一种用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，更具体的说是涉及一种用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂及其制备方法。

背景技术

近年来，畜禽养殖业已从传统庭院式养殖向集约化、规模化、商品化方向发展，全国现有猪、牛、鸡三大类畜禽规模化养殖场约390万处，其中，各类畜禽规模化养殖小区达4万多个。随着我国畜牧养殖业的迅速发展，大量畜禽粪便(猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪等)也急剧增加，全国每年产畜禽粪便总量约30亿吨。

畜禽粪便中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等养分，同时也能供给作物所需的钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素，满足作物生长过程中对多种养分的需要，因此，畜禽粪便一直被人们当作土壤肥料的重要来源，就地施用。但是，过于集中的畜禽养殖导致畜禽粪便在部分地区产量过大，传统施肥处理方式无法消纳，大量堆放对大气、土壤和水环境造成严重的污染；另一方面，由于化肥工业的迅速发展，人们大量使用化肥，使有机粪肥大量闲置，土壤基础养分在局部地方出现逐渐下降趋势，畜禽粪便不能及时还田，形成了畜禽粪便对环境的污染。

目前，堆肥化处理是普遍采用的无害化处理方法，堆肥的稳定性和腐熟度是评价堆肥质量和安全利用的重要依据。然而，传统堆肥方法由于初期有效微生物数量少，需要一定时间才能繁殖起来，存在发酵时间长、臭气排放大、营养元素流失多且资源浪费严重等诸多问题，影响了堆肥腐熟的质量和速度。

因此，如何提供一种高效安全的生物菌剂用于畜禽粪便堆肥是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂及其制备方法，以解决现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，包括以下重量份的原料：巨大芽孢杆菌3-5份、地衣芽孢杆菌3-5份、解淀粉芽孢杆菌2-4份和啤酒酵母1-2份；

优选为：巨大芽孢杆菌3-4份、地衣芽孢杆菌3-4份、解淀粉芽孢杆菌2-3份和啤酒酵母1-2份；

更优选为：巨大芽孢杆菌4份、地衣芽孢杆菌4份、解淀粉芽孢杆菌2份和啤酒酵母1份。

本发明的有益效果在于，巨大芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌能分解畜禽粪便中的蛋白，产生蛋白酶，为其他微生物菌提供增殖所需的营养物质，同时灭杀有害病菌；解淀粉芽孢杆菌可产生多种α－淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，以及一系列能够抑制真菌和细菌活性的代谢物；酿酒酵母代谢产生乙醇，进一步加强腐败细菌的抑制作用。具体如下：

巨大芽孢杆菌，严格好氧，能运动，革兰氏阳性，能利用多种糖类，水解淀粉，发酵葡萄糖、乳糖、蔗糖，产酸不产气，生长适温37℃，25-30℃也能生长，生长pH范围为6.0-8.0，最适pH为7.0-7.5；

地衣芽孢杆菌是一种在土壤中常见的革兰氏阳性嗜热细菌，具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，促进畜禽粪便中营养素降解，能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖，最适生长温度在37℃左右，最适pH为6.5；

解淀粉芽孢杆菌可产生多种α－淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，而且在生长过程中可以产生一系列能够抑制真菌和细菌活性的代谢物，适宜生长温度25-35℃，最适pH为6.5；

啤酒酵母是啤酒生产上常用的典型的发酵酵母，菌体维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用和饲料酵母，能发酵葡萄糖、麦芽糖、半乳糖和蔗糖，生长适温20-30℃，最适pH为生长pH范围为4.0-6.0。

一种用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)菌株斜面培养：将巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和啤酒酵母分别接种到各自的斜面培养基中进行斜面培养，分别得到经过斜面培养的四种菌株；

(2)复合种子液制备：将经过斜面培养的四种菌株分别用斜面接种到装有液体培养基的无菌三角瓶中进行单独培养，分别得到四种菌株的菌液，然后按照上述用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的重量份数混合，得到复合种子液；

(3)复合菌液制备：将复合种子液全部接种到装有发酵培养基的种子罐中进行第一次发酵培养，然后再次全部接种到装有发酵培养基的种子罐中进行第二次发酵培养，得到复合菌液；

(4)生物菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂。

进一步，上述步骤(1)中，巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌均采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基进行斜面培养，温度为30-37℃，时间为2-3天；啤酒酵母采用酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基进行斜面培养，温度为20-30℃，时间为3-5天。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中的牛肉膏(3％)为微生物提供碳源、磷酸盐和维生素，蛋白胨(10％)主要提供氮源和维生素，NaCl(5％)提供无机盐，琼脂(15％-25％)作为凝固剂来将液体培养基转化为固体培养基；酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基中的酵母膏(1％)富含完全蛋白质，可以大大提高菌种的生产速率及发酵，蛋白胨(2％)主要提供氮源和维生素，葡萄糖(2％)主要提供碳源，琼脂(2％)作为凝固剂来将液体培养基转化为固体培养基。通过斜面培养，用于菌株扩大。

