CN103271093A - 利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法，具体步骤是：选择大棚种植收获并清理后的休闲期，翻耕土壤；在棚内沿周边筑垄，垄高15-20cm，宽15-20cm；沼气工程厌氧发酵原料导入厌氧发酵罐中发酵，取发酵25天以上排出的新鲜沼液注入沼液贮备池内，搅拌至悬浮状态后，搅拌中加入硫酸铵使其完全溶解，将沼液中铵态氮浓度调整到1000mg/L；将沼液贮备池中的沼液泵出，导入上述大棚内漫灌，淹水周期内土层表面至少保持10cm的沼液，遇蒸发或下渗而使液面下降时，则重复导入沼液，直至淹水周期结束时停止导入沼液，自然通风或晾晒；待土壤含水率达到15-25%时，进行整畦，并结合底肥对土壤翻耕作畦。

Description

利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法

技术领域

本发明涉及一种利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法。属于农业废弃物综合利用领域。 

背景技术

随着农村经济结构的调整，保护地栽培在农村经济发展中的地位和作用越来越突出。但由于长期的大肥大水、土壤缺少淋洗以及种植农作物种类单一等原因，造成土壤中养分失衡，土壤质量急剧恶化，如土壤酸化、盐渍化，土壤病原菌增殖、土壤微生物区系失衡，土传病害加重等连作障碍问题。许多地区保护地种植3-4茬后就出现明显的连作障碍。江苏省农科院对淮安地区30处设施大棚蔬菜病原微生物调查与分离结果统计，大棚土壤中枯萎病菌、疫病菌、青枯病菌的检出率分别达60%、47%、24%，此外，多处大棚还存在腐霉病菌、炭疽病菌、菌核病菌。土传病害发生面积占栽培面积的20-30%。在保护地蔬菜生产中，由土传病害造成的损失占总产量的25%-30％。 

近年来，人们对畜禽粪便能源化技术的开发与应用比较普遍，截止2010年，全国各类沼气工程已达7.27万处，沼气年产气量达140亿立方米，沼气工程作为一项提供清洁能源的技术日趋成熟。但是沼气池连续排放的数量巨大的沼液和沼渣的处理还存在许多问题，如何消纳沼液、沼渣已成为畜禽粪便能源化利用中亟待解决的问题。针对此状况，国家提倡沼液就地消纳，维持种养平衡。 

沼液含有丰富的有效矿质养分、氨基酸、维生素等活性物质，是一种营养丰富的液体肥料。施用沼液能显著改善土壤环境，有利于调节土壤pH值和水、肥、气、热状况，增加土壤有机质、铵态氮、速效钾、速效磷含量，提高土壤蔗糖酶、脲酶活性及微生物碳与土壤有机碳比率，促进土壤生态环境良性循环。此外，很多文献报道沼液中的氨、腐殖酸、氨基酸、B族维生素、植物激素、烷类和酯类对许多植物病原真菌有明显的生长抑制作用，对多种植物病害有较好的防治效果，用沼液处理土壤可使土壤中的病原菌数量降低，具有“药肥”合一的功效。用沼液替代化肥和农药，可减少20％以上的化肥和农药施用量，并显著降低某些病害的发生率，可以发展成一种替代化学农药防治某些植物病害的有效手段。 

国内关于沼液防治农作物病虫害或处理保护地土壤的专利有：（申请）专利号为 201010160064 的专利，是将沼液85-90份、柿叶黄酮0.001－0.005份、稀土0.003－0.006份、硼酸0.3-0.8份、硫酸镁2－5份、磷酸二氢钾3－6份混合组成的调理剂；（申请）专利号为201010512670 的专利，是在沼液中加入拮抗芽孢细菌制备的复合微生物菌剂；（申请）专利号为201110310126的专利，是一种以沼渣和蚯蚓粪为主料，添加氨化褐煤、骨粉、麸皮、豆粕等生产的土壤改良剂；（申请）专利号为200810033989的专利，是将沼液99.6％～99.8％，煤油0.16％-0.3％，洗衣粉0.04％-0.1％混合而成的沼液杀虫液。以沼液为原料处理连作土壤的专利仅有（申请）专利号为201110361630的专利，是在覆膜条件下，采用沼液漫灌后闷棚2-4天的方法解决大棚土壤的连作障碍的方法。 

