CN105028067A - 一种防治黄萎病的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过农用生物降解地膜与生防菌配合防治黄萎病的方法。采用本发明的可生物降解地膜与生防菌-枯草芽孢杆菌配合的方法可以更有效地对黄萎病进行防治，效率更高，持续的有效时间更长。

Description

一种防治黄萎病的方法
技术领域
本发明涉及一种防治棉花黄萎病的方法，特别是一种通过农用生物降解地膜与生防菌配合防治黄萎病的方法。
背景技术
棉花黄萎病是土壤中的病原物在条件适宜时从作物的根部或茎部侵害作物而引起的病害，其病原菌主要是通过土壤有机肥料、灌溉水或者自然流水进行传播危害，危害严重的地块可使作物减产30％-50％。
生物防治是利用农业生态系中自然界有益生物对有害生物的自然控制，植物病害的生物防治由于其安全、有效、低毒、残留少越来越引起人们的重视，采用生物防治无疑成为根治列当的一条较为理想的途径，此外，生物防治可以克服化学农药所带来的弊病，因而成为继农业措施、化学农药防治之后又一重要的防治方法。
现有技术中已有利用枯草芽孢杆菌进行防治黄萎病的报道，然而，该方法中枯草芽孢杆菌的防治效率有限，且效果持续时间也受到施药方式的限制。而直接合成的化学有效物则由于化学农药的半衰期短，在土壤中有效成分停留时间短，药效期短，也存在使用缺陷。因此，开辟新的防治措施已成为当务之急。
地膜技术在农业领域的应用被誉为白色革命，随着实现农业现代化进程的不断推进，目前使用地膜已成为确保农业高产稳产的重要手段。地膜覆盖是一项成熟的农业栽培技术，保水保肥、保持湿度，有效地增加和延长作物生长期，确保了农作物产量的提高。然而，塑料属于高分子化合物，极难降解，既不受微生物锓蚀，也不能自行分解，其降解周期一般为200～300年，降解过程中还会溶出有毒物质，随着地膜栽培年限的延长，残留地膜若得不到及时回收，土壤中的残膜量不断增加，造成土壤结构破坏，阻碍作物根系对水肥的吸收和生长发育，降低土壤的肥力水平。甚至引起地下水难于下渗、土壤次生盐碱化，最终导致土壤质量和作物产量下降。长此下去，必然给后人带来难以解决的污染危害，对农业可持续发展构成严重威胁。大量残膜造成的“白色污染”不但严重影响农业生产的进行，而且对农业环境安全也构成了巨大威胁，形成农业面源污染，影响作物正常生产，造成减产欠收。“过去是拨开土地找地膜，现在是拨开地膜找土地。”农用地膜造成的“白色污染”让人触目惊心。
目前解决塑料造成的“白色污染”主要是有两种方法，其一，是将已使用的塑料回收利用，但这受塑料使用情况、类别以及经济等方面的制约，一般而言可回收的塑料有限，这些塑料大部分以石油为原料制造出的，使用后在大自然条件环境中基本无法降解，并且还可以抵制细菌的侵蚀，所以回收率较低，因而不能彻底而有效的解决“白色污染”；其二，大力推广使用可降解的塑料，这是有效解决“白色污染”问题途径之一。但大部分可降解的塑料基料为聚酯高分子材料，由于聚酯在合成过程中，分子排布为线性排列结构，当制成农用地膜成品时，纵向撕裂强度太低，不能满足正常的铺设地膜的要求，为此在合成时改变分子的分子链排列方式，提高它的支化度，有效地提高分子间的‘绳结’作用，进而提升聚酯高分子材料的物理机械性能，满足作物正常生长所需的铺膜要求。
一种利用生防菌及可生物降解的聚酯农用地膜防治黄萎病的有效方法，成为了发明人在本领域的研究重点。
发明内容
本发明人发现，采用本发明的可生物降解地膜与生防菌-枯草芽孢杆菌配合的方法可以更有效地对黄萎病进行防治，效率更高，持续的有效时间更长。在构建地膜过程中，通过生物防治法从棉花根围土壤中分离获得枯草芽孢杆菌，以生物降解农用地膜为载体，添加一定量的生防菌，制备出的生物降解地膜在进行生物防治时取得良好的防治黄萎病的效果。
本发明涉及一种防治棉花黄萎病的方法，该方法包括以下步骤：(1)获得枯草芽孢杆菌的发酵液；(2)步骤(1)所得发酵液经离心、上柱洗脱、浓缩得到枯草芽孢杆菌粉剂；(3)制备含有上述枯草芽孢杆菌粉剂的生物降解地膜；(4)将经上述制备的一种防治棉花黄萎病的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物。将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间。
