CN104789490A - 一种复合微生物腐熟菌剂、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合微生物腐熟菌剂、制备方法及应用。所涉及的复合微生物腐熟菌剂，其有效成分包括解淀粉芽孢杆菌Ba168、皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39、哈茨木霉、克鲁斯假丝酵母、黑曲霉以及灰色链霉菌。其制备方法是每个菌株单独发酵；发酵完成后按比例混合使用。所涉及的应用是上述复合微生物腐熟菌剂在降解作物秸秆中的应用。本发明的复合微生物腐熟菌剂不仅充分发挥芽孢杆菌对秸秆自身独特的降解功能，结合微生物复合菌群在秸秆降解过程中高效协同作用，从而高效、快速降解秸秆、并显著提升土壤有机质和腐殖质水平。

Description

一种复合微生物腐熟菌剂、制备方法及应用

技术领域

本发明属于农作物秸秆处理技术领域和微生物菌剂领域，具体的说，涉及一种具有玉米秸秆降解功效的秸秆还田腐熟剂制备。

背景技术

我国是世界上拥有耕地15亿亩的农业大国，随着化肥与农药的使用，为解决世界人口的温饱问题做出巨大的贡献，同时，我国每年产农作物秸秆7亿吨以上，而当前处理的主要方法是就地焚烧，不仅造成严重的大气污染和众多的火灾隐患，还使土壤生态系统恶化，影响农业生产。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种复合微生物腐熟菌剂。

本发明提供的复合微生物腐熟菌剂包括：解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)Ba168、皮尔瑞俄类芽孢杆菌(Paenibacillus peoriae)BC-39、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、克鲁斯假丝酵母(Candida krusei)、黑曲霉(Aspergillus niger)、灰色链霉素(Streptomyces griseus)。

本发明的解淀粉芽孢杆菌Ba168菌株和皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39菌株为本实验室特有菌株，现已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址北京市朝阳区大屯路中科院微生物研究所，保藏编号分别为CGMCC No.6462和CGMCC NO.5900。本发明的哈茨木霉保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号分别为CGMCC N0.7861。本发明的克鲁斯假丝酵母、黑曲霉、灰色链霉素保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏编号分别为CICC1817、CICC41130和CICC23624。

本发明的高效降解秸秆的秸秆还田腐熟剂属于复合微生物菌剂，其特点为每个菌株单独发酵；发酵完成后按比例混合使用。其包括如下重量份的组分：解淀粉芽孢杆菌Ba168 2-4份；皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39 1-3份；哈茨木霉2-3份；克鲁斯假丝酵母0.5-1.5份；黑曲霉1-1.5份；灰色链霉素0.5-1.5份。

可选的，解淀粉芽孢杆菌Ba168含量达到2×10⁸cfu/g以上，皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39含量为2×10⁸cfu/g以上，哈茨木霉、克鲁斯假丝酵母、黑曲霉、灰色链霉素孢子数含量达到2×10⁸cfu/g以上，

本发明的复合微生物菌剂中还可添加添加剂，所述的添加剂为草炭、硅藻土和轻质碳酸钙中的一种或两种以上的组合物。

本发明的复合微生物菌剂中还可添加微量元素。本发明的微量元素包括B、Zn、Mn、Cu和Co中的一种或两种以上，可通过添加H₃BO₃、ZnSO₄·7H₂0、MnSO₄·7H₂0、CuSO₄·5H₂0或Co(NO₃)·6H₂0来提供。

按质量份计，本发明的添加剂的添加量为1-3份。

按质量份计，本发明的微量元素添加量为0.5-1份。

本发明中涉及到的复合微生物腐熟菌剂在高效降解秸秆中的应用。所述秸秆为玉米秸秆。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果:

本发明提供的具有秸秆降解功效的秸秆还田腐熟剂属于复合微生物菌剂，其组分为真菌与细菌搭配的优化组合，六种菌株互不拮抗，并有很好的协同增效作用。

秸秆主要由纤维素，半纤维素以及木质素这些成分组成。对于这些物质的完全降解必须通过多种菌种的协同作用。

本发明中的哈茨木霉具有突出的纤维素酶活力，能有效分解纤维素，在促 进以纤维素为主的秸秆的腐熟有明显作用。

本发明中的黑曲霉是纤维素、半纤维素的强大分解者，具有较高酶活，对木质素也具有良好降解能力，能使包裹在纤维素外的木质素降解，有利于纤维素裸露降解，从而在纤维素酶的生物催化作用下，秸秆中部分纤维素分解成寡糖或单糖，菌剂中的微生物可借助这些糖和温度快速复活并定殖生长。而在发明中首次进行应用的灰色链霉素也可以有效降解纤维素，并可以产生拮抗病原菌的次级代谢产物和植物刺激生长物质，具有一定的抗病作用。

同时，本发明中特有的解淀粉芽孢杆菌Ba168菌株和皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39菌株的纤维素酶活性很高，能保证良好的降解能力，在生长繁殖过程中还可以可产生制霉菌素、短杆菌肽等多种抑菌肽活性物，这些活性物质可抑制作物致病菌的生长，降解蛋白质、果胶质、淀粉等，平衡料液中含氧量、含糖量，从而提高作物抗性。

而发明中所筛选应用的克鲁斯假丝酵母区别于一般酿酒酵母，既能分解纤维素，还能利用前五种功能菌的代谢产物，消除它们对前者的生长抑制，同时促进其它微生物的生长繁殖，充分释放秸秆中的氮、磷、钾等矿物质，提高秸秆腐熟效果，加速腐熟速度。因此，本发明的菌种组合能使其降解效率比单用一种菌株或其他菌群降解效果好。

本发明的复合微生物腐熟菌剂的制备方法特点为每个菌株单独发酵；发酵完成后按比例混合使用，充分发挥各个菌株对秸秆自身独特的降解功能，以及微生物复合菌群在秸秆降解过程中高效协同作用，从而高效、快速降解秸秆、并显著提升土壤有机质和腐殖质水平、大大提高产量、改善作物品质、生态环保。

采用本发明提供的秸秆降解方法降解秸秆所需时间短。可选择经过秸秆预 处理(如稀酸或稀碱处理法)，使纤维素和木质素长链易于断裂，有利于微生物降解，加快了降解过程，缩短了降解时间。现有的秸秆降解通常要半年以上才能达到70％的降解率。而本发明只需三十天即可达到80％以上的降解率。

本发明提供的具有秸秆降解功效的秸秆还田腐熟剂属于降解秸秆的复合微生物菌剂，应用于秸秆还田、快速降解，高效快速环保，并显著提升土壤有机质和腐殖质水平，成本低，方法简便实用，易于工业化应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1：

具有秸秆降解功效的秸秆还田腐熟剂制备，

(I)发酵罐培养液配方：牛肉汁0.5％，蛋白胨0.5％，NaCl 0.5％，豆油0.5％，葡萄糖0.5％,硫酸镁0.08％,磷酸二氢钾0.04％,碳酸钙0.5％，800μm的Cu、Zn、Mn、Fe，搅拌，灭菌处理，测pH值为7-8。

(2)培养过程

其特点的是每个菌株单独培养、发酵，在发酵罐中完成发酵和后续加工后，按比例混合。

将解淀粉芽孢杆菌Ba168、皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39菌株、灰色链霉素和克鲁斯假丝酵母分别划线接种于牛肉汁蛋白胨培养基上，28-30℃培养48h，然后分别接入500mL三角瓶，在30℃，180r/min下，培养18h。然后按1％接种量分别接入到15L种子罐中，在180r/min，pH7.5，通气量0.5vvm下，培养24h后，再按5％的接种量装入到100L的发酵罐中，在200r/min，pH7.5，通气量0.6vvm下，培养3d。

将哈茨木霉和黑曲霉分别接种于PDA固体培养基，在28℃条件下培养60h， 加入无菌水调整孢子浓度到10⁸个/ml，然后将黑曲霉和哈茨木霉分别接入500mL三角瓶，在30℃，180r/min下，培养18h。然后按1％接种量分别接入到15L种子罐中，在180r/min，pH7.5，通气量0.5vvm下，培养24h后，再按5％的接种量装入到100L的发酵罐中，在200r/min，pH7.5，通气量0.6vvm下，培养3d。

