CN106316564A - 一种克服蔬菜连作障碍的生物有机肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用农业有机废弃物和复合微生物菌剂制备能够有效克服蔬菜连作障碍的生物肥料的方法,属于农业有机废弃物无害化处理及其利用技术和生物防治领域。该生物有机肥由畜禽粪便、作物秸秆、蟹壳粉和复合微生物菌剂混和加工制成,各组分的重量份数为:畜禽粪便600~800份、作物秸秆200~400份、蟹壳粉10~50份、复合微生物菌剂5~10份。本发明充分利用畜牧养殖业中的畜禽粪便和种植业中的作物秸秆,既减少了对环境的污染,又实现了这两类农业有机废弃物的资源化利用,变废为宝,制备的生物有机肥对蔬菜根结线虫病、疫病和枯萎病等具有良好的防治效果,同时还能改良土壤、增加土壤肥力、增加作物产量。

Description

一种克服蔬菜连作障碍的生物有机肥及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种利用农业有机废弃物和复合微生物菌剂制备能够有效克服连作障碍的生物有机肥的方法,属于农业有机废弃物无害化处理及其利用技术和生物防治领域。
背景技术
由于我国现代农业产业结构调整、集约化程度提高,以及人们对特定农作物产品需求增加,单一作物或同一科属作物大面积连续种植的现象越来越普遍。作物连作后导致病虫害加重、植株生育状况变差、产量和品质下降,即连作障碍。当前,连作障碍已经成为严重制约我国现代农业,尤其是设施蔬菜产业发展的重要因素。国内外学者普遍认为土壤微生态环境恶化是造成连作障碍的主要原因,土壤微生态环境恶化的直接表现是土传病害发生严重。由于高密度单一种植方式和水肥管理模式,为土壤中病原微生物提供了相对稳定的土壤生态环境,容易导致病原物的累积,从而增加土传病害的发病几率和发病程度。当前防治连作障碍的方法主要包括:(1)化学农药防治;(2)将感病或不耐病的作物与抗病品种嫁接;(3)选用抗病品种;(4)采取轮作倒茬等措施,改善栽培模式;(5)进行土壤消毒,如日光或高温消毒、熏蒸剂熏蒸等,消灭病原物;(6)生物防治,利用生防微生物的拮抗、寄生和竞争等作用,达到控制病害的目的。上述方法可在一定程度上起到抑制土传病害、减轻土壤连作障碍的作用,但也存在一些局限和不足之处。例如,药剂防治会造成环境污染和农药残留等问题;抗病品种抗性较为单一,并且丰产性不佳;土壤消毒在杀灭病原物的同时也会杀死有益微生物,导致土壤生态环境相对脆弱,更容易造成毁灭性的破坏;而微生物菌剂由于受到土壤抑菌作用的影响,其扩繁增殖受到限制,从而影响了生防作用的发挥。
另一方面,伴随着现代农业规模化、集约化与产业化的发展,在实现农产品种类和数量不断增加的同时,以畜禽粪便和农作物秸秆等为主的农业废弃物排放量也飞速增长。我国作物秸秆年均生产量达到7亿吨左右,畜禽粪便年均排放量超过10亿吨,其中2009年畜禽粪便达17.3亿吨,2011年达到30亿吨。据预测,随着现代农业的进一步发展及人口的不断增加,农业废弃物将呈现年均5%~10%的增长态势。对农业废弃物资源化利用的诸多研究显示,农业废弃物在肥料化、饲料化、能源化及碳减排方面潜力巨大,但是,当前农业废弃物随意堆弃和直燃现象十分普遍,加工处理方式相对粗放,不但未能实现农业废弃物的潜在资源价值,而且还引发了严重的农业“立体环境污染”,包括农业地表水污染、农业面源污染以及农村大气环境污染。在环保问题日益突出的形势下,如何合理利用这两类农业有机废弃物,避免对环境的污染,已成为一个亟待解决的问题。加快农业废弃物利用创新技术及综合利用技术的研发与推广具有重要的意义。
