CN112062616A - 一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂及其应用。本发明的腐熟剂包含青霉菌、米曲霉、芽孢杆菌、酵母菌、玉米面、硫酸锌，其中的各组分以重量计为：青霉菌30‑40份、米曲霉15‑30份、芽孢杆菌15‑25份、酵母菌5‑10份、玉米面20‑25份和硫酸锌2‑5份。在秸秆还田时将本发明的腐熟剂按15kg‑30kg/hm2的用量均匀撒在秸秆上，然后将腐熟剂和秸秆翻入土壤，深度为10‑20cm。本发明用于秸秆原位还田，能快速繁殖出大量有益微生物，快速分解秸秆，将秸秆中的有机物转化为有机质和速效养分，促进作物生长，提高土壤的养分含量，实现秸秆的资源化。

Description

一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂及其应用
技术领域
本发明属于秸秆腐熟剂技术领域，具体涉及一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂及其应用。
背景技术
秸秆还田是把不宜直接用作饲料的秸秆(如麦秸、玉米秸和水稻秸秆等)直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法。堆腐式秸秆还田需要将秸秆收集，然后经过一段时间的堆沤发酵使秸秆软化分解成肥料，再返回农田。这种腐熟方式消耗人力太大，不适合大规模作业的农田。秸秆原位还田可节省运输秸秆及秸秆腐熟肥料的人力和费用，但在自然条件下，秸秆结构的稳定性导致秸秆分解腐熟的速度慢、腐熟时间长，在复种模式下会严重影响下茬作物的种植。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂及其应用，快速分解农作物秸秆，将秸秆中的有机物转化为有机质和速效养分，促进作物生长，实现秸秆的资源化，本发明尤其适合玉米、水稻、小麦、大豆、油菜等农作物秸秆的原位还田。
一方面，本发明提供一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂，其包含青霉菌、米曲霉、芽孢杆菌、酵母菌、玉米面和硫酸锌。
优选地，所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌30-40份、所述米曲霉15-30份、所述芽孢杆菌15-25份、所述酵母菌5-10份、所述玉米面20-25份和所述硫酸锌2-5份。
优选地，所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌30份、所述米曲霉30份、所述芽孢杆菌21份、所述酵母菌8份、所述玉米面23份和所述硫酸锌4份。
优选地，所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌33份、所述米曲霉23份、所述芽孢杆菌25份、所述酵母菌10份、所述玉米面22份和所述硫酸锌3份。
优选地，所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌37份、所述米曲霉19份、所述芽孢杆菌15份、所述酵母菌6份、所述玉米面25份和所述硫酸锌5份。
优选地，所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌40份、所述米曲霉15份、所述芽孢杆菌17份、所述酵母菌5份、所述玉米面20份和所述硫酸锌2份。
优选地，所述青霉菌是斜卧青霉和/或草酸青霉，所述芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌和/或解淀粉芽孢杆菌，所述酵母菌是酿酒酵母和/或产朊假丝酵母。
优选地，所述青霉菌的含菌量≥3.0×109cfu/g，所述米曲霉的含菌量≥5.0×109cfu/g，所述芽孢杆菌的含菌量≥1.0×1010cfu/g，所述酵母菌的含菌量≥2.0×109cfu/g。
另一方面，本发明提供上述腐熟剂的应用，在秸秆还田时将所述腐熟剂均匀撒在秸秆上，然后将所述腐熟剂和所述秸秆翻入土壤中，深度为10-20cm。
优选地，所述腐熟剂的用量为15kg-30kg/hm2。
本发明的腐熟剂应用于秸秆原位还田，能快速繁殖出大量有益微生物，快速分解农作物秸秆，将秸秆中的有机物转化为有机质和速效养分，促进作物生长，提高土壤的养分含量，实现秸秆的资源化。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应当理解，实施例仅是示例性的，不对本发明的范围构成限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在下文的描述中，所涉及的方法如无特别说明，则均为本领域的常规方法。所涉及的原料如无特别说明，则均是能从公开商业途径获得的原料。
