CN107396770A - 一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法及应用 - Google Patents

一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种能减少农林畜牧业温室气体排放的生物方法及其应用，该技术属于农业及环境保护领域。该技术通过以下步骤实现：将一种能抑制农业温室气体排放(CO2，N2O)的微生物发酵，发酵液中添加大蒜秸秆或叶片腐解物或浸提物，混合均匀，施入土壤或养殖场畜禽粪便中，耕翻土壤，或翻动搅拌畜禽粪便，混匀。通过大蒜腐解物中的杀菌成分和微生物菌株分泌的活性成分抑制土壤和畜禽粪便中纤维素酶、硝酸还原酶，一氧化氮还原酶和硝化、反硝化微生物活性，减少土壤或畜禽粪便中有机物和铵态氮、硝态氮转化为农田温室气体，达到温室气体减排的目的，同时能抑制土传病害的发生，促进作物的生长，发展可持续生态农业。

Description

一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法及应用
技术领域
本发明属于农业技术和环境保护领域，特别涉及一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法及其应用。
背景技术
全球气候变化的主要特征是气候变暖，其主要因子来源于温室效应(英文：Greenhouse effect)，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。
我国目前每年农业排放温室气体大约60亿吨CO2当量，占世界第一位，约占全球农业排放的30％，其中，CH4占总排放的25％，N2O占总排放的52％，CO2占总排放的23％。按来源分析，水稻种植排放14 264.45万吨，占9％；畜牧生产排放42 709.94万吨，占26.94％；土壤排放47 457.81万吨，占29.93％；化肥、能源、农药、农膜等投入引起的排放54 125.11万吨，占34.14％。
目前大家公认的温室气体有六大类，二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、碳氟烃、水、氨气等，其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮主要与农业及农事活动有关。二氧化碳(CO2)是残留在农田土壤中的作物秸秆、动物尸体及有机肥，养殖场的畜禽粪便等有机物经过土壤中各类氧化微生物的好氧或厌氧氧化后的产物；氧化亚氮(N2O)是大气中含量仅次于CO2和CH4的重要温室气体，主要来源于土壤和畜禽粪便中氮素的硝化、亚硝化作用和汽车尾气排放、闪电等；N2O也能够强烈吸收红外线，减少地表通过大气向外空的热辐射，从而导致温室效应，对全球环境及气候变化具有重要的影响。N2O在对流层中性质稳定，增温潜势巨大，其温室效应为同浓度二氧化碳的290-310倍；甲烷(CH4)是主要温室气体之一，其对全球变暖的贡献占20％～39％(IPCC，2007)。大气中的CH4含量已经从工业革命前(1750年)的0.72μmol·mol-1上升到2005年的1.77μmol·mol-1，升高了约2.5倍，并且CH4分子具有很强的红外吸收能力，其单分子增温潜势是CO2的19-25倍(IPCC，2007)，因此CH4被认为是继CO2之后最重要的温室气体之一，其产生、消耗以及排放机制仍然是目前研究的热点问题。在土壤厌氧环境中，以水生植物根系分泌物和脱落物为主的有机物质和土壤有机质在产甲烷菌作用下通过厌氧发酵产生CH4，所以湿地成为温室气体甲烷排放的主要自然途径之一。
甲烷主要发生在淹水的稻田中，旱作土壤中主要的农田温室气体是二氧化碳和氧化亚氮，其中氧化亚氮是温室气体氧化亚氮的主要来源，主要由于农业施用过量氮肥经过硝化微生物和反硝化微生物的氧化作用或还原作用所致。
农林畜牧业温室气体减排技术特别是旱作土壤和畜禽粪便温室气体减排技术的研究，将为农业减排提供新技术和新方法，为人类可持续发展提供保障。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对农林畜牧业温室气体排放问题，开发一种简单易行的方法，提供一种能减少农林牧业温室气体排放生物方法及其应用，这种方法是先将中间气单胞菌发酵48-96小时，然后把大蒜废弃物粉碎，并添加到发酵液中，混合浸提几天，制成产品，在农田土壤或畜禽粪便中喷施该混合液体，可以大大减少整个作物生长期间的农田和/或畜禽粪便温室气体的排放，促进作物生长，减少土传病害，提高土壤生产力，改善作物品质，增加农民经济效益。
技术方案：一种能减少农林牧业温室气体排放生物方法，步骤为：a.将中间气单胞菌(Aeromonas media)1-15千克接种到1000升灭菌培养液中，每1000升培养液含有：可溶性淀粉1.0-50.0kg，NaCl 0.03-0.20kg，KNO3 0.1-0.3kg，K2HPO4·3H2O 0.05-0.2kg，FeSO4·7H2O 0.001-0.01kg，MgSO4·7H2O 0.05-0.1kg，pH值为7.2-7.6。开动发酵罐搅拌轴，并通气，通气量0.2-0.6V/V.M(每分钟每立方米发酵液通气0.2-0.6立方米)，28度连续培养32-48小时，结束，放灌，备用；b.将30-100千克大蒜的废弃物粉碎，加入上述a的1000升发酵液中，搅拌，混匀，20-30度保持48-96小时，过滤，得澄清液；c.根据需要和发酵液过滤后的澄清液中最终中间气单胞菌数量，可以进行适当浓缩，使得上述b澄清液中活菌体和/或芽孢数量在每毫升2亿-10亿个，按重量体积比添加0.1％-2％苯甲酸钠或山梨酸，0.1％-1％氯化钙，彻底混匀，即成产品；d.在正式使用时，每亩使用上述c产品5-20升，均匀喷施于农田土壤表面，立即耕翻土壤，或者同时适量灌溉，种植作物；也可喷施于河流湿地、草原、森林等地，还可以每立方米畜禽粪便喷施0.2-1.8升，可以减少土壤和/或畜禽粪便等温室气体CO2和N2O的形成和排放。