发酵完成后，将解淀粉芽孢杆菌Ba168、皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39、哈茨木霉、克鲁斯假丝酵母、黑曲霉、灰色链霉素分别按照3:1:2:1:2:1的重量比将菌液加入灭好菌的草炭或者硅藻土，同时加入0.1％的微量元素(H₃BO₃57mg/L,MnSO₄·7H₂0 43mg/L,ZnSO₄·7H₂0 43mg/L,CuSO₄·5H₂0 40mg/L,Co(NO₃)·6H₂0 25mg/L)，无菌装袋封口，常温保藏。

实施例2:

本发明秸秆降解微生物腐熟制剂的玉米秸秆田间原位地表覆盖微生物降解试验

一、供试材料 

1.试验地：设在陕西省杨凌区大寨乡试验田内。该试验田连年种植玉米和小麦，土壤状况一致，目前产生的秸秆降解均采用自然降解，降解缓慢。

2.试验组合： 

第一组本发明实施例1复合微生物菌剂，第二组为微生物单菌剂1号、2号、3号，各自只包括解淀粉芽孢杆菌Ba168、皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39、哈茨木霉成分，第三组为对照组，常规自然降解。

二、基本情况：

试验分为三个处理组：实验在田间条件下进行，每个小区面积20m2。将新鲜夏玉米秸秆机械粉碎，全量就地直接撒铺在田间(15kg/区，折合500kg/亩)，使其均匀覆盖土壤表面；将按上述实施例配制的处理菌剂均匀地撒施在玉米秸 杆上；将秸秆翻耕或旋耕，耕翻深度在15～20cm；—周后，即在上述地块播种冬小麦。

秸秆腐熟的特征:1、秸秆变成褐色；2、取腐熟后秸秆少量，加清水搅拌后(料水比例一般为1:5-10)放置3-5分钟，浸出液呈淡黄色；3、腐熟颜色、物料结构是否疏松等。

三、试验结果 

1.施剂后秸秆降解情况与未施剂相比30天降解效果见表1。

表1施剂后秸秆降解情况与未施剂相比30天降解效果

表1中的降解效果指标是秸秆降解率，计算方法是降解前加入的预处理后的秸秆质量比较秸秆粉末的质量减少量来计算秸秆降解率。

另一方面，经2年(2012—1013)的试验表明，采用本发明方法与还田秸秆不施用腐熟剂的对照，出苗率提高11％左右，且出苗整齐，有效分蘖数平均提高15.8％。

实施例3：

一、供试材料 

1.试验地：设在陕西省杨凌区大寨乡试验田内。该试验田连年种植玉米和 小麦，土壤状况一致，目前产生的秸秆降解均采用自然降解，降解缓慢。

2.试验药剂： 

供试药剂：第一组本发明实施例1复合微生物菌剂，第二组为微生物单菌剂，只包括解淀粉芽孢杆菌Ba168成分，第三组为对照组，常规自然降解。

二、基本情况：

试验分为三个处理组：实验在田间条件下进行，每个小区面积20m²。在玉米收获时将玉米秸秆打碎，(15kg/区，折合500kg/亩)均匀铺放在田间，进行秸秆还田，第一组添加复合微生物菌剂、第二组添加秸秆降解微生物单菌剂均匀撒在秸秆上，第三组不添加，然后全部组将1000克尿素溶在水中，加入保水剂1％，均匀喷洒秸秆润湿进行发酵降解。