本发明针对我国设施蔬菜生产中的限制因素和农业废弃物导致的环境污染问题,将生物防治技术与农业有机废弃物无害化处理及其利用技术有机结合,有效克服了蔬菜连作障碍,同时实现了畜禽粪便和作物秸秆的资源化利用。本发明具有良好的经济效益、环境效益和生态效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种能将农业有机废弃物资源化利用,并通过有机物和有益微生物的复合作用改良土壤理化性状,抑制土传病害,克服连作障碍的生物有机肥及其制备方法。
上述生物有机肥是由富含有机质的畜禽粪便、作物秸秆和蟹壳粉混合后发酵成的有机肥与具有防病功能的复合微生物菌剂混合加工而成,按重量百分比计,各组分分别为:畜禽粪便60~80%、作物秸秆20~40%、蟹壳粉1~5%、复合微生物菌剂5~10%。
上述生物有机肥中畜禽粪便为牛粪、羊粪或鸡粪中的一种或任意两种或三种组合,作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆或棉花秸秆中的一种或任意几种组合。
上述生物有机肥的制备方法为:
(1)有机肥制备:分别将畜禽粪便和作物秸秆进行粉碎,畜禽粪便团块粒度不大于2厘米,作物秸秆长度为0.5~1厘米,将600~800份畜禽粪便与200~400份作物秸秆按重量份数混合,然后加入10~50份的蟹壳粉,充分混合,堆放于槽式发酵池内,堆料高度为1.5米,调节含水量至50~60%。发酵槽底部铺设有供氧管道,正上方有可移动洒水喷头,可通过调节通氧量和水分控制发酵的温度。调节C/N至20~25∶1。夏秋季节,进料1~2天后堆内温度可达50~70℃,发酵周期约7~10天;冬春季节,进料2~3天后堆内温度可达50~70℃,发酵周期约10~15天。物料充分腐熟后再次粉碎过12目筛。
(2)复合微生物菌剂制备:将浓度为1~2×109孢子/克的淡紫拟青霉菌粉与浓度为5~10×109孢子/克的枯草芽孢杆菌菌粉按重量比1~5∶1混合均匀,制备菌剂。
(3)生物有机肥制备:将粉碎后的有机肥经对撞造粒机和抛光整形机制成球形颗粒,然后烘干、冷却、筛分,进入菌剂包膜机;将制备的复合微生物菌剂通过变速加料器均匀投入包膜机内与有机肥颗粒混合,进行包膜,复合微生物菌剂与有机肥的重量比为1∶100~200。
利用上述方法生产的生物有机肥,符合生物有机肥农业行业标准(NY 884~2012),能够改良土壤微生态,改善土壤结构,提高土壤的透水、透气性,预防土壤板结,有效抑制有害病菌繁殖,减轻土传病害侵染,提高作物防病、抗逆能力,提高植物根系活力,促进作物稳健生长,改善作物品质,提高作物产量。
上述生物有机肥中复合微生物菌剂包含真菌淡紫拟青霉(Paecilomyceslilacinus)和细菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),粉剂,过200目筛,两种微生物有效活菌数均不低于0.1亿/克。
上述淡紫拟青霉菌株(Paecilomyces lilacinus),编号为QGHL-07,分离自河北省廊坊市永清县瓦屋辛庄村黄瓜根结线虫卵。该菌株已于2015年10月30日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路1号院3号),保藏登记号为CGMCC No.11579。菌株适合生长的培养基为PDA培养基和查氏培养基,适合生长的pH为6.0~6.8,适合生长的温度为25~28℃。
