本發(fā)明涉及秸稈黃貯，特別涉及一種利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈及黃貯秸稈厭氧發(fā)酵的方法。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)作物秸稈資源豐富，除少量作為飼料和直接還田外，大部分作為燃料或直接在田間地頭焚燒，不僅污染了環(huán)境，而且造成了資源的巨大浪費(fèi)。厭氧消化是將作物秸稈變廢為寶的有效手段，在厭氧條件下，秸稈等有機(jī)廢物能被厭氧微生物分解利用產(chǎn)生沼氣，沼渣還田還有助于保持土壤肥力，改善腐殖質(zhì)和土壤-作物之間的養(yǎng)分循環(huán)，具有關(guān)鍵的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。然而，沼氣項(xiàng)目的持續(xù)運(yùn)行與作物秸稈的季節(jié)性供應(yīng)之間存在著矛盾，作物秸稈通常為秋季采收，必須妥善儲(chǔ)存才能為沼氣全年生產(chǎn)提供高質(zhì)量原料。此外，作物秸稈通常在萎蔫或干黃后才收獲，處于半干燥狀態(tài)的秸稈水分和糖分大量流失、高度纖維化和木質(zhì)化，高聚合物含量和致密性結(jié)構(gòu)降低了枯黃秸稈的可生化性和轉(zhuǎn)化利用效率，容易導(dǎo)致沼氣生產(chǎn)效率低等問(wèn)題。因此，如何實(shí)現(xiàn)枯黃秸稈長(zhǎng)期保質(zhì)貯存已成為秸稈沼氣工程面臨的重要問(wèn)題。

2、青貯與黃貯技術(shù)最初應(yīng)用于飼料的貯存領(lǐng)域。其中，青貯使用的為含水率在60％-75％的新鮮秸稈，通過(guò)將收割的鮮秸稈粉碎后直接壓實(shí)密封，在適宜的濕度條件下，利用新鮮秸稈自身所含有的微生物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生有機(jī)酸，使青貯原料內(nèi)部的ph值降到4.0-5.0，進(jìn)而抑制微生物的生長(zhǎng)，達(dá)到秸稈保存經(jīng)久不壞并減少養(yǎng)分損失的目的。近年來(lái)，青貯技術(shù)已被應(yīng)用于秸稈的預(yù)處理中，青貯發(fā)酵可促使秸稈中木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)變松散，提高干物質(zhì)保留率和木質(zhì)纖維素可生化性，對(duì)沼氣產(chǎn)量的提高具有積極作用。然而，對(duì)風(fēng)干黃化后的秸稈而言，原料含水率過(guò)低，水溶性碳水化合物(wscs)和微生物丟失，將顯著影響其生物可及性，不適宜直接進(jìn)行青貯作業(yè)。黃貯是相對(duì)于青貯而言的一種秸稈發(fā)酵辦法，主要利用干秸稈做原料，經(jīng)過(guò)粉碎后，加適量水和生物菌劑，壓捆以后裝袋以實(shí)現(xiàn)原料中養(yǎng)分的良好保存。黃貯對(duì)原料的要求較低，不受秸稈含水率和秸稈收獲時(shí)間的限制，在秸稈沼氣工程上具有更廣闊的應(yīng)用前景。然而這種儲(chǔ)存方法將使得秸稈原料中的營(yíng)養(yǎng)組分流失較大，增強(qiáng)了木質(zhì)纖維素的降解，面臨厭氧過(guò)程產(chǎn)氣周期長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)氣量少等諸多問(wèn)題，且需外加添加劑如接種乳酸菌(lab)或補(bǔ)充富含wscs的材料(如新鮮秸稈)等促進(jìn)產(chǎn)酸，強(qiáng)化黃貯效果，這些添加劑的應(yīng)用往往受到高成本或區(qū)域因素的限制。因此，尋找適合于后續(xù)秸稈發(fā)酵的低成本黃貯方法是秸稈高效發(fā)酵產(chǎn)沼氣急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)枯萎秸稈的長(zhǎng)期穩(wěn)定保質(zhì)儲(chǔ)存，同時(shí)有助于提高秸稈的可生化性，提升黃貯秸稈的產(chǎn)甲烷潛力。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，包括以下步驟：

