平菇发酵中药渣产生物有机肥的研究

来源 :安徽农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yunshan1990
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  摘要 [目的]针对生活中的中药渣乱倒、不合理利用造成的一系列污染环境的问题,采用微生物发酵产有机肥的方法进行中药渣的资源化回收利用。[方法]以中药渣、玉米秸秆、麸皮和水按不同比例,用平菇来发酵生产有机肥。[结果]发酵过程中水分在第30天时基本处于65%左右,pH大多在5.50~8.50,中药渣为0、5.0 g时,氮、磷、钾总含量超过5.00%,有机质含量能超过40.00%。因此中药渣为5.0 g时,发酵的肥料符合国家有机肥标准,其各项指标为pH 5.72,(N+P+K)=5.51%,有机质含量是49.66%。 [结论]用平菇对中药渣进行发酵,可以生产有机肥,实现中药渣的无害化处理。
  关键词 中药渣;有机肥;玉米秸秆;平菇
  中图分类号 S141 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2017)28-0113-02
  Abstract [Objective]Unreasonable utilization of residues from Chinese Herbs led to a series of environment pollutions.To solve this problem,microbial fermentation of residues from Chinese herbs with mushroom for the production of organic fertilizer was performed to recycle the residues.[Method]Taking different ratio of herb residue,corn stalk,wheat bran ,and water as test material,the purpose was to produce organic fertilizer by microbial fermentation of residues from Chinese herbs with mushroom.[Result]In the fermentation process,the water content was about 65% at 30th day,the pH value was mostly between 5.50 and 8.50.Compared with Chinese organic fertilizer standards,the total content of nitrogen,phosphorus and potassium could exceed 5.00%,the organic content could exceed 40.00% when the contents of residues from Chinese Herbs were 0 g and 5.0 g. When the content of residues from Chinese Herbs was 5.0 g,the pH was 5.72,(N+P+K) content was 5.51%,while the organic content was 49.66%.[Conclusion]It was found that microbial fermentation of residues from Chinese Herbs with mushroom for the production of organic fertilizer could achieve harmless utilization.
  Key words Herb residue;Organic fertilizer;Chinese Herbs;Mushroom
  中药渣来源于中成药和原料药的生产、中药材的加工与炮制以及含中药的轻化工产品的生产,大约有70%的药渣因中成药的生产而产生。随着全国各大中药制药厂的中药渣废气量日益增加,年排放量可达3 000万t[1]。中药渣因为含水量较高且含有一些营养成分,所以极易腐败,对环境造成一定的污染[2]。根据国内外的经验,有机固体废弃物的处理应该以资源化利用为主导方向,以实现废弃物的减量化、无害化、资源化。作为废弃物排放掉的大部分中药渣,一方面造成了环境污染,另一方面则是资源的极大浪费[3]。甚至一些不法分子将这些废弃的中药渣回收,再次将其应用到药品生产环节,这无形中给药品的生产企业和消费者带来了极大危害。因此,药渣的排放和妥善处理成为中药企业所面临的棘手问题[4]。我国是农业大国,每年都有大量的秸秆产生,目前有人将其还田,待其腐烂分解后,可增加土壤肥力[5]。利用中药渣和秸秆进行共同发酵生产有机肥,可以同时解决中药渣和秸秆随便丢弃的问题。刘雪莲等[6]用黑曲霉和白腐菌分别发酵来生产生物有机肥,梁晓琳[7]利用细菌来生产有机无机复合微生物肥料,马雪莲[8]用秸秆发酵生产有机肥,并研究其对作物的影响,周林山等[9]验证了黄芪药渣生物有机肥的肥效。
  以白腐菌中侧耳属的平菇为菌种,以秸秆、麸皮中药渣为原料进行发酵生产生物有机肥,研究不同配比情况下生产的有机肥的各项指标(水分、pH、N、P、K、有机质),并确定符合有机肥指標的配比,为下一步研究有机肥对种子发芽的影响打下基础。
  1 材料与方法
  1.1 试验材料 玉米秸秆,麸皮,葛根药渣(扬子江药业集团)。
  1.2 主要试剂的配制 PDA培养基:马铃薯200 g,葡萄糖20 g,琼脂20 g,水1 000 mL。0.1 mol/L硫酸亚铁标准溶液:称取27.8 g的FeSO4·7H2O,溶于900 mL水中,加入20 mL硫酸,用水定容至1 L,摇匀备用。0.016 7 mol/L重铬酸钾溶液:称取4.9 g烘干过的重铬酸钾,溶于1 L水中,装于棕色瓶中保存。钼酸铵溶液:将10.6 g钼酸铵四水合物溶于500 mL水中,移入1 000 mL烧瓶中,加入500 mL的10 mol/L硫酸溶液,混合并冷却至室温。   1.3 试验设计 玉米秸秆、麸皮、葛根药渣的配比如表1所示。将上述分组原料装于组培瓶中,高压灭菌。灭好菌后,接入平菇,置于25℃恒温培养箱中培养一段时间,取样测定各项指标。