所述能减少农林牧业温室气体排放生物方法在小麦、油菜、玉米、花生大豆、水稻等种植上的应用和养殖场(养鸡、猪、牛、养等)畜禽粪便上的应用。
本技术中中间气单胞菌可以从中科院微生物所、国家菌种保藏中心及申请人处获得。
有益效果：本发明能减少农田、森林土壤和养殖场畜禽粪便温室气体的排放，促进作物生长，减少作物土传病害；其最大的功能是减少农林畜牧业温室气体的排放。
本发明能大大减少农林畜牧业温室气体特别是二氧化碳、氧化亚氮的排放，有利于生态农业可持续发展。
本发明与现有技术相比：
1)本发明中采用的农林畜牧也温室气体减排技术，方法简便、技术简单易行、可操作性强、成本低廉、实用性强；
2)本发明采用的农林畜牧业温室气体减排技术，能通过中间气单胞菌发酵液与废弃大蒜腐解物中抑菌物质抑制土壤、畜禽粪便中纤维素酶、硝化、亚硝化、反硝化微生物的活性，从而抑制土壤或畜禽粪便中有机物转化为二氧化碳、氧化亚氮的速度和数量；同时中间气单胞菌还能抑制一些土传病菌、促进作物生长的作用，提高土壤生产力，促进作物生长。
附图说明
图1是玉米田喷施该技术产品期间土壤温室气体排放变化示意图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的描述：
实施例1：
1.将中间气单胞菌(Aeromonas media)1千克接种到1000升灭菌培养液中，每1000升培养液含有：可溶性淀粉1.5kg，NaCl 0.03kg，KNO3 0.1kg，K2HPO4·3H2O 0.05kg，FeSO4·7H2O 0.001kg，MgSO4·7H2O 0.05kg，pH值为7.2。开动发酵罐搅拌轴，并通气，通气量0.2V/V.M(每分钟每立方米发酵液通气0.2立方米)，28度连续培养32小时，结束，放灌，备用；
2.将30千克大蒜的废弃物粉碎，加入上述发酵液中，搅拌，混匀，25度保持48小时，过滤，得澄清液；
3.在上述澄清液中按重量体积比添加0.1％苯甲酸钠或山梨酸，0.1％氯化钙，彻底混匀，即成产品；
4.在正式使用时，每亩使用上述产品5升，均匀喷施于农田土壤表面，立即耕翻土壤，或者同时适量灌溉，种植作物；也可喷施于河流湿地、草原、森林等地，还可以每立方米畜禽粪便喷施0.5升，可以减少土壤和/或畜禽粪便等温室气体CO2和N2O的形成和排放。
实施例2：
1.将中间气单胞菌(Aeromonas media)5千克接种到1000升灭菌培养液中，每1000升培养液含有：可溶性淀粉20kg，NaCl 0.08kg，KNO3 0.2kg，K2HPO4·3H2O 0.08kg，FeSO4·7H2O 0.001-0.005kg，MgSO4·7H2O 0.08kg，pH值为7.4。开动发酵罐搅拌轴，并通气，通气量0.4V/V.M(每分钟每立方米发酵液通气0.4立方米)，28度连续培养40小时，结束，放灌，备用；
2.将60千克大蒜的废弃物粉碎，加入上述发酵液中，搅拌，混匀，30度保持60小时，过滤，得澄清液；
3.在上述澄清液中按重量体积比添加0.6％苯甲酸钠或山梨酸，0.5％氯化钙，彻底混匀，即成产品；
4.在正式使用时，每亩使用上述产品10升，均匀喷施于农田土壤表面，立即耕翻土壤，或者同时适量灌溉，种植作物；也可喷施于河流湿地、草原、森林等地，还可以每立方米畜禽粪便喷施1.0升，可以减少土壤和/或畜禽粪便等温室气体CO2和N2O的形成和排放。
实施例3
1.将中间气单胞菌(Aeromonas media)15千克接种到1000升灭菌培养液中，每1000升培养液含有：可溶性淀粉50.0kg，NaCl 0.20kg，KNO3 0.3kg，K2HPO4·3H2O 0.2kg，FeSO4·7H2O 0.01kg，MgSO4·7H2O 0.1kg，pH值为7.6。开动发酵罐搅拌轴，并通气，通气量0.6V/V.M(每分钟每立方米发酵液通气0.6立方米)，28度连续培养48小时，结束，放灌，备用；
2.将100千克大蒜的废弃物粉碎，加入上述发酵液中，搅拌，混匀，30度保持96小时，过滤，得澄清液；
3.在上述澄清液中按重量体积比添加2％苯甲酸钠或山梨酸，1％氯化钙，彻底混匀，即成产品；
4.在正式使用时，每亩使用上述产品20升，均匀喷施于农田土壤表面，立即耕翻土壤，或者同时适量灌溉，种植作物；也可喷施于河流湿地、草原、森林等地，还可以每立方米畜禽粪便喷施1.5升，可以减少土壤和/或畜禽粪便等温室气体CO2和N2O的形成和排放。
本发明的应用实例：
将本发明技术用于玉米、小麦和猪粪的应用上。
1、参照实施例1，在玉米播种前，每亩施用10升混合发酵液，收获后，跟没有采用本技术的对照田块相比，二氧化碳排放减少37％，氧化亚氮排放减少64％(图1)；
2、参照实施例2，在小麦种植前，每亩施用12升混合发酵液，收获后，跟没有采用本技术的对照田块相比，二氧化碳排放减少32％，氧化亚氮排放减少69％；
3、参照实施例3，在1立方米的猪粪堆上，喷施800毫升混合发酵液，每隔3天采集文斯气体样进行分析，跟没有采用本技术的对照猪粪堆相比，二氧化碳排放减少31％，氧化亚氮排放减少52％。

