[发明专利]一种秸秆好氧固态发酵高产腐殖酸的工艺

说明书

本发明公开了一种秸秆好氧固态发酵高产腐殖酸的工艺，通过单因素实验，研究了基质颗粒大小为0.2‑12mm，通风量为0.1‑1.2L/min和纤维素酶添加量为5‑20FPU/g基质条件下发酵基质温度、pH、TOC、TN、C/N、木质纤维素含量及腐殖酸产量的变化，获得了最优的发酵高产腐殖酸的工艺。在最优发酵条件下，腐殖酸产量为352.5g kg^‑1；C/N降至10.53；木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为69.83％、45.58％和78.3％。将发酵所产腐殖酸用于青菜种子发芽率试验，相比对照组不同浓度的腐殖酸溶液(10％、20％、30％和40％)种子发芽率分别提高了6.55％、6.95％、6.95％和12.2％。通过分析不同发酵时间基质细菌群落结构变化，结果表明，Pseudoxanthomonas、Lactobacillus、Phenylobacterium、Pseudomonas、Brevundimonas、Rhizobium和Chryseobacterium为秸秆好氧发酵生物转化腐殖酸过程中的优势菌属。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种秸秆好氧固态发酵高产腐殖酸的工艺。

背景技术

秸秆的主要成分为木质素、纤维素和半纤维素。其中纤维素为含量最高的成分(约占30％-42％)；其次为半纤维素(约占35％-48％)；木质素(约占15％-25％)。由于木质纤维素特殊的结构，导致其很难被降解。木质素包裹着纤维素以及半纤维素形成了致密的网状结构，以至于纤维素酶无法与纤维素接触。因此，每年有大量的秸秆被焚烧或堆置处理，造成了资源浪费。

我国有着十分丰富的秸秆资源。但由于秸秆处理的技术相对落后、较低的产业化程度以及秸秆有效利用的高成本等问题。绝大多数的秸秆被就地堆置，或直接焚烧，造成了极大的资源浪费。同时，秸秆的焚烧也导致了温室气体的排放，造成了空气污染以及土壤成分结构破坏等问题。因此，合理有效的利用秸秆资源，使用成本低廉高效的工艺，将秸秆进行转化为有应用价值的产物是解决问题的有效方法。

好氧堆肥发酵纤维素基质，操作简单，成本低廉是有效解决秸秆浪费的有效工艺。根据好氧堆肥过程中温度的变化，可以将堆肥过程分为三个阶段，即中温阶段、适温阶段和成熟阶段。好氧堆肥过程受各种微生物作用的调节，发酵基质颗粒大小、通风量以及发酵基质的预处理是微生物转化秸秆形成腐殖酸的主要决定因素。腐殖酸不仅可以促进微生物的生长和代谢，而且在土壤修复中发挥重要作用。因此，优化获得秸秆好氧发酵高产腐殖酸的工艺是解决秸秆浪费的有效手段。

发明内容

针对以上问题，本发明以农作物秸秆为原料，通过好氧发酵，研究了不同基质颗粒大小、通风量和纤维素酶添加量对腐殖酸产量以及秸秆有机质降解的影响，获得秸秆好氧发酵生产腐殖酸的优化工艺条件。

本发明提供了上述工艺所生产的腐殖酸在种子发芽率方面的应用。

本发明还提供了不同发酵时间的微生物高通量测序分析，揭示了腐殖酸发酵过程中的优势菌属。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种秸秆好氧固态发酵高产腐殖酸的工艺，该工艺包括如下步骤：

1)将干燥的稻草秸秆进行粉碎，用不同目数的筛子筛选基质颗粒大小为0.2-12mm的基质，备用；称取200-400g污泥与不同基质颗粒大小物料进行混合后加入反应器；分别设置通风量为0.1-0.9L/min和纤维素酶添加量为5-20FPU/g基质，进行发酵获得最优发酵基质颗粒大小为0.5-1.0mm；

2)在最优发酵基质颗粒大小的条件下，分别设置通风量为0.1-0.9L/min和纤维素酶添加量为5-20FPU/g基质，在该条件下进行发酵获得最优通风量为0.5-0.8L/min；