CN1141016C - 有机生态型无土栽培介质的制备方法 - Google Patents

有机生态型无土栽培介质的制备方法 Download PDF

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Abstract

有机生态型无土栽培介质的制备方法，属于农业生物技术领域。将秸秆粉100份，经堆积发酵的畜禽干粪便50～60份，等比例的固氮菌剂和木霉菌剂组成的复合菌剂3～5份，混合均匀。固氮菌剂的制备采用兼有分解纤维素和固氮能力的纤维素诺卡氏菌HD-86为菌株，配以玉米秸、麸皮和水，无菌条件下发酵。木霉菌剂的制备以拟康氏木霉S28为菌株，以玉米芯、麸皮、硫酸铵、为培养基，原料经粉碎混合，润水，接S28二级菌种，浅层发酵。本发明以农业及畜禽粪便废弃物为原料，应用生态学原理和发酵工程技术制备有机生态型无土栽培介质，在工厂化蔬菜生产和西部地区的沙漠绿化治理中发挥重要作用。

Description

有机生态型无土栽培介质的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种有机生态型无土栽培介质的制备方法，属于农业生物技术领域。
(二)背景技术
全国作物秸秆总量6.5亿吨，其中直接还田大约占20％左右，用作饲料“过腹还田”大约25％，农村生活燃用秸秆约占30％，用作工业原料的秸秆不足5％，全部秸秆的20％以上是剩余量。近几年，每逢夏、秋收“双抢”季节，焚烧秸秆普遍发生，出现了村村点火、处处冒烟的现象。不仅浪费了宝贵的资源，而且污染了环境，每年事故不断，甚至影响交通和航班。秸秆的回收利用已成为当前“政府头疼，农民心疼”一大问题。近年来，畜禽养殖模式从每家每户饲养转向规模化、工厂化饲养，粪便总量每年为1-1.2亿吨(鲜粪重)。过去是每家每户、大人小孩一齐积肥，现在是粪便集中，无人问津。而且，大型畜禽场大多数靠近水源，养殖与种植脱节。粪便无出路，要么积存占用土地，要么排入河道，无论哪种方式，均污染环境水体。有的养殖场粪便到处溢流，道路成粪场，虫蛆满地爬，蚊蝇满天飞，臭气熏天，几公里外都闻得见臭味，周围居民无法生活。因此，应用高新技术，进行农作物秸杆及畜禽粪便等农业废气物的资源化利用，是目前亟待解决的问题。
有机生态型无土栽培技术是指不用天然土壤，而使用基质，不用传统的营养液灌溉植物根系，而使用有机固态肥并直接用清水来灌溉作物的一种无土栽培技术。利用无土栽培可以有效的克服蔬菜保护地栽培中土壤泛盐，土传病害重等连作障碍问题，可以在不适宜种植蔬菜的地方(如盐碱地、沙漠矿区、楼顶等)周年种植；可有效地提高单位面积的产量和质量，而且节约能源、肥力、劳动力，生产出的蔬菜病害，无污染，是实现蔬菜生产工厂化、现代化、高效化的重要途径，也是“两高一优”农业的重要途径。
近几年的无土栽培基质采用砂、珍珠岩、炉渣、锯末、草炭、菇渣、刨花等，在其中加入复合肥料做营养，栽培时用水浇灌，这种模式只考虑如何满足植物的无机营养需要，而没有在植物根基构建微生态系统。而植物在自然生长情况下，根际周围都存在一个微生态系统，对于根际周围的物质循环和能量循环起着重要的作用。
(三)发明内容
本发明针对已有技术的不足，提供一种依托发酵工程技术，以农作物秸杆和畜禽粪便为主要原料，在其中加入分解纤维素的多功能复合菌剂，构建新型的有机生态型无土栽培介质制备方法，为农业废弃物资源提供一条资源化、高值化利用的有效途径。
本发明的方法将秸杆粉100份，经堆积发酵的畜禽干粪便50～60份，等比例的固氮菌剂和木霉菌剂组成的复合菌剂3～5份，混合均匀。包装或压块。均为重量份和重量比。
具体步骤如下：1.秸杆粉的制备
选用小麦秸、玉米秸为原料，用粉碎机粉碎至15～20目，制成碎料。2.畜禽粪便的处理
将收集的猪、鸡等畜禽粪便，堆积起来，在表面覆盖1-2cm的泥，堆积发酵，夏天25～30天，其它季节2个月。然后晒干或滚筒烘干，粉碎，备用。3.以纤维素为碳源的固氮菌剂的制备