进一步，上述步骤(2)中，巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌均采用牛肉膏蛋白胨液体培养基进行单独培养，温度为32-35℃，时间为40-50h；啤酒酵母采用酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基进行单独培养，温度为22-28℃，时间为50-60h。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，牛肉膏蛋白胨液体培养基中的牛肉膏(3％)为微生物提供碳源、磷酸盐和维生素，蛋白胨(10％)主要提供氮源和维生素，NaCl(5％)提供无机盐；酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基中的酵母膏(1％)富含完全蛋白质，可以大大提高菌种的生产速率及发酵，蛋白胨(2％)主要提供氮源和维生素，葡萄糖(2％)主要提供碳源。通过单独培养，用于菌株的进一步扩大，制成菌液。

进一步，上述步骤(3)中，发酵培养基的配方为：蔗糖8-12g、蛋白胨8-12g、酵母膏4-6g、磷酸二氢钾1-2g、硫酸镁0.5-0.8g、硫酸锌0.3-1.5g，加水至1000mL，pH为6.5-7.0；第一次发酵培养的温度为15-20℃，时间为30-40h；第二次发酵培养的温度为10-15℃，时间为50-60h。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明选择的发酵培养基组成丰富、完全，碳、氮源搭配合理，能够为菌株的生长繁殖提供能源和合成株所必需的成分。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明生物菌剂中，各微生物菌之间具有良好的互补协生作用，对腐败细菌起到抑制作用，集快速发酵产热、生物除臭、堆肥物料腐熟降解于一体，处理效率高，减少堆肥时间，提高堆肥腐熟度和生产效率；

2、本发明生物菌剂兼有生物肥料之功效，可使畜禽粪便堆肥快速升温，在高温下杀死有害生物，明显降低不愉快气味，以解决畜禽粪便引起的环境污染；

3、本发明生物菌剂为粉剂菌剂，包装成本低、容易运输，菌含量高，可以在常温下保存且不易失活；

4、使用本发明生物菌剂腐熟的畜禽粪便施入土壤后，能够快速改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，丰富土壤微生物区系，提高土壤肥力，并促进作物根系发育，生长健壮，增强抗旱、抗病等抗逆性，减少病害发生，改善农产品品质。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，巨大芽孢杆菌，活菌数≥200亿CFU/g，购自广州市微元生物科技有限公司，货号为WYYL-JDYBJ-200；

地衣芽孢杆菌，活菌数为200亿CFU/g，购自山东益昊生物科技有限公司；

解淀粉芽孢杆菌，活菌数为2000亿CFU/g，购自山东五福生生态工程有限公司；

啤酒酵母，活菌数≥200亿/CFUg，购自沧州莱森生物技术有限公司。

实施例1

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，包括以下重量的原料：巨大芽孢杆菌3g、地衣芽孢杆菌3g、解淀粉芽孢杆菌2g和啤酒酵母1g；

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)菌株斜面培养：将巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和啤酒酵母分别接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，30℃斜面培养2天，将啤酒酵母接种到酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基中，20℃斜面培养3天，分别得到经过斜面培养的四种菌株；

(2)复合种子液制备：将经过斜面培养的巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌分别用斜面接种到装有牛肉膏蛋白胨液体培养基的无菌三角瓶中，32℃单独培养40h，将啤酒酵母用斜面接种到装有酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基的无菌三角瓶中，22℃单独培养50h，分别得到四种菌株的菌液，然后按照上述重量混合，得到复合种子液；

(3)复合菌液制备：将复合种子液全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，15℃第一次发酵培养30h，然后再次全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，10℃第二次发酵培养50h，得到复合菌液；其中，发酵培养基的配方为：蔗糖8g、蛋白胨8g、酵母膏4g、磷酸二氢钾1g、硫酸镁0.5g、硫酸锌0.3g，加水至1000mL，pH为6.5；

(4)生物菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂。

实施例2

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，包括以下重量的原料：巨大芽孢杆菌3g、地衣芽孢杆菌3g、解淀粉芽孢杆菌2g和啤酒酵母2g；

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)菌株斜面培养：将巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和啤酒酵母分别接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，32℃斜面培养2天，将啤酒酵母接种到酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基中，22℃斜面培养3天，分别得到经过斜面培养的四种菌株；

(2)复合种子液制备：将经过斜面培养的巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌分别用斜面接种到装有牛肉膏蛋白胨液体培养基的无菌三角瓶中，32℃单独培养42h，将啤酒酵母用斜面接种到装有酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基的无菌三角瓶中，23℃单独培养52h，分别得到四种菌株的菌液，然后按照上述重量混合，得到复合种子液；

(3)复合菌液制备：将复合种子液全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，16℃第一次发酵培养32h，然后再次全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，12℃第二次发酵培养52h，得到复合菌液；其中，发酵培养基的配方为：蔗糖8g、蛋白胨8g、酵母膏4g、磷酸二氢钾1g、硫酸镁0.5g、硫酸锌0.3g，加水至1000mL，pH为6.5；

(4)生物菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂。

实施例3

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，包括以下重量的原料：巨大芽孢杆菌4g、地衣芽孢杆菌4g、解淀粉芽孢杆菌2g和啤酒酵母1g；

