一种利用平菇启动畜禽粪便堆肥二次发酵的方法
技术领域：
本发明属于农业固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用平菇启动畜禽粪便堆肥二次发酵的方法。
背景技术：
好氧堆肥是畜禽粪便资源化的有效措施，可实现畜禽粪便的无害化、减量化和资源化利用，是实现生态循环农业的关键环节。畜禽粪便好氧堆肥是指在人工控制(含水率、C/N和通气度等参数)的条件下通过微生物的发酵作用，将畜禽粪便中的有机物转变为肥料的过程，此过程中有机物由易降解的不稳定状态转化为难降解的腐殖质稳态和一定形式的碳、氮、磷等营养物质。堆肥过程主要分为3个阶段，即(1)升温阶段，微生物(细菌、真菌和放线菌)通过降解有机物底物(糖类为主)产生能量，使堆体温度从环境温度上升至45℃左右；(2)高温阶段，堆体中残留的和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解，温度进一步上升至50℃左右，复杂有机物如半纤维素/纤维素和蛋白质被强烈分解，堆体进一步升温，此过程中微生物群落发生剧烈演替，通常在50℃时嗜热性真菌和放线菌最为活跃，温度上升到60℃是真菌几乎停止活动，主导的是嗜热性细菌和放线菌，温度上升到70℃时大多数微生物已不再适应，进入休眠或死亡阶段，此过程将大部分病原菌和寄生虫杀灭；(3)降温阶段，高温阶段后期微生物的休眠和死亡使有机质的降解动力下降，堆体发热减少，温度逐步下降，有机物趋于稳定，堆体进入腐熟阶段。
目前，畜禽粪便好氧堆肥技术主要以提高堆体温度(杀灭更多有害病原菌和寄生虫)和堆肥腐熟度(降解兽药农药)为目标，然而，随着腐熟度的增加，活性有机物(植物促生素，如黄腐酸)由于被过度消耗而含量减少，使得堆肥产品对植物的促生效果减弱，降低了畜禽粪便有机肥在种植业的应用价值。
针对畜禽粪便堆肥过程中黄腐酸含量低导致的植物促生肥效差的问题，最直接的方法即通过添加黄腐酸前体物质，如富含半纤维素/纤维素的秸秆类生物质，启动二次发酵，一方面提高堆肥产品中的黄腐酸含量，另一方面也实现畜禽粪便和秸秆的同步资源化。秸秆的发酵启动一般以真菌为主，常用的如黑曲霉，里氏木霉，白腐菌，米曲霉等。然而，霉菌对环境有一定的危害，不适用于已无害化的堆肥的二次发酵启动。因此，一种安全、环保的针对畜禽粪便堆肥的二次发酵启动技术极具应用潜力。食用菌是相对安全的真菌，同样具备发酵秸秆产生黄腐酸的能力，但由于对高氮基质的适应性较差，难以直接应用于堆肥发酵中。本发明通过提供适合食用菌(平菇)在堆肥基质的生长条件，发挥其在堆肥二次发酵的应用潜力。
发明内容：
本发明的目的是提供一种提高黄腐酸的产率，增加畜禽粪便堆肥的植物促生肥效的利用平菇启动畜禽粪便堆肥二次发酵的方法。
本发明的利用平菇启动畜禽粪便堆肥二次发酵的方法，包括以下步骤：
将平菇菌丝体接种到秸秆碎屑中预培养后，再将预培养后的秸秆碎屑铺在畜禽粪便一次发酵产物上形成发酵底物；发酵底物进行第二次发酵；
或者将秸秆碎屑平铺在畜禽粪便一次发酵产物上，然后在秸秆碎屑上接种平菇菌丝体，由此得到发酵底物；发酵底物进行第二次发酵。
优选，所述的秸秆碎屑为玉米秸秆碎屑。
优选，是在畜禽粪便一次发酵产物铺设含平菇菌丝体的预培养后的秸秆碎屑，再在混合层上铺一层畜禽粪便一次发酵产物，如此循环往复若干次。
优选，发酵底物进行第二次发酵是在常温启动二次发酵10～15天。
优选，所述的畜禽粪便一次发酵产物，其含水率为50％。
优选，所述的秸秆碎屑是将干燥秸秆，在121℃和1.05psi条件蒸汽下处理，制成预处理好的秸秆碎屑。
优选，所述的平菇菌丝体是将平菇菌种接种到马铃薯葡萄糖肉汤培养基中25℃、150rpm活化培养5～10天，形成均匀球状平菇菌丝体颗粒；或将平菇菌种接种到马铃薯葡萄糖肉汤固体培养基中25℃培养5～10天，培养基表面形成平菇菌丝斑块。
优选，所述的将平菇菌丝体接种到秸秆碎屑中预培养是将球状菌丝体颗粒或菌丝体斑块，在无菌条件下，接种到秸秆碎屑中，在25℃预培养10～15天，获得的预培养后的秸秆碎屑。
所述的第二次发酵成功的判断标准为：
平菇菌丝健康发育(观察到性状为雪白、呈棉丝状放射分布)，菌丝大面积覆盖秸秆碎屑，并于5天后突破秸秆范围，进入堆肥核心。
本发明的有益效果是：
(1)玉米秸秆碎屑经过平菇预处理后秸秆细胞壁受到破坏，半纤维素-纤维素溶出，为启动后功能细菌将半纤维素-纤维素转化为黄腐酸提供基础；
(2)平菇预培养并通过夹层覆盖添加手段克服了平菇在高氮基质中难生长的问题，使平菇顺利定殖于堆体中；
(3)平菇属于食用菌，在二次发酵过程中产生的环境安全风险较低。
附图说明：
图1是二次发酵夹层铺设平菇定殖秸秆示意图；
图2是平菇菌丝体在堆体定殖实际效果。
具体实施方式：
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。除非另有定义或说明，本专利所述的科学技术术语与本领域普通技术人员所理解具有相同的含义
以下实施例使用的平菇菌丝体斑块是平菇(二级菌种)接种到马铃薯葡萄糖肉汤(PDB)固体培养基中(含质量百分数2％的琼脂)25℃培养5～10天，培养基表面形成平菇菌丝体斑块。
平菇球状菌丝体颗粒是将平菇(二级菌种)接种到马铃薯葡萄糖肉汤(PDB)培养基中25℃、150rpm活化培养5～10天，形成均匀平菇球状菌丝体颗粒，此时每mL培养基约含10颗直径为0.3～0.5mm的菌丝体颗粒；
使用的玉米秸秆碎屑是将干燥的玉米秸秆粉碎为碎屑，在121℃和1.05psi条件下蒸汽处理，制成玉米秸秆碎屑。
实施例1：接种平菇菌丝体斑块的启动试验
取10g高温灭菌的鸡粪一次堆肥产物(相当于高温阶段的发酵产物，含水率为50％)，在一次堆肥产物上平铺1g高温灭菌的玉米秸秆碎屑，形成玉米秸秆碎屑在上、堆肥在下的上下分层；从固体PDB培养基上割取0.5cm×0.5cm的平菇菌丝体斑块(空白对照不加平菇菌丝体斑块)加入到玉米秸秆碎屑中间，然后在菌丝体斑块周边加入50μL无菌水，该体系在25℃恒温发酵15天。以不加平菇菌丝体斑块的作为空白对照。测定黄腐酸含量判断二次发酵效果。
结果显示，接种了平菇菌丝体斑块的二次发酵产物黄腐酸含量达88.2mg/g，相对于空白的44.1mg/g，提高了200％。
实施例2：预接种平菇的秸秆在夹层发酵过程中的生长形态
