CN115529883A - 一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，本发明适宜于各类农作物以秸秆还田方式开展农业生产；秸秆复混高效降解菌群颗粒化还田适宜在常规耕地开展；本发明将秸秆还田腐熟环节中需要的固氮菌、巨大芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解磷菌、解钾菌菌群菌种进行发酵扩繁、压滤、浓缩，生产复合微生物菌剂；本发明涉及的秸秆复混造粒过程包括秸秆造粒机、锥形料筒和转杆、菌剂箱、螺旋杆和计量泵，可将秸秆腐解用的复合菌剂与粉碎秸秆料按照1:200的比例均匀混合造粒；本发明秸秆复混颗粒直接还田，秸秆还田效果好、腐熟充分，提高出苗率，同时能改良土地，栽培出的作物产量高，品质好。

Description

一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法
技术领域
本发明涉及的是农作物生产技术领域，具体涉及一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法。
背景技术
为追求作物高产高效，农业生产中化肥施用量越来越大，不仅增加了生产成本，还增加了土壤环境压力。农田作物秸秆还田是提升土壤肥力和减轻环境压力的主要途径。土壤有机碳是土壤肥力变化的核心，提倡作物秸秆还田，探究不同秸秆还田方式如何提高东北黑土区农田土壤有机碳库容，稳步提升黑土肥力、提高土壤固碳能力，一直是研究的核心和热点问题。直接还田模式属秸秆直接肥料化利用模式，主要包括深翻、旋耕、覆盖和快腐还田等。深翻还田是将秸秆粉碎后均匀抛洒于田间，然后用大型拖拉机深翻，该模式凸显了秸秆还田对东北黑土地资源保护和新疆棉区土壤保水保肥的生态效益。旋耕还田将秸秆粉碎后均匀抛洒于田间，然后在秸秆青绿时用大中型拖拉旋耕，是一种适合黄准海地区玉米秸秆和长江流域小麦秸秆还田的模式。覆盖还田在作物收获后，将秸秆和残茬覆盖于地表，土壤不耕翻，该模式具有一定的蓄水保墒功能，适合于黄土高原生态脆弱区。快腐还田将秸秆就地粉碎，田间保持一定水层，通过腐熟剂将秸秆短期内快速腐熟，该模式适用于一年三熟、高温高湿的华南地区。秸秆还田能改善土壤结构，补充和平衡土壤养分，促进作物增产(韩宾等，2007)。但不合理的还田措施会影响后茬作物出苗，不利于作物稳产和增产。韩宾等研究认为，秸秆还田降低后茬作物种床质量，影响种子萌发和幼苗生长。李少昆等(2006)研究表明，玉米秸秆机械化还田后土壤内部形成大量空洞，增加了水分散失，造成土壤水分不足，降低小麦出苗率和幼苗质量。
由于深层土壤通气性差，微生物活性较低，秸秆不能在还田当年充分腐解，不利于改善当季的土壤肥力状况。Angers等研究发现，缩短秸秆长度也能加速秸秆分解，同时部分细小的秸秆能被土壤团聚体或土壤黏粒保护，减少碳素损失，利于形成更多的腐殖质。但也有部分学者认为改善秸秆还田性可以刺激土壤原有机碳的矿化分解，加速土壤碳排放。为了改善秸秆还田性能,推进秸秆资源的安全还田，王婧、徐忠山等提出了“秸秆颗粒化还田”的新型还田方式，发现秸秆颗粒能显著提高秸秆腐解速率，促进秸秆中营养元素的释放；另有学者通过大田试验研究发现，秸秆颗粒还田利于土壤与秸秆的均匀混合，减少土壤水分散失，增强土壤蓄水保墒能力；秸秆颗粒腐解特征和土壤物理性质的改变势必影响土壤中秸秆的进一步循环转化。对农作物秸秆的处理技术能够追溯到20世纪30年代，美国与德国就开始对秸秆造粒进行研究。美国当时开发的活塞－模头造粒机便能够用活塞压力通过成型模具制造秸秆颗粒。日本在20世纪50年代研制出了一款螺旋造粒机，通过螺旋挤压将木屑加工为棒状的颗粒。在此期间，德国与瑞典将进行改进研制出了以液压为动力的活塞冲压式造粒机；20世纪70年代，全球能源危机出现以及人们的环保意识逐渐加强，世界各国都逐渐重视对农作物秸秆的开发利用。同一时期法国、意大利、芬兰、德国等国家研发了许多的农作物秸秆造粒设备；在20世纪末，凝结成型设备与颗粒燃料在日本、西欧和北美一些发达国家实现了商业化。综上所述，本发明提供了一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，该技术可在我国大部分地区推广应用。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，栽培效果好，能改良土壤，提高农业资源化利用率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种作物催芽育苗基质复合移栽高产栽培方法，包括以下步骤：
