CN107298633A

CN107298633A - 一种秸秆堆沤用生物制剂

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Publication number: CN107298633A
Application number: CN201710716479.2A
Authority: CN
Inventors: 章勤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2017-10-27

Abstract

本发明提供一种秸秆堆沤用生物制剂，所述生物制剂包括堆沤制剂以及堆肥制剂，所述堆沤制剂由复合菌液与载体2:3的重量比制备，所述堆肥制剂为饼粉：石灰：尿素按照7‑8:4‑5:3‑4的重量比制备。本发明生物制剂在秸秆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，提高化肥利用率，其操作简便，利于生产。

Description

一种秸秆堆沤用生物制剂

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种秸秆堆沤用生物制剂。

背景技术

经调查，近年来，土壤基础肥力降低，土壤有机质含量下降，已经严重制约着农作物产量和品质的提高。实施秸秆堆沤还田能有效增加土壤有机质含量，逐年改变土壤理化性状，达到改良土壤，培肥地力的良好效果。因此秸秆堆沤还田，是保持和提高土壤肥力的重要途径，是解决目前农作物秸秆利用问题的一条出路。农作物秸秆中含有大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素，是农业生产重要的有机肥源之一。据测定，秸秆的秆、叶、根中含有大量的氮、磷、钾有机原料，分析得出，每100 公斤鲜秸秆中含氮0.48 公斤，磷0.38 公斤，钾1.67 公斤，相当于2.4 公斤氮肥，3.8 公斤磷肥，3.4 公斤钾肥。就山东而言，2500万吨的存积秸秆所含的养分就相当于30万吨尿素，普钙42万吨，硫酸钾53万吨。若将500 公斤农作物秸秆还田，就相当于给土壤施入标准肥50 公斤以上，土壤有机质含量可以获得提高，并且使土壤的容重减少、透水性、透气性、蓄水保墒能力增加，并可使土壤的团粒结构发生变化，保持疏松状态，有效缓解土壤易板结的问题。利用秸秆生产的秸秆生物肥料，肥效更高。据试验，每亩土地基施250公斤秸秆生物肥，其肥效相当于100 公斤碳酸氢铵、50 公斤过磷酸钙和20 公斤的硫酸钾，而且还具有良好的生态效益，是无公害农业的重要肥料源。因此，秸秆通过综合利用作为肥料施入农田，是补充和平衡土壤养分、改良土壤的有效方法，对于促进土地生产良性循环、提高耕地基础地力和农业的可持续发展具有重要意义。

秸秆还田具有促进土壤有机质及氮、磷、钾等含量的增加，协调比例失调的矛盾；提高土壤水分的保蓄能力；秸秆还田技术是保护环境、促进农业可持续发展的战略抉择。通过秸秆还田，能有效增加土壤有机质含量，改良土壤、加速生土熟化、提高土壤肥力。改善植株性状，提高作物产量；改善土壤性状，增加团粒结构等优点。秸秆还田的增肥增产作用显著，一般可增产5%～10%，是促进农业稳产、高产、高速，走可持续发展道路的重要途径。但是要达到这样的效果，并非易事。若方法不当，也会导致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良现象。因此采取合理的秸秆还田措施，才能起到良好的还田效果。

1、秸秆还田补充了土壤养分。作物秸秆含有一定养分和纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和灰分元素，既有较多有机质，又有氮、磷、钾等营养元素。如果把秸秆从田间运走，那么残留在土壤中的有机物仅有10%左右，造成土壤肥力下降。那么，只有通过施肥或秸秆还田等途径才能得以补充。

2、秸秆还田促进了微生物活动。土壤微生物在整个农业生态系统中具有分解土壤有机质和净化土壤的重要作用。有机物的合成由植物叶绿素来完成，有机物的分解则由微生物来完成。秸秆还田给土壤微生物增添了大量能源物质，各类微生物数量和酶活性也相应增加；实行秸秆还田可增加微生物18．9%，接触酶活性可增加33%，转化酶活性可增加47%，尿酶活性可增加17%。这就加速了对有机物质的分解和矿物质养分的转化，使土壤中的氮、磷、钾等元素增加，土壤养分的有效性也有所提高。经微生物分解转化后产生的纤维素、木质素、多糖和腐殖酸等黑色胶体物，具有粘结土粒的能力，同黏土矿物形成有机与无机的复合体，促进土壤形成团粒结构，使土壤容量减轻，增加土壤中水、肥、气、热的协调能力，提高土壤保水、保肥、供肥的能力，改善土壤理化性状。

