一种用秸秆制备菌体多糖氨基酸复合营养液的方法

技术领域

本发明涉及一种用秸秆制备菌体多糖氨基酸复合营养液的方法。

背景技术

我国耕地资源紧缺，人均耕地面积1.35亩，仅是世界人均耕地面积的40%。我国因矿产开发占用和损坏的土地面积超过200亿m

为解决耕地有机质退化问题，农业部主推了秸秆还田项目，对提升耕地有机质，具有显著效果，但也出现了新的问题。东北高寒地区和西北干旱地区，还田的秸秆无法快速腐烂，数年还田秸秆累积，造成“海绵地”影响耕作。同时，埋进土中的秸秆发酵生热，为病菌和虫卵提供了越冬的温床。而在南方温湿地区，秸秆虽腐烂较快，但作物轮作间隔太短，仍没有足够时间让秸秆彻底腐烂，严重影响轮作作物出苗率、根系发育，也带来冬麦赤霉病、夏季水稻条斑病多发，造成减产。

增施有机肥可以将土壤有机质提升至3%-5%，但费用较高，且有机肥资源不足。目前的有机肥是在有机质上接种微生物后，经过一定时间发酵后的生物菌肥，价格在1500到2000元/吨间，价格较高的原因主要有接种的微生物菌种成本较高；发酵不充分，得肥率低，有机肥的发酵工艺复杂且固体发酵方法中不能控制发酵时间及次序，不能使有机质充分利用，在发酵过程中产生的氨氮、硫化氢、二氧化碳和水流失组分后有机肥的得率较低；在有机肥生产过程产生的恶臭增加的人工成本及健康问题亦是一个重要的因素。目前采用有机肥发展农业投入过高，只能作为高端农业在有限的规模上发展。在大规模矿山修复、改良土壤、耕地修复、发展有机农业、共享现代农业的成果等方面不具有操作性。

目前，国内外秸秆有机肥的生产方法大多为固体发酵法。固体发酵法是采用腐熟剂，自然或人工发酵堆肥熟腐促使用组分转化的有机肥产生方法，从自然堆肥法到腐熟剂堆制法再到有机肥工厂化生产法均属于固体发酵法。秸杆有机质腐熟产生有机肥的过程，实际上是大分子有机物降解为小分子有机物，使秸秆中的大分子有机物转变为植物根系能够吸收转化的小分子的过程。已实验成功的腐熟剂有“301”菌剂、催腐剂、“HEM”菌剂、酵素菌、芽孢杆菌、枯草杆菌等。

固体堆制发酵有机肥过程中由于秸秆有机物成分多样，分解次序先后不同，自然发酵无法控制各类组分同时发酵，待到秸秆大部分有机物分解时，那些较容易先发酵的有机物必然已经被分解，产生氨氮、二氧化碳、水、硫化氢、甲烷、一氧化碳、氢气等气体从而流失一部分有机物，有机肥无法100%利用秸秆全组分。目前固体堆制发酵制备有机肥在全组养分转化方面的问题一直未得到解决。

发酵次序造成的分解过程不仅使得产品得率低，还会产生恶臭气体。自然堆肥腐熟是“黑、烂、臭”并存；菌剂堆肥或工厂化生产中大批固体发酵过程要不断对发酵物翻堆，耗时费力，且臭气也难以避免。近年出现的“HEM”菌、芽孢杆菌发酵有机肥解决了大部分臭气问题，且产生微生物菌肥肥效较高，但固体发酵工作强度较大。发酵时间长至需20至40天，在成本及经济效益方面存在问题。

发明内容

鉴于上述背景，为解决现有的秸秆有机肥制备过程中的工艺复杂、得率低、臭气重等问题，本发明提出一种能够完全利用秸秆原料组分生产出菌体多糖氨基酸复合营养液的生产方法。能够实现自循环、零排放、无污染，能有效促进资源节约型和环境友好型社会建设。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

首先，提供一种用秸秆制备菌体多糖氨基酸复合营养液的方法，包括：在植物秸秆中加入对木质素和纤维素有快速降解能力的真菌，经耗氧发酵，变为菌丝体，然后采取催化水解技术，将其水解获得降解液，渣液分离，降解液浓缩罐装做为多糖氨基酸复合营养液。

本发明优选的方案中，所述方法具体步骤如下：

（1）选用高产蛋白真菌，这类菌的菌丝具有较强的适应能力，能够降解植物纤维、木质素、多糖等营养物质，转化为有经济价值的菌类产品，且具有较高的产品转化率；

（2）准备基料并浸泡：以秸秆为原料，将秸秆粉碎、晒干作为基料，基料干燥储存备用，按照每亩地3-5吨的用量储备；基料要求新鲜、洁净、干燥、无虫、无霉、无异味。将秸秆粉碎，粒径为5～10mm的物料为粗料，粒径为0.5～5mm的物料为细料，粗料和细料的重量比为25～50:50～75；将准备好的基料置于0.2mol/L浓度的高锰酸钾溶液中浸泡；

（3）接种发酵：浸泡完将其接种高产蛋白真菌进行发酵，生成高密度菌丝体发酵物；

（4）催化水解：水解高密度菌丝体发酵物，渣液分离。降解液通过低温浓缩进行灌装，获得菌体多糖氨基酸复合营养液；营养液用于修复矿山、改良土壤、耕地修复、作物增产、饲料添加剂。渣料进行回用，加入秸秆粉碎物再次进行接种、发酵、水解，直至完全利用。