采用兼有分解纤维素和固氮能力的纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)HD-86为菌株，配以玉米秸、麸皮和水，接HD-86二级菌种，在28～30℃，无菌条件下发酵3天，空气相对湿度80～85％，80℃以下低温干燥，粉碎；各成份的用量如下，均为重量份：玉米秸40～50份，麸皮50～60份，润水，料∶水＝1∶2.8～3.0，灭菌，接HD-86二级菌种5～7份。4.兼有纤维素分解和抑制植物病原菌增殖的木霉菌剂的制备
以高效降解纤维素并且对各种植物病原菌具有很强的抑制作用的拟康氏木霉S28(Trichoderma pseudokoningii S28)为菌株，以玉米芯40～50份，麸皮50～60份，硫酸铵1～2份为培养基，原料经粉碎混合，润水，料∶水＝1∶2.8～3.0，灭菌，接S28二级菌种5～7份。浅层发酵3～4天，温度25～28℃，空气相对湿度80～85％，80℃以下低温干燥，粉碎；以上均为重量份。5.复合菌剂的制备
将上述步骤3、步骤4制备的菌剂，按1∶1的比例混合，即成为本发明的复合菌剂。6.有机生态型无土栽培介质的制备
100份秸杆粉，50～60份畜禽粪便，3～5份复合菌剂，混合均匀，包装、或压块，质检，而成本发明产品。
上述步骤3的纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)HD-86菌种制作可按已有技术。本发明提供如下具体操作步骤：
A.斜面菌种(固体)
以1～1.5份硝酸钾，0.5～0.7份磷酸氢二钾，0.5～0.6份氯化钠，0.5～0.6份硫酸镁(MgSO4·7H2O)，0.01～0.03份硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，20～25份可溶性淀粉，18～20份琼脂，1000份水，pH7.2～7.4，分装，8磅灭菌20～25分钟，划线接种，28～30℃下培养。均为重量份。
B.二级菌种(液体)
培养基配方同斜面，只不加琼脂，装瓶，8磅灭菌20～25分钟，接斜面菌种的菌悬液3～5％，重量百分比，28～30℃，摇床培养。
上述步骤4种拟康氏木霉S28(Trichoderma pseudokoningii S28)的菌株制作可按已有技术。本发明提供如下具体操作步骤：
A.斜面菌种(固体)
将20～30份土豆去皮洗净，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶(3～4)重量比，80±1℃浸泡1小时，或煮沸半小时，用滤布煮沸过滤，滤液加水稀释100份。再加糖1～2份，琼脂1.5～2份，自然pH值，8磅灭菌。划线接种，28～30℃培养。
B.二级菌种(液体)
培养基配方同斜面，只不加琼脂，自然pH值，装瓶，8磅灭菌，接斜面菌种的菌悬液3～5％重量百分比，28～30℃下，摇床培养。
有机生态型无土栽培介质的应用，包括使用上述栽培介质进行蔬菜种植或草皮种植。
(1)将上述粉状的无土栽培介质装入培养盘，置于温室大棚中，播入蔬菜种子，或移栽蔬菜苗，适量浇水，栽培蔬菜。
(2)将上述粉状有机生态型的无土栽培介质用压块机，压制成块状无土栽培介质，在表面播种草皮或牧草种子。可用于城市无土区域(如广场水泥面、楼顶等)的绿化，也可用于西部大开发中的荒漠化治理，因为，该有机无土栽培介质具有很好的保水、持水能力。
本发明将发酵工程技术和根际微生态学原理应用于农业及畜禽废气物资源和无土栽培技术，其优良效果在于：(1)以廉价的农业及畜禽废弃物资源为主要原料，构建有机无土栽培介质，供应植物生长所需的营养物质。同时引入根际微生物，构建根际微生态系统，促进有机介质中的物质代谢和能量代谢。(2)引入的纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)HD-86，能够以纤维素为碳源，进行生物固氮，可促进介质中纤维素降解的同时，提供植物生长所需的部分氮源，弥补介质后期氮的不足。
