CN102776124B - 温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂及土壤消毒方法 - Google Patents
温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂及土壤消毒方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及温室大棚农作物种植领域，具体为一种温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂及土壤消毒方法，解决现有方法存在诸多缺陷的问题，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌混合的复合微生物菌剂，消毒步骤为选择6～9月份为消毒时期，作物收获后，在地面铺撒农作物秸秆、有机肥、复合微生物菌剂；深耕土壤层，做成小高畦；用塑料薄膜覆盖畦面，然后在膜下灌满水，土壤湿度达到100%，密封地膜，覆盖大棚塑料膜，封闭时间为20-25天；揭开放风，除去地膜，进行种植。是一种无毒、无害、无污染、无残留的土壤消毒方法，杀灭了土壤耕作层的病原菌、虫卵等，增加了土壤有机物，改善了土壤物化结构，培肥了地力，为丰产、提高产品质量打下良好基础。
Description
技术领域
本发明涉及温室大棚农作物种植领域，具体为一种温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂及土壤消毒方法。
背景技术
近年来, 随着设施栽培的普及和推广, 保护地生产面积不断增加,特别是蔬菜、瓜类等植物生产中的温室栽培迅速发展, 复种指数达到200%以上,一年种植两季到三季,土地的利用率越来越高, 这为增加农民的收人, 提高生产率, 提供了条件。但是, 温室条件下温湿度极有利于病虫害的生长和传播, 特别是土传病虫害,加之因连茬种植, 相应出现了土壤中各类病原菌累积, 多种害虫在土壤中寄生, 导致病虫害发生严重。由于温室大部分病害靠土壤传播, 蔬菜、瓜类的土传病害成为生产中的一类重要病害，对温室植物生产的威胁很大。在温室中常见的主要病害数百种,其中全部真菌病害的病原菌都寄生于土壤中或者植物残体中，病毒病害的传播也与土壤有关，线虫和某些害虫的虫卵、蛹寄生于土壤中。在露地上可以通过严寒的冬季自然灭除大部分病原菌，但在温室大棚生产中，由于土地与外界相对隔绝和土地的生产周期长，一年四季无间隙生产，温度和湿度十分有利于病原菌的滋生，尤其是连作引发的“连作障碍”现象尤为突出，例如瓜类、茄果类、葱蒜类、十字花科蔬菜都属于忌连作的蔬菜，因为连作会造成土壤的养分不平衡，以致后茬蔬菜生长发育不良；土壤理化性质恶化，使根系处于污浊的环境中，遏制根系正常功能的发挥；土壤中有害物质增加（自身代谢分泌的有毒物质）；土壤中有害微生物（病原生物及其他有害生物）数量增加、土传病害迅速增长。这些因素，导致植株不能正常的生长发育，发生“连作障碍”现象，最终造成减产、甚至绝收。如不加以人工防除，致病菌、虫、病毒会越积越多，造成栽培作物的严重减产和产品质量下降。所以做好温室、大棚土壤消毒是防止部分病虫害发生、提高农产品质量及价值的有效办法，如何进行温室、大棚的土壤消毒现在已经是一个很严重的问题。
传统的土壤消毒方法有:（1）农业措施，如合理轮作, 增施有机肥,改良土壤；（2）物理方法，如太阳热处理消毒法、蒸汽热消毒法；（3）药剂消毒法，如药剂熏蒸、药剂喷洒、药剂拌土等，将药剂用清水稀释成一定浓度的药液后，用喷雾器喷施于土壤表层，或直接浇灌到土壤中，使药液渗入到土壤深层，杀死土壤中的病菌。但这些方法各有利弊，或消毒不彻底，或消毒达不到土壤耕作层的深度，或消毒不全面，或有农药残留等问题，其中物理方法对环境的污染较小，但是效果不佳，单纯的太阳能消毒法只能使地下10厘米土层温度达50-60℃，对更深土层中的病菌不起作用。