优选该生物降解地膜中还含有海藻肥。
优选该生物降解地膜中的海藻肥和枯草芽孢杆菌粉用量相同。
在本发明中，枯草芽孢菌液或其发酵液及菌粉剂的制备方法如下：从棉花根围土壤中分离获得可防治黄萎病的生防菌-枯草芽孢杆菌。将保存在斜面上的枯草芽孢杆菌在PDA平板上活化，挑取菌块在PD培养基中摇培后收集菌。将收集的枯草芽孢杆菌置于1000mL液体NA培养基中，在温度25-28℃、转速400r/min条件下振荡培养40-60h后得到枯草芽孢杆菌发酵液。将枯草芽孢杆菌发酵液在常温下以4800r/min的转速离心35min，取上清液，与30g大孔树脂AmberliteXAD16混合，在28℃、160r/min的转速下振荡4h后，填柱。先用蒸馏水洗柱后，再用丙酮洗脱，收集丙酮洗脱液。将丙酮洗脱液在40℃下旋转蒸发进行浓缩，最后制粉剂，得到枯草芽孢杆菌粉剂。
在本发明中，用于制备地膜的成分包括：(A)一种能够防治棉花黄萎病的含3％PVP的生防菌菌粉，该菌粉为枯草芽孢杆菌；(B)一种或多种选自脂肪族二元酸、二元醇或芳香族的二元酸，它们的环烷基或它们的酯、酸酐的化合物；(C)一种或多种选自钛化合物或锡化合物或与金属盐复合的催化剂；(D)一种或多种选自能够改变分子链排布、提高分子支化度、提高分子量的单体；(E)一种或多种选自能够促进分子链扩展、分子量增大的扩链剂；(F)一种或多种选自一些能够抑制或者延缓共聚物和其他有机化合物在空气中热氧化的有机化合物抗氧剂；(G)一种或多种选自能够有效地吸收波长为280-400纳米的紫外光的紫外线吸收剂；(H)一种或多种选自颗粒粒径在2000目以下的无机填料；(I)一种或多种选自用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质的润滑剂；
其中，所述制备组分(B)选自芳香族中的二元酸(B1)：间苯二甲酸、邻苯二甲酸、联苯二甲酸、4，4-二苯醚二甲酸、2，6-萘二甲酸、1，5-萘二甲酸、1，3-环己烷二甲酸；脂肪族的二元酸(B2)：丙二酸、丁二酸、己二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、二甘醇酸、1，3-环己二甲酸、1，4-环己二甲酸；脂肪族的二元醇(B3)：乙二醇、聚乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、聚丙二醇、1，2-丁二醇、1，4-环己二甲醇、1，5-戊二醇、己二醇、1，8-辛二醇、聚乙二醇醚中、己二酸。所制备单体(B)分别由B1、B2、B3中的一种或多种。
所述制备组分(C)选自氧化钛、四氯化钛、钛酸四丁酯、钛酸四甲酯、钛酸四异丙酯、钛酸四烷基酯、四苯基钛酸酯、醋酸镁、醋酸锌、氧化二丁锡、氧化甲基苯基锡、四乙基锡、氧化六异二锡、氧化六环己基二锡、氧化双十二烷基锡、氢氧化三乙基锡、乙酸三异丁基锡、二月桂酸二苯基锡、三氯化单丁基锡、氯化三丁基锡、甲基锡酸、乙基锡酸、丁基锡酸中的一种或多种。
所述制备组分(D)选自马来酸酐、马来酸聚乙二醇单酯、马来酸双聚乙二醇单醚酯、马来酸酐-丙烯酸、磺化苯乙烯-马来酸酐共聚物、烯丙基聚氧乙烯醚基马来酸酐、聚马来酸酐-丙烯酰胺、聚丙烯酸-马来酸酐、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物中的一种或多种。
所述制备组分(E)选自二异氰酸酯类、HDI、MDI、二酸酐、二酰氯、唑啉、双环氧化合物中的一种或多种。
所述制备组分抗氧剂(F)选自lrganox、抗氧剂1010、1076、168、622、215、B215、B561、BHT、T502、DSTOP、维生素E中的一种或多种。
所述制备组分(G)选自UV-P、UV-O、UV-531、UV-9、UV-327、UV-329、UV-326、UV-328中的一种或多种。
所述制备组分(H)选自滑石粉、珍珠粉、氧化硅、氧化铝、氢氧化镁、贝壳粉、碳酸钙、蒙脱土、高岭土、粘土、硫酸钡、硅灰石中的一种或多种。