取2.5g鸡粪一次堆肥产物(约1cm厚，含水率为50％)，在一次堆肥产物上平铺0.5g预接种平菇的玉米秸秆碎屑(约0.5cm厚)，在玉米秸秆碎屑上平铺2.5g鸡粪一次堆肥产物(约1cm厚)，形成玉米秸秆碎屑在中间、堆肥在上下的夹层模式(图1)，在25℃恒温发酵15天。观察秸秆层平菇菌丝体生长状况。所述的预接种平菇的玉米秸秆碎屑是将1mL平菇球状菌丝体颗粒，在无菌条件下接种到10g玉米秸秆碎屑中，在25℃预培养10天，获得预接种平菇的玉米秸秆碎屑；以不接种平菇的作为对照。
结果显示，平菇菌丝体在秸秆中快速生长，肉眼可观察到白色放射棉丝状的菌丝体分布在秸杆层中，在第5天时突入堆肥层，随后进一步蔓延到堆体(图2)。
实施例3：不同接种模式的对比(混合、上下分层、夹层)
(1)混合模式：
取5g鸡粪一次堆肥产物(含水率为50％)，加入0.5g玉米秸秆碎屑，混合均匀，取1.5mL平菇球状菌丝体颗粒均匀加入到堆肥中，在25℃恒温发酵15天。
(2)上下分层模式：
取5g鸡粪一次堆肥产物(含水率为50％)，在一次堆肥产物上平铺0.5g玉米秸秆碎屑，形成玉米秸秆碎屑在上、堆肥在下的上下分层，取1.5mL平菇球状菌丝体颗粒均匀加入到玉米秸秆碎屑中，在25℃恒温发酵15天。
(3)夹层模式
取2.5g鸡粪一次堆肥产物(含水率为50％)，在一次堆肥产物上平铺0.5g玉米秸秆碎屑，取1.5mL平菇球状菌丝体颗粒均匀加入到玉米秸秆碎屑中，在玉米秸秆碎屑上平铺2.5g鸡粪一次堆肥产物，形成玉米秸秆碎屑在中间、堆肥在上下的夹层模式，在25℃恒温发酵15天。
以上各试验均设置不接种平菇的空白对照，其他步骤相同。测定黄腐酸含量判断二次发酵效果。
结果显示，混合、上下分层、夹层模式均比相应的对照提高了黄腐酸产量，分别提高了21％、85％和18％。混合模式下菌丝生长困难，菌丝体无法长期存活。上下分层模式下，适用于序批式小量发酵，获得较高的黄腐酸产率，但由于秸秆层影响范围有限，无法用于大量发酵。夹层模式为菌丝体提供了稳定适宜的环境，可应用于大量堆肥产物的二次发酵。
实施例4：扩大发酵与植物促生验证
(1)扩大发酵实验
取200g鸡粪一次堆肥产物，在一次堆肥产物上平铺20g玉米秸秆碎屑，形成玉米秸秆碎屑在上、堆肥在下的上下分层，取11.5mL平菇球状菌丝体颗粒均匀加入到玉米秸秆碎屑中，在25℃恒温发酵7天，再接种11.5mL芽孢杆菌菌液，在30℃恒温发酵7天。设置空白对照为不接种平菇和芽孢杆菌菌液。测定黄腐酸含量。
(2)植物促生实验
组培瓶中用上述平菇发酵的发酵产物的提取液(参照黄腐酸提取的方法)，以黄腐酸80mg/L的量来计算添加，配入霍格兰氏琼脂(0.7％)培养基中(空白不加入黄腐酸)，凝固后，种入5颗预先发芽(破胸阶段)且长势一致的水稻种子，设3个平行，在光照培养箱(28℃，12h白光2200LX，65％湿度)培养10天。测量根的数目、长度和苗长。
结果显示，接种平菇的二次发酵产物的黄腐酸含量为42.7mg/g，比空白的34.3mg/g，提高了24.5％；接种平菇的二次发酵产物的黄腐酸的促生活性更强：苗长提高了56.3％，根数提高100％，根长提高了56.7％。