4、s1、將消毒的廢棄果蔬和枯萎秸稈按照質(zhì)量比1：0.5-2混合，之后接種0.5-3％的耐酸纖維素降解菌系，得到混合廢棄物，在22-28℃厭氧發(fā)酵60d及以上，過(guò)濾取液體部分作為農(nóng)用酵素；

5、s2、將所述農(nóng)用酵素稀釋至質(zhì)量占比為25-70％，之后將枯萎秸稈加入至農(nóng)用酵素稀釋中，控制體系含水量為55-65％，補(bǔ)充0.5-2g/l的賴氨酸和0.5-2g/l蛋氨酸，混勻得到黃貯料，將所述黃貯料壓實(shí)后密封保存。

6、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述耐酸纖維素降解菌系通過(guò)限制性繼代培養(yǎng)獲得，包括以下步驟：

7、s11、將自然界中分離的微生物接種至種子培養(yǎng)基中，在22-28℃厭氧培養(yǎng)48h，所述種子培養(yǎng)基包括以下組分：葡萄糖10g/l、微晶纖維素5g/l、蛋白胨5g/l、酵母提取物3g/l、磷酸二氫鉀1g/l、硫酸鎂0.5g/l和磷酸鈉2g/l，ph為7.0；

8、s12、對(duì)步驟s11的培養(yǎng)物進(jìn)行梯度限制性繼代培養(yǎng)，其中：

9、第一代繼代培養(yǎng)時(shí)，調(diào)整所述種子培養(yǎng)基中的葡萄糖為5g/l、微晶纖維素為5g/l和ph為6.5，培養(yǎng)48h；

10、第二代繼代培養(yǎng)時(shí)，調(diào)整所述種子培養(yǎng)基中的葡萄糖為3g/l、微晶纖維素為7g/l和ph為6.0，培養(yǎng)48h；

11、第三代繼代培養(yǎng)時(shí)，調(diào)整所述種子培養(yǎng)基中的葡萄糖為2g/l、微晶纖維素為8g/l和ph為5.5，培養(yǎng)48h；

12、第四代繼代培養(yǎng)時(shí)，調(diào)整所述種子培養(yǎng)基中的葡萄糖為1g/l、微晶纖維素為9g/l和ph為5.5，培養(yǎng)48h；

13、第五代繼代培養(yǎng)時(shí)，調(diào)整所述種子培養(yǎng)基中的葡萄糖為0.5g/l、微晶纖維素為10g/l和ph為5.5，培養(yǎng)48h；

14、使用與第五代相同的條件繼續(xù)繼代培養(yǎng)10代，分離培養(yǎng)液中的微生物，得到所述耐酸纖維素降解菌系。

15、進(jìn)一步地，步驟s11中，自然界中分離的微生物來(lái)源于土壤和堆肥中的微生物；步驟s12中，通過(guò)l-乳酸調(diào)節(jié)ph值。

16、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述耐酸纖維素降解菌系的接種量為1％。

17、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述廢棄果蔬和所述枯萎秸稈的質(zhì)量比為1：1。

18、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述混合廢棄物、所述紅糖和所述水的質(zhì)量比為3：1：10；在25℃厭氧發(fā)酵60d，過(guò)濾取液體部分作為農(nóng)用酵素。

19、進(jìn)一步地，步驟s1中，所述廢棄果蔬選自橘子、蘋果、梨、卷心菜、大白菜和西紅柿中的至少一種；所述枯萎秸稈選自玉米秸稈、高粱秸稈、甘蔗秸稈、水稻秸稈和小麥秸稈中的至少一種。

20、本發(fā)明第二方面提供了一種黃貯秸稈，由如上所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法制備得到。

21、本發(fā)明第三方面提供了如上所述的黃貯秸稈在厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣中的應(yīng)用。