所述制备组分(I)选自芥酸酰胺、EBS中的一种或两种。
本发明生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)组分(B)中的(B1)：(B2)：(B3)的摩尔比为：(20～80)∶(20～75)∶(50～180)；
(2)将组分(B)、(C)、(D)按照质量比(100～10000)∶(0.005～80)∶(50～300)：比例混合，通过酯化反应斧、预缩聚反应釜、终缩聚反应釜制备分子量高、支化度高的聚酯共聚物；
(3)将制备分子量高的聚酯共聚物与菌粉(A)、扩链剂(E)、抗氧剂(F)、紫外线吸收剂(G)、无机填料(H)、润滑剂(I)中的一种或多种经过双螺杆挤出机造粒得到聚酯共聚酯母粒；
(4)将聚酯共聚物母粒通过吹膜机进行吹制，得到含可根治列当生防菌且可生物降解的适用于新疆棉田地区的聚酯生物降解农用地膜。
在制备方法中，可以将组分(B)、(C)和(D)物料同时投入酯化缩聚反应釜中进行反应，得到分子量高、支化度高的聚酯共聚物；也可以将聚合单体(B)或(C)同时与(D)在(C)作用下进行反应，得到两种不同的聚酯共聚物，然后再将两种共聚物混合、缩聚，形成嵌段结构的分子量高、支化度高的聚酯共聚物颗粒。可以是分子量高的聚酯共聚物在配有与菌粉(A)、扩链剂(E)、抗氧剂(F)、紫外线吸收剂(G)、无机填料(H)、润滑剂(I)中的一种或多种混合物经过双螺杆挤出机造粒改性得到聚酯共聚物颗粒，输送系统输送至吹膜机组吹制一种含可根治列当生防菌且可生物降解的聚酯农用地膜；该地膜可通过酯化缩聚反应条件、聚酯或聚酯共聚物、菌粉和助剂加料量可以提高对根寄生性杂草列当的致死率，可得到性能优异，便于生产加工、降解周期可控的一类含可防治列当生防菌且可生物降解的聚酯农用地膜。在制备方法中，与可以是可以将组分(B)、(C)、(D)和(F)物料同时投入酯化缩聚反应釜中进行反应，得到超高分子量、支化度高的聚酯共聚物；也可以是超高分子量、支化度高的聚酯共聚物在配有耐热保护剂的菌粉(A)、扩链剂(E)、抗氧剂(F)、紫外线吸收剂(G)、无机填料(H)、润滑剂(I)中的一种或多种混合物均匀后，输送系统输送至吹膜机组吹制一种含生防菌且可生物降解的聚酯农用地膜。
本案中，黄萎病的防治有效率(％)＝(对照组病死株数/调查总株数-试验组病死株数/调查总株数)/(对照组病死株数/调查总株数)×100％。
技术效果
采用生防技术避免了化学药剂的污染，且由于结合了可生物降解地膜的共同作用，避免了防治黄萎病期间需要多次施加生防菌的繁琐步骤，使得防治作用更持久。
本发明所制备的可生物降解的聚酯农用地膜具有较高的物理机械性能，能够适应各地不同气候条件和土壤环境，满足作物的保温、保墒、灭草的功能，在设计的寿命内开始降解，不影响下一季农作物的正常种植，达到“因地制宜、一区一方、精准使用、降解完全、周期可控”的技术要求；解决了耐水性与亲水性平衡的问题，紧贴地面，不易被大风吹走，功能性较好；农用地膜降解均匀且彻底，无残留，无二次污染，无需回收，比重小，厚度可达0.005mm，耗材料少，综合使用成本较低；
农用地膜力学性能优异，达到GB/T13735-1992聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜的力学性能要求；根据‘GBT_19277-2003_受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解和崩解能力的测定_采用测定释放的二氧化碳的方法’测试方法测试120天内降解成二氧化碳和水的降解率达70％以上。
附图说明
附图1：生物降解地膜制备装置
1.原料输出管线
2.催化剂输送管线
3.输出管线
4.输送管线
5.输送管线
6.输送管线
7.助剂管线
8.输送管线
a：酯化反应器；b：预缩聚釜；c：终缩聚釜；d：挤出造粒机；e：次膜机；f：冷却塔；g：助剂储槽；h：原料储存槽；j：精馏塔；o：熔体泵；n：副产物储罐
具体实施方式
实施例1
(1)生防菌菌粉的制备