上述枯草芽孢杆菌菌株(Bacillus subtilis),编号为QGSS-05,分离自山东寿光三元朱村。该菌株已于2015年10月30日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(北京市朝阳区北辰西路1号院3号),保藏登记号为CGMCC No.11563。菌株适合生长的培养基为NA培养基,适合生长的pH为7.0~7.2,适合生长的温度为28~30℃。
上述生物有机肥主要技术指标为:
表1主要技术指标
项目 技术指标
有效活菌数(cfu),亿/g ≥0.2
有机质(以干基计),% ≥45
水分,% ≤20
pH 5.5~8.5
总养分(以干基计),% ≥4.0
注:其它指标符合NY 884-2012的技术要求
上述生物有机肥的特点及优势为:
(1)充分利用畜禽粪便和作物秸秆,既减少了对环境的污染,又实现了这两类农业废弃物的资源化利用,变废为宝。
(2)添加的蟹壳粉中富含甲壳素,甲壳素是一类重要的多糖,其衍生物壳聚糖具有促进植物生长、广谱抗菌、增加植物抗逆性、改良土壤等作用。
(3)由多种有机添加物作为生防微生物的载体,其中的有机碳、氮源充分保证了生物有机肥中有益微生物生长繁殖的营养需求,确保了有益微生物能在土壤中萌发和在植物根际定殖。
(4)添加的枯草芽孢杆菌是从土壤中分离得到的具有较高生防活性的生防菌株,具有抗逆性强、营养要求简单、易于在植物根际定殖、对多种作物的细菌型和真菌型病害具有较好防治效果等优点。
(5)添加的淡紫拟青霉是由黄瓜上根结线虫卵中分离得到的高效寄生菌,该菌株对根结线虫、胞囊线虫和异皮线虫等植物寄生线虫均有较好的防治效果,并且对多种植物病原真菌有较强的抑制作用。
(6)将两种不同功能的生防微生物进行复配制成生物有机肥产品,可以有效防治不同类型的土传病害、克服蔬菜生产中的连作障碍。
具体实施方式
实施例1
有机肥制备:将粉碎后的原料按牛粪300份、羊粪200份、鸡粪100份、玉米秸秆350份、蟹壳粉50份的重量份数进行混合,将混合物料堆放于长度为60.0m,宽度为5.0m,高度为1.8m的槽式发酵池内,槽内堆料高度为1.5m,加水,调节含水量至53%。堆料48小时检测堆内温度为62℃。每天翻堆一次,经过8天物料发酵腐熟完全,堆料温度回落至31℃,此时水分含量为30%。取出物料二次粉碎,过12目筛,得到粉剂有机肥。
复合微生物菌剂制备:将浓度为1×109孢子/克的淡紫拟青霉粉剂与浓度为5×109孢子/克的枯草芽孢杆菌粉剂按重量份数1∶1比例充分混合菌剂得到复合微生物菌剂。
生物有机肥肥制备:粉剂有机肥经对撞造粒机和抛光整形机制成球形颗粒,烘干、冷却、筛分后进入菌剂包膜机,复合微生物菌剂通过变速加料器均匀投入包膜机对有机肥颗粒进行包膜,复合微生物菌剂投入量与有机肥颗粒的重量份数比例为1∶200,均匀包膜后进行包装。
实施例2
有机肥制备:将粉碎后的原料按牛粪200份、羊粪300份、鸡粪170份、玉米秸秆300份、蟹壳粉30份的重量份数进行混合,将混合物料堆放于长度为60.0m,宽度为5.0m,高度为1.8m的槽式发酵池内,槽内堆料高度为1.5m,加水,调节含水量至50%,堆料48小时检测堆内温度为60℃,每天翻堆一次,经过8天物料发酵腐熟完全,堆料温度回落至33℃,此时水分含量为28%。取出物料二次粉碎,过12目筛,得到粉剂有机肥。