  1.4 试验方法
  1.4.1 菌种的活化及接种。将平菇接种到PDA培养基上,在25 ℃恒温培养箱中培养7 d左右,待菌丝长满整个平板,用打孔器接种到固体发酵基质进行发酵,每隔一段时间取样测定水分、酸度、pH、氮磷钾以及有机质含量。
  1.4.2 水分的測定。
  称取3 g(精确至0.000 1 g)鲜样于干燥皿中,放入烘箱中105 ℃烘干6 h至恒重,烘干前称重记为W1,烘干后至恒重时称重记为W2。
  1.4.3 酸度值的测定。
  称取2 g(精确至0.01 g)发酵后的样品,置于100 mL锥形瓶中,加水10 mL,静置后测定滤液pH。
  1.4.4 氮、磷、钾含量的测定。
  样品前处理:取一定量的样品,烘干研磨后放入试剂瓶中保存,称取2 g研磨好的样品于三角瓶中,加入5 mL浓硫酸后,放置24 h。将三角瓶放在电炉上加热,等到有白烟冒出后,加入适量双氧水,瓶中液体会变淡,然后再加热,再加双氧水,直至液体变为无色,整个过程都需要在通风处进行。待消煮完全后,装入50 mL容量瓶中,用氢氧化钠调节pH至中性,加水定容到50 mL,保存在试剂瓶中备用。
  测定方法:氮含量的测定用凯氏定氮法 GB 50095—2010,
  磷含量的测定用钼酸铵分光光度法 GB 11893—89,
  钾含量的测定用火焰发射光谱法 GB/T 5009.91—2003。
  1.4.5 有机质的测定。
  准确称取0.1 g(精确至0.000 1 g)风干并粉碎过100目筛后的样品于500 mL的锥形瓶中,然后准确加入0.016 7 mol/L K2Cr2O7溶液50 mL于干燥的样品中,转动瓶子使之混合均匀,然后加浓H2SO4 5 mL,将锥形瓶缓缓转动1 min,促使混合,以保证试剂与样品充分作用,85 ℃水浴30 min,加邻啡罗啉指示剂2~3滴,然后用0.2 mol/L FeSO4溶液标定之,滴定至近终点时溶液颜色由绿变为暗绿色,逐渐加入FeSO4溶液直至生成砖红色为滴定终点[10]。
  2 结果与分析
  2.1 不同配比的基质在发酵过程中水分含量变化
  由图1可知,发酵初期的水分含量75%~80%,随着发酵天数的增加水分含量在前期基本维持不变。到了发酵中后期,将发酵瓶的瓶盖打开,水分含量开始慢慢下降,30 d时水分含量降到了65%左右。
  2.2 不同配比的基质在发酵过程中pH变化
  由图2可知,随着发酵天数的增加, pH略有下降。中药渣0、5.0、7.5、10.0、15.0 g时,第5天的pH分别为5.49、5.72、5.68、5.86和5.42。国家标准对有机肥pH的规定为5.50~8.50。由此可见,这5种肥料的pH都在国标范围。
  2.3 不同配比基质的发酵后氮、磷、钾含量
  国家对于有机肥限定的标准为:N+P+K≥5.00%,表2为发酵过的肥料中氮磷钾含量,中药渣质量为0、5.0 g时氮磷钾的总量达到国家有机肥所规定的标准,其他配比不符合国家规定的标准。
  2.4 不同配比的基质发酵后有机质含量 国家规定有机肥中有机质的标准是≥40.00%。由图3可知,当中药渣质量为0、5.0、7.5、10.0、15.0 g时,有机质含量分别是46.86%、49.66%、41.42%、47.48%和37.7%,由此可见,中药渣质量为15.0 g时有机质含量未达标,其他几个配比符合国家有机肥的规定。
  3 结论与讨论
  微生物有机肥发酵是一个复杂的生物化学过程,伴随有机物质在微生物作用下发生腐殖化,发酵过程中中药渣和秸秆得到充分利用。发酵过程中水分含量在前5 d基本维持不变,到了发酵后期其水分含量达到65%左右;pH随天数变化呈现下降趋势,但是pH总体在5.50~8.50;氮、磷、钾总含量有2组数据符合有机肥标准;有机质含量除了中药渣为15.0 g时达不到国家标准,其余均符合要求。综合分析,中药渣5.0g、麸皮5.0g、玉米秸秆10.0 g时发酵产的有机肥符合国家标准,其各项指标分别是:pH 5.72,N+P+K含量为5.51%,有机质含量是49.66%。由此可见,利用白腐菌发酵可资源化利用的中药渣,同时还能无害化处理中药渣。刘雪莲等[6]研究了不同菌种发酵基质产有机肥的效果,发现种白腐真菌的有机肥全磷的含量最高,将中药渣进行无害化处理,既能解决中药渣随意抛弃污染环境的问题,又使其得到循环利用[10] 。
  参考文献
  [1]张英.中药药渣资源利用研究现状[J].药物生物技术,2013(3):280-282.
  [2] 徐刚,王虹,高文瑞,等.我国对中药渣资源化利用的研究[J].金陵科技学院学报,2009,25(4):74-76.
  [3] 邹艳敏,吴静波,仰榴青,等.中药渣的综合利用研究进展[J].江苏中医药,2008,40(12):113-115.
  [4] 王向积,王永显,周俊英,等.变费为宝节能增效发展循环经济:中药渣栽培食用菌及其综合利用实践及思考[J].食用菌,2007,29(4):4-5.
  [5] 马宗国,卢绪奎,万丽,等.小麦秸秆还田对水稻生长及土壤肥力的影响[J].作物杂志,2003(5):37-38.
  [6] 刘雪莲,刘士刚.菌种对红景天药渣发酵制有机肥的影响[J].通化师范学院学报,2014,35(10):22-23.
  [7] 梁晓琳.利用Bacillus amyloliquefaciens SQR9研制生物有机无机复合微生物肥料[D].南京: 南京农业大学,2014.
  [8] 马雪莲.生物有机肥对水稻生长及土壤中小麦秸秆原位降解的影响[D].南京: 南京农业大学,2013.
  [9] 周林山,李伟东,郑立军,等.黄芪药渣生物有机肥在油菜上的肥效试验[J].安徽农业科学,2016,44(12):159-161.
  [10] 孙利鑫.中药渣堆肥的理化特征及温室气体排放研究[D].兰州:甘肃中医学院,2014.
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