综观以上材料可以看出，所有的公开专利都是在沼液中添加化学肥料、农药或其他营养成分或杀菌物质或拮抗微生物来生产具防病虫效果的液体肥料或生物农药。还没有在沼液中添加铵态氮，增强沼液抗病效果及稳定性，降低保护地土壤病原菌数量，减轻土传病害发生率的专利或报道。现有的利用沼液处理大棚连作土壤的方法也存在需要覆膜、闷棚等过程，存在操作繁琐复杂、效果不确定等弊端。 

发明内容

本发明的目的在于：针对目前一方面由于塑料大棚和日光温室大面积普及，设施蔬菜生产位置相对固定, 水肥使用不合理, 栽培品种相对单一, 土壤连作障碍现象加剧，另一方面，随着沼气工程大量建设、沼液产生量不断增加，沼液作为一种营养丰富的生物药肥，在农业生产上显示了良好的防治植物病害的效果，却无法得到高效利用的问题，提出一种通过用添加了硫酸铵的沼液淹水的方法，增强沼液防治农作物土传病害效果的方法。 

本发明的目的是这样实现的：一种利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法，包括土壤翻耕与筑垄、沼液制备、沼液漫灌、土壤翻耕作畦，具体步骤如下： 

选择大棚种植收获并清理后的休闲期，翻耕土壤；并在棚内沿周边筑垄，垄高15-20cm，宽15-20cm；

沼气工程厌氧发酵原料导入厌氧发酵罐中发酵，取发酵时间25天以上排出的新鲜沼液注入沼液贮备池内，搅拌至悬浮状态后，取样立即测定沼液铵态氮的浓度，计算铵态氮的添加量，搅拌中加入硫酸铵使其完全溶解，将沼液贮备池内沼液中铵态氮浓度调整到1000mg/L；

将沼液贮备池中的沼液泵出，通过沟灌的方式直接导入上述大棚内漫灌，淹水周期内土层表面至少保持10cm的沼液，遇蒸发或下渗而使液面下降时，则重复导入沼液，直至淹水周期结束时停止导入沼液，自然通风或晾晒；

待土壤含水率达到15-25%时，进行整畦，并结合底肥对土壤翻耕作畦。

在本发明中：所述沼气工程厌氧发酵原料中总固体含量负荷应不低于4.0% 。 

在本发明中：在自然闷棚条件下，当棚内温度40-50℃时淹水周期为7-10天；当棚内温度50-60℃时淹水周期为5-8天；当棚内温度低于30℃时或敞棚条件下淹水周期至少为20天。 

在本发明中：土壤翻耕作畦是指在棚内按照种植行进行整畦，畦高20-30cm，畦宽40-60cm。 

本发明的优点在于：本发明利用的沼液是一种大量廉价易得且无公害的有机液肥，施用于土壤不但能够为农作物提供生长所必须的氮、磷、钾、氨基酸、有机酸、蛋白质等营养成分，而且利用新鲜沼液的还原性和弱碱性的特点，通过额外添加硫酸铵的方法，可增强对土壤病原菌的杀灭作用，改善土壤微生物群落结构，增加土壤肥力。与普通淹水处理连作土壤的方法相比，本发明的方法处理时间缩短，效果更佳；与添加土壤改良剂等相比，本发明制备过程设备、工艺简单，劳动强度弱，投资成本低；与沼液覆膜灌溉相比，本发明省去了覆膜、揭膜的环节，操作更为简单，并且能更多的促进沼液的无害化消纳，保障沼气工程的正常运行、促进资源循环利用具有积极意义。本发明经济适用，易于操作，利于推广；铵强化沼液对茄科类、葫芦科类蔬菜多种病原菌有广谱抑菌效果，施用后可减少化肥、农药的使用量，增加土可溶性有机碳含量，有效减少连作土壤病原菌的数量，降低土壤连作障碍引起的土传病害的发生率。 

具体实施方式

实施例1 

铵强化沼液的制备

发酵原料为猪粪，采集于自江苏省农业科学院附近的养猪场。接种污泥为本研究室猪粪厌氧发酵的消化液，在中温[（37±2）℃]条件下，采用连续流动搅拌反应器（CSTR）进行了厌氧发酵试验，在CSTR 反应器中接种污泥，最后用水调节使总固体含量负荷为4.0%，通入氮气15 min以除去罐内空气，密封。充分发酵28天后，将发酵液放出，导入直径为3.5m，深度为1.2m的圆形沼液贮备池。原始沼液的主要理化状况如表1所示。根据测得的原始沼液的铵态氮浓度，添加适量的硫酸铵使其浓度达到1000mg/L，获得铵强化的沼液，以下简称铵强化沼液。

