本發(fā)明屬于生物基材料技術(shù)以及有機(jī)固廢資源化處理與處置領(lǐng)域，具體涉及一種用于有機(jī)固廢堆肥促腐保氮的菌絲體復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、堆肥是一種通過微生物將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的有機(jī)最終產(chǎn)品的有效技術(shù)。氮循環(huán)是堆肥的基本生化過程，包括氨化、硝化、反硝化、厭氧氨氧化和主要受微生物活動(dòng)控制的同化五個(gè)子過程，在很大程度上決定了堆肥的質(zhì)量。堆肥過程中普遍存在氮素?fù)p失現(xiàn)象，損失量通常為35％～71％，主要表現(xiàn)為nh3、n2o、n2等氮素氣體的逸出以及滲濾液中nox的流失，這些氣體和滲濾液在污染環(huán)境的同時(shí)還會(huì)造成堆肥產(chǎn)物的養(yǎng)分損失。

2、廚余垃圾含水率高、孔隙率低，含有木質(zhì)纖維素類難降解大分子物質(zhì)，使得廚余垃圾堆肥仍面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)。而堆肥的氮含量對堆肥產(chǎn)品的應(yīng)用至關(guān)重要，因此有必要采取措施調(diào)節(jié)氮轉(zhuǎn)化影響因素，以提高碳氮保留率。研究表明，應(yīng)用各種添加劑、膨脹劑和微生物菌劑可改善堆肥溫度和ph值、c/n、堆積密度、纖維素酶和脫氫酶活性、控制營養(yǎng)元素?fù)p失等來加快堆肥進(jìn)程，促進(jìn)堆肥腐殖化和提升堆肥產(chǎn)品品質(zhì)。

3、以上技術(shù)單獨(dú)使用均存在一定的局限性。如膨脹劑的單獨(dú)使用，雖然對堆肥具有一定的促腐效果，但還存在成本較高和本體難降解的問題；外源微生物菌劑的添加，雖然能夠調(diào)節(jié)堆肥微生物的群落結(jié)構(gòu)，提升特定菌群的活性，促進(jìn)群落演替和有機(jī)物降解，但由于堆肥物料的組成較復(fù)雜且堆肥環(huán)境變化較大，往往在添加后難以持續(xù)發(fā)揮作用。因此，亟需開發(fā)出一種環(huán)境友好型的復(fù)合添加劑應(yīng)用于堆肥中，既能提高微生物的耐受性和穩(wěn)定性，又能提升堆肥過程的促腐、保氮效果。

4、在我國，生物質(zhì)資源利用情況不容樂觀，如棉籽殼、楊木屑、玉米秸稈和稻草等農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢物大量以堆積、焚燒等形式直接傾入農(nóng)田環(huán)境，不僅浪費(fèi)了寶貴的生物質(zhì)資源，也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問題。隨著人們對環(huán)境和能源問題的關(guān)注度增加，生物基材料因其良好的可降解性逐漸受到重視。菌絲體基復(fù)合材料是一種生物基材料，將真菌菌絲體接種到農(nóng)林廢棄物材料等各種生物質(zhì)基質(zhì)上，使用菌絲體作為天然粘合劑，實(shí)現(xiàn)綠色生物組裝合成的復(fù)合材料。相比于傳統(tǒng)合成材料如聚丙烯材料等，菌絲體基復(fù)合材料在可持續(xù)性和環(huán)境友好方面優(yōu)勢顯著，具有成本低廉、易于制造、碳足跡低，能耗低、可生物降解以及減少對石油、天然氣等不可再生資源依賴的優(yōu)勢。