3、秸秆还田可减少化肥使用量。农业发达国家都很注重施肥结构，如美国农业化肥的施用量一直控制在总施肥量的1/3以内，加拿大、美国大部分玉米、小麦的秸秆都还田。作物所吸收的氮主要来自土壤中的原有氮素。来自化肥的仅占23%－24%。这说明即使施用化肥，土壤有机物对作物生长仍是最重要的。所以，秸秆还田是弥补化肥长期使用缺陷的极好办法。

4、秸秆还田可改善农业生态环境。农村80%的秸秆主要采取燃烧处理，造成污染空气、影响交通、土壤表层焦化等，有时还引起火灾。另外，秸秆随意处置还会影响农业生态环境。所以秸秆还田有利于实现农业废弃物的综合利用。

目前，研制开发理想的作物秸秆快速腐熟剂已成为微生物制剂的一个热点。此类产品在我国农业上的应用处于起步阶段，虽然有些品种已应用了好几年，也有效果好的产品，但多数产品仍存在许多要改进的地方，应用效果也还需要多点试验的验证，特别是在产品质量的技术指标、菌种组合和提高农产品质量方面。现有技术已经知晓的能分解纤维素的细菌芽胞杆菌属（Bacillus）、类芽胞杆菌（Paenibacillus）、假单胞菌属(Pseudomones）、弧菌属(Vibrio），微球菌属(Micrococcus）、链球菌属(Streptococcus）、梭菌属(Clostridium）、原粘杆菌属(Promyxobecterium）、纤维粘菌属(Cytophaga），生胞噬纤维菌属(Sporocytophage）、堆囊菌属(Sorangium）、螺旋体属(Spirochaeta）等等。

现有操作中，很多农户只追求秸秆还田，在秸秆还田后不作处理，秸秆腐熟速度慢、周期长，导致土壤病菌的增加，作物病害家中，影响播种质量以及作物生长及产量。微生物秸秆生物学转化的关键有三：微生物降解木质素和纤维素；生产微生物单细胞蛋白，提高秸秆的营养价值；优化生产工艺。而如何根据分离到的菌株特性，单独或复合，再检测验其分解能力，选定搭配组合更是重中之重。

发明内容

本发明为了解决现有技术在秸秆堆沤中，因为秸秆碳氮比例高，在自然状态下难以被微生物分解，从而导致秸秆还田后在土壤中被分解转化的周期长，难以作为当季作物肥源的问题。提供一种秸秆堆沤用的生物制剂，使用本发明的生物制剂发酵秸秆，得到有机肥料，腐熟还田。

本发明的生物制剂，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，提高化肥利用率，其操作简便，利于生产。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种秸秆堆沤用生物制剂，所述生物制剂包括堆沤制剂以及堆肥制剂。

所述堆肥制剂为饼粉：石灰：尿素按照7-8:4-5:3-4的重量比制备。

所述堆沤制剂由复合菌液与载体2:3的重量比制备；

所述复合菌液由酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、李氏木霉按照6:4:5:3:3:1的体积比混合。

所述酿酒酵母为 (Saccharomyces cerevisiae) ATCC 9763；

所述枯草芽孢杆菌为（Bacillus subtilis）ATCC 6633；

所述鲍曼不动杆菌为（Acinetobacter baumannii）ATCC19606;

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述黑曲霉为（Aspergillus niger）ATCC 6275;

所述李氏木霉为李氏木霉（Trichoderma reesei）ATCC 24449;

所述复合菌剂的制备方法如下：将酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、李氏木霉分别培养至浓度为5-8×10⁹个/ml的菌液，然后按照6:4:5:3:3:1的体积比混合，即得；此菌数浓度范围内的复合菌剂，会快速腐熟秸秆，如果菌数较小，则秸秆复苏的时间会延长，这样会影响下一茬作物的播种，而菌数过多又会增加培养成本。