复合微生物菌剂制备:将浓度为1×109孢子/克的淡紫紫孢霉菌剂与浓度为5×109孢子/克的枯草芽孢杆菌菌剂按重量份数70∶30的比例混合均匀得到复合微生物菌剂;
生物有机肥制备:粉剂有机肥经对撞造粒机和抛光整形机制成球形颗粒,烘干、冷却、筛分后进入菌剂包膜机,复合微生物菌剂通过变速加料器均匀投入包膜机对有机肥颗粒进行包膜,复合微生物菌剂投入量与有机肥颗粒的重量份数比例为1∶99,均匀包膜后进行包装。
实施例3
有机肥制备:将粉碎后的原料按牛粪400份、羊粪400份、玉米秸秆190份、蟹壳粉10份的重量份数进行混合,将混合物料堆放于长度为60.0m,宽度为5.0m,高度为1.8m的槽式发酵池内,槽内堆料高度为1.5m,加水,调节含水量至55%,堆料48小时检测堆内温度为64℃,每天翻堆一次,经过8天物料发酵腐熟完全,堆料温度回落至32℃,此时水分含量为32%。取出物料二次粉碎,过12目筛,得到粉剂有机肥。
复合微生物菌剂制备:将浓度为2×109孢子/克的淡紫紫孢霉菌剂与浓度为10×109孢子/克的枯草芽孢杆菌菌剂按90份∶10份的重量份数混合均匀得到复合微生物菌剂;
生物有机肥制备:粉剂有机肥经对撞造粒机和抛光整形机制成球形颗粒,烘干、冷却、筛分后进入菌剂包膜机,复合微生物菌剂通过变速加料器均匀投入包膜机对有机肥颗粒进行包膜,复合微生物菌剂投入量与有机肥颗粒的重量份数比例为1∶99,均匀包膜后进行包装。
实施例4
生物有机肥防治黄瓜根结线虫的田间试验
2013年3月15日北京昌平日光温室大棚,试验地块连续三茬种植黄瓜,有根结线虫病发生,有连作障碍问题。
试验处理:
处理1(常规施肥对照):整地时亩施复合肥45kg,过磷酸钙60kg和硫酸钾30kg,该处理为常规施肥;
处理2(基质对照):整地时亩施复合肥15kg,过磷酸钙20kg和硫酸钾10kg,按牛粪300份、羊粪200份、鸡粪50份、玉米秸秆400份、蟹壳粉50份的比例进行混合发酵后得到的有机肥,不添加复合微生物菌剂作基质对照,在黄瓜移栽时每穴施100g;
处理3:整地时亩施复合肥15kg,过磷酸钙20kg和硫酸钾10kg,实施例1中制备的生物有机肥,在黄瓜移栽时每穴施100g;
处理4:整地时亩施复合肥15kg,过磷酸钙20kg和硫酸钾10kg,实施例2中制备的生物有机肥,在黄瓜移栽时每穴施100g;
处理5:整地时亩施复合肥15kg,过磷酸钙20kg和硫酸钾10kg,实施例3中制备的生物有机肥,在黄瓜移栽时每穴施100g;
每小区面积100平米,按生产常规管理方式进行田间管理,在黄瓜收获末期,调查黄瓜根结线虫病情指数,每处理随机调查40株,病情指数分级标准:0级,健康无病(根系上无根结);1级,1%~20%根系上有根结,但根结相互不连接;2级,21%~40%的根系上有根结,仅少量根结相互连接;3级,41%~60%的根系上有根结,半数以下根结相互连接;4级,61%~80%的根系上有根结,半数以上根结相互连接,部分主、侧根变粗呈畸形;5级,80%以上的根系上有根结,且相互连接,多数主、侧根呈畸形。病情指数(%)=∑(各级病株数×相对级数值)/(调查总株数×最高病级数)×100;对每次采收的黄瓜进行称量和记录,试验结束后汇总产量,计算出亩产量。
表2生物有机肥对根结线虫的防治效果及对黄瓜产量的影响
实施例5
生物有机肥对番茄枯萎病的防治效果及对番茄产量的影响
