CN105191638B - 一种玉米秸秆收获时全量还田的方法 - Google Patents

一种玉米秸秆收获时全量还田的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玉米秸秆收获时全量还田的方法。该方法包括（1）用玉米秸秆抽提液作培养基筛选出对玉米秸秆腐熟活力很强的专属细菌菌株玉米‑7号；（2）用玉米秸秆抽提液，将玉米‑7号细菌、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆和胶冻样芽孢杆菌高密度共同培养得到能在玉米秸秆上迅速旺盛生长的特殊有效微生物群液体菌种；（3）将玉米秸秆打碎，并用微波处理，拌入氮肥，再喷雾接入1‑5%特殊有效微生物群液体菌种，拌匀后结合翻地将玉米秸秆埋入10‑15厘米土层下面后。本发明的玉米秸秆还田后可立即播种下一茬农作物，下一茬农作物比不还田、不追肥的增产39‑59%，具有良好的经济效益和生态效益。

Description

一种玉米秸秆收获时全量还田的方法
技术领域
本发明涉及一种玉米采收后，秸秆收获时全量还田的方法，具体指利用机械和微波先对玉米秸秆进行物理处理，然后接种特殊有效微生物群，再结合翻地当场全量还田并播种下茬作物，下茬作物可比对照增产39%-59%的方法。
背景技术
我国农业每年产生玉米秸秆约3亿吨，用作饲料的不足15%，剩下的两亿多吨大都被焚烧了。秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆，如玉米秸秆等，直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。秸秆还田可改良土壤性质、加速生土熟化、提高土壤肥力。秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。
但秸秆还田也有其不利的一面，若还田的方法不当，也会导致土壤病菌增加，使作物病害加重及发生缺苗、僵苗等不良现象。如果在收割前茬种植后茬时，直接将秸秆翻入土壤中，虽然省工省时，但腐熟很慢，过去东北有一年还田，两年腐烂，三年才见肥效的说法。直接还田也会导致作物病虫害加重及秸秆腐熟时温度过高，造成土壤失水过多和烧苗缺苗、僵苗、等不良现象。如果在堆积腐熟后再施入土壤中，则费工费时，耽误抢收抢种的季节，降低秸秆还田经济效益。
因此，现有的玉米秸秆还田技术存在费工费时、腐熟慢、易发生烧苗缺苗僵苗、易加重下茬作物的病虫等诸多缺陷，需要进行改进。
发明内容
为了克服玉米秸秆在还田时腐熟慢和带菌入土的技术问题，本发明人经过大量实验，终于发明出一种玉米采收后，秸秆当场还田不带病菌入土，在土壤中腐熟快，下一茬农作物增产幅度大的秸秆还田方法。
本发明包括以下几个步骤：
（1）用玉米秸秆加水5-10倍的抽提液，对采集于事先掩埋在10-15厘米深肥沃土壤中5天、尚带绿色的玉米茎秆材料中的细菌进行优化培养12-24小时，划线接种于玉米秸秆抽提液琼脂平板上，于摄氏28-37度温度条件下培养24-48小时，得到数十个单菌落，挑取单个菌落接种于LB斜面培养基上，获得一系列纯培养，经过数轮实验室和田间试验的反复筛选，最后选出对玉米秸秆腐熟活力最强的细菌菌株，命名为玉米-7号菌株；
（2）用5-10倍玉米秸秆抽提液制作无菌琼脂平板，分别接种玉米-7 号细菌、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，在摄氏30-37度条件下培养48小时后，挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落，接种于LB斜面培养基上，作为下一轮诱导驯化的菌种。如此反复诱导驯化5-7次，每次都挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落作为下一次驯化接种的菌种。经数轮反复诱导驯化培养，获得能很好利用玉米秸秆的側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌优秀变异菌株纯培养；
