CN104099282B - 环保秸秆降解剂 - Google Patents

Abstract

本发明要求保护一种环保秸秆降解剂，它由下述重量百分比原料配制而成：产黄纤维单胞菌20%，黄孢原毛平革菌20%、胶胨样芽孢杆菌18%，铜绿假单孢菌15%，黑曲霉10%，吸水链霉菌7%，红球菌7%，脱氮副球菌3%。本发明提供的环保秸秆降解剂加快秸秆发酵，其复合微生物间具有良好的协同效应；对难以降解的玉米、水稻等秸秆具有高效的降解性能，适应外界环境能力强；该菌剂主要应用于农业种植中作物秸秆腐熟还田，将其转化为高效、安全、环保的生物有机肥。

Description

环保秸秆降解剂

技术领域

本发明属于农业微生物在处理农作物秸秆上的应用领域，具体涉及一种环保秸秆降解剂及其在秸秆生物反应堆和堆沤上的应用。

发明内容

随着我国农业产量的提高，农作物秸秆(如玉米秸、麦秸、高粱秸、花生壳、花生秆、米糠、稻草、树叶等)的出量也在成倍增加。据有关统计资料记载，全国目前各类农作物秸秆的产量每年在达7～10亿吨，，其数量相当于北方草原产量的60倍。长期以来，农作物秸秆的处理问题一直是令广大农民和各级政府倍感头疼的问题，过去由于开发利用技术的缺乏、市场信息闭塞以及农民秋耕播种时间短暂等原因，绝大多数秸秆被废弃于河道、路旁腐烂或在田间被直接焚毁，不但堵塞河道和道路交通，而且严重污染了环境并造成资源的巨大浪费。

由于秸秆在短期内不易腐解，导致秸秆资源长期没有得到合理的开发，除少量用于垫圈、喂养牲畜、部分用于堆沤肥外，大部分都作为生活燃料烧掉了，在种植业为主的地区，作物秸秆已经成为生产中的障碍。所以，焚烧秸秆遍及广大乡村，由此引起环境污染与有机资源的严重浪费。据统计，全国用作还田和有机肥料的作物秸秆仅占总量的20％左右，焚烧占17％，秸秆燃烧后主要产物为二氧化碳，一氧化碳，二氧化硫等有害气体，这些气体进入大气后造成严重的环境污染。每到收获季节农村出现“村村点火，处处冒烟”的景象,秸秆焚烧有四大坏处：一是浪费资源，导致大量有机物不能回田；二是严重污染环境；三经常引发火灾和交通事故；四破坏农田生态系统物质循环，造成土壤肥力下降。

秸秆直接还田是近年来推广的项目，采用秸秆还田机作业，机械化程度高，秸秆处理时间短，在土壤里腐烂时间长，影响犁耕和旋耕作业，不利于播种，近年来，经常发生将秸秆烧掉的事情，既达不到秸秆资源利用的目的，又污染了环境。

利用生物技术快速处理秸秆是当前应用较多的解决方法。秸秆纤维素含量高，也存在少量木质素，C/N比过高，需要加入可利用木质素、纤维素和蛋白质的功能菌及抗病增肥效的菌，并加入调节C/N比的豆粕、麦麸和尿素等。微生物对纤维素的降解是通过分泌到胞外的游离纤维素酶，以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维素。利用微生物可将纤维素最终分解成为二氧化碳和水，而通过微生物自身的生长又可产生大量的菌体蛋白，因此运用微生物法处理秸秆，可以大幅度提高其营养价值，与物理化学方法相比，具有许多无可比拟的优点。选育和利用作物秸秆高效降解微生物菌株，研发高效降解菌剂，建立作物秸秆田间原位生物转化还田技术，是目前国内外重要发展趋势之一。

发明内容

本发明的目的是提供了一种环保秸秆降解剂，其特征在于它由可分解木质素、纤维素、蛋白质、抗病和菌肥多种功能的多种菌株复合而成，解决现有技术在秸秆发酵降解过程中所利用的微生物菌剂种类单一、分解能力弱、纤维素总降解率低以及发酵周期长等问题，提供一种高效环保秸秆降解剂。

本发明的另一个目的是提供一种制备秸秆有机肥料的方法，其使用本发明的环保秸秆降解剂发酵秸秆，得到有机肥料，腐熟还田。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种环保秸秆降解剂，该菌剂的活性成分为下列重量百分比的原料：

产黄纤维单胞菌20%，黄孢原毛平革菌20%、胶胨样芽孢杆菌18%，铜绿假单孢菌15%，黑曲霉10%，吸水链霉菌7%，红球菌7%，脱氮副球菌3%。

上述菌剂中，所述产黄纤维单胞菌具体可为产黄纤维单胞菌（cellulomonasflavigena）ATCCNo.482;

所述黄孢原毛平革菌具体可为黄孢原毛平革菌（phanerochaetechrysosporium）ATCC20696;

所述胶胨样芽孢杆菌具体可为胶胨样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）CGMCCNO.3769；

所述铜绿假单孢菌具体可为铜绿假单孢菌（Pseudomonasaeruginosa）ATCC15442；

所述黑曲霉具体可为黑曲霉（Aspergillusnige）CCTCCNo：M206034；

所述吸水链霉菌具体可为吸水链霉菌（Streptomyceshygroscopicus）CCTCCNo：M203062；

所述红球菌优选为红球菌（Rhodococcusrhodochrous）ATCC15906；

所述脱氮副球菌具体可为脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)ATCC13543。

本发明的微生物复合菌剂可以为液体菌剂，也可以为固体菌剂。

本发明的秸秆发酵复合菌剂，各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，其制备方法简便，方法易行，由于在处理的过程中物料得到彻底腐熟，产生大量功能微生物以及多种代谢产物如植物激素、抗生素等，从而刺激作物生长发育，提高土壤养分，改良土壤结构，其操作简便，利于生产。

本申请发明人经过多年创造性劳动，经过大量筛选试验，对菌株进行合理配伍，获得的菌剂配方合理，使用方便，腐熟秸秆速度快，采用现代微生物发酵工程技术，将筛选培养的多种能够高效产生纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶的功能菌株组合培养而成为一种复合微生物菌剂，产黄纤维单胞菌20%，黄孢原毛平革菌20%、胶胨样芽孢杆菌18%，铜绿假单孢菌15%，黑曲霉10%，吸水链霉菌7%，红球菌7%，脱氮副球菌3%。多功能菌株构成，具有菌株组合新、结构稳、酶活强、菌数高等特点。本发明提供的复合微生物菌剂加快秸秆发酵，该菌剂微生物间具有良好的协同效应；对难以降解的玉米、水稻等秸秆具有高效的降解性能，尤其是在低温条件下；适应外界环境能力强；该菌剂主要应用于农业种植中作物秸秆腐熟还田，将其转化为高效、安全、环保的生物有机肥。

本发明的环保秸秆降解剂能快速腐熟农作物秸秆，可在7－10天左右将田间秸秆迅速腐熟，相对于现有技术的菌剂大大减少了腐熟时间，解决了农作物秸秆还田中存在腐熟慢、还田难的问题，提高了土壤有机质含量，起到了“用地养地”的作用，破解了长期以来在秸秆还田问题上政府鼓励、农民懈怠的困局。

本发明所述菌种均可以从中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)以及美国模式培养物集存库（ATCC）购买得到。

本发明还提供了一种环保秸秆降解剂的制备方法，其中制备步骤是：

A、将产黄纤维单胞菌，黄孢原毛平革菌，胶胨样芽孢杆菌，铜绿假单孢菌，黑曲霉，吸水链霉菌，红球菌，脱氮副球菌按照常规方式活化、培养至菌液中活菌数达到2.0-4.0×10⁸个/克。