所述载体为：壳聚糖、凹凸棒土按照重量比2:5重量比制备；

利用上述生物制剂用于秸秆还田的方法，步骤如下：

（1）将秸秆就近运到地边或低洼地，四周挖槽起土30cm以上，堆底压平、拍实，防止跑水；

（2）秸秆堆砌宽度为1.5-2.0米，高1.5-1.8米，长度不限；

（3）堆沤制剂提前一天加10倍重量水稀释（有利于恢复和增强菌种的活力与活性，提高腐熟剂腐化秸秆的效率）获得稀释菌剂，按照秸秆重量的20-30%添加稀释菌剂，混合均匀后，常温下发酵，发酵过程中检测发酵物温度，当温度升至60℃以上时，将混合物料翻堆，此后每隔一天翻堆一次，并检测物料的含水率，当含水率≤25％时结束发酵，得到腐熟产物；

（4）按照腐熟产物：堆肥制剂为3:2的比例添加堆肥发酵制剂，混合均匀后用泥或黑色塑料农膜封严，发酵10 d，获得秸秆发酵的有机肥料，可以直接用于还田。

所述秸秆有机肥按照300kg/亩的施用量将秸秆有机肥均匀撒施在田间作为基肥使用，撒施完毕后对田块进行翻耕即可。

所述作物前茬为玉米，下茬为小麦；

所述饼粉为花生饼、豆饼、菜籽饼或者棉籽饼。

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。

本发明所述的菌种均可通过常规的培养方法得到所需浓度的菌液，限于篇幅，并不一一赘述。

本发明提供的生物制剂能够在低温条件下10-18℃加快秸秆快速还田，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。可在一周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。

本发明所述的微生物种类搭配合理，通过几种不同菌种的协同作用，互补性强，在使用后复合菌剂能够迅速的繁殖，形成优势种群，并能够迅速升温，促进秸秆的分解，且堆腐后有机质等养分含量高；能够利用优势菌破坏秸秆的细胞结构，有效促进淀粉、蛋白质、纤维素、木质素等有效成分的溶出，从而使大部分难降解的蛋白质、纤维素、木质素等氧化分解，以减轻后续降解的压力，且，产生60℃以上的高温来加快玉米秸秆降解的速度，克服了北方气温较低导致的秸秆分解转化周期长的问题；

本发明生物制剂互不拮抗，协同作用，不仅对有机物料有强大腐熟作用，而且在发酵过程中还繁殖大量功能菌并产生多种特效代谢产物，从而刺激作物生长发育，提高作物抗病、抗旱、抗寒能力，功能细菌进入土壤后，可固氮、解磷、解钾，增加土壤养分、改良土壤结构、提高化肥利用率。

本申请在发酵过程中加入尿素能加快形成腐殖质，促进作物肥料的形成，有利于降解周期的缩短，且能使制备出的秸秆有机肥中氮、磷、钾元素含量高，有利于进一步提高土壤肥力。

具体实施方式

实施例1：

所述堆肥制剂为饼粉：石灰：尿素按照7:4:3的重量比制备。

所述堆沤制剂由复合菌液与载体2:3的重量比制备；

所述酿酒酵母为 (Saccharomyces cerevisiae) ATCC 9763；

所述枯草芽孢杆菌为（Bacillus subtilis）ATCC 6633；

所述鲍曼不动杆菌为（Acinetobacter baumannii）ATCC19606;

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述黑曲霉为（Aspergillus niger）ATCC 6275;

所述李氏木霉为李氏木霉（Trichoderma reesei）ATCC 24449;

所述复合菌剂的制备方法如下：将酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、李氏木霉分别培养至浓度为5×10⁹个/ml的菌液，然后按照6:4:5:3:3:1的体积比混合，即得；此菌数浓度范围内的复合菌剂，会快速腐熟秸秆，如果菌数较小，则秸秆复苏的时间会延长，这样会影响下一茬作物的播种，而菌数过多又会增加培养成本。