发明内容
本发明为了解决现有土壤消毒所采用的诸多方法均存在各自缺陷的问题，提供一种温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂及土壤消毒方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂，由细菌、放线菌、酵母菌、霉菌四大菌类按重量比3:2:2:3的比例混合而成，其中所述细菌由球形芽孢杆菌（Bacillus sphaericus）、短小芽孢杆菌（Bacillus. pumilus）、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus) 按重量比1:1:1:1:1的比例混合而成，所述放线菌由金霉素链霉菌（Streptomyces aureofaciens）、放线菌X（Micromonospora）、链霉菌（Streptomyces）按重量比1:1:1的比例混合而成，所述酵母菌由酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、热带假丝酵母(Candida tropicalis) 按重量比1:1的比例混合而成，所述霉菌由解磷黑曲霉(Aspergillus niger)、解钾黑曲霉L(Aspergillus niger)、特异腐殖霉（Humicolainsolens）、绿色木霉（Trichoderma viride）按重量比为1:1:1:1的比例混合而成。上述所有菌种均可从市场购得，其规格符合国家行业标准，四大类菌为单独培养，可按照常规的方法制备得到，最后将四大类菌按比例混合均匀即为最后产品，产品为固体。
所述复合微生物菌剂中，细菌的有效活性菌数总量为20亿个活菌数/ml、放线菌的有效活性菌数总量为5亿个活菌数/ml、酵母菌的有效活性菌数总量为3亿个活菌数/ml、霉菌的有效活性菌数总量为20亿个活菌数/ml。
公知，生物消毒剂主要是通过微生物对一些农作物秸秆的分解，但由于秸秆的主要成分是纤维素（多糖类大分子物质）、半纤维素、木质素（高分子芳香族化合物）等大分子，这三者被称为植物体的“三素”。 “三素”的特点是分子量大（几万至千万）、结构紧密有序（有晶体和非晶体区）、抗分解力强（非常稳定）。又因多数作物秸秆的表面还存在大量蜡质层，更增加了农作物秸秆的分解难度。可见，要使农作物秸秆腐解的确是一件不易之事，需要能够产纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶的多种微生物共同参与，进行逐步有序的接力分解过程，才能完成农作物秸秆“三素”的腐解。
本发明所述复合微生物菌剂对秸秆的接力分解过程如下：秸秆降解是通过微生物(细菌、放线菌和真菌)的协同作用，将复杂的有机物降解为细胞可以吸收利用的小分子物质及腐殖质作为最终产品，并释放CO2、H2O和能量(热)。微生物分解有机物的能力取决于它们所产生分解有机物酶的能力。底物越复杂，所需要的酶系统也越广泛和具有综合性。
首先，真菌（本发明指的是酵母菌、霉菌）的菌丝用分泌的超纤维氧化酶溶解表面的蜡质，然后菌丝进入秸秆内部，并产生纤维素内切酶、端解酶和纤维素二糖酶。纤维素分解首先是纤维素的晶体消失，继而纤维素发生分解，生成纤维二糖、戊二糖，最后纤维二糖酶将其分解成葡萄糖。木质素的分解是细胞内酶和细胞外酶共同作用下的氧化过程，首先被细胞外酶分解成小分子物质，这些小分子物质为细菌提供了大量营养物质；而细菌通过利用纤维素、木质素降解产物——葡萄糖和纤维二糖进行生长繁殖，解除真菌的产物反馈抑制作用，间接促进了秸秆的降解。细菌群落与真菌群落的协同作用是复合菌系稳定性的基础。