(3)引入的拟康氏木霉S28(Trichoderma pseudokoningii S28)，具有很强的纤维素酶、半纤维素酶等水解酶活性，能够分解介质中的纤维素、半纤维素等，对于介质中碳素循环中起重要作用。同时该木霉可以抑制许多植物病原真菌的增殖，从而可减少栽培植物多种病害的发生，减少农药的用量，可生产出无药物残留的绿色蔬菜产品。该木霉除了防治真菌病害外，还可以分泌植物促生长物质，促进植物生长。(4)该发明，为农业废弃物探索了一条资源化、高值化利用的有效途径。
(四)实施例
实施例1.
用粉碎机将玉米秸粉碎至20目。将收集的猪、鸡等畜禽粪便，堆积起来，在表面覆盖1.5cm的泥，堆积发酵30天。然后晒干，粉碎，备用。
固氮菌剂的制备：玉米秸45份，麸皮55份，润水，料∶水＝1∶2.8，灭菌，接纤维素诺卡氏菌HD-86二级菌种6份。在30℃，无菌条件下发酵3天，空气相对湿度84％，70℃低温干燥，粉碎；以上均为重量份，下同。
木霉菌剂的制备：以玉米芯45份，麸皮55份，硫酸铵1.5份为培养基，原料经粉碎混合，润水，料∶水＝1∶2.8，灭菌，接拟康氏木霉S28二级菌种6份。浅层发酵4天，温度28℃，空气相对湿度84％，70℃低温干燥，粉碎。
复合菌剂的制备：将上述制备的固氮菌剂和木霉菌剂，按1∶1的比例混合，即成。
有机生态型无土栽培介质的制备：100份秸杆粉，55份畜禽粪便，4份复合菌剂，混合均匀，包装，质检，而成本发明产品。
上述纤维素诺卡氏菌HD-86菌种制作具体操作步骤：
A.斜面菌种：以1份硝酸钾，0.6份磷酸氢二钾，0.5份氯化钠，0.5份硫酸镁(MgSO4·7H2O)，0.02份硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，22份可溶性淀粉，18份琼脂，1000份水，pH7.2，分装，8磅灭菌22分钟，划线接种，28℃下培养。均为重量份。
B.二级菌种：培养基配方同斜面，只不加琼脂，装瓶，8磅灭菌22分钟，接斜面菌种的菌悬液4％，重量百分比，28℃，摇床培养。
上述拟康氏木霉S28的菌株制作具体操作步骤：
A.斜面菌种：将20份土豆去皮洗净，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶4重量比，80±1℃浸泡1小时，用滤布煮沸过滤，滤液加水稀释100份。再加糖1份，琼脂1.5份，自然pH值，8磅灭菌。划线接种，28℃培养。
B.二级菌种：培养基配方同斜面，只不加琼脂，自然pH值，装瓶，8磅灭菌，接斜面菌种的菌悬液4％重量百分比，28℃下，摇床培养。实施例2.如实施例1所述，所不同的是：用100份小麦秸原料代替玉米秸。实施例3.如实施例1所述，所不同的是：
固氮菌剂的制备：玉米秸50份，麸皮60份，润水，料∶水＝1∶3.0，灭菌，接纤维素诺卡氏菌HD-86二级菌种7份。
木霉菌剂的制备：以玉米芯50份，麸皮60份，硫酸铵2份为培养基，原料经粉碎混合，润水，料∶水＝1∶3.0，灭菌，接拟康氏木霉S28二级菌种7份，浅层发酵4天。
本发明不仅限于上述实施例。
本发明实施例的有机生态型无土栽培介质的外观为褐色，粉状或块状。本产品N≥1.6％，P≥0.8，纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)HD-86≥50万个/g，拟康氏木霉S28(Trichoderma pseudokoningii S28)孢子≥50万个/g。本发明的优良效果在于，以农业及畜禽粪便废弃物为原料，应用生态学原理和发酵工程技术，构建了根际微生态系统，在促进介质中有机物质转化的基础上，满足植物的营养需求，同时，抑制各种病原菌的增殖，减少病害的发生，减少农药的用量，从而可生产无药物残留的绿色蔬菜。该有机生态型无土栽培介质的研制，为农业废弃物探索出了一条资源化、高值化的利用途径。“十五”期间，我国东部地区，农业将逐渐向工厂化农业发展，西部开发以生态农业和沙漠治理为主。有机生态型无土栽培介质可在工厂化蔬菜生产和西部地区的沙漠绿化治理中发挥重要作用，因为，该无土栽培介质在提供营养物质的同时，具有很好的持水性能，可作为西部沙漠地区种草绿化的一种有效的载体。