（3）用接种环取玉米-7 号纯培养先在玉米秸秆抽提液无菌琼脂平板中间划一条直线、再用側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌分别与玉米-7 号所划出的直线垂直相交，呈“丰”型，各划一条横线。培养结果证明这四种菌混合培养在玉米秸秆抽提液平板上，互相没有杀菌作用，只有一点竞争抑制作用，可以进行混菌培养；
（4）采用高密度培养措施，将玉米-7 号、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌共同混菌培养于5-10倍玉米秸秆抽提液中，30℃-37℃,200-300转/分钟，25-35小时，得到特殊有效功能微生物群液体菌种（cfu=2.0×1010/ml）；
（5）将玉米秸秆打碎或破碎，并用915MHz功率30W-60W的微波处理5-60秒钟，起到杀死秸秆细胞，促进秸秆腐熟，防止秸秆腐熟过程中温度过高，造成僵苗缺苗、杀死菌原菌和虫卵，减少下茬作物病虫害的作用。往打碎的玉米秸秆中拌入0.1%—0.3%的氮肥，以避免分解细菌与作物对氮的竞争，促进秸秆在土中腐熟；
（6）再喷雾接入1-5%特殊有效微生物群液体菌种，使每克玉米秸秆带有一百万个以上功能微生物群细胞，拌匀后结合翻地，将玉米秸秆埋入表土10厘米-15厘米下的土层中。其上再播种下茬作物的种子（或移栽秧苗）。
所述玉米-7号为短小杆菌，不为连杆状排列，不产生芽孢，是玉米秸秆快速腐熟的专属菌种，且菌种培养基是玉米秸秆抽提液，在玉米秸秆上能迅速旺盛生长；玉米秸秆粉碎后经微波处理，起到杀死杀伤秸秆细胞作用，因死细胞的物质较活细胞的物质易被细菌分解，腐熟过程加快。还因为大量接入细菌，细菌成为优势菌，可以抑制高温放线菌的活动，故秸秆发酵时温度不会过高，致使缺苗僵苗。側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌能利用玉米秸秆的养料进行繁殖，在耕作层土壤中发挥一定的固氮、解磷、解甲作用，进一步提高土壤肥力和杀死根的线虫。再加上微波杀死杀伤作物病原菌和害虫卵，减少下茬作物的病虫害。所以本方法下茬作物生物量能大幅度增产。
与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：
玉米-7号是发明人分离的能使玉米秸秆快速腐熟的专属菌种，最适生长温度范围30-37℃，为短小杆菌，不为连杆菌，接种时每克秸秆表面接种的细菌基数大，且菌种培养基是玉米秸秆抽提液，在玉米秸秆上能迅速旺盛生长；
本发明在玉米秸秆收获时全量还田，省工省时，不耽误玉米收获和下一茬农作物播种季节；玉米秸秆在地里腐熟快，腐熟过程不形成过高温度，不造成缺苗和僵苗；能改良土壤，增加土壤肥力，又不致使土壤病原菌增加和下茬作物病虫害加重。下一茬农作物比不还田、不追肥的对照增产达39%-59%，具有良好的经济效益和生态效益。
微波处理可有效杀虫、杀菌和杀死秸秆细胞，特别高效快捷；玉米采收后，秸秆可以当场还田，省工省时，不耽误收获和下一茬农作物播种季节；秸秆在地里腐熟快，几乎没有直接还田导致土壤病菌增加，作物病害加重及秸秆腐熟时温度过高造成土壤失水过多和烧苗缺苗（僵苗）现象；接种在地里的特殊有效微生物群液体菌种能以粉碎的玉米秸秆作为营养物质来源进行繁殖，使腐熟加快；本方法还能增加土壤肥力，其中的側孢芽孢杆菌具有固氮、杀线虫等作用，巨大芽孢杆具有解磷的作用，胶冻样芽孢杆菌能将土壤中不为作物利用的钾变成可利用的钾；本发明的玉米秸秆还田后可立即播种下一茬农作物，下一茬农作物比不还田、不追肥的增产39-59%，具有良好的经济效益和生态效益。
具体实施方式
以下结合具体实施例对玉米秸秆当场还田的方法进行详细说明。
实施例1：
（1）用玉米秸秆加水8.5倍的抽提液，对采集于事先掩埋在11厘米深肥沃土壤中5天、尚带绿色的玉米茎秆材料中的细菌进行优化培养23小时，划线接种于玉米秸秆抽提液琼脂平板上，于摄氏29度温度条件下培养47小时，得到数十个单菌落，挑取单个菌落接种于LB斜面培养基上，获得一系列纯培养，经过数轮实验室和田间试验的反复筛选，最后选出对玉米秸秆腐熟活力最强的细菌菌株，命名为玉米-7号菌株；