2014年3月22日河北廊坊日光温室大棚,试验地块连续三茬种植相同品种番茄,有枯萎病发生,有连作障碍问题。
试验处理:
各处理小区面积、施肥量和施肥方法同上;按生产常规管理方式进行田间管理,在发病前对将要调查的植株用系红绳的方法做好标记,在移栽后2个月,发生枯萎病,调查死亡株数,计算防治效果,防治效果(%)=(对照死亡率-处理死亡率)/对照死亡率×100,试验过程中发病较为严重的病株出现整株病死的症状;对每次采收的番茄进行称量和记录,试验结束后汇总产量,计算出亩产量。
表3生物有机肥对番茄枯萎病的防治效果及对番茄产量的影响
实施例6
生物有机肥对辣椒疫病的防治效果及对辣椒产量的影响
2014年3月7日河北廊坊日光温室大棚,试验地块连续四茬种植不同品种辣椒,有疫病发生。
试验处理:
各处理小区面积、施肥量和施肥方法同上;按生产常规管理方式进行田间管理,在初花期开始发生疫病,调查病情指数,防治效果(%)=(对照死亡率-处理死亡率)/对照死亡率×100, 试验过程中发病较为严重的病株出现整株病死的症状;对每次采收的辣椒进行称量和记录,试验结束后汇总产量,计算出亩产量。
表4生物有机肥对辣椒疫病的防治效果及对辣椒产量的影响
从温室试验实施例4、5、6可以看出,本发明制备的生物有机肥对根结线虫、枯萎病、疫病常见的土传病害均具有很好的防治效果,植株长势比不施用生物有机肥的常规施肥对照明显旺盛,可以起到克服连作障碍的作用,与常规施肥对照相比,可使黄瓜最低增产25.9%,番茄最低增产18.9%,辣椒最低增产27.9%。

Claims (6)

1.一种克服蔬菜连作障碍的生物有机肥,其特征在于,它是由富含有机质的畜禽粪便、作物秸秆和蟹壳粉混和发酵成的有机肥与具有防病功能的复合微生物菌剂混和加工而成。
2.根据权利要求1所述的生物有机肥,其特征在于,生物有机肥中各组分的重量份数分别为:畜禽粪便600~800份、作物秸秆200~400份、蟹壳粉10~50份、复合微生物菌剂5~10份。
3.根据权利要求1、2所述的生物有机肥,其特征在于,所述畜禽粪便为牛粪、羊粪或鸡粪中的一种或任意两种或三种组合。
4.根据权利要求1、2所述的生物有机肥,其特征在于,所述作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆或棉花秸秆中的一种或任意几种组合。
5.根据权利要求1、2所述的生物有机肥,其特征在于,所述复合微生物菌剂包含淡紫拟青霉和枯草芽孢杆菌,粉剂,过200目筛,两种微生物有效活菌数均不低于0.1亿/克。
6.权利要求1所述的一种克服蔬菜连作障碍的生物有机肥的制备方法,步骤如下:
(1)有机肥制备:分别将畜禽粪便和作物秸秆进行粉碎,畜禽粪便团块粒度不大于2厘米,秸秆长度控制在0.5~1厘米,将600~800份畜禽粪便与200-400份作物秸秆混合,然后加入10~50份蟹壳粉,充分混合,堆放于槽式发酵池内,堆料高度为1~1.5米,调节含水量至50~60%,发酵周期夏秋季节约7~10天,冬春季节约10~15天,物料充分腐熟后再次粉碎过12目筛;
(2)复合微生物菌剂制备:将浓度为1~2×109孢子/克的淡紫拟青霉菌粉与浓度为5~10×109孢子/克的枯草芽孢杆菌菌粉按重量比1~5∶1混和均匀,制备复合微生物菌剂;
(3)生物有机肥制备:将有机肥造粒、烘干、冷却、筛分,然后按1∶100~200比例与复合微生物菌剂混和包膜。
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