从棉花根围土壤中分离获得生防菌-枯草芽孢杆菌。将保存在斜面上的枯草芽孢杆菌在PDA平板上活化，挑取菌块在PD培养基中摇培后收集菌。将收集的枯草芽孢杆菌置于1000mL液体NA培养基中，在温度25-28℃、转速300r/min条件下振荡培养40h后得到枯草芽孢杆菌发酵液。将枯草芽孢杆菌发酵液在常温下以4800r/min的转速离心15min，取上清液，与30g大孔树脂AmberliteXAD16混合，在25℃、200r/min的转速下振荡3h后，填柱。先用蒸馏水洗柱后，再用丙酮洗脱，收集丙酮洗脱液。将丙酮洗脱液在40℃下旋转蒸发进行浓缩，最后制粉剂，得到枯草芽孢杆菌粉剂。
(2)聚酯生物降解原料的制备
将相对于1.0mol的对苯二甲酸，以1，4-丁二醇2.2mol、己二酸1.0mol、马来酸酐0.05mol的比例混合好的浆料在75℃时输送至于原料储存槽h内，并通过原料输出管线1进入连续供给酯化反应器a中。同时从管线2输送75℃的钛酸四丁酯0.002mol溶液至酯化反应器a中，反应器a的内部反应温度为230℃、压力为常压下进行反应，通过管线3收集酯化水和副产物以及剩余的聚合单体混合物于精馏塔容器j内，并保持体系稳定后，收集酯化水，待酯化率达到90％以上，并从精馏塔j内经冷却塔f、分离最终至n副产物储罐收集纯度在99.89％以上的副产物THF。从反应器a中通过管线4经浆料泵o至预缩聚斧b内，反应压力为40KPa，反应温度为245℃，反应5h后得到低聚物I。从预缩聚斧b内的低聚物I经熔体泵由管线5输送至终缩聚斧c内，反应温度为245℃，反应压力为1600Pa，反应3h后，得到聚合物II；
(3)生物降解地膜的制备
将得到的100Kg聚合物II经输送管线6并与助剂储罐g经助剂管线7输送0.50Kg的HDI扩链剂、0.3Kg的168、622复合抗氧剂、0.2Kg的uv531紫外线吸收剂、5Kg的氧化硅的无机填料、1.5Kg的EBS润滑剂经过双螺杆挤出造粒机d(造粒温度为140℃～175℃)进行塑化造粒，用此方法的得到的改性共聚酯III。色泽和透明性能良好，杂质较少，支化度27％～32％，熔融指数在2.5～3.0，用GPC法测定其分子量Mn为11.51万，Mw为32.34万，分子量分布为2.81。
将改性共聚酯III由管线8输送至吹膜机组e(吹膜温度在110℃～145℃)中进行吹制地膜制得可生物降解的聚酯生物降解农用地膜成品D。透光度和柔韧性良好，并且适用于新疆地区种植的机械铺设要求。根据GB13735-1992聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜’的技术标准进行检测结果如下：拉伸负荷：横向2.1N、纵向1.9N；断裂伸长率：横向910％、纵向790％；直角撕裂负荷：横向1.3N；纵向1.2N。以上地膜根据GB-T19277-2003_受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解和崩解能力的测定_采用测定释放的二氧化碳的方法的测试方法测试聚合物的生物分解百分率。测试结果为：地膜在4个月分解百分率达到50％以上。
(4)对黄萎病的防治
将经上述制备的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物。将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间，结果显示，与无生物降解地膜埋置的棉花田间对照相比：棉花生长及产量无明显不同；黄萎病发病率均在25％左右，致死率均在17％左右。
实施例2
步骤(1)生防菌菌粉的制备和步骤(2)聚酯生物降解原料的制备同实施例1。
步骤(3)生物降解地膜的制备
经助剂管线7中增加含3％PVP的生防菌菌粉，其中生防菌菌粉3.0Kg，其它如实施例1步骤(3)相同；
将经上述制备的一种防治棉花黄萎病的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物。将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间，结果显示，与无生物降解地膜埋置的棉花田间对照相比：棉花黄萎病发病率7.8％，防病有效率80％。