本发明将青霉菌、米曲霉、芽孢杆菌、酵母菌、玉米面和硫酸锌按一定比例配比得到一种腐熟剂。该腐熟剂应用于秸秆的原位还田，能快速繁殖出大量有益微生物，快速分解秸秆，将秸秆中的有机物转化为有机质和速效养分，促进作物生长，提高土壤的养分含量，实现秸秆的资源化。该腐熟剂优选包括以重量计的青霉菌30-40份、米曲霉15-30份、芽孢杆菌15-25份、酵母菌5-10份、玉米面20-25份和硫酸锌2-5份。其中，青霉菌的含菌量≥3.0×109cfu/g，优选是斜卧青霉(Penicillium decumbens)和/或草酸青霉(Penicilliumoxalicum)；芽孢杆菌的含菌量≥1.0×1010cfu/g，优选是枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和/或解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)；酵母菌的含菌量≥2.0×109cfu/g，优选是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和/或产朊假丝酵母(Candidautilis)。另外，米曲霉(Aspergillus oryzae)的含菌量优选≥5.0×109cfu/g。
上述的各种菌可以自行制备，一方面，分别将枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、酿酒酵母和产朊假丝酵母在相应的液体培养基中发酵培养获得菌液，然后从发酵培养物中分离菌体并干燥浓缩制成单菌株固态菌粉。另一方面，分别将斜卧青霉、草酸青霉、米曲霉在相应的固体培养基中发酵获得固态培养物，然后将固态培养物干燥、粉碎制成单菌株固态菌粉。
根据本发明的一个实施方式，该腐熟剂包含按重量计的青霉菌菌粉30份、米曲霉菌粉30份、芽孢杆菌菌粉21份、酵母菌菌粉8份、玉米面23份和硫酸锌4份。
根据本发明的一个实施方式，该腐熟剂包含按重量计的青霉菌菌粉33份、米曲霉菌粉23份、芽孢杆菌菌粉25份、酵母菌菌粉10份、玉米面22份和硫酸锌3份。
根据本发明的一个实施方式，该腐熟剂包含按重量计的青霉菌菌粉37份、米曲霉菌粉19份、芽孢杆菌菌粉15份、酵母菌菌粉6份、玉米面25份和硫酸锌5份。
根据本发明的一个实施方式，该腐熟剂包含按重量计的青霉菌菌粉40份、米曲霉菌粉15份、芽孢杆菌菌粉17份、酵母菌菌粉5份、玉米面20份和硫酸锌2份。
根据本发明的一个实施方式，该腐熟剂包含按重量计的青霉菌菌粉35份、米曲霉菌粉27份、芽孢杆菌菌粉23份、酵母菌菌粉7份、玉米面24份和硫酸锌3份。
本发明还提供上述任一种腐熟剂的应用，当秸秆原位还田时，在常规操作基础上将腐熟剂剂均匀撒施在秸秆上，然后将腐熟剂连同秸秆一起翻入土壤，深度优选为10-20cm。该腐熟剂的用量优选15-30kg/hm2。
为了帮助更好地理解本发明的技术方案，以下提供实施例，用于说明本发明的腐熟剂的制备过程及其应用方法。
实施例一：腐熟剂1的制备及其应用
按以下重量配比原料：青霉菌菌粉30份、米曲霉菌粉30份、芽孢杆菌菌粉21份、酵母菌菌粉8份、玉米面23份和硫酸锌4份。其中的青霉菌是斜卧青霉，斜卧青霉菌粉的含菌量≥3.0×109cfu/g；芽孢杆菌是解淀粉芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌菌粉的含菌量≥1.0×1010cfu/g；酵母菌是酿酒酵母，酿酒酵母菌粉的含菌量≥2.0×109cfu/g。另外，米曲霉菌粉的含菌量≥5.0×109cfu/g。
将斜卧青霉菌粉、米曲霉菌粉、解淀粉芽孢杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉、玉米面和硫酸锌搅拌均匀，得到腐熟剂1。
将制得的腐熟剂1按照15kg/hm2的用量均匀撒施在秸秆上，然后将腐熟剂1连同秸秆一起翻入土壤，深度为13cm。
实施例二：腐熟剂2的制备及其应用
按以下重量配比原料：青霉菌菌粉37份、米曲霉菌粉19份、芽孢杆菌菌粉15份、酵母菌菌粉6份、玉米面25份和硫酸锌5份。其中的青霉菌是草酸青霉，草酸青霉菌粉的含菌量≥3.0×109cfu/g；芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌菌粉的含菌量≥1.0×1010cfu/g；酵母菌是产朊假丝酵母，产朊假丝酵母菌粉的含菌量≥2.0×109cfu/g。另外，米曲霉菌粉的含菌量≥5.0×109cfu/g。