（2）用5-10倍玉米秸秆抽提液制作无菌琼脂平板，分别接种玉米-7 号细菌、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，在摄氏31度条件下培养48小时后，挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落，接种于LB斜面培养基上，作为下一轮诱导驯化的菌种。如此反复诱导驯化7次，每次都挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落作为下一次驯化接种的菌种。经数轮反复诱导驯化培养，获得能很好利用玉米秸秆的側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌优秀变异菌株纯培养；
（3）用接种环取玉米-7 号纯培养先在玉米秸秆抽提液无菌琼脂平板中间划一条直线、再用側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌分别与玉米-7 号所划出的直线垂直相交，呈“丰”型，各划一条横线。培养结果证明这四种菌混合培养在玉米秸秆抽提液平板上，互相没有杀菌作用，只有一点竞争抑制作用，可以进行混菌培养；
（4）采用高密度培养措施，将玉米-7号、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌共同混菌培养于6倍玉米秸秆抽提液中，34℃,250转/分钟，34小时，得到特殊有效功能微生物群液体菌种（cfu=2.2×1010/ml）；
（5）将玉米秸秆打碎或破碎，并用915MHz功率50W的微波处理58秒钟，起到杀死秸秆细胞，促进秸秆腐熟，防止秸秆腐熟过程中温度过高，造成僵苗缺苗、杀死菌原菌和虫卵，减少下茬作物病虫害的作用。往打碎的玉米秸秆中拌入0.11%的氮肥，以避免分解细菌与作物对氮的竞争，促进秸秆在土中腐熟；
（6）再喷雾接入4.7%特殊有效微生物群液体菌种，使每克玉米秸秆带有一百万个以上功能微生物群细胞，拌匀后结合翻地，将玉米秸秆埋入表土14厘米下的土层中。其上再播种下茬作物的种子（或移栽秧苗）。
所述玉米-7号为短小杆菌，不为连杆状排列，不产生芽孢，是玉米秸秆快速腐熟的专属菌种，最适生长温度范围30-37℃。
实施例2：
（1）用玉米秸秆加水5.8倍的抽提液，对采集于事先掩埋在14厘米深肥沃土壤中5天、尚带绿色的玉米茎秆材料中的细菌进行优化培养13小时，划线接种于玉米秸秆抽提液琼脂平板上，于摄氏35度温度条件下培养27小时，得到数十个单菌落，挑取单个菌落接种于LB斜面培养基上，获得一系列纯培养，经过数轮实验室和田间试验的反复筛选，最后选出对玉米秸秆腐熟活力最强的细菌菌株，命名为玉米-7号菌株；
（2）用8.8倍玉米秸秆抽提液制作无菌琼脂平板，分别接种玉米-7 号细菌、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，在摄氏32度条件下培养48小时后，挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落，接种于LB斜面培养基上，作为下一轮诱导驯化的菌种。如此反复诱导驯化7次，每次都挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落作为下一次驯化接种的菌种。经数轮反复诱导驯化培养，获得能很好利用玉米秸秆的側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌优秀变异菌株纯培养；
（3）用接种环取玉米-7 号纯培养先在玉米秸秆抽提液无菌琼脂平板中间划一条直线、再用側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌分别与玉米-7 号所划出的直线垂直相交，呈“丰”型，各划一条横线。培养结果证明这四种菌混合培养在玉米秸秆抽提液平板上，互相没有杀菌作用，只有一点竞争抑制作用，可以进行混菌培养；