在秸秆腐熟过程中，真菌有激发作用，而放线菌则能在较长时间维持这种分解活性。特别在秸秆腐熟过程的后期，由于易利用和较易利用的有机物逐渐消耗，仅剩下木质素等极难分解的物质，微生物之间的竞争也日趋激烈，能在一定程度上分解木质素，并产生抗生素的放线菌逐渐占优势。放线菌很少利用纤维素，但它们能容易地利用半纤维素，并能在一定程度上改变木质素的分子结构，继而分解溶解的木质素。
酵母菌本身不能产生分解纤维素的酶类，只能利用其他微生物分解秸秆产生的单糖，用以合成自身菌体。但是，酵母菌在自身生长的过程中会为其他菌类产生一系类的营养物质和生长因子，因此与其他微生物联合使用可加速秸秆的腐熟。
总之，本发明申请人经过多次实践及经验总结，得出本发明所述复合微生物菌剂的最佳配方及配比，具有快速发酵、分解、转化有机物的多重功效，其中酵母菌类主要是快速发酵、发热，创造有利于其他微生物繁殖生长的环境；细菌类具有适应性强、繁殖快的特点，能快速腐烂、分解、转化有机物，而且耐高温，枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌可产蛋白酶和淀粉酶，分解蛋白类和淀粉类物质并可产生抗菌类物质；金霉素链霉菌、放线菌X、链霉菌是从土壤中分离得到的喜欢生活在有机质丰富的土壤中腐生菌，能将动植物的残体腐烂、吸收，然后转化成有利于植物生长的营养物质；解磷黑曲霉、解钾黑曲霉L能够将土壤中磷、钾物质转化成有利于植物吸收的形态。
利用上述温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂进行土壤消毒的方法，包括以下步骤：（1）选择6～9月份为消毒时期，在冬春作物收获后，首先清除前作物、地膜等物件，其后在地面铺撒粉碎后的农作物秸秆，数量为500～1000kg/666m2，然后在地面铺撒有机肥，数量为1200～2000kg/666m2，最后把所述复合微生物菌剂均匀抛撒在地面，数量为15～25kg/666m2；（2）深耕土壤层，深度为20～30cm，使农作物秸秆、有机肥、复合微生物菌剂与土壤混合均匀，耕后做成小高畦；（3）用塑料薄膜全面覆盖畦面，然后在膜下灌满水，时刻保持土壤湿润，使土壤的湿度达到100%，灌水后把覆盖的地膜四周密封好，7天后再覆盖温室大棚的塑料膜，把温室或大棚严密封闭，从土壤覆盖开始算起，温室、大棚封闭时间为20-25天；（4）温室、大棚揭开放风，使室内温度降到正常，同时除去地面覆盖的地膜，使地温自然下降到正常，即可进行种植。
所述消毒时间从六月下旬到八月中旬，最佳时间在春作物收后的高温期。
本发明所述复合微生物菌剂、土壤还原及消毒法的原理：该土壤还原消毒方法是应用复合微生物菌剂、太阳能以及温室、大棚的保温保湿条件三者有机结合，施肥与消毒同时进行的有效的有机方法。其主要作用原理有两点，一是投入适量的复合微生物菌剂，在前期利用有益微生物菌剂快速的繁殖和代谢活动，使土壤中有机质和有机肥料快速发酵、腐烂、分解，能够快速修复、还原和改善土壤物理化学性状，快速提高土壤有机质及肥力，同时从土壤内部快速升温，成为土壤耕作层内部升温的启动因子。然后依靠温室的密闭条件和太阳热能使土壤快速升温，创造一个高温的土壤环境，能够使温室内的温度达到70℃，室内高温再传导至地表，利用地面覆盖保持了土壤的湿热，通过湿热的传导，耕作层30cm以内土壤温度可达60℃以上，大棚内温度可达65℃以上；通过温室、大棚内部的相对高温能够杀灭游离于空气中、附着于墙壁、塑料薄膜及其它建筑材料上的病菌，通过土壤的相对高温能够杀灭耕作层内枯萎病、黄萎病、纹羽病、立枯病、根腐病、黑斑病、斑点病、灰霉病、锈病、褐斑病、炭疽病、白粉病、轮纹病等等土壤中寄生或带病菌的残枝落叶落入土壤中的所有真菌性病原菌，能够杀灭线虫等土壤中的害虫，能够杀灭某些正在发芽中的杂草种子及生长中的杂草。