将草酸青霉菌粉、米曲霉菌粉、枯草芽孢杆菌菌粉、产朊假丝酵母菌粉、玉米面和硫酸锌搅拌均匀，得到腐熟剂2。
将制得的腐熟剂2按照20kg/hm2的用量均匀撒施在秸秆上，然后将腐熟剂2连同秸秆一起翻入土壤，深度为10cm。
实施例三：腐熟剂3的制备及其应用
按以下重量配比原料：青霉菌菌粉37份、米曲霉菌粉19份、芽孢杆菌菌粉15份、酵母菌菌粉6份、玉米面25份和硫酸锌5份。其中的青霉菌是斜卧青霉和草酸青霉的混合物，混合菌粉的含菌量≥3.0×109cfu/g；芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌菌粉的含菌量≥1.0×1010cfu/g；酵母菌是酿酒酵母和产朊假丝酵母的混合物，混合菌粉的含菌量≥2.0×109cfu/g。另外，米曲霉菌粉的含菌量≥5.0×109cfu/g。
将斜卧青霉菌粉、草酸青霉菌粉、米曲霉菌粉、枯草芽孢杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉、产朊假丝酵母菌粉、玉米面和硫酸锌搅拌均匀，得到腐熟剂3。
将制得的腐熟剂3按照25kg/hm2的用量均匀撒施在秸秆上，然后将腐熟剂3连同秸秆一起翻入土壤，深度为16cm。
实施例四：腐熟剂4的制备及其应用
按以下重量配比原料：青霉菌菌粉40份、米曲霉菌粉15份、芽孢杆菌菌粉17份、酵母菌菌粉5份、玉米面20份和硫酸锌2份。其中的青霉菌是斜卧青霉和草酸青霉的混合物，混合菌粉的含菌量≥3.0×109cfu/g；芽孢杆菌是解淀粉芽孢杆菌，解淀粉芽孢杆菌菌粉的含菌量≥1.0×1010cfu/g；酵母菌是酿酒酵母和产朊假丝酵母的混合物，混合菌粉的含菌量≥2.0×109cfu/g。另外，米曲霉菌粉的含菌量≥5.0×109cfu/g。
将斜卧青霉菌粉、草酸青霉菌粉、米曲霉菌粉、解淀粉芽孢杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉、产朊假丝酵母菌粉、玉米面和硫酸锌搅拌均匀，得到腐熟剂4。
将制得的腐熟剂4按照30kg/hm2的用量均匀撒施在秸秆上，然后将腐熟剂4连同秸秆一起翻入土壤，深度为20cm。
实施例五：腐熟剂5的制备及其应用
按以下重量配比原料：青霉菌菌粉35份、米曲霉菌粉27份、芽孢杆菌菌粉23份、酵母菌菌粉7份、玉米面24份和硫酸锌3份。其中的青霉菌是斜卧青霉和草酸青霉的混合物，混合菌粉的含菌量≥3.0×109cfu/g；芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的混合物，混合菌粉的含菌量≥1.0×1010cfu/g；酵母菌是酿酒酵母，酿酒酵母菌粉的含菌量≥2.0×109cfu/g。另外，米曲霉菌粉的含菌量≥5.0×109cfu/g。
将斜卧青霉菌粉、草酸青霉菌粉、米曲霉菌粉、枯草芽孢杆菌菌粉、解淀粉芽孢杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉、玉米面和硫酸锌搅拌均匀，得到腐熟剂5。
将制得的腐熟剂5按照23kg/hm2的用量均匀撒施在秸秆上，然后将腐熟剂5连同秸秆一起翻入土壤，深度为15cm。
为了帮助更好的理解本发明的技术方案，以下提供一个秸秆原位还田的试验例，用于说明本发明的应用方法及其对秸秆腐熟的效果。
试验例一：腐熟剂对水稻秸秆原位还田及水稻生长的影响
采用秸秆直接还田的方式，在同一块水稻田中进行水稻秸秆的原位还田试验。田间土壤的基本理化性状为pH值6.4，有机质48.6g/kg，全氮2.36g/kg，全磷0.048％，全钾0.72％，有效磷7.5mg/kg，速效钾76mg/kg。试验共设计6组，包括5个试验组和1个对照组，每组试验设计3个试验小区，每个试验小区面积25m2，所有试验小区随机分布，试验周期90d。
试验田早稻收割后用牛一犁一耙划分小区，小区间筑田埂并用薄膜包裹相隔，7月下旬进行稻草还田，每小区干稻草还田量13.5kg。对照组中不撒施腐熟剂，试验组按23kg/hm2的用量将上述制备的腐熟剂均匀撒在水稻秸秆表面，然后将腐熟剂和水稻秸秆同时翻入土壤，翻入深度为15cm，然后深灌水沤田5d后插田，每小区种植910株。水稻生产采用常规管理，10月下旬收获。
水稻秸秆施用腐熟剂5d开始观察，每隔5d记录一次秸秆的颜色、气味、软化程度。统计水稻秸秆原位还田30天内秸秆的变化情况，秸秆颜色变化结果见表1。
表1
Figure BDA0002708794650000061
水稻秸秆气味变化结果见表2。
表2
Figure BDA0002708794650000062