（4）采用高密度培养措施，将玉米-7号、側孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌共同混菌培养于7.5倍玉米秸秆抽提液中，36℃,280转/分钟，30小时，得到特殊有效功能微生物群液体菌种（cfu=2.4×1010/ml）；
（5）将玉米秸秆打碎或破碎，并用915MHz功率45W的微波处理10秒钟，起到杀死秸秆细胞，促进秸秆腐熟，防止秸秆腐熟过程中温度过高，造成僵苗缺苗、杀死菌原菌和虫卵，减少下茬作物病虫害的作用。往打碎的玉米秸秆中拌入0.24%的氮肥，以避免分解细菌与作物对氮的竞争，促进秸秆在土中腐熟；
（6）再喷雾接入4.2%特殊有效微生物群液体菌种，使每克玉米秸秆带有一百万个以上功能微生物群细胞，拌匀后结合翻地，将玉米秸秆埋入表土11厘米下的土层中。其上再播种下茬作物的种子（或移栽秧苗）。
所述玉米-7号为短小杆菌，不为连杆状排列，不产生芽孢，是玉米秸秆快速腐熟的专属菌种，最适生长温度范围30-37℃。

Claims (2)

1.一种玉米秸秆收获时全量还田的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）用玉米秸秆加5-10倍的水获得的抽提液对采集于事先掩埋在10-15厘米肥沃土壤中5天、尚带绿色的玉米茎秆材料中的细菌进行优化培养12-24小时，划线接种于玉米秸秆抽提液琼脂平板上，于摄氏28-37度温度条件下培养24-48小时，得到数十个单菌落，挑取单个菌落接种于LB斜面培养基上，获得一系列纯培养，经过数轮实验室和田间试验的反复筛选，最后选出对玉米秸秆腐熟活力强的细菌菌株，命名为玉米-7号菌株；
（2）用玉米秸秆加5-10倍的水获得的抽提液制作无菌琼脂平板，分别接种玉米-7 号细菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，在30-37℃条件下培养48小时后，挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落，接种于LB斜面培养基上，作为下一轮诱导驯化的菌种；如此反复诱导驯化5-7次，每次都挑取4个菌种平板上生长的菌落中直径最大的菌落作为下一次驯化接种的菌种，经数轮反复诱导驯化培养，获得能很好利用玉米秸秆的玉米-7 号细菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌优秀变异菌株纯培养；
（3）用接种环取玉米-7 号纯培养先在玉米秸秆抽提液无菌琼脂平板中间划一条直线、再用侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌分别与玉米-7 号所划出的直线垂直相交，呈“丰”型，各划一条横线；
（4）采用高密度培养措施，将玉米-7号、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌共同混菌培养于用玉米秸秆加5-10倍的水获得的抽提液中，摄氏30-37度，每分钟200-300转，培养25-35小时，得到特殊有效功能微生物群液体菌种，cfu在2.0×1010/ml以上；
（5）将玉米秸秆粉碎后并用915MHz功率30W-60W的微波处理5-60秒钟，往打碎的玉米秸秆中拌入0.1%—0.3%的氮肥；
（6）喷雾接入1-5%特殊有效微生物群液体菌种，使每克玉米秸秆带有一百万个以上功能微生物群液体细胞，拌匀后结合翻地，将玉米秸秆埋入表土10厘米-15厘米下的土层中，其上再播种下茬作物的种子或移栽秧苗。
2.根据权利要求1所述玉米秸秆收获时全量还田的方法，其特征在于：所述玉米-7号为短小杆菌，不为连杆状排列，不产生芽孢；最适生长温度范围30-37℃。
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