表1：试验用原始沼液基本理化性状 

实施例2

铵强化沼液对辣椒疫霉菌生长的抑制作用

供试病原真菌辣椒疫霉菌分离自辣椒根腐病病株根际土壤，并由江苏省农科院资环所农业废弃物资源化工程技术研究中心保存。将疫霉菌接种到PDA平板中，28-30℃培养5天后用打孔器打孔获得直径4mm的菌丝块备用。

疫霉菌游动孢子悬液的制备方法：辣椒疫霉菌在V8培养基中培养5 d，打孔取菌落边缘20个菌丝块（Φ6 mm）放入装有15 ml灭菌水培养皿中，长有菌丝的一面朝上，液面淹没菌丝块，光暗交替培养(12 h/12 h) 2 d。再将菌丝块转移入含有5 mL灭菌的试管中，放入 4 ℃冰箱后30 min后取出，待释放出游动孢子，挑出菌丝块，配成游动孢子悬浮液，用血球计数板计得孢子浓度为1×10⁵个/ml。 

对游动孢子萌发的抑制效果试验方法：试验前将直接由实施例1中沼气工程直接获得的新鲜沼液（简称新鲜沼液，下同）、铵强化沼液（实施例1提供的最终产品，下同）、分别在4℃、12 000 r/min离心20 min，上清液过0.22 μm滤膜后备用。吸取10 μl 辣椒疫霉菌游动孢子悬液分别加到有凹面、经灭菌处理的载玻片上，再加入5 μl新鲜沼液或铵强化沼液上清液或无菌水，每个处理3 个重复。载玻片放入培养皿中，培养皿底部用无菌湿润滤纸保湿，将培养皿于28 ℃恒温培养6 h后，在40倍镜下分别观察各处理游动孢子的萌发状况，在每个视野中随即查数100个游动孢子，计算游动孢子萌发率。观察过程中及时补水保湿。 

试验组用5 μl铵强化沼液与10μl疫霉菌游动孢子悬液混合培养；对照1为空白对照，即用5 μl无菌水与10μl疫霉菌游动孢子悬液混合培养；对照2用5 μl新鲜沼液与10μl疫霉菌游动孢子悬液混合培养。 

试验结果如表2。由表2可见，与两个对照相比，铵强化沼液对辣椒疫霉菌游动孢子萌发率显著降低；与新鲜沼液相比，对疫霉菌游动孢子的萌发抑制率提高了13.1%。 

表2：沼液对辣椒疫霉菌游动孢子萌发的抑制效果 

处理	孢子萌发率%	抑制率%
			对照1	76.2	/
对照2	12.5	83.6
			试验组	2.5	96.7

实施例3 

沼液对草莓两种病原菌的平板生长抑制作用。

试验方法：采用平板菌丝生长抑制法：将5ml铵强化沼液或无菌水或新鲜沼液与45ml溶化的50~60℃的PDA培养基混合倒平板，凝固后在平板中央接种1个直径为6mm的病原菌菌丝块， 28℃培养，72 h后测量立枯病菌的菌落直径，120 h后测量枯萎病菌的菌落直径，每处理5个重复。 

试验组为铵强化沼液，即用5ml铵强化沼液与溶化的50~60℃的PDA培养基混合倒平板；对照1为空白对照，即用5ml无菌水与溶化的50~60℃的PDA培养基混合倒平板；对照2为新鲜沼液5ml与溶化的50~60℃的PDA培养基混合倒平板。 

试验结果如表3。由表3可见，与两个对照相比，铵强化沼液对草莓两种病原菌菌丝生长抑制作用显著提高，对枯萎病菌、立枯病菌的抑制率较原始沼液分别提高了9.1%、12.8%。 