本发明所述复合微生物菌剂及土壤还原、消毒法的作用：
（1）本发明所述复合微生物菌剂施入土壤中，优化土壤微生物区系，增强土壤生物活性，具有快速发酵、分解、转化有机物的多重功效；
（2）施肥与消毒同时进行，能快速分解肥料和有机质，培肥土壤，强化土壤还原，改善土壤理化性状；
（3）能杀灭温室、大棚土壤中植物致病病原菌、植物致病病毒、线虫，减少农药的使用；
（4）能克服草莓、瓜类、茄果类、葱蒜类、十字花科蔬菜等植物的连作障害，使不能重茬栽培的作物可以重茬栽培。
总之，本发明所适用的对象是蔬菜（叶菜类、果菜类、根菜类）、瓜类、草莓、果树、花卉、中药材等植物在温室、大棚设施栽培条件下的土壤消毒技术，是一种不用任何农药、不用任何化学药剂、无毒、无害、无污染、无残留的土壤消毒方法，不仅杀灭了土壤耕作层的病原菌、虫卵等，还增加了土壤有机物，改善了土壤物理化学结构，培肥了地力，给植物生长发育创造了良好条件，为丰产、提高产品质量打下了良好基础。
具体实施方式
一种温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂，由细菌、放线菌、酵母菌、霉菌四大菌类按重量比3:2:2:3的比例混合而成，其中所述细菌由球形芽孢杆菌（Bacillus sphaericus）、短小芽孢杆菌（Bacillus. pumilus）、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus) 按重量比1:1:1:1:1的比例混合而成，所述放线菌由金霉素链霉菌（Streptomyces aureofaciens）、放线菌X（Micromonospora）、链霉菌（Streptomyces）按重量比1:1:1的比例混合而成，所述酵母菌由酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、热带假丝酵母(Candida tropicalis) 按重量比1:1的比例混合而成，所述霉菌由解磷黑曲霉(Aspergillus niger)、解钾黑曲霉L(Aspergillus niger)、特异腐殖霉（Humicolainsolens）、绿色木霉（Trichoderma viride）按重量比为1:1:1:1的比例混合而成。复合微生物菌剂中，细菌的有效活性菌数总量为20亿个活菌数/ml、放线菌的有效活性菌数总量为5亿个活菌数/ml、酵母菌的有效活性菌数总量为3亿个活菌数/ml、霉菌的有效活性菌数总量为20亿个活菌数/ml。
上述四大类菌为单独培养，最后将四大类菌按比例混合均匀即为最后产品，产品为固体，每类菌种可分别采用以下常用方法进行培养：
一级培养：试管培养，所用培养基以常用细菌、放线菌、酵母菌、霉菌（微生物实验书上有附录），培养温度为28-30度；
二级培养：5000ml的三角瓶在摇床上培养 ，培养基、温度同上，转速100-150
三级培养：100L发酵罐，发酵条件为：温度28-30℃；搅拌速度100转/min；用无菌空气保持罐内溶解氧1.8±0.2mg/L，保持罐内压0.02-0.04MPa；在黑暗条件下发酵3-5天；
四级培养：1000L发酵罐，发酵条件为：温度28-30℃；搅拌速度100转/min；用无菌空气保持罐内溶解氧1.8±0.2mg/L，保持罐内压0.02-0.04MPa；在黑暗条件下发酵3-5天。
利用温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂进行土壤消毒的方法，包括以下步骤：
（1）选择6～9月份为消毒时期，以夏季日辐射量高的高温期最理想，最佳时间在春作物收后的高温期，在冬春作物收获后，首先清除前作物、地膜等物件，其后在地面铺撒粉碎后的农作物秸秆（粉碎后的较好），数量为500～1000kg/666m2，然后在地面铺撒有机肥，数量为1200～2000kg/666m2，最后把所述复合微生物菌剂均匀抛撒在地面，数量为15～25kg/666m2，撒菌后及时深翻土壤，避免菌剂被暴晒；
（2）深耕土壤层，深度为20～30cm，使农作物秸秆、有机肥、复合微生物菌剂与土壤混合均匀，耕后做成小高畦，小高畦的宽度可以根据即将种植的作物决定，如草莓小高畦顶宽60～70厘米，下宽70～80厘米，畦高25～30厘米，畦沟底宽25厘米。消毒后不再耕翻，原状种植即可；
（3）用塑料薄膜全面覆盖畦面，然后在膜下灌满水，时刻保持土壤湿润，使土壤的湿度达到100%，土壤保持高温、高湿的状态，保持较高的土壤湿度，使湿热能够传递到下层，同时加速对有机质的分解，灌水后把覆盖的地膜四周密封好，7天后再覆盖温室大棚的塑料膜，把温室或大棚严密封闭，从土壤覆盖开始算起，温室、大棚封闭时间为20-25天；温室密闭和地面覆盖必须并用，两者缺一消毒效果低，覆盖畦面时在靠近四周要仔细密闭，大棚和地面的覆盖的塑料薄膜破损后要及时补修，不延误地温上升；温室、大棚封闭后如遇连续晴天和高温，经十天至两周即能达到充分消毒的效果。消毒时间依地区不同有若干差异，一般在较暖地从六月下旬到八月中旬，以春作物收后的高温期效果最好，如果封闭时间在六月份或者9月份约需三、四周。
（4）温室、大棚揭开放风，使室内温度降到正常，同时除去地面覆盖的地膜，使地温自然下降到正常，即可进行种植。
结合以下实例对本发明所述复合微生物菌剂及土壤还原消毒方法做进一步说明：
本发明所述复合微生物菌剂及土壤消毒法对草莓温室种植土壤消毒效果：
草莓是对连作障害非常敏感的植物，在同一块地中不能连续种植，连作减产现象特别明显，高达70%以上。草莓重茬减产的主要原因是土壤病害难以防治，如草莓枯萎病、黄萎病等。通过利用本微生物复合菌剂及其土壤消毒方法，完全可以达到重茬不减产、质量不下降的效果，具体实验结果如下：
1、温室内的升温效果：投入本微生物复合菌剂、密闭大棚和地面覆盖，能使地温不断上升。从地温的日变化表明（表1），在一天中地下耕作层的温度超过50℃的时间，约占15小时（11时—次晨2时），最高温达到67℃（下午5时)，而一天中最低温度45—48℃的时间在早晨6-8点。温室内地温的分布，大棚中部到后部高，靠近门侧略低，相差3-4℃。根据一天中大棚内日夜地温的变化，都达到了可能杀菌的温度范围。只要是晴天，气温在30℃左右，温室内最高温度可达到70℃以上，耕作层最高温度就能达到60℃以上（表2）。
2、杀灭病菌效果：同时在温室和实验室试验，在不同的高温环境下处理草莓枯萎病菌和黄萎病菌。草莓枯萎病菌在温室土壤内经50℃温度持续48小时杀灭，经55℃温度处理12小时杀灭（表3）。草莓黄萎病菌与枯萎病菌得到几乎相同的结果，在温室土壤中经50℃温度持续48小时，经55℃温度下需要12小时致死（表4）。在同样温度下又在实验室处理液体培养的病菌和处理得病的植株，其结果是在实验室液体培养的菌株致死的时间比在发病株上病菌致死所需要时间短，在土壤中病菌致死所需的时间最长。这可能是因为土壤和植物组织对病菌起了一定的保护作用。从上述结果看，土壤温度达到50℃以上，并能持续2天以上，就能杀死草莓枯萎病菌和黄萎病菌。而在实际消毒过程中，只要达到50℃以上的温度能持续7天，就可达到完全消毒的效果，但是除去阴天等因素，所需时间可能要比7天更长，因此把整个消毒过程定为20～25天。本发明采用同样方法处理西红柿枯萎病菌及黄瓜白粉病菌，结果见表5、表6.
