本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种秸秆发酵剂及其制备方法和应用。
背景技术：
中国年产作物秸秆约7亿吨，由于农村劳动力转移和耕作方式的转变，大部分秸秆被就地焚烧或废弃。但是，由于秸秆就地焚烧或废弃所带来的环境污染和资源浪费问题已经成为相关管理部门和科研人员关注的焦点。秸秆中超过60％为纤维素和半纤维素，是非常优良的生物质资源，通过生物转化后可广泛应用于饲料、有机肥、生物气等方面。但是，秸秆的天然结构非常复杂，生物转化效率较低，将其直接用作以上相关产品开发的难度较大，成本较高。因此，对秸秆进行有效处理是秸秆资源化利用中最为重要的一个环节，目前常采用的处理方法是对秸秆外围基质进行破坏，如：对半纤维素和木质素的复合结构解聚，以增加酶与纤维素的接触，并降低天然结构对物质转运的阻碍作用，同时降低纤维素的结晶程度。
目前秸秆的处理方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法。
(1)物理处理法：利用高温、超声波、微波等物理手段都能不同程度地破坏木质纤维的天然结构，改变其稳定性。秸秆经蒸汽爆破后能实现各化学组分的初步分离，纤维变得蓬松，比表面积增大，氢键减少，结构重排，有利于提高试剂的可及度，增强反应性能。但物理处理法需要专用设备，成本较高，处理过程有二次污染。
(2)化学处理法：NaOH、H2O2、氨水等化学试对秸秆类材料进行处理后，秸秆的纤维组成、形态、结晶区都有一定程度的破坏，秸秆表面变得疏松，出现了部分微孔，秸秆的生物降解性能得到提高。但化学处理会产生非常严重二次污染。
(3)生物处理法：利用高效的降解菌对秸秆进行发酵处理，秸秆外表上的硅质瘤状结构脱落，细胞壁出现大范围破损，整个秸秆组织变得松散。秸秆降解菌能分解其组织中各种聚合物，将秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素分解成为单体或低聚物，改善其利用性能。生物法处理成本较低，没有二次污染，但目前常用的生物处理法中所用微生物转化效率较低，处理时间较长，得到的有机质含量低，影响了生物处理法的应用和推广。
申请号为201010509055.7的中国专利申请公开了一种直接分解农作物秸秆发酵产沼气及有机肥的专用微生物复合菌剂制备及其应用方法。此专用微生物复合菌剂包括粪鬼伞、青霉、木霉、墨汁鬼伞，经发酵培养后，组合复配而成。但是该复合菌剂发酵秸秆生产有机肥得到的有机质含量低且发酵时间长。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效的秸秆发酵剂及其制备方法和应用。
为了达到上述的目的，本发明提供一种秸秆发酵剂，包括如下重量份数的各组分：包括曲霉菌0.2-0.4份、木霉菌0.3-0.4份、粪鬼伞0.1-0.2份、纤维素酶0.05-0.1份、白腐真菌0.05-0.15份、乳酸杆菌0.1-0.2份、黑曲霉菌0.05-0.1份、枯草芽孢杆菌0.05-0.1份。
进一步地，所述秸秆发酵剂包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.3份、木霉菌0.35份、粪鬼伞0.1份、纤维素酶0.05份、白腐真菌0.15份、乳酸杆菌0.1份、黑曲霉菌0.1份、枯草芽孢杆菌0.1份。
进一步地，所述秸秆发酵剂包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.4份、木霉菌0.3份、粪鬼伞0.2份、纤维素酶0.1份、白腐真菌0.05份、乳酸杆菌0.2份、黑曲霉菌0.05份、枯草芽孢杆菌0.075份。