本发明所述的方案中，所述的高产蛋白真菌用于提高发酵物粗蛋白含量，进而为生物肽高含量营养液生产奠定基础。该菌种应具备生命力旺盛，粗生粗长的特点，并具备强降解秸秆木质素和粗纤维的能力。优选大型真菌，进一步优选海南本土高产蛋白真菌——海南大白口蘑、赤松茸、鸡腿菇、竹荪等。

本发明所述的方案中，所述的秸秆可以选自玉米、水稻、棉花、甜高粱、小麦等水分和糖分含量较高的作物秸秆。

本发明进一步优选的方案中，所述发酵是在25℃常温下，湿度80％发酵环境，发酵时间为20-30天左右，发酵过程需确保发酵库更换新鲜除菌空气，并保持发酵料60-65％湿度。本优选方案中，发酵25-30日时，菌丝会长满发酵料，并充满秸秆发酵料碎片之间构成的所有空隙，30日左右发酵基本结束，大部分新长出的菌丝体发酵物纯白色，少量较早生长的菌丝体发酵物老化偏黄，并自溶出水。

本发明所述的方案中，所述的催化水解目的是将秸秆高密度菌丝体发酵物完全拆解为多糖、蛋白、多肽、氨基酸等营养物质。

现有技术的普通有机肥没经过高温发酵，里面含有病毒病菌和草籽，会产生一定的公害。本发明通过新的秸秆发酵水解技术，避免了现有技术中的所述问题的发生。

本发明的方法主要基于大型真菌转化-水解法，根据秸秆转化有机肥就是将大分子组分转化为物能够吸收的小分子物质的原理，采用大型真菌转化法，再加水解处理，将秸秆有机物全组分转化为液体营养液。大型真菌发酵，是耗氧发酵。通过产蛋白高效真菌发酵，快速将秸秆粗纤维、木质素、半纤维素等聚合物降解，并转化为高密度菌丝体。这类菌丝体富含粗蛋白、菌体多糖，营养物质十分丰富，氨基酸种类齐全，且结构疏松，十分容易水解转化。经过后续水解处理，很容易转化为液体营养液。这种营养液富含菌体多糖和生物肽、氨基酸、矿物质，对植物生长、提高品质、改善风味，有良好的促进作用。同时能够激活土壤微生物菌群，进一步提高作物增产。

本发明中，秸秆发酵物菌丝体密度是关系到秸秆发酵木质素降解程度和粗蛋白、多糖、氨基酸营养物质产出效率的关键。通过发酵秸秆木质素降解或者膨松化，是改善秸秆发酵菌丝密度的关键，而复含粗蛋白、多糖、氨基酸等菌丝体的增长，则是秸秆转化植物营养液的重要指标。本发明通过优化秸秆处理工艺、优选菌种等手段为秸秆高效发酵快速获得菌丝体发酵物，提供最优解决方案。本发明方法制得的营养液浓度30%左右，含菌体多糖15%左右，生物肽—氨基酸10%左右，矿物质5%左右，相比秸秆直接还田，不仅能够被植物直接吸收，还是土壤微生物菌群激活剂，它将修复土壤微生物菌群，能将土壤有机质提升到3%-5%，从而让微生物帮助植物生长，提高15%-30%的产量。

本发明的方法以玉米、水稻、棉花、甜高粱、小麦等水分和糖分含量较高的秸秆为原料，将其液化后进行发酵，可以使有机质全组分完全转化肥料，肥料得率大幅度提高。组份完整可增强活性提高肥效，从而降低生产成本，适合推广。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。

实施例1

一种用秸秆制备菌体多糖氨基酸复合营养液的方法，具体包括以下步骤：

（1）选用海南大白口蘑作为高产蛋白真菌，这类菌的菌丝具有较强的适应能力，能够降解植物纤维、木质素、多糖等营养物质，转化为有经济价值的菌类产品，且具有较高的产品转化率；

（2）准备基料并浸泡：以玉米、小麦和甜高粱的混合秸秆为原料，将秸秆粉碎、晒干作为基料，基料干燥储存备用，按照每亩地3-5吨的用量储备；基料要求新鲜、洁净、干燥、无虫、无霉、无异味。将秸秆粉碎，粒径为5～10mm的物料为粗料，粒径为0.5～5mm的物料为细料，粗料和细料的重量比为25:75；将准备好的基料置于0.2mol/L浓度的高锰酸钾溶液中浸泡；

（3）接种发酵：浸泡完将其接种高产蛋白真菌进行发酵，25℃常温下，湿度80％的发酵环境，发酵时间为20-30天左右，发酵过程需确保发酵库更换新鲜除菌空气，并保持发酵料60-65％湿度；发酵25-30日时，菌丝会长满发酵料，并充满秸秆发酵料碎片之间构成的所有空隙，30日左右发酵基本结束，大部分新长出的菌丝体发酵物纯白色，少量较早生长的菌丝体发酵物老化偏黄，并自溶出水；由此生成高密度菌丝体发酵物；

（4）催化水解：水解高密度菌丝体发酵物，渣液分离。降解液通过低温浓缩进行灌装，获得菌体多糖氨基酸复合营养液；营养液用于修复矿山、改良土壤、耕地修复、作物增产、饲料添加剂。渣料进行回用，加入秸秆粉碎物再次进行接种、发酵、水解，直至完全利用。

本实施例制得的营养液浓度30%左右，含菌体多糖15%左右，生物肽—氨基酸10%左右，矿物质5%左右，相比秸秆直接还田，不仅能够被植物直接吸收，还是土壤微生物菌群激活剂，它将修复土壤微生物菌群，能将土壤有机质提升到3%-5%，从而让微生物帮助植物生长，提高15%-30%的产量。