B、将以上产黄纤维单胞菌，黄孢原毛平革菌、胶胨样芽孢杆菌，铜绿假单孢菌，黑曲霉，吸水链霉菌，红球菌，脱氮副球菌所培养的菌液按一定的质量比进行搅拌混合获得混合菌液，然后按照混合菌液：麦麸为1：10的重量比例搅拌混合。

C、干燥：将混合好的物料进行干燥，干燥温度为20-50℃，干燥后含水量为20-30％，检验、包装：按质量标准检验，成品按重量进行包装，即得环保秸秆降解剂。

本发明环保秸秆降解剂剂适用于水稻、小麦、玉米等秸秆的还田，可采用直接粉碎平铺或堆腐还田，每亩推荐用量为2kg左右。

1、玉米秸秆旋耕灭茬腐熟还田技术模式

(1)秸秆平铺。上茬作物成熟后采用带粉碎机的收割机收割或将未粉碎的农作物秸秆粉碎为10-15cm，粉碎后的秸秆均匀撒在田间。

(2)施用本发明环保秸秆降解剂。耕地前将秸秆降解剂与适量泥土或底肥拌匀，立即撒施到铺好秸秆的田内。在按当地高产标准施用底肥的同时每亩加施农家粪肥100-200公斤或尿素3-5公斤或碳铵15公斤调节碳氮比。

(3)耕翻灭茬。用灭茬旋耕机进行灭茬，将作物秸秆翻埋入耕层土壤内，然后灌水，淹水7-10厘米深，机插秧淹水1-3厘米深。

(4)日常管理。其它施肥及病虫害防治参照高产要求正常进行。

2、环保秸秆菌剂在水稻秸秆堆沤中的应用：

整理水稻秸秆，控制水分55～60%，每1亩方农作物秸秆加入1公斤复合菌剂，翻捣均匀；

将预处理好的农作物秸秆堆成长梯形，堆顶宽1米，堆底宽2米，堆高夏秋季1.2～1.5米、冬春季1.5～2.0米，堆长根据场地而定，每堆体积不少于5方；

发酵开始后，当20～30厘米深处物料温度升至55℃时保持2天，然后翻捣一次，当堆温再次升至55℃后，保持2天，然后翻捣一次；之后根据堆温情况进行翻捣，温度上升时期不翻捣，温度停止上升则翻捣，并重复这一步骤，直到堆温与室外温度相同、水分降至30%以下时，即完成了发酵过程。

具体实施方式

实施例1：

一种环保秸秆降解剂，该菌剂的活性成分为下列重量百分比的原料：

产黄纤维单胞菌20%，黄孢原毛平革菌20%、胶胨样芽孢杆菌18%，铜绿假单孢菌15%，黑曲霉10%，吸水链霉菌7%，红球菌7%，脱氮副球菌3%。

上述菌剂中，所述产黄纤维单胞菌具体为产黄纤维单胞菌（cellulomonasflavigena）ATCC482;

所述黄孢原毛平革菌具体为黄孢原毛平革菌（phanerochaetechrysosporium）ATCC20696;

所述胶胨样芽孢杆菌具体为胶胨样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）CGMCCNO.3769；

所述铜绿假单孢菌具体为铜绿假单孢菌（Pseudomonasaeruginosa）ATCC15442；

所述黑曲霉具体为黑曲霉（Aspergillusnige）CCTCCNo：M206034；

所述吸水链霉菌具体为吸水链霉菌（Streptomyceshygroscopicus）CCTCCNo：M203062；

所述红球菌具体为红球菌（Rhodococcusrhodochrous）ATCC15906；

所述脱氮副球菌具体为脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)ATCC13543。

环保秸秆降解剂的制备方法为：

A、将产黄纤维单胞菌，黄孢原毛平革菌、胶胨样芽孢杆菌，铜绿假单孢菌，黑曲霉，吸水链霉菌，红球菌，脱氮副球菌按照常规方式活化、培养至菌液中活菌数达到2.0×10⁸个/克。