Claims (9)

1.一种有机生态型无土栽培介质的制备方法，其特征在于，将秸杆粉100份，经堆积发酵的畜禽干粪便50～60份，等比例的固氮菌剂和木霉菌剂组成的复合菌剂3～5份，混合均匀，均为重量份。
2.如权利要求1所述的有机生态型无土栽培介质的制备方法，其特征在于，所述的堆积发酵的畜禽干粪便的制备是将收集的猪、鸡等畜禽粪便，堆积起来，在表面覆盖1-2cm的泥，堆积发酵，夏天25～30天，其它季节2个月，然后晒干或滚筒烘干，粉碎。
3.如权利要求1所述的有机生态型无土栽培介质的制备方法，其特征在于，固氮菌剂的制备步骤为：采用兼有分解纤维素和固氮能力的纤维素诺卡氏菌HD-86为菌株，配以玉米秸、麸皮和水，各成份的用量如下，均为重量份：玉米秸40～50份，麸皮50～60份，润水，料∶水＝1∶2.8～3.0，灭菌，接HD-86二级菌种5～7份，在28～30℃，无菌条件下发酵3天，空气相对湿度80～85％，80℃以下低温干燥，粉碎。
4.如权利要求1所述的有机生态型无土栽培介质的制备方法，其特征在于，木霉菌剂的制备如下：以拟康氏木霉S28为菌株，以玉米芯40～50份，麸皮50～60份，硫酸铵1～2份为培养基，原料经粉碎混合，润水，料∶水＝1∶2.8～3.0，灭菌，接S28二级菌种5～7份，浅层发酵3～4天，温度25～28℃，空气相对湿度80～85％，80℃以下低温干燥，粉碎；以上均为重量份。
5.如权利要求3所述的有机生态型无土栽培介质的制备方法，其特征在于，纤维素诺卡氏菌HD-86菌种制作的具体操作步骤如下：
A.斜面菌种：以1～1.5份硝酸钾，0.5～0.7份磷酸氢二钾，0.5～0.6份氯化钠，0.5～0.6份硫酸镁(MgSO4·7H2O)，0.01～0.03份硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，20～25份可溶性淀粉，18～20份琼脂，1000份水，pH7.2～7.4，分装，8磅灭菌20～25分钟，划线接种，28～30℃下培养，均为重量份；
B.二级菌种：1～1.5份硝酸钾，0.5～0.7份磷酸氢二钾，0.5～0.6份氯化钠，0.5～0.6份硫酸镁(MgSO4·7H2O)，0.01～0.03份硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，20～25份可溶性淀粉，1000份水，均为重量份，pH7.2～7.4，装瓶，8磅灭菌20～25分钟，接斜面菌种的菌悬液3～5％，重量百分比，28～30℃，摇床培养。
6.如权利要求4所述的有机生态型无土栽培介质的制备方法，其特征在于，所述拟康氏木霉S28的菌株制作具体操作步骤如下：
A.斜面菌种：将20～30份土豆去皮洗净，切成小片，放在水中，土豆∶水＝1∶(3～4)重量比，80±1℃浸泡1小时，或煮沸半小时，用滤布煮沸过滤，滤液加水稀释100份，再加糖1～2份，琼脂1.5～2份，均为重量份，自然pH值，8磅灭菌，划线接种，28～30℃培养；
B.二级菌种：培养基20～30份，土豆片∶水＝1∶(3～6)重量比，80±1℃浸泡1小时，或煮沸半小时，用滤布煮沸过滤，滤液加水稀释100份，再加糖1～2份，均为重量份，自然pH值，装瓶，8磅灭菌，接斜面菌种的菌悬液3～5％重量百分比，28～30℃下，摇床培养。
7.有机生态型无土栽培介质的应用，使用权利要求1制备的栽培介质种植蔬菜或种植草皮和牧草。
8.如权利要求7所述的有机生态型无土栽培介质的应用，其特征在于，将所述粉状的无土栽培介质装入培养盘，置于温室大棚中，播入蔬菜种子，或移栽蔬菜苗，适量浇水，栽培蔬菜。
9.如权利要求7所述的有机生态型无土栽培介质的应用，其特征在于，将所述粉状有机生态型的无土栽培介质压制成块状无土栽培介质，在表面播种草皮或牧草种子，用于城市无土区域，或用于西部沙漠地区的荒漠化治理。
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