       表3：沼液对草莓枯萎病菌和立枯病菌的生长抑制效果 

实施例4

沼液处理对土壤中病原菌数量的影响

以辣椒疫霉菌为例。

试验用3种土壤，分别取自江苏铜山、南京、宜兴的辣椒生产大棚，这3处大棚均连续种植辣椒8年以上，辣椒疫病发生严重。采样时，先去除表层杂物，五点法采集表层5-20cm土样，混匀，风干，磨碎并过2mm筛，保存备用。供试土壤的基本理化性状见表4。每种土壤均设试验组、去离子水对照组1和原始沼液对照组2，每组设3个重复。 

表4 ：供试土壤基本理化性状 

取样地点	有机质g/kg	总氮g/kg	总磷g/kg	速效钾mg/kg	pH
						江苏铜山	16.1	0.98	0.51	143	8.06
江苏南京	6.7	0.56	0.26	194	7.62
						江苏宜兴	10.3	0.78	0.25	186	6.78

试验组：铵强化沼液。

对照组1：去离子水。 

对照组2：新鲜沼液。 

试验前1d，称取2kg预培养土样装入直径20cm，高40cm的PVC桶中，每桶加入数量为1000个孢子/g土的疫霉菌游动孢子后，在PVC桶中装入去离子水或新鲜沼液或铵强化沼液，与土壤混合搅匀，土壤处理温度为30℃/25℃，12h间隔交替，连续进行20d。期间使土壤一直处于淹水状态，根据重量法每天补充水分并保持10cm左右的水层。试验期间于淹水开始和淹水结束分别取样，土壤样品采集时，用直径为5cm的的塑料圆筒垂直插入土壤中, 用注射器将圆筒内的水抽出, 然后将土壤取出，装入事先准备好的塑料袋内。一部分土壤样品置于4℃冰箱储存，用于土壤DOC含量的测定；另一部分土壤置于室内风干，用于土壤DNA的提取。土壤疫霉菌数量的测定采用实时荧光定量PCR法。 

试验结果记录在表5中，由表5可见，无论是去离子水还是沼液处理连作土壤20天，3种土壤中疫霉菌的数量均减少，铜山、南京、宜兴土壤疫霉菌数量较试验开始时分别减少了3个、2个、1个数量级。试验结束时，3种土壤中疫霉菌的数量均以试验组最少，铜山土壤中试验组疫霉菌的数量分别比新鲜沼液对照组和去离子水对照组少54.3%、55.3%；南京土壤中，试验组的疫霉菌数量分别比新鲜沼液对照组和去离子水对照组少60.7%、62.8%；宜兴土壤中，试验组的疫霉菌数量分别比新鲜沼液对照组和去离子水对照组少71.7%、51.8%。与去离子水对照相比，用新鲜沼液处理的土壤中，疫霉菌的数量消减情况受土壤的理化性质的影响较大，pH中性或偏碱土壤经过新鲜沼液处理效果好于去离子水处理，而在酸性土壤中疫霉菌数量比去离子水对照还高。可见，在中性偏碱土壤中，沼液中添加一定量的铵可以提高沼液抑菌效果的稳定性。 

表5：沼液处理前后连作土壤中疫霉菌的数量（拷贝数/克） 

实施例5

铵强化沼液对7种蔬菜病原菌生长的抑制作用

沼液采用铵强化沼液。

供试病原菌：番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、辣椒菌核病菌、辣椒炭疽病菌、黄瓜枯萎病菌、甜瓜炭疽病菌、茄子灰霉病菌。供试病原菌采用马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基培养备用。 

试验方法：采用平板菌丝生长抑制法：将5ml铵强化沼液与45ml溶化的50~60℃的PDA培养基混合倒平板，凝固后在平板中央接种1个直径为6mm的病原菌菌丝块， 28℃培养，96h后测量立枯病菌的菌落直径，每处理5个重复。试验组为实施例1中提供的铵强化沼液。 

试验结果见表6。由表6可知，铵强化沼液对供试的番茄、辣椒、黄瓜、茄子、甜瓜等蔬菜的7种病原菌生长均表现不同程度的抑制作用。其中，对黄瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌的菌丝生长抑制效果最佳，抑制效果菌在60%以上，其次为番茄灰霉病菌、茄子灰霉病菌、辣椒炭疽病菌，对甜瓜炭疽病菌、辣椒菌核病菌的抑制作用较弱。 