B、将以上产黄纤维单胞菌，黄孢原毛平革菌、胶胨样芽孢杆菌，铜绿假单孢菌，黑曲霉，吸水链霉菌，红球菌，脱氮副球菌所培养的菌液按一定的质量比进行搅拌混合获得混合菌液，然后按照混合菌液：麦麸为1：10的质量比例搅拌混合。

C、干燥：将混合好的物料进行干燥，干燥温度为20-50℃，干燥后含水量为20-30％,检验、包装：按质量标准检验，成品按重量进行包装，即得环保秸秆降解剂。

实施例2

采用实施例1制得的环保秸秆降解剂，实验地点选在山东省兰陵县，主要轮作模式为早稻-晚稻-油菜，早稻收获后全量秸秆还田，实行免耕抛秧。供试作物为杂交稻。

试验结果

水稻收获后将秸秆铺于实验田中，添加本发明环保秸秆降解剂的实验田按照每亩施用2kg实施例1制备的菌剂，对照组则不用秸秆发酵复合菌剂，然后灌水，观察秸秆腐熟变化情况：

表1不同处理的秸秆腐熟情况

实施例3

环保秸秆降解剂在秸秆生物反应堆技术上的使用效果

试验在临沂市沂南县,试验品种为番茄。

试验处理:

处理1：复合菌剂2kg/亩；处理2：对照（未加菌剂）。种植作物为番茄。

12月份定植后，每隔5天对棚内的地温、气温、二氧化碳浓度、果实产量进行数据测试记录，（其中地温、气温、二氧化碳的测试分别在每天的早9时，中午12时，晚16时验测）。

试验结果见表2：

表2

组别	平均地温℃	平均棚温℃	收获期提前天数	平均Co2ppm	产量kg/亩
						实验组	18.7	14.5	16	967	5930
对照组	16.5	12.5	无	456	4723

结果表明，菌剂应用于秸秆生物反应堆上，平均地温为18.7℃，比对照增加2.1℃；平均棚温为14.5℃，比对照增加2.0℃；平均CO₂浓度为967ppm，是对照的2.12倍；收获期比对照提前16天；亩产量为5930kg，增产23%。

综上，秸秆还田对作物生长具有很大的促进作用，本申请的环保秸秆降解剂经申请人多年的创造性劳动，采用现代微生物发酵工程技术，将筛选培养的多种能够高效产生纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶的功能菌株组合培养而成为一种复合微生物菌剂，由，产黄纤维单胞菌，黄孢原毛平革菌、胶胨样芽孢杆菌，铜绿假单孢菌，黑曲霉，吸水链霉菌，红球菌，脱氮副球菌多功能菌株构成，菌剂微生物间具有良好的协同效应，具有菌株组合新、结构稳、酶活强、菌数高等特点，不仅处理了大量剩余秸秆，避免了焚烧秸秆导致的环境污染，同时增产庄稼显著。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种环保秸秆降解剂，其特征在于，所述降解剂由复合微生物菌剂和麦麸按照重量比例为1：5-10混合而成，所述复合微生物菌剂由下述重量百分比的原料制备而成：

产黄纤维单胞菌20%，黄孢原毛平革菌20%、胶胨样芽孢杆菌18%，铜绿假单孢菌15%，黑曲霉10%，吸水链霉菌7%，红球菌7%，脱氮副球菌3%；

所述产黄纤维单胞菌为产黄纤维单胞菌（Cellulomonasflavigena）ATCC482;

所述黄孢原毛平革菌为黄孢原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium）ATCC20696;

所述胶胨样芽孢杆菌为胶胨样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）CGMCCNO.3769；

所述铜绿假单孢菌为铜绿假单孢菌（Pseudomonasaeruginosa）ATCC15442；

所述黑曲霉为黑曲霉（Aspergillusniger）CCTCCNo：M206034；

所述吸水链霉菌为吸水链霉菌（Streptomyceshygroscopicus）CCTCCNo：M203062；

所述红球菌为红球菌（Rhodococcusrhodochrous）ATCC15906；

所述脱氮副球菌为脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans)ATCC13543。