三、试验结果 

1.施剂后秸秆降解情况与未施剂相比30天降解效果见表2。

表2施剂后秸秆降解情况与未施剂相比30天降解效果

实施例4：本发明秸秆降解微生物腐熟制剂的在不同气候生态条件下的玉米秸秆原位地表覆盖微生物降解试验

一、供试材料 

1.试验地：设在陕西省汉中市城固县天明镇试验田内。该试验田连年种植玉米、玉米等，土壤状况一致，目前产生的秸秆降解均采用自然降解，降解缓慢。

2.试验药剂： 

供试药剂：第一组本发明实施例1复合微生物菌剂，第二组为微生物单菌剂，只包括解淀粉芽孢杆菌Ba168成分，第三组为对照组，常规自然降解。

二、基本情况：

试验分为三个处理组：实验在田间条件下进行，每个小区面积20m²。在玉米收获时将玉米秸秆打碎，将秸秆(15kg/区，折合500kg/亩)均匀铺放在田间，进行秸秆还田，第一组添加复合微生物菌剂、第二组添加秸秆降解微生物单菌剂均匀撒在秸秆上，第三组不添加，然后全部组将1000克尿素溶在水中，加入保水剂1％，均匀喷洒秸秆润湿进行发酵降解。

三、试验结果 

1.施剂后秸秆降解情况与未施剂相比30天降解效果见表3。

表3施剂后秸秆降解情况与未施剂相比30天降解效果

以上实施例2-4结果表明，本发明提供的秸秆降解微生物制剂降解秸秆所 需时间短。秸秆还田加施防病虫秸秆腐熟剂，能加快多种作物秸秆的腐熟分解，秸秆可提早约10天腐熟。而且复合菌剂比单一菌剂的功能更强大，效果更佳，多种菌剂之间存在很好的协同增效作用。秸秆腐解后提高了土壤的基本肥力，改善了土壤的理化性质，进而有效的促进作物生长、增加作物产量、改善作物品质、提高作物抗逆性等。经过秸秆预处理，使纤维素和木质素长链易于断裂，有利于微生物降解，加快了降解过程，缩短了降解时间。现有的秸秆降解通常要半年以上才能达到70％的降解率。而本发明只需三十天即可达到80％以上的降解率。该秸秆腐熟菌剂在不同田间的应用试验研究表明，它具有广泛的适应性和稳定的效果。

由田间原位地表覆盖微生物降解试验表明：本发明提供的秸秆降解微生物复合制剂降解秸秆所需时间短，具有很好的协同增效作用。经过秸秆预处理，使纤维素和木质素长链易于断裂，有利于微生物降解，加快了降解过程，缩短了降解时间。现有的秸秆降解通常要半年以上才能达到70％的降解率。而本发明中的复合微生物菌剂只需三十天即可达到70％以上的降解率，而且高效快速环保，并显著提升土壤有机质和腐殖质水平，成本低，方法简便实用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，包括解淀粉芽孢杆菌Ba168、皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39、哈茨木霉、克鲁斯假丝酵母、黑曲霉和灰色链霉素。

2.如权利要求1所述的复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，还包括添加剂，所述添加剂为草炭、硅藻土和轻质碳酸钙中的一种或两种以上的组合。

3.如权利要求1或2所述的复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，还包括微量元素，所述微量元素包括B、Zn、Mn、Cu和Co中的一种或两种以上。

4.如权利要求1所述的复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，包括：按质量份计，解淀粉芽孢杆菌Ba168 2-4份；皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39 1-3份；哈茨木霉2-3份；克鲁斯假丝酵母0.5-1.5份；黑曲霉1-1.5份；灰色链霉素0.5-1.5份。

5.根据权利要求2所述复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，每克复合微生物菌剂中：解淀粉芽孢杆菌Ba168含量为2×10⁸cfu/g以上，皮尔瑞俄类芽孢杆菌BC-39含量为2×10⁸cfu/g以上，哈茨木霉含量为2×10⁸cfu/g以上、克鲁斯假丝酵母含量为2×10⁸cfu/g以上，黑曲霉含量为2×10⁸cfu/g以上，灰色链霉素孢子数含量为2×10⁸cfu/g以上。

6.如权利要求2所述的复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，按质量份计，所述添加剂的添加量为1-3份。

7.如权利要求3所述的复合微生物腐熟菌剂，其特征在于，按质量份计，按质量份计，所述微量元素添加量为0.5-1份。

8.权利要求1所述复合微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，包括每种菌株单独发酵，发酵完成后混合。

9.权利要求1所述复合微生物腐熟菌剂在降解作物秸秆中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆。