zhì)、生長因子等，與待發(fā)酵的禽畜糞便混合后，使待發(fā)酵的禽畜糞便具備了一定的適合發(fā)酵菌大量繁殖的生長環(huán)境，添加的培養(yǎng)好的發(fā)酵菌在待發(fā)酵的禽畜糞便中，經(jīng)過較短時間的延滯期，即開始大量繁殖、產(chǎn)酶，發(fā)酵熟化待發(fā)酵的禽畜糞便，有效縮短禽畜糞便發(fā)酵堆肥的時間。熟化后的禽畜糞便可作為發(fā)酵引物，與后續(xù)批次的待發(fā)酵禽畜糞便混合，使后續(xù)批次的待發(fā)酵禽畜糞便形成適合發(fā)酵菌大量繁殖的生長環(huán)境，利于添加的發(fā)酵菌快速大量繁殖、產(chǎn)酶，實現(xiàn)禽畜糞便的連續(xù)發(fā)酵堆肥，有效提高了禽畜糞便的堆肥發(fā)酵效率。

附圖說明

圖1為試驗組、對照組的溫度變化曲線圖；

圖2為試驗組、對照組的微生物數(shù)量變化曲線圖；

圖3為試驗組、對照組的纖維素酶活性變化曲線圖。

具體實施方式

本發(fā)明中，各菌種來源為：

假單胞菌（pseudomonadaceae）購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心，菌株保藏編號：cicc10441。

枯草芽孢桿菌枯草亞種（bacillussubtilissubspecies）購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心，菌株保藏編號：cicc10832。

嗜熱液化芽胞桿菌（bacillusthermoliquefaciens）購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心，菌株保藏編號：cicc20647。

一、試驗組

材料準備

禽畜糞便取自養(yǎng)殖場，其有機質(zhì)含量為79%，c/n（碳氮比）為16，含水量為65%，ph值為7.21。

取購買的假單孢菌、枯草芽孢桿菌枯草亞種、嗜熱液化芽孢桿菌，分別在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（自制，參見《微生物學實驗》第四版附錄ⅱ“培養(yǎng)基的配制”，高等教育出版社沈萍等2007.11）中培養(yǎng)60－72h，培養(yǎng)溫度為28℃，至濃度均達到1x10⁹cfu/ml，得到活化的發(fā)酵菌培養(yǎng)液；按1.5：1：1的體積比取假單孢菌、枯草芽孢桿菌枯草亞種、嗜熱液化芽孢桿菌的培養(yǎng)液，共計30升，混合得到活化的復合菌劑培養(yǎng)液。

1、制備發(fā)酵引物

取60kg禽畜糞便，添加3kg稻殼粉調(diào)節(jié)禽畜糞便的含水量至50-55%，添加活化的復合菌劑培養(yǎng)液3000ml，發(fā)酵16-20d熟化，得到發(fā)酵引物；

2、發(fā)酵堆肥

取300kg禽畜糞便，堆在2m*1m*0.5m的發(fā)酵箱體中，混合60kg的發(fā)酵引物，攪拌均勻，添加活化的復合菌劑培養(yǎng)液15l，覆蓋薄膜保溫，發(fā)酵熟化。

熟化完畢的禽畜糞便可作為發(fā)酵引物，留取部分與后續(xù)批次的待發(fā)酵禽畜糞便進行混合，即可實現(xiàn)禽畜糞便的連續(xù)堆肥發(fā)酵。

堆肥過程中，采用乙醇溫度計測定堆溫，記錄堆肥溫度變化。

堆肥過程中，每天取樣檢測分析堆肥物質(zhì)變化情況，樣品為多點混合樣。采用k2cr2ｏ7容量法（參見“重鉻酸鉀容量法中不同加熱方式測定土壤有機質(zhì)的比較研究”，《浙江農(nóng)業(yè)學報》,2005,17(5):311-313季天委）測定各混合樣的有機質(zhì)含量，采用國家農(nóng)業(yè)標準ny525－2011測定各混合樣中c/n，采用平板菌落計數(shù)法（參見《微生物學實驗》第四版第一部分“微生物的分離與純化”實驗5，高等教育出版社沈萍等2007.11）測定各混合樣微生物數(shù)量，采用3.5-二硝基水楊酸顯色法（參見百度文庫“生物化學實驗報告題目：纖維素酶活力的測定（3,5-二硝基水楊酸法）”）測定各混合樣中纖維素酶活性。

二、對照組

取待發(fā)酵的禽畜糞便300kg，堆在2m*1m*0.5m的發(fā)酵箱體中，添加活化的復合菌劑15l，覆蓋薄膜保溫，發(fā)酵熟化。

堆肥過程中，采用乙醇溫度計測定堆溫，記錄堆肥溫度變化。

堆肥過程中，每天取樣檢測分析堆肥物質(zhì)變化情況，樣品為多點混合樣，采用k2cr2ｏ7容量法測定各混合樣的有機質(zhì)含量，采用國家農(nóng)業(yè)標準ny525－2011測定各混合樣中c/n，采用平板菌落計數(shù)法測定各混合樣微生物數(shù)量，采用3.5-二硝基水楊酸顯色法測定各混合樣中纖維素酶活性。

三、結(jié)果分析

1、溫度變化

試驗組逐漸有腐熟的氣味，14d堆肥質(zhì)地變疏松，堆肥由黑色變?yōu)楹诤稚?，熟化完成。整個堆肥過程中，堆肥溫度呈先上升后下降的變化曲線，在4d達到最高溫度62℃。

對照組逐漸有腐熟氣味，18d堆肥質(zhì)地變疏松，堆肥由黑色變?yōu)楹诤稚?，完成熟化。整個堆肥過程中，堆肥溫度呈先上升后下降的變化曲線，在7d達到最高溫溫度55℃。

堆肥溫度是從表觀上判定堆肥腐熟程度的重要指標，溫度通過影響微生物活性和有機物降解速率控制發(fā)酵進程。試驗組與對照組相比，試驗組堆肥升溫早、升溫快，表明試驗組的復合菌劑在待發(fā)酵禽畜糞便中的延滯期短，堆肥降解速率加快，堆肥發(fā)酵時間縮短，詳見圖1。

2、微生物數(shù)量變化

從堆肥發(fā)酵開始至溫度升高達到最高溫度62℃，微生物種群數(shù)量增長迅速，最高達到3.48x10⁵cfu/g，而且后續(xù)堆肥發(fā)酵過程中微生物種群數(shù)量一直維持在較高水平。

對照組在整個堆肥過程中，微生物種群數(shù)量增長相對較慢，直到高溫結(jié)束，微生物種群數(shù)量最高達到2.31x10⁵cfu/g。

堆肥中微生物種群數(shù)量的變化對堆肥快速腐熟影響程度很大，是一個重要的指標參數(shù)。微生物種群數(shù)量大，產(chǎn)酶量大，酶活性高，有機物降解速率快，進而縮短禽畜糞便的發(fā)酵進程。試驗組與對照組相比，試驗組堆肥復合微生物菌群數(shù)量上升快，強烈的微生物活動也促進了堆肥升溫早、升溫快，堆肥升溫過程也促進了堆肥中復合微生物菌群的擴增，形成良性循環(huán)，使試驗組堆肥纖維素降解效率提高，加快了堆肥發(fā)酵腐熟速度，縮短了堆肥發(fā)酵時間，腐熟效果更好，詳見圖2。

3、纖維素酶活性

試驗組堆肥前4d，堆肥溫度升高，至最高溫度62℃，堆肥中的纖維素酶活性隨之升高，至發(fā)酵結(jié)束，纖維素酶活性保持在較高水平，第8天最高達1.58u/g，高溫（62℃）之后，堆肥中的纖維素酶活性略有下降，直至熟化完成，纖維素酶活性保持在1.47u/g。

對照組堆肥中的纖維素酶活性在第11d達到最高1.2u/g。

酶活性直接影響堆肥的腐熟進程和發(fā)酵的強度，畜禽糞便中含有大量難以降解的纖維素，通過對堆肥中纖維素酶活性的測定，可以了解堆肥中纖維素降解的情況。由于試驗組提前提高禽畜糞便發(fā)酵堆肥纖維素酶活性的水平及峰值，禽畜糞便發(fā)酵堆體中纖維素酶活性峰值比對照處理方法提前3d，且纖維素酶活性一直維持在較高水平，詳見圖3。

4、有機質(zhì)含量

試驗組堆肥在15d有機質(zhì)含量為383.6g/kg，堆肥熟化完畢后有機質(zhì)含量降至60.5%。

對照組堆肥在15d有機質(zhì)含量為434.3g/kg，堆肥熟化完畢后有機質(zhì)含量降至66.7%。

由堆肥中有機質(zhì)的變化量可知，試驗組與對照組相比，試驗組對禽畜糞便中有機質(zhì)的降解效果更好，試驗組的有機質(zhì)含量下降幅度較對照組更大，表明本試驗組可有效促進禽畜糞便中有機質(zhì)的降解。

5、c/n變化

試驗組堆肥c/n值呈一路下降的變化趨勢，與有機質(zhì)變化趨勢基本一致，熟化完畢后c/n為12.3。

對照組堆肥c/n值與有機質(zhì)變化趨勢基本一致，熟化完畢后c/n為14.2。

c/n是評價禽畜糞便發(fā)酵熟化度的常用方法之一，試驗組熟化完畢后的c/n為12.3，對照組熟化完畢后的c/n為14.2，表明本試驗組可提高禽畜糞便熟化度。

四、結(jié)論

采用本發(fā)明禽畜糞便連續(xù)發(fā)酵堆肥的方法處理禽畜糞便，與傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵方法相比，本發(fā)明連續(xù)發(fā)酵堆肥可以提前提高禽畜糞便發(fā)酵堆肥纖維素酶活性的水平及峰值，比傳統(tǒng)堆肥方法纖維素酶活性提前2-3d出現(xiàn)，且纖維素酶活性一直持續(xù)在較高水平，利于降解禽畜糞便中大量的纖維素。

本發(fā)明的發(fā)酵引物具有適合發(fā)酵菌快速、大量繁殖、產(chǎn)酶的生長微環(huán)境，能有效縮短添加的發(fā)酵菌的延滯期，使發(fā)酵菌盡快適應新的生存環(huán)境，能快速擴大種群數(shù)量，快速產(chǎn)生纖維素酶，高效、快速地發(fā)揮發(fā)酵菌、降解酶的發(fā)酵降解作用，還可實現(xiàn)對多批次禽畜糞便快速連續(xù)發(fā)酵的目的，有效提高了禽畜糞便的堆肥發(fā)酵效率，極大地推動了生物肥料產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。