Claims (6)

1.一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法，其特征在于步骤为：
a.将中间气单胞菌(Aeromonas media)1-15千克接种到1000升灭菌培养液中，每1000升培养液含有：可溶性淀粉1.5-50.0kg，NaCl 0.03-0.20kg，KNO3 0.1-0.3kg，K2HPO4·3H2O0.05-0.2kg，FeSO4·7H2O 0.001-0.01kg，MgSO4·7H2O 0.05-0.1kg，pH值为7.2-7.6。开动发酵罐搅拌轴，并通气，通气量0.2-0.6V/V.M(每分钟每立方米发酵液通气0.2-0.6立方米)，28度连续培养32-48小时，结束，放灌，备用；
b.将30-100千克大蒜的废弃物粉碎，加入上述a的1000升发酵液中，搅拌，混匀，20-30度保持48-96小时，过滤，得澄清液；
c.根据需要和发酵液过滤后的澄清液中最终中间气单胞菌数量，可以进行适当浓缩，使得上述b澄清液中活菌体和/或芽孢数量在每毫升2亿-10亿个，按重量体积比添加0.1％-2％苯甲酸钠或山梨酸，0.1％-1％氯化钙，彻底混匀，即成产品；
d.在正式使用时，每亩使用上述c产品5-20升，均匀喷施于农田土壤表面，立即耕翻土壤，或者同时适量灌溉，种植作物；也可喷施于河流湿地、草原、森林等地，还可以每立方米畜禽粪便喷施0.2-1.8升，可以减少土壤和/或畜禽粪便等温室气体CO2和N2O的形成和排放。
2.根据权利要求1所述一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法，其特征在于所述生物方法采用中间气单胞菌1-15千克接种到1000升灭菌培养液中，每1000升培养液含有：可溶性淀粉1.5-50.0kg，NaCl 0.03-0.20kg，KNO3 0.1-0.3kg，K2HPO4·3H2O 0.05-0.2kg，FeSO4·7H2O 0.001-0.01kg，MgSO4·7H2O 0.05-0.1kg，pH值为7.2-7.6。开动发酵罐搅拌轴，并通气，通气量0.2-0.6V/V.M(每分钟每立方米发酵液通气0.2-0.6立方米)，28度连续培养32-48小时。
3.根据权利要求1所述一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法，其特征在于所述生物方法中，将30-100千克大蒜的废弃物粉碎，加入上述的1000升发酵液中，搅拌，混匀，20-30度保持48-96小时，过滤，得澄清液。
4.根据权利要求1所述一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法，其特征在于所述生物方法，根据需要和发酵液过滤后的澄清液中最终中间气单胞菌数量，可以进行适当浓缩，使得上述b澄清液中活菌体和/或芽孢数量在每毫升2亿-10亿个，按重量体积比添加0.1％-2％苯甲酸钠或山梨酸，0.1％-1％氯化钙，彻底混匀，即成产品。
5.根据权利要求1所述一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法，其特征在于所述生物方法在施用于农田时每亩使用量为5-20升，每立方米畜禽粪便0.2-1.8升。
6.权利要求1～5任一所述一种能减少农林牧业温室气体排放的生物方法在农业、林业，养殖业，畜牧业等上的应用。
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Application publication date: 20171128