水稻秸秆软化程度变化结果见表3。
表3
Figure BDA0002708794650000063
Figure BDA0002708794650000071
由表1、表2和表3的数据可以看出，施用腐熟剂的五组水稻秸秆在分解过程中的颜色、气味和软化程度变化均明显快于对照组。由此说明，上述制备的腐熟剂1-腐熟剂5均能明显促进水稻秸秆还田过程中的秸秆腐烂分解。
在水稻收获前，每个小区随机连续取5株进行室内考种，计算各组的平均株高、平均有效穗数、平均每穗实粒数、平均结实率、平均千粒重；在水稻收获后，统计每个小区的产量，计算每组的平均小区产量。结果见表4。
表4
Figure BDA0002708794650000072
由表4的数据可以看出，五组施用腐熟剂的水稻秸秆原位还田后，下一季水稻在株高、有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重、小区产量六个性状方面均明显高于对照组。由此说明，上述制备的腐熟剂1-腐熟剂5均能明显促进水稻秸秆原位还田后的下一季水稻的生长。
水稻收获后，每个小区选取5个点，采集土壤耕层的土壤样品，测定每个小区的土壤养分含量，计算每组的平均土壤养分含量。结果见表5。
表5
Figure BDA0002708794650000073
Figure BDA0002708794650000081
由表5的数据可以看出，施用腐熟剂的五组水稻秸秆还田后的土壤耕层中的养分在有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、有效钾六个方面均明显高于对照组。由此说明，上述制备的腐熟剂1-腐熟剂5用于水稻秸秆原位还田均能明显提高水稻田的土壤养分含量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种促进农作物秸秆原位还田的腐熟剂，其包含青霉菌、米曲霉、芽孢杆菌、酵母菌、玉米面和硫酸锌。
2.根据权利要求1所述的腐熟剂，其特征在于：所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌30-40份、所述米曲霉15-30份、所述芽孢杆菌15-25份、所述酵母菌5-10份、所述玉米面20-25份和所述硫酸锌2-5份。
3.根据权利要求2所述的腐熟剂，其特征在于：所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌30份、所述米曲霉30份、所述芽孢杆菌21份、所述酵母菌8份、所述玉米面23份和所述硫酸锌4份。
4.根据权利要求2所述的腐熟剂，其特征在于：所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌33份、所述米曲霉23份、所述芽孢杆菌25份、所述酵母菌10份、所述玉米面22份和所述硫酸锌3份。
5.根据权利要求2所述的腐熟剂，其特征在于：所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌37份、所述米曲霉19份、所述芽孢杆菌15份、所述酵母菌6份、所述玉米面25份和所述硫酸锌5份。
6.根据权利要求2所述的腐熟剂，其特征在于：所述腐熟剂包含按重量计的所述青霉菌40份、所述米曲霉15份、所述芽孢杆菌17份、所述酵母菌5份、所述玉米面20份和所述硫酸锌2份。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的腐熟剂，其特征在于：所述青霉菌是斜卧青霉和/或草酸青霉，所述芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌和/或解淀粉芽孢杆菌，所述酵母菌是酿酒酵母和/或产朊假丝酵母。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的腐熟剂，其特征在于：所述青霉菌的含菌量≥3.0×109cfu/g，所述米曲霉的含菌量≥5.0×109cfu/g，所述芽孢杆菌的含菌量≥1.0×1010cfu/g，所述酵母菌的含菌量≥2.0×109cfu/g。
9.权利要求1至8中任一项所述腐熟剂的应用，其特征在于：在秸秆还田时将所述腐熟剂均匀撒在秸秆上，然后将所述腐熟剂和所述秸秆翻入土壤，深度为10-20cm。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述腐熟剂的用量为15kg-30kg/hm2。
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