3、杀虫效果：采用本发明所述微生物复合菌剂在温室土壤消毒过程中50℃左右的温度，持续30min可杀死了线虫，经过土壤检查和再种植草莓后，未发现线虫发生。
4、杀草效果：
利用本发明所述微生物复合菌剂在温室土壤消毒过程中有同除草剂同样的杀草效果。先经灌水使草发芽，然后再经过30min以上高温、高湿处理，使发芽后的杂草和残存种子枯死。
5、杀病毒效果：利用本发明所述微生物复合菌剂在温室土壤消毒过程中还有杀死病毒的效果。土壤温度达到70-75℃，可以杀死大部分植物病毒；90℃以上持续10min可杀死西红柿、青椒的花叶病毒。
6、经济效果：
此消毒法和一般用氯化苦消毒法相比，可节约50%的经费开支，而且更有利于培养地力，作业简单易行，无公害，操作后不必其它处理，揭除覆盖物后可原地自然放置，便于等候或立即开始生产。用本方法可取得土壤消毒和改善土壤理化结构、提高土壤肥力的双层效果，在下一茬作物生产中可减少60%的农药使用量，不会出现重茬障害，产量和产品质量不降反提高，增产大约20～30%，增加经济收入大约同为20～30%。
采用本发明所述的方法应用于瓜类、茄果类、葱蒜类、十字花科蔬菜等植物的温室种植，经过实践验证，同样具有杀灭病菌、杀虫、杀草的效果。
Claims (4)
1.一种温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂，其特征是由细菌、放线菌、酵母菌、霉菌四大菌类按重量比3:2:2:3的比例混合而成，其中所述细菌由球形芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌按重量比1:1:1:1:1的比例混合而成，所述放线菌由金霉素链霉菌、小单孢菌属、链霉菌按重量比1:1:1的比例混合而成，所述酵母菌由酿酒酵母、热带假丝酵母按重量比1:1的比例混合而成，所述霉菌由解磷黑曲霉、解钾黑曲霉、特异腐殖霉、绿色木霉按重量比为1:1:1:1的比例混合而成。
2.根据权利要求1所述的温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂，其特征是复合微生物菌剂中，细菌的有效活性菌数总量为20亿个活菌数/ml、放线菌的有效活性菌数总量为5亿个活菌数/ml、酵母菌的有效活性菌数总量为3亿个活菌数/ml、霉菌的有效活性菌数总量为20亿个活菌数/ml。
3.利用上述权利要求1或2所述的温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂进行土壤消毒的方法，其特征是包括以下步骤：
（1）选择6～9月份为消毒时期，在冬春作物收获后，首先清除前作物、地膜等物件，其后在地面铺撒农作物秸秆，数量为500～1000kg/666m2，然后在地面铺撒有机肥，数量为1200～2000kg/666m2，最后把所述复合微生物菌剂均匀抛撒在地面，数量为15～25kg/666m2；
（2）深耕土壤层，深度为20～30cm，使农作物秸秆、有机肥、复合微生物菌剂与土壤混合均匀，耕后做成小高畦；
（3）用塑料薄膜全面覆盖畦面，然后在膜下灌满水，时刻保持土壤湿润，使土壤的湿度达到100%，灌水后把覆盖的地膜四周密封好，7天后再覆盖温室、大棚的塑料膜，把温室、大棚严密封闭，从土壤覆盖开始算起，温室、大棚封闭时间为20-25天；
（4）温室、大棚揭开放风，使室内温度降到正常，同时除去地面覆盖的地膜，使地温自然下降到正常，即可进行种植。
4.根据权利要求3所述的利用温室、大棚土壤还原、消毒复合微生物菌剂进行土壤消毒的方法，其特征是消毒时间从六月下旬到八月中旬。
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