5、在菌絲體復(fù)合材料中，真菌菌絲體含有幾丁質(zhì)，其在底物粘附中起著重要作用，而含有幾丁質(zhì)的真菌細(xì)胞壁對于材料的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能至關(guān)重要，因此所選真菌種類會(huì)顯著影響菌絲體定植效果和最終生物基復(fù)合材料的物理機(jī)械性能。目前，已有36種真菌物種被用于生產(chǎn)菌絲體基復(fù)合材料，且這些真菌均屬于擔(dān)子菌門。擔(dān)子菌門的木質(zhì)纖維素降解菌，例如白腐菌、褐腐菌和軟腐菌，以其高效的木質(zhì)纖維素降解能力而聞名。在菌絲體定植過程中，木質(zhì)纖維素降解菌通過分泌木質(zhì)素過氧化物酶(lip)、錳過氧化物酶(mnp)、漆酶(laccase)等胞外酶降解木質(zhì)素等底物。此外，擔(dān)子菌門的木質(zhì)纖維素降解菌菌絲可以在納米水平上分裂或融合，為其營養(yǎng)繁殖和營養(yǎng)轉(zhuǎn)移創(chuàng)建密集的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，并在微觀水平上穿透基質(zhì)，生長幾乎無限大的菌絲網(wǎng)絡(luò)，而僅受其生長基質(zhì)可用性的限制。因此，木質(zhì)纖維素降解菌菌絲可以快速、強(qiáng)壯和致密地生長。

6、目前，國內(nèi)外對菌絲體復(fù)合材料的研究與應(yīng)用主要分布在醫(yī)療、包裝、建筑、家具和藝術(shù)等方面，且大多數(shù)研究成果主要集中在對菌絲體復(fù)合材料性能的研究上。而菌絲體復(fù)合材料在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在能源資源回收、光催化、有機(jī)廢水處理以及土壤改良方面，然而尚未應(yīng)用于堆肥、厭氧發(fā)酵等有機(jī)固體廢棄物生化處理處置領(lǐng)域。

7、所以，利用真菌菌絲在基質(zhì)原料中的生長特性以及“天然粘合劑”作用，制備木質(zhì)纖維素降解菌菌絲體復(fù)合材料，將其應(yīng)用于廚余垃圾等有機(jī)固體廢棄物堆肥中，可提高微生物存活率，保持有益微生物的組成，不僅提高微生物的耐受性和穩(wěn)定性，還促進(jìn)了農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)基質(zhì)的降解，此外，菌絲體復(fù)合材料還具備良好的吸附性，有望吸附堆肥中的nh3/nh4+-n，減少氮損失，將其作為生物質(zhì)材料在改善有機(jī)固體廢棄物堆肥品質(zhì)具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對堆肥腐熟效果不佳、堆肥過程氮素?fù)p失以及單獨(dú)使用微生物添加劑難以持續(xù)發(fā)揮作用等問題，提出了一種用于有機(jī)固廢堆肥促腐保氮的菌絲體復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

3、一種用于有機(jī)固廢堆肥促腐保氮的菌絲體復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：

4、s1：將農(nóng)林廢棄物自然風(fēng)干，粉碎，獲得農(nóng)林廢棄物粉碎料；將農(nóng)林廢棄物粉碎料、石膏粉和石灰粉混勻，用滅菌水調(diào)節(jié)含水率至60％～70％，裝袋，高壓蒸汽滅菌，冷卻至室溫，獲得生物質(zhì)培養(yǎng)基；

5、s2：將白腐真菌液體菌種接種到生物質(zhì)培養(yǎng)基中并混勻，在25℃恒溫、無光、含氧量20％～35％條件下培養(yǎng)，直至白色菌絲充滿培養(yǎng)基，獲得第一次菌絲培養(yǎng)產(chǎn)物；

6、s3：將第一次菌絲培養(yǎng)產(chǎn)物粉碎至不見白色菌絲，加入外源營養(yǎng)液并混勻，在25℃恒溫、無光、含氧量20％～35％條件下培養(yǎng)，直至白色菌絲轉(zhuǎn)色，獲得第二次菌絲培養(yǎng)產(chǎn)物；