22、本發(fā)明第四方面提供了一種黃貯秸稈厭氧發(fā)酵的方法，包括以下步驟：

23、將上述制備的黃貯秸稈與厭氧消化污泥按照總固體比為1：3-5的比例混合，進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵。

24、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：

25、1、本發(fā)明以廢棄的枯萎秸稈與果蔬作為原料，同時(shí)添加能夠適應(yīng)酸性環(huán)境和以纖維素為底物的耐酸纖維素降解菌系和糖類碳源，在厭氧條件下進(jìn)行共發(fā)酵，制備的農(nóng)用酵素具有高含量的水溶性碳水化合物和高含量的乳酸、甲酸、醋酸、乙酸等vfa，且具有高效的纖維素降解能力，能夠在黃貯過(guò)程中招募有益菌的和補(bǔ)充vfa，以抑制不良微生物的生長(zhǎng)，減少秸稈的干物質(zhì)損失，實(shí)現(xiàn)枯萎秸稈的長(zhǎng)期穩(wěn)定保質(zhì)儲(chǔ)存，同時(shí)本發(fā)明農(nóng)用酵素的添加有助于提高秸稈的纖維素降解率，增強(qiáng)可生化性，進(jìn)而提升黃貯秸稈的產(chǎn)甲烷潛力，提高沼氣工程的效率。

26、2、本發(fā)明的農(nóng)用酵素是一種由腐爛果蔬和干枯萎秸稈厭氧共發(fā)酵得到的酸性液體，具有成本低、原料易獲取等優(yōu)點(diǎn)；能夠降低黃貯秸稈的成本，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，步驟s1中，所述耐酸纖維素降解菌系通過(guò)限制性繼代培養(yǎng)獲得，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，步驟s11中，自然界中分離的微生物來(lái)源于土壤和堆肥中的微生物；步驟s12中，通過(guò)l-乳酸調(diào)節(jié)ph值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，步驟s1中，所述耐酸纖維素降解菌系的接種量為1％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，步驟s1中，所述廢棄果蔬和所述枯萎秸稈的質(zhì)量比為1：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，步驟s1中，所述混合廢棄物、所述紅糖和所述水的質(zhì)量比為3：1：10。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法，其特征在于，步驟s1中，所述廢棄果蔬選自橘子、蘋果、梨、卷心菜、大白菜和西紅柿中的至少一種；所述枯萎秸稈選自玉米秸稈、高粱秸稈、甘蔗秸稈、水稻秸稈和小麥秸稈中的至少一種。

8.一種黃貯秸稈，其特征在于，由如權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈的方法制備得到。

9.如權(quán)利要求8所述的黃貯秸稈在厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣中的應(yīng)用。

10.一種黃貯秸稈厭氧發(fā)酵的方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于秸稈黃貯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用農(nóng)用酵素黃貯秸稈及黃貯秸稈厭氧發(fā)酵的方法，方法包括：S1、將消毒的廢棄果蔬和枯萎秸稈按照質(zhì)量比1：0.5?2混合，之后接種0.5?3％的耐酸纖維素降解菌系，得到混合廢棄物，在22?28℃厭氧發(fā)酵60d及以上，過(guò)濾取液體部分作為農(nóng)用酵素；S2、將所述農(nóng)用酵素稀釋至質(zhì)量占比為25?70％，之后將枯萎秸稈加入至農(nóng)用酵素稀釋中，控制體系含水量為55?65％，補(bǔ)充0.5?2g/L的賴氨酸和0.5?2g/L蛋氨酸，混勻得到黃貯料，將所述黃貯料壓實(shí)后密封保存。本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)枯萎秸稈的長(zhǎng)期保質(zhì)儲(chǔ)存，提高儲(chǔ)存穩(wěn)定性，并促進(jìn)木質(zhì)纖維素降解，提升黃貯秸稈的產(chǎn)甲烷潛力。

技術(shù)研發(fā)人員：王小芬,許書林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)三亞研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6