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)菌株斜面培养：将巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和啤酒酵母分别接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，35℃斜面培养2天，将啤酒酵母接种到酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基中，25℃斜面培养4天，分别得到经过斜面培养的四种菌株；

(2)复合种子液制备：将经过斜面培养的巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌分别用斜面接种到装有牛肉膏蛋白胨液体培养基的无菌三角瓶中，34℃单独培养45h，将啤酒酵母用斜面接种到装有酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基的无菌三角瓶中，25℃单独培养55h，分别得到四种菌株的菌液，然后按照上述重量混合，得到复合种子液；

(3)复合菌液制备：将复合种子液全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，18℃第一次发酵培养35h，然后再次全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，12℃第二次发酵培养55h，得到复合菌液；其中，发酵培养基的配方为：蔗糖10g、蛋白胨10g、酵母膏5g、磷酸二氢钾2g、硫酸镁0.6g、硫酸锌0.8g，加水至1000mL，pH为6.8；

(4)生物菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂。

实施例4

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，包括以下重量的原料：巨大芽孢杆菌4g、地衣芽孢杆菌4g、解淀粉芽孢杆菌3g和啤酒酵母2g；

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)菌株斜面培养：将巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和啤酒酵母分别接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，30℃斜面培养3天，将啤酒酵母接种到酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基中，20℃斜面培养5天，分别得到经过斜面培养的四种菌株；

(2)复合种子液制备：将经过斜面培养的巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌分别用斜面接种到装有牛肉膏蛋白胨液体培养基的无菌三角瓶中，35℃单独培养50h，将啤酒酵母用斜面接种到装有酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基的无菌三角瓶中，22℃单独培养60h，分别得到四种菌株的菌液，然后按照上述重量混合，得到复合种子液；

(3)复合菌液制备：将复合种子液全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，15℃第一次发酵培养40h，然后再次全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，10℃第二次发酵培养60h，得到复合菌液；其中，发酵培养基的配方为：蔗糖12g、蛋白胨12g、酵母膏6g、磷酸二氢钾2g、硫酸镁0.8g、硫酸锌1.5g，加水至1000mL，pH为7.0；

(4)生物菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂。

实施例5

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，包括以下重量的原料：巨大芽孢杆菌5g、地衣芽孢杆菌5g、解淀粉芽孢杆菌4g和啤酒酵母2g；

用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)菌株斜面培养：将巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和啤酒酵母分别接种到牛肉膏蛋白胨琼脂培养基中，37℃斜面培养3天，将啤酒酵母接种到酵母膏胨葡萄糖琼脂培养基中，30℃斜面培养5天，分别得到经过斜面培养的四种菌株；

(2)复合种子液制备：将经过斜面培养的巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌分别用斜面接种到装有牛肉膏蛋白胨液体培养基的无菌三角瓶中，35℃单独培养50h，将啤酒酵母用斜面接种到装有酵母浸出粉胨葡萄糖液体培养基的无菌三角瓶中，28℃单独培养60h，分别得到四种菌株的菌液，然后按照上述重量混合，得到复合种子液；

(3)复合菌液制备：将复合种子液全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，20℃第一次发酵培养40h，然后再次全部接种到装有发酵培养基的种子罐中，15℃第二次发酵培养60h，得到复合菌液；其中，发酵培养基的配方为：蔗糖12g、蛋白胨12g、酵母膏6g、磷酸二氢钾2g、硫酸镁0.8g、硫酸锌1.5g，加水至1000mL，pH为7.0；

(4)生物菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂。

性能测试

各取1kg实施例1-5制得的用于畜禽粪便堆肥的生物菌剂，分别与500kg含水率为60％的鸡粪混合，按照2米宽、1.5米高的规格进行制堆，定期翻堆通气。

1、监测堆置过程中堆料的温度变化，并于发酵结束后测定其蛔虫卵死亡率和粪大肠菌值，测定方法和测定指标参见GB 7959-87(粪便无害化卫生标准)。

堆料的卫生指标测定结果如表1所示。

表1堆料的卫生指标测定结果

由表1可知，使用本发明实施例1-5制得的生物菌剂进行堆肥发酵，最高堆肥温度、持续天数、蛔虫卵死亡率和粪大肠菌值均符合GB 7959-87(粪便无害化卫生标准)中的相应标准。其中，实施例3为最佳实施例。

2、发酵结束后，用小土钻钻取堆体表层向下50cm的样品，铺开风干，粉碎，测定其有机质、总养分、水分和酸碱度，测定方法和测定指标参见NY 525-2012(有机肥料)。

堆料的养分指标测定结果如表2所示。

表2堆料的养分指标测定结果

由表2可知，使用本发明实施例1-5制得的生物菌剂进行堆肥发酵，其有机质、总养分、水分和酸碱度均符合NY 525-2012(有机肥料)中的相应标准。其中，实施例3为最佳实施例。

以上试验说明，本发明生物菌剂中，各微生物菌之间具有良好的互补协生作用，对腐败细菌起到抑制作用，集快速发酵产热、生物除臭、堆肥物料腐熟降解于一体，处理效率高，减少堆肥时间，提高堆肥腐熟度和生产效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。