7、s4：將第二次菌絲培養(yǎng)產(chǎn)物烘烤以定型、滅活，然后取出晾干，獲得用于有機(jī)固廢堆肥促腐保氮的菌絲體復(fù)合材料。

8、步驟s1中，所述農(nóng)林廢棄物由棉籽殼、楊木屑、玉米秸稈和稻草以質(zhì)量比35～40：20～25：20～25：5～10組成。

9、步驟s1中，所述農(nóng)林廢棄物粉碎料、石膏粉和石灰粉的質(zhì)量比為80～100：2.5～5：2.5～5。

10、步驟s2中，所述白腐真菌為黃孢原毛平革菌。

11、步驟s2中，所述白腐真菌液體菌種與生物質(zhì)培養(yǎng)基的比例為1：10v/m。

12、步驟s3中，所述第一次菌絲培養(yǎng)產(chǎn)物與外源營養(yǎng)液的比例為100：2～5m/v。

13、步驟s3中，所述外源營養(yǎng)液由葡萄糖、酵母粉、kh2po4和滅菌水以質(zhì)量比4.7：1：0.3：94組成。

14、步驟s4中，所述烘烤的溫度為50～70℃、時(shí)間為1～1.5h。

15、一種由上述的制備方法制得的菌絲體復(fù)合材料。

16、上述一種菌絲體復(fù)合材料在堆肥中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

18、1)本發(fā)明制得的菌絲體復(fù)合材料以擔(dān)子菌門中的木質(zhì)纖維素降解菌菌絲體作為生物粘合劑，與農(nóng)林廢棄物為主要原料的培養(yǎng)基質(zhì)復(fù)配發(fā)酵而成，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)林廢棄物的再利用；

19、2)本發(fā)明制得的菌絲體復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、吸附性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于有機(jī)固廢堆肥中能夠提高堆體的堆積密度、自由空域，調(diào)節(jié)堆體水分含量至60％左右，為微生物活動(dòng)提供有利條件；

20、3)采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能夠提升堆肥過程的腐殖酸含量。堆肥結(jié)束后，添加不同鈍化溫度(50℃、60℃和70℃)的菌絲體復(fù)合材料(mbc-50、mbc-60和mbc-70)使得堆肥腐殖酸含量分別增加至78.39mg/g、66.81mg/g和72.15mg/g，大于對照組(53.60mg/g)。說明采用含有木質(zhì)纖維素降解菌的菌絲體復(fù)合材料用于有機(jī)固廢堆肥能夠促進(jìn)堆肥發(fā)酵腐熟；

21、4)采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，能夠減少堆肥體系中的氮素?fù)p失。堆肥結(jié)束后，添加不同鈍化溫度(50℃、60℃和70℃)的菌絲體復(fù)合材料(mbc-50、mbc-60和mbc-70)處理組的總氮含量分別為31.13mg/g、30.03mg/g和28.90mg/g，大于對照組(26.04mg/g)。說明采用含有木質(zhì)纖維素降解菌的菌絲體復(fù)合材料用于有機(jī)固廢堆肥具有良好的保氮效果；

22、5)本發(fā)明制得的菌絲體復(fù)合材料作為調(diào)理劑用于有機(jī)固廢堆肥，具有促腐和保氮效果，在堆肥結(jié)束時(shí)復(fù)合材料能夠回收利用，且在廢棄時(shí)也可自行降解，凈化并修復(fù)土壤，從而實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約和環(huán)境友好；

23、6)本發(fā)明采用兩次菌絲培養(yǎng)的方法，通過第一次菌絲培養(yǎng)，使得木質(zhì)纖維素降解菌菌絲體得以充分生長和發(fā)育，從而提高其生物基復(fù)合材料的質(zhì)量和均勻性。隨后進(jìn)行第二次菌絲培養(yǎng)，進(jìn)一步優(yōu)化菌絲體的結(jié)構(gòu)和性能，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能更加出色，具有更高的強(qiáng)度和韌性，方便實(shí)現(xiàn)材料的定型加工。