实施例3
步骤(1)生防菌菌粉的制备和步骤(2)聚酯生物降解原料的制备同实施例1。
步骤(3)生物降解地膜的制备
经助剂管线7中增加含3％PVP的生防菌菌粉和海藻肥，其中生防菌菌粉和海藻肥各3.0Kg，其它如实施例1步骤(3)；
将经上述制备的一种防治棉花黄萎病的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物。将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间，结果显示，与无生物降解地膜埋置的棉花田间对照相比：棉花黄萎病发病率1.8％，防病有效率90％。
实施例4
步骤(1)生防菌菌粉的制备和步骤(2)聚酯生物降解原料的制备同实施例1。
步骤(3)生物降解地膜的制备
在助剂管线7中增加含3％PVP的生防菌菌粉和海藻肥，其中生防菌菌粉3.0Kg，海藻肥1.0Kg，其它如实施例1步骤(3)；
将经上述制备的一种防治棉花黄萎病的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物。将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间，结果显示，与无生物降解地膜埋置的棉花田间对照相比：棉花黄萎病发病率5.7％，防病有效率85％。
实施例5
步骤(1)生防菌菌粉的制备和步骤(2)聚酯生物降解原料的制备同实施例1。
步骤(3)生物降解地膜的制备：
在助剂管线7中增加3.0Kg的海藻肥，其它如实施例1步骤(3)。
将经上述制备的一种防治棉花黄萎病的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物。将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间，结果显示，与无生物降解地膜埋置的棉花田间对照相比：棉花黄萎病发病率15％，致死率9％。
以上说明：1)不加生防菌菌粉的聚酯生物降解地膜不具备防治棉花黄萎病的功能；2)通过实施例2，仅添加一定量的生防菌菌粉的聚酯生物降解地膜具有防治寄生性杂草列当的作用，但效果不明显；3)通过实施例5，仅添加一定量的海藻肥的聚酯生物降解地膜不具有防治寄生性杂草列当的作用，其效果与普通地膜基本相同；4)通过实施例3、4，添加一定量的生防菌菌粉同时添加一定量的海藻肥含量，且当海藻肥含量和生防菌菌粉含量相等时，生防菌菌粉的聚酯生物降解地膜具有防治棉花黄萎病的作用，棉花发病率1.8％，防病有效率90％，效果较明显。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种防治棉花黄萎病的方法，该方法包括以下步骤：（１）获得枯草芽孢杆菌的发酵液；（2）步骤(1)所得发酵液经离心、上柱洗脱、浓缩得到枯草芽孢杆菌粉剂；（３）制备含有上述枯草芽孢杆菌粉剂的生物降解地膜；（4）将经上述制备的一种防治棉花黄萎病的聚酯生物降解地膜，放置在含有两层滤网中间并埋置于土壤下25厘米处，待完全生物降解后取出两层中间的降解剩余物,将此剩余物均匀地洒在长有棉花的田间，其中该生物降解地膜中还含有海藻肥。
2.如权利要求1所述方法，其中该生物降解地膜中的海藻肥和枯草芽孢杆菌粉用量相同。
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Denomination of invention: A method of controlling Verticillium Wilt

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Pledgee: Xinjiang torch Venture Capital Co.,Ltd.

Pledgor: XINJIANG KANGRUNJIE ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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