进一步地，所述秸秆发酵剂包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.2份、木霉菌0.4份、粪鬼伞0.15份、纤维素酶0.075份、白腐真菌0.1份、乳酸杆菌0.15份、黑曲霉菌0.075份、枯草芽孢杆菌0.05份。
本发明还提供一种上述秸秆发酵剂的制备方法，包括如下步骤：
按照配方比例分别称取各组分，投入搅拌机中，混合均匀，得到所述秸秆发酵剂。
进一步地，所述搅拌机的转速为300rpm～1000rpm，搅拌时间为5～20分钟。
本发明进一步提供一种上述秸秆发酵剂在用于制备有机肥中的应用，包括如下步骤：
1)将秸秆在秸秆粉碎机中粉碎至2-4cm，并用体积已知的接料桶接料以测量粉碎秸秆的总体积；
2)将秸秆发酵剂加入营养液中活化，加水调pH为6.8-7.5后备用；
3)将步骤1)得到的粉碎秸秆装入混料筒，并按照1kg/m3-2kg/m3的比例向该粉碎秸秆的表面喷洒步骤2)活化后的秸秆发酵剂，开启混料绞龙将该粉碎秸秆搅拌均匀，经过搅拌均匀的粉碎秸秆由接料桶接料并于干燥地面处堆置成锥形，20小时后上述粉碎秸秆的温度达到20℃-30℃时，开始发酵；
4)经过5-7天的发酵后，该粉碎秸秆用手轻搓即碎、表面出现白色菌丝时发酵结束，得到有机肥。
进一步地，步骤1)所述秸秆为剔除其中的杂物和霉烂变质者的干秸秆，或青秸秆；更优选地，所述秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆或大豆秸秆中的一种或多种。
进一步地，步骤2)所述秸秆发酵剂与营养液的质量体积比为1:(550-750)，所述秸秆发酵剂在营养液中活化的温度为30-32℃，所述营养液为加有2wt％白糖的水溶液。
进一步地，步骤3)所述秸秆发酵剂的喷洒量为1kg/m3。
上述有机肥可以作为农作物底肥，也可以在栽种有农作物的土壤中沟施或抛施所述有机肥，所述有机肥使用前需要防止阳光暴晒；同时，在施肥前，所述土壤上应该没有添加杀菌剂，防止所述有机肥与杀菌剂接触，降低肥效。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：本发明将微生物菌用于秸秆的发酵，使秸秆变成有机肥料，可以有效地利用秸秆，使秸秆变废为宝，既解决了秸秆处理问题，降低的环境污染，又使农民获得了优质的有机肥，且本发明的发酵剂发酵时间短、秸秆发酵得到的有机肥的有机质和总养分含量高，有机肥能有效改良土壤，促进作物生长，显著提高产量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种秸秆发酵剂，包括如下重量份数的各组分：包括曲霉菌0.2-0.4份、木霉菌0.3-0.4份、粪鬼伞0.1-0.2份、纤维素酶0.05-0.1份、白腐真菌0.05-0.15份、乳酸杆菌0.1-0.2份、黑曲霉菌0.05-0.1份、枯草芽孢杆菌0.05-0.1份。
这些微生物或酶类可以直接购买或自行培养。培养这些微生物是本领域技术人员的普通技能。下述微生物均为市购，简要介绍如下：
曲霉菌(购自山东天星生物科技有限公司，拉丁文名：Aspergillus niger)，常见的为黄曲霉，半知菌类，黄曲霉群的一种常见腐生真菌。多见于发霉的粮食、粮制品及其它霉腐的有机物上。菌落生长较快，结构疏松，表面灰绿色，背面无色或略呈褐色。菌体有许多复杂的分枝菌丝构成。
木霉菌(购自青岛禾润丰农肥料有限公司，拉丁文名：Trichoderma koningii)，属真菌门，半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，木霉属，广泛存在于不同环境条件下的土壤中。
粪鬼伞(购自深圳悦云商贸有限公司，拉丁文名：Coprinus sterqulinus)，伞菌目鬼伞科鬼伞属菌类植物。子实体中等。菌盖直径2.5-4cm，高5-7cm，初期短圆柱形或椭圆形，纯白色，有鳞片，后变为圆锥形，渐平展，灰色，中部浅褐色，边缘有明显的棱纹，灰褐色至黑色。菌肉白色，较薄。菌褶白色，后变粉红色至黑色而自溶为黑汁状。
白腐真菌(购自南京柏蓝科技有限公司，拉丁文名：Phanerochaete chrysosporium Burdsall)，是一类使木材呈白色腐朽的真菌，能够分泌胞外氧化酶降解木质素，且降解木质素的能力优于降解纤维素的能力，这些酶可以促使木质腐烂成为淡色的海绵状团块-白腐，故称为白腐真菌。
乳酸杆菌(购自山东向日葵生物科技有限公司，拉丁文名：Lacticacid bacteria)，是指能使糖类发酵产生乳酸的细菌，酸牛奶中有此菌；是一群生活在机体内益于宿主健康的微生物，它维护人体健康和调节免疫功能的作用已被广泛认可。
黑曲霉菌(购自山东长泰生物科技有限公司，拉丁文名：Aspergillus niger)，半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种；广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中；在发酵工业主要用于生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。
枯草芽孢杆菌(购自山东天星生物科技有限公司，拉丁文名：Bacillus subtilis)，是芽孢杆菌属的一种；单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀；无荚膜，周生鞭毛，能运动；革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。
纤维素酶(β-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶，购自山东苏柯汉科技有限公司，拉丁文名：Cellulase)，是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，它不是单体酶，而是起协同作用的多组分酶系，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶；作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物。微生物纤维素酶在转化不溶性纤维素成葡萄糖以及在果蔬汁中破坏细胞壁从而提高果汁得率等方面具有非常重要的意义。
上述秸秆发酵剂的制备方法，包括如下步骤：按照配方比例分别称取各组分，投入搅拌机中，于300rpm～1000rpm下搅拌5～20分钟，混合均匀，得到所述秸秆发酵剂。
上述秸秆发酵剂在用于制备有机肥中的应用，包括如下步骤：
1)将秸秆在秸秆粉碎机中粉碎至2-4cm，并用体积已知的接料桶接料以测量粉碎秸秆的总体积；
2)将秸秆发酵剂加入营养液中活化，加水调pH为6.8-7.5后备用；
3)将步骤1)得到的粉碎秸秆装入混料筒，并按照1kg/m3-2kg/m3的比例向该粉碎秸秆的表面喷洒步骤2)活化后的秸秆发酵剂，开启混料绞龙将该粉碎秸秆搅拌均匀，经过搅拌均匀的粉碎秸秆由接料桶接料并于干燥地面处堆置成锥形，20小时后上述粉碎秸秆的温度达到20℃-30℃时，开始发酵；
4)经过5-7天的发酵后，该粉碎秸秆用手轻搓即碎、表面出现白色菌丝时发酵结束，得到有机肥。
具体实施时，步骤1)所述秸秆为剔除其中的杂物和霉烂变质者的干秸秆，或青秸秆；更优选地，所述秸秆选自小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆或大豆秸秆中的一种或多种。
具体实施时，步骤2)所述秸秆发酵剂与营养液的质量体积比为1:(550-750)，所述秸秆发酵剂在营养液中活化的温度为30-32℃，所述营养液为加有2wt％白糖的水溶液。
具体实施时，步骤3)所述秸秆发酵剂的喷洒量为1kg/m3。
实施例1