所述载体为：壳聚糖、凹凸棒土按照重量比2:5重量比制备；

利用上述生物制剂用于秸秆还田的方法，步骤如下：

（1）将玉米秸秆就近运到地边或低洼地，四周挖槽起土30cm以上，堆底压平、拍实，防止跑水；

（2）秸秆堆砌宽度为1.5米，高1.8米，长度不限；

所述作物前茬为玉米，下茬为小麦；

所述饼粉为花生饼。

实施例2：

一种玉米秸秆堆沤用生物制剂，所述生物制剂包括堆沤制剂以及堆肥制剂。

所述堆肥制剂为饼粉：石灰：尿素按照8:5:4的重量比制备。

所述堆沤制剂由复合菌液与载体2:3的重量比制备；

所述酿酒酵母为 (Saccharomyces cerevisiae) ATCC 9763；

所述枯草芽孢杆菌为（Bacillus subtilis）ATCC 6633；

所述鲍曼不动杆菌为（Acinetobacter baumannii）ATCC19606;

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述黑曲霉为（Aspergillus niger）ATCC 6275;

所述李氏木霉为李氏木霉（Trichodermareesei）ATCC 24449;

所述复合菌剂的制备方法如下：将酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、李氏木霉分别培养至浓度为8×10⁹个/ml的菌液，然后按照6:4:5:3:3:1的体积比混合，即得；此菌数浓度范围内的复合菌剂，会快速腐熟秸秆，如果菌数较小，则秸秆复苏的时间会延长，这样会影响下一茬作物的播种，而菌数过多又会增加培养成本。

所述载体为：壳聚糖、凹凸棒土按照重量比2:5重量比制备；

利用上述生物制剂用于秸秆还田的方法，步骤如下：

（2）秸秆堆砌宽度为2.0米，高1.5米，长度不限；

所述作物前茬为玉米，下茬为小麦；

所述饼粉为菜籽饼。

实施例3：农作物秸秆还田对耕层土壤的影响

采用实施例1-2的玉米秸秆还田方法提高土壤肥力，其中，玉米秸秆机械还田时玉米秸秆的施用量为300kg/亩，分别采集试验前以及试验1年后的耕层土壤，分析其基本的理化数值，具体结果见表1：

表1秸秆还田方式对土壤的影响

	有机质（g/kg）	全氮（g/kg）	磷（g/kg）	钾（g/kg）	容重（g/cm³）
						土壤基底值	15.73	1.27	17.5	211.04	1.32
玉米秸秆机械还田	19.23	1.43	19.2	237.03	1.29
						实施例1	27.15	2.62	29.33	281.45	1.19
实施例2	27.36	2.71	28.87	293.73	1.20

从表1可以看出，采用实施例1-2的玉米秸秆还田方法后，土壤的理化性质得到了很大的改变，不仅土壤中营养元素的含量大量增加，肥力大大提高，而且还降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。而采用玉米秸秆机械还田的方式，秸秆腐烂后土壤中氮元素、磷元素增量相对于实施例1和实施例2来说均较小，这是因为玉米秸秆中含有的氮磷元素较低，而且氮磷元素还要受土壤环境(空气、温度、水分、微生物活动)以及作物活力与呼吸强度的影响，含量会进一步降低，为了维持作物生长，一般需要另外施加复合肥，而实施例1和实施例2在发酵的时候就补充了氮、磷、钾元素，维持微生物正常生长，并且剩余的大量氮、磷、钾元素还会遗留在发酵得到的秸秆有机肥中，还田后能够满足土壤微生物和作物生长的需要。

实施例4 本申请生物制剂成分之间协同作用

将实施例一制得的复合菌液作为实验组；

对照一组：不添加酿酒酵母，其余同实施例1；

对照二组：不添加枯草芽孢杆菌，其余同实施例1；

对照三组：不添加鲍曼不动杆菌，其余同实施例1；

对照四组：不添加解淀粉芽孢杆菌，其余同实施例1；

对照五组：不添加黑曲霉菌，其余同实施例1；

对照六组：不添加李氏木霉，其余同实施例1.

空白对照组：不添加复合菌液，仅添加水的空白对照组，

总共8个实验组，2次重复实验。取鲜秸秆进行截取，保证每组实验用的秸秆相当，保持施水量、温度、湿度、阳光日照条件一致，其它条件也基本相同。

分别将八个实验组复合菌液（空白组仅水）提前一天加10倍水稀释获得稀释活化液，按照秸秆重量的20%添加稀释活化液，

将所有实验组置于相同环境并每天定时测量温度、湿度变化，以及秸秆的腐熟程度。

分解率的计算公式为：

腐蚀率(份)＝(腐熟后秸秆的重量/进行腐熟前秸秆的重量)×100％

在同时发酵腐熟7天后，从颜色、手感及抗拉力方面比较八个试验组中的秸秆的分解变化情况参见表2；

表2秸秆腐熟对比试验

实施例1

对照一

对照二

对照三

对照四

对照五

对照六

空白对照

颜色

深灰锈色

褐锈色

灰色

暗青

无明显变化

手感

很软

稍软

软

稍软

硬

气味

很臭

稍臭

微腐

臭

稍臭

微腐

无明显变化

腐蚀率

63%

33%

26%

41%

30%

21%

29%

10%

实施例5 直接腐熟还田对作物产量的影响。

选取前茬为玉米的地块，将地块分成三份，在其他耕种条件相同的情况下，做以下三种处理：

试验1组：将前茬玉米腐熟还田，采用实施例1的方法，将玉米秸秆全量就地还田，然后种植小麦，在小麦生长的过程中不再施加其它肥料；

试验2组：将前茬玉米腐熟还田，采用实施例2的方法，将玉米秸秆全量就地还田，然后种植小麦，在小麦生长的过程中不再施加其它肥料；

对照组：前茬玉米然后种植小麦，小麦生长过程中按照常规用量施用15-15-15氮磷钾三元复合肥；

三种处理情况下，各地块的小麦亩产情况如表3所示。

表3各地块小麦亩产情况

	面积（亩）	产量（Kg/亩）
			试验1组	4	604.3
试验2组	3	617.2
			对照组	3	551.2

由上表可以看出，将玉米秸秆直接腐熟还田后，在后茬作物不施加肥料的同时，小麦仍然较之常规对照组分别增产9.7%和12.1%，由此可见，本发明的玉米秸秆还田方法能够改善土壤理化性质，提高土壤肥力，减少了化肥的施用，并且提高作物产量。

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

1.一种秸秆堆沤用生物制剂，所述生物制剂包括堆沤制剂以及堆肥制剂。

2.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述堆沤制剂由复合菌液与载体2:3的重量比制备。

3.根据权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述堆肥制剂为饼粉：石灰：尿素按照7-8:4-5:3-4的重量比制备。

4.根据权利要求1-3所述的制剂，其特征在于所述复合菌液由酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、李氏木霉按照6:4:5:3:3:1的体积比混合制备。

5.根据权利要求1-4所述的制剂，其特征在于，

所述酿酒酵母为 (Saccharomyces cerevisiae) ATCC 9763；

所述枯草芽孢杆菌为（Bacillus subtilis）ATCC 6633；

所述鲍曼不动杆菌为（Acinetobacter baumannii）ATCC19606;

所述解淀粉芽孢杆菌为（Bacillus amyloliquefaciens）ATCC 23843；

所述黑曲霉为（Aspergillus niger）ATCC 6275;

所述李氏木霉为李氏木霉（Trichoderma reesei）ATCC 24449。

6.根据权利要求1-5所述的制剂，其特征在于所述复合菌剂的制备方法如下：将酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、鲍曼不动杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、李氏木霉分别培养至浓度为（5-8）×10⁹个/ml的菌液，然后按照6:4:5:3:3:1的体积比混合，即得。

7.根据权利要求2所述的制剂，其特征在于所述载体由壳聚糖和凹凸棒土按照重量比2:5重量比制备。

8.根据权利要求1-7所述的制剂，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆或小麦秸秆，优选玉米秸秆。

9.根据权利要求1-8所述制剂，其特征在于，所述饼粉为花生饼粉、豆饼粉、菜籽饼粉或者棉籽饼粉。