表6：铵强化沼液对7种蔬菜病原菌的抑制效果 

病原菌	抑制率%	病原菌	抑制率%
				番茄灰霉病菌	42.1	黄瓜枯萎病菌	69.7
番茄早疫病菌	63.4	甜瓜炭疽病菌	33.8
				辣椒菌核病菌	23.6	茄子灰霉病菌	44.3
辣椒炭疽病菌	46.8

实施例6

沼液处理对大棚辣椒土传病害的防治效果

供试大棚位于江苏省农科院六合基地某大棚，连续种植辣椒5年，土传病害发生严重。实验分为对照组和试验组平行实验，辣椒种植栽培过程中除了对土壤进行处理方法不同外，其他水肥管理措施严格一致。一个大棚为对照组对土壤采用常规处理，另一个大棚为试验组对土壤采用以下方法处理：

选择大棚休闲期，在棚内四周筑垄，垄高15-20cm，宽15-20cm。新鲜沼液取自江苏省农科院六合基地沼气工程。沼液从厌氧发酵罐中直接抽入沼气储存池。经测定，新鲜沼液中铵态氮浓度为373mg/L，经过计算，每升沼液中需添加硫酸铵2.9g，获得铵态氮浓度达到1000mg/L的铵强化沼液。待硫酸铵完全溶解并充分混匀后，由沼液专用输送管道直接输送至大棚外。

将沼液出液管直接放置在大棚一端，通过沟灌的方式，直接进入大棚土壤，流速以不冲起棚内土壤为宜。 

沼液漫灌后液面保持高于土壤表面10cm，若遇蒸发或下渗，则继续灌入铵强化沼液，卷起大棚的盖膜（采用自然敞棚），维持此液面深度20天，停止沼液漫灌。 

沼液处理土壤结束后，含水量在40-60%之间，通风或晾晒，待土壤含水率达到15-25%时，在棚内按照种植行整畦，畦高20-30cm，畦宽40-60cm。作畦后结合底肥对土壤翻耕，进行翻耕，并将基肥均匀的撒入土壤表层，移栽辣椒。 

试验结果如表7所示。由表7可知，采用本技术处理土壤后，辣椒发病率比对照降低57.9%，土壤中的疫霉菌数量减少73.7%。辣椒产量比对照组增加10.7%。试验组土壤中DOC含量比对照增加1.9倍。 

表7：沼液处理连作土壤对辣椒土传病害的防治效果 

    以上各实施例不是对本发明的具体限制，只要依据本领域的基本常识，在本发明的启示下，通过相同的方法达到相同或相似的目的，均落入本发明权利要求的保护范畴。

Claims (4)

1.一种利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法，包括土壤翻耕与筑垄、沼液制备、沼液漫灌、土壤翻耕作畦，具体步骤如下：

a）选择大棚种植收获并清理后的休闲期，翻耕土壤；并在棚内沿周边筑垄，垄高15-20cm，宽15-20cm；

b）沼气工程厌氧发酵原料导入厌氧发酵罐中发酵，取发酵时间25天以上排出的新鲜沼液注入沼液贮备池内，搅拌至悬浮状态后，取样立即测定沼液铵态氮的浓度，计算铵态氮的添加量，搅拌中加入硫酸铵使其完全溶解，将沼液贮备池内沼液中铵态氮浓度调整到1000mg/L；

c）将沼液贮备池中的沼液泵出，通过沟灌的方式直接导入上述大棚内漫灌，淹水周期内土层表面至少保持10cm的沼液，遇蒸发或下渗而使液面下降时，则重复导入沼液，直至淹水周期结束时停止导入沼液，自然通风或晾晒；

d）待土壤含水率达到15-25%时，进行整畦，并结合底肥对土壤翻耕作畦。

2.根据权利要求1所述的利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法，其特征在于：所述沼气工程厌氧发酵原料中总固体含量负荷应不低于4.0% 。

3.根据权利要求1所述的利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法，其特征在于：在自然闷棚条件下，当棚内温度40-50℃时淹水周期为7-10天；当棚内温度50-60℃时淹水周期为5-8天；当棚内温度低于30℃时或敞棚条件下淹水周期至少为20天。

4.根据权利要求1所述的利用铵强化沼液防治农作物土传病害的方法，其特征在于：所述沼液贮备池的直径为3-4m，深度为1-1.5m；土壤翻耕作畦是指在棚内按照种植行进行整畦，畦高20-30cm，畦宽40-60cm。