本实施例提供一种秸秆发酵剂，包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.3份、木霉菌0.35份、粪鬼伞0.1份、纤维素酶0.05份、白腐真菌0.15份、乳酸杆菌0.1份、黑曲霉菌0.1份、枯草芽孢杆菌0.1份。
上述秸秆发酵剂的制备方法，包括如下步骤：按照配方比例分别称取各组分，投入搅拌机中，于300rpm下搅拌15分钟，混合均匀，得到所述秸秆发酵剂。
上述秸秆发酵剂在用于制备有机肥中的应用，包括如下步骤：
1)将剔除其中的杂物和霉烂变质者的小麦干秸秆在秸秆粉碎机中粉碎至2-4cm，并用体积已知的接料桶接料以测量小麦粉碎秸秆的总体积；
2)将秸秆发酵剂加入营养液中活化，加水调pH为7.1后备用；其中，所述秸秆发酵剂与营养液的质量体积比为1:550，所述秸秆发酵剂在营养液中活化的温度为30℃，所述营养液为加有2wt％白糖的水溶液；
3)将步骤1)得到的小麦粉碎秸秆装入混料筒，并按照1.5kg/m3的比例向该小麦粉碎秸秆的表面喷洒步骤2)活化后的秸秆发酵剂，开启混料绞龙将该小麦粉碎秸秆搅拌均匀，经过搅拌均匀的小麦粉碎秸秆由接料桶接料并于干燥地面处堆置成锥形，20小时后上述小麦粉碎秸秆的温度达到20℃时，开始发酵；
4)经过7天的发酵后，该小麦粉碎秸秆用手轻搓即碎、表面出现白色菌丝时发酵结束，得到所述有机肥，其检测结果如表1所示。
表1
实施例2
本实施例提供一种秸秆发酵剂，包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.4份、木霉菌0.3份、粪鬼伞0.2份、纤维素酶0.1份、白腐真菌0.05份、乳酸杆菌0.2份、黑曲霉菌0.05份、枯草芽孢杆菌0.075份。
上述秸秆发酵剂的制备方法，包括如下步骤：按照配方比例分别称取各组分，投入搅拌机中，于1000rpm下搅拌5分钟，混合均匀，得到所述秸秆发酵剂。
上述秸秆发酵剂在用于制备有机肥中的应用，包括如下步骤：
1)将剔除其中的杂物和霉烂变质者的玉米干秸秆在秸秆粉碎机中粉碎至2-4cm，并用体积已知的接料桶接料以测量玉米粉碎秸秆的总体积；
2)将秸秆发酵剂加入营养液中活化，加水调pH为7.5后备用；其中，所述秸秆发酵剂与营养液的质量体积比为1:750，所述秸秆发酵剂在营养液中活化的温度为32℃，所述营养液为加有2wt％白糖的水溶液；
3)将步骤1)得到的玉米粉碎秸秆装入混料筒，并按照2kg/m3的比例向该玉米粉碎秸秆的表面喷洒步骤2)活化后的秸秆发酵剂，开启混料绞龙将该玉米粉碎秸秆搅拌均匀，经过搅拌均匀的玉米粉碎秸秆由接料桶接料并于干燥地面处堆置成锥形，20小时后上述玉米粉碎秸秆的温度达到30℃时，开始发酵；
4)经过6天的发酵后，该玉米粉碎秸秆用手轻搓即碎、表面出现白色菌丝时发酵结束，得到所述有机肥，其检测结果如表2所示。
表2
实施例3
本实施例提供一种秸秆发酵剂，包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.2份、木霉菌0.4份、粪鬼伞0.15份、纤维素酶0.075份、白腐真菌0.1份、乳酸杆菌0.15份、黑曲霉菌0.075份、枯草芽孢杆菌0.05份。
上述秸秆发酵剂的制备方法，包括如下步骤：按照配方比例分别称取各组分，投入搅拌机中，于700rpm下搅拌12分钟，混合均匀，得到所述秸秆发酵剂。
上述秸秆发酵剂在用于制备有机肥中的应用，包括如下步骤：
1)将剔除其中的杂物和霉烂变质者的高粱干秸秆在秸秆粉碎机中粉碎至2-4cm，并用体积已知的接料桶接料以测量高粱粉碎秸秆的总体积；
2)将秸秆发酵剂加入营养液中活化，加水调pH为6.8后备用；其中，所述秸秆发酵剂与营养液的质量体积比为1:650，所述秸秆发酵剂在营养液中活化的温度为31℃，所述营养液为加有2wt％白糖的水溶液；
3)将步骤1)得到的粉碎秸秆装入混料筒，并按照1kg/m3的比例向该高粱粉碎秸秆的表面喷洒步骤2)活化后的秸秆发酵剂，开启混料绞龙将该高粱粉碎秸秆搅拌均匀，经过搅拌均匀的高粱粉碎秸秆由接料桶接料并于干燥地面处堆置成锥形，20小时后上述高粱粉碎秸秆的温度达到30℃时，开始发酵；
4)经过5天的发酵后，该高粱粉碎秸秆用手轻搓即碎、表面出现白色菌丝时发酵结束，得到所述有机肥，其检测结果如表3所示。
表3
实施例4
本实施例提供一种秸秆发酵剂，包括如下重量份数的各组分：曲霉菌0.3份、木霉菌0.4份、粪鬼伞0.2份、纤维素酶0.06份、白腐真菌0.15份、乳酸杆菌0.1份、黑曲霉菌0.1份、枯草芽孢杆菌0.1份。
上述秸秆发酵剂的制备方法，包括如下步骤：按照配方比例分别称取各组分，投入搅拌机中，于600rpm下搅拌12分钟，混合均匀，得到所述秸秆发酵剂。
上述秸秆发酵剂在用于制备有机肥中的应用，包括如下步骤：
1)将剔除其中的杂物和霉烂变质者的小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆按1:1:1:1的比例混合后在秸秆粉碎机中粉碎至2-4cm，并用体积已知的接料桶接料以测量粉碎秸秆混合物的总体积；
2)将秸秆发酵剂加入营养液中活化，加水调pH为7.0后备用；其中，所述秸秆发酵剂与营养液的质量体积比为1:700，所述秸秆发酵剂在营养液中活化的温度为31℃，所述营养液为加有2wt％白糖的水溶液；
3)将步骤1)得到的粉碎秸秆装入混料筒，并按照1kg/m3的比例向该粉碎秸秆的表面喷洒步骤2)活化后的秸秆发酵剂，开启混料绞龙将该粉碎秸秆混合物搅拌均匀，经过搅拌均匀的粉碎秸秆混合物由接料桶接料并于干燥地面处堆置成锥形，20小时后上述粉碎秸秆混合物的温度达到30℃时，开始发酵；
4)经过7天的发酵后，该粉碎秸秆混合物用手轻搓即碎、表面出现白色菌丝时发酵结束，得到有机肥，其检测结果如表4所示。
表4
实施例5
以下对未施加/施加实施例1-4所述有机肥的小麦的相关性能进行了比较，
其结果如表5所示。
表5
由表5可见，首先，施加有实施例1-4所述的有机肥的土壤比未施加有机肥的土壤更肥沃。这是由于，添加实施例1-4所述的有机肥以后，所述有机肥腐熟后形成黑色或棕色的有机胶体，即腐殖质。腐殖质是土壤中稳定的有机质，对土壤肥力有重要作用，同时由于蚯蚓等腐生动植物的增加，有效改善了土壤板结的情况，土壤变的疏松多孔，有利于植物根系的生长，同时，该有机肥的添加具有调节土壤酸碱度的效果，使土壤酸性降低，利于植物生长。其次，添加实施例1-4所述有机肥的土壤，其种植的小麦的抗旱能力增强，表明添加该有机肥的土壤的保水能力增强，添加实施例1-4所述有机肥的小麦相比于未添加有机肥的小麦，其亩产明显增加，添加实施例3所述有机肥的亩产达到最大值680kg/亩，远高于未添加有机肥的500kg/亩，可以发现，亩产的高低与实施例1-4中有机肥总养分及总有机质含量的高低密切相关，随着实施例1-4中有机肥总养分及总有机质含量的增加，添加相应有机肥的小麦亩产也相应地增加。再者，添加实施例1-4所述有机肥的小麦相比于未添加有机肥的小麦，其果实生长周期明显减少，添加实施例3的有机肥的果实生长周期达到最小值99天，低于未添加有机肥的120天，可以发现，果实生长周期的长短与实施例1-4中有机肥总养分及总有机质含量的高低密切相关，随着实施例1-4中有机肥总养分及总有机质含量的增加，添加相应有机肥的小麦果实生长周期也相应地减小。同时，添加实施例1-4所述有机肥的小麦相比于未添加实施例1-4有机肥的小麦，其麦橞颗粒更大更饱满。由此可见，随着有机肥总养分及总有机质含量的增长，小麦的生长周期变短且颗粒更饱满。总之，土壤改良后，小麦能更加充分吸收机肥的养分及有机质并有效促进了自身的生长。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。