农作物秸秆及畜禽粪便资源化利用技术研究

2017中国牛业进展

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董应臣1，曹 燕2，卢 丽3，张 恒4，董优旭5

（1.河南省新野县畜牧局 473500，2.河南省新野县农业局 473500，

3.河南省新野县环保局环境监测站 473500，

4.河南省新野县樊集乡农业技术服务中心 473500，

5.西北农林科技大学 712100）

随着我国规模化种植及集约化畜牧养殖的迅猛发展，由农作物秸秆及畜禽粪便带来的生态环境问题也越来越严重。据专家测算，全国每年产生畜禽粪污38亿吨，综合利用率不到60%；每年产生秸秆近9亿吨，未利用的约2亿吨。这些秸秆和畜禽粪便污染物量大面广、乱堆乱放、秸秆随意焚烧，给城乡生态环境造成了严重影响，已经危及人类生存环境，影响人们生活质量，危害人类健康安全。

党中央、国务院高度重视农业废弃物资源化利用工作，2016年及2017年中央1号文件、《全国农业可持续发展规划（2015-2030年）》、《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》、《农业部国家发展改革委财政部住房城乡建设部环境保护部科学技术部六部委关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》、《农业部财政部关于做好畜禽粪污资源化利用项目实施工作的通知》等文件对农业废弃物资源化利用工作都作出了具体安排部署。农业可持续发展必须建立完整、协调、循环、再生的生态体系，迫切需要研究应用现代农业生物科技，将农作物秸秆及畜禽粪便资源化、产业化、商品化利用，破解危及人类生态环境恶化和健康安全问题，推进现代农业和生态环境可持续和谐发展。本课题对当前农作物秸秆（小麦）和畜禽粪便（牛粪）等农业废弃物开展生物发酵技术研究开发生物有机肥，进行产业化资源化利用，实现农业增效、农民增收、农村增绿。

1 研究主要内容

本课题重点研究秸秆生物强化预处理技术、秸秆和牛粪肥料化利用技术等，通过利用农作物秸秆和畜禽粪便等废弃物，经过现代生物技术处理，生产生物有机肥,综合循环利用，提高农业效益，破解农业污染难题。

1.1 研究秸秆生物强化预处理技术

枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母以适宜的比例混合发酵，速效软化处理秸秆，研制秸秆速效腐化剂，解决农户速效处理秸秆技术低、处理成本高、不方便操作、秸秆处理利用率低等问题，全面推广秸秆处理技术，提高秸秆综合利用率，从根本上破解秸秆禁烧难题。

2.2 优化秸秆、牛粪肥料化利用关键技术

通过试验优选组合确定高效分解蛋白类和秸秆类的微生物最佳降解比例组合，畜禽粪便（牛粪）、秸秆混合比例，绿色木霉、米曲霉、枯草芽孢杆菌、假单胞菌最佳混合比。解决秸秆、粪便混合发酵腐熟时间长、畜禽粪便养分保全不高、发酵菌分解速率低、腐熟度低，肥料产品中有益菌数少，N、P、K 含量低等问题。

3.3 研发系列高效生物有机肥产品

优化生物有机肥生产工艺技术，开发生物有机肥、无机肥、菌肥等系列产品，制定生物有机肥产品

第三部分 饲料营养及管理技术

企业质量标准，解决生物有机肥产品有益活菌数不高、有机质低、抗土传病害不强、肥效持久时间短、农药化肥残留高污染土壤等技术问题。同时根据不同作物、不同土壤类型，设置不同配方的生物肥。

2 研究技术路线

具体技术路线图如下：研制秸秆高效生物腐化剂，秸秆发酵软化→研究牛粪、秸秆混合一次发酵菌种，堆肥试验，确定一次发酵菌种的最佳复配比例→测定固氮、溶磷和解钾细菌活性,确定二次发酵复合菌剂→利用5吨牛粪、秸秆混合发酵小试，测定发酵后产品主要技术参数→利用50吨规模中试,验证发酵技术参数→利用300吨规模生产试验,最终确定秸秆牛粪混合发酵生物有机肥生产的各项主要技术指标→选取5000亩示范田和1000个农户试验→在全县农户和有机肥企业推广应用→在全国推广应用

3 研究方法及实验设计

以农业秸秆（小麦）和畜禽粪便等两类农业废弃物的利用为研究对象（试验材料），主要采取实验室生化实验、对比试验、生产试验、统计分析法、定性与定量等方法。具体研究试验如下：

3.1 根据秸秆的生物质构成，将分离出的枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母等微生物菌种优化组合，确定最佳配比，研制成秸秆速效腐化剂，用于秸秆速效软化、腐熟。

3.2 将从牛粪堆肥中筛选出的两株生长速率高,具有高纤维素酶活的绿色木酶和米曲霉与实验室保存的枯草芽孢杆菌和假单胞菌混合制成一次发酵用复合微生物菌剂,并通过堆肥试验,确定菌种的最佳复配比例。

3.3 通过对实验室保存的固氮、溶磷和解钾细菌活性的测定,筛选生物活性较高的菌株,将各菌株等比例混合制成二次发酵用复合菌剂。

3.4 对一次发酵的主要工艺参数进行优化,在单因素试验的基础上,考察各个因素之间的交互作用,通过正交试验,确定一次发酵的最优工艺参数。

3.5 在一次发酵温度下降到40℃左右时,将固氮、溶磷和解钾细菌复合菌剂以1%的接种量加入到堆肥中进行二次发酵,经发酵工艺条件优化,检测生物有机肥产品中的有益活菌数是否达到国家标准规定的2×10-8(cfu)/g。

3.6 通过50t规模中试,验证发酵工艺技术参数。

3.7 在小试和中试所确定的主要工艺参数基础上,通过300t规模的生产试验,最终确定秸秆牛粪混合发酵有机肥生产的各项主要工艺技术指标。

3.8 检验此工艺条件下生产的生物有机肥,各项指标是否达到国家规定的标准要求。

4 研究取得技术指标

4.1 根据秸秆的生物质构成，通过将分离出的枯草芽孢杆菌、米曲霉、酿酒酵母等微生物菌种经过生化试验、对比试验，确定按照2:2:1的比例混合研制成秸秆速效腐化剂，用于秸秆软化、腐熟，发酵终了时微生物菌呈芽孢状态，芽孢率达 96%以上。秸秆腐化剂主要技术指标：有效活菌数（cfu）≥2.2 亿/g；纤维素酶活≥220U/g；蛋白酶活≥2

5.0U/g；水分≤8%；细度≥80%；pH 值

6.0-8.0 。

4.2 将从牛粪堆肥中筛选出的两株生长速率高,具有高纤维素酶活的绿色木酶和米曲霉与实验室保存的枯草芽孢杆菌和假单胞菌混合制成一次发酵用复合微生物菌剂,并通过生化试验、对比试验、堆肥试验,

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