1、将秸秆还田腐熟环节中需要的固氮菌、巨大芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解磷菌、解钾菌菌群菌种分别接种到各个发酵罐进行发酵扩繁工作；
2、经过发酵扩繁、斜面培养的复合菌株，在符合标准后对菌液进行压滤或浓缩，然后采用活化处理后的腐殖酸并添加植物营养元素或保水剂等进行固体吸附，生产出适用于大田及经济作物的量产复合微生物菌剂；用肥料搅拌机混合均匀，可获得高效复合菌剂复混材料；
3、秸秆复混造粒需要设备包括秸秆造粒机、锥形料筒和转杆、菌剂箱、螺旋杆和计量泵，本发明专利所述的秸秆造粒机进料端顶部通过螺栓安装有锥形料筒，锥形料筒内顶部设有转杆，转杆外围焊接连接有倾斜式打料板，转杆底端通过联轴器安装连接有螺旋杆，秸秆造粒机的壳体的顶部一侧通过螺栓安装有计量泵，计量泵的排料端通过法兰安装有单向阀；通过添加复合菌剂、粉碎秸秆的造粒设备，将秸秆腐解用的复合菌剂与粉碎秸秆料按照1:200的比例均匀混合造粒；
4、秸秆复混颗粒利用最简单的方法就是直接还田，秸秆复混颗粒是粉碎后压制成小于5cm的颗粒物，通过均匀抛洒地面后，直接深翻入土，然后再耙地起垄，可有效提高土壤内的有机质含量，增强土壤微生物活性，提高土壤肥力；采用拖拉机配套秸秆复混颗粒还田机、拖拉机配套液压翻转犁、拖拉机配套缺口重耙、拖拉机配套大垄整形机进行作业。
所述的步骤2中各个发酵扩繁得到的菌液的混合比例为1：1：1:1：1:1，后经过粉碎过20目直径筛的玉米秸秆粉吸附，混合后菌剂总量与玉米秸秆重量比为1∶2，从而获得复合菌剂，并于28℃条件下干燥至含水率达30％以下备用；将上述菌种的原始菌株进行单独培养，联合发酵，将玉米秸秆按重量加水至含水量达65％，按照0.05％的接种量添加上面处理好备用的复合菌剂完成固体吸附。
本发明的有益效果：本发明的秸秆还田效果好、腐熟充分，提高出苗率，同时能改良土地，增加单位土地面积的经济效益，栽培出的作物产量高，品质好。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
1复合微生物菌剂制备
将秸秆还田腐熟环节中需要的市售固氮菌、巨大芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解磷菌、解钾菌菌群菌种分别接种到各个发酵罐进行发酵扩繁，将各个发酵扩繁得到的菌液按1：1：1:1：1:1的比例进行均匀混合，然后用经过粉碎过20目直径筛的玉米秸秆粉吸附，吸附前玉米秸秆粉需进行微波消毒，混合后菌剂总量与玉米秸秆重量比为1∶2，获得复合菌剂，并于28℃条件下干燥至含水率达30％以下备用；将上述菌种的原始菌株进行单独培养，联合发酵，将玉米秸秆按重量加水至含水量达65％，按照0.05％的接种量添加上面处理好备用的复合菌剂完成固体吸附；在无菌环境中进行菌种斜面活化，然后将活化后的菌株置于三角瓶培养液中单独进行摇床恒温培养；菌种培养完成后进行混合发酵，经发酵的复合菌株符合标准后对菌液进行压滤或浓缩，然后采用活化处理后的腐殖酸并添加植物营养元素或保水剂等进行固体吸附，生产出适用于大田及经济作物的量产复合微生物菌剂；用肥料搅拌机混合均匀，即可获得高效复合菌剂复混材料，可直接用于机械化复混制造颗粒化秸秆。
2农作物秸秆粉碎复混菌剂造粒
秸秆复混造粒系统包括秸秆造粒机、锥形料筒和转杆，还包括菌剂箱、螺旋杆和计量泵，秸秆造粒机的进料端顶部通过螺栓安装有锥形料筒，锥形料筒内顶部设有转杆，转杆外围焊接连接有倾斜式打料板，转杆底端通过联轴器安装连接有螺旋杆，秸秆造粒机的壳体的顶部一侧通过螺栓安装有计量泵，计量泵的排料端通过法兰安装有单向阀。秸秆复混造粒机，在机器一侧拟安装菌剂箱，锥形料筒顶部一侧开设有进液口，单向阀的出料端通过排料管与进液口连接，计量泵的进料端通过抽液管与菌剂箱连接；锥形料筒顶部另一侧开设有进料口，锥形料筒的进料口上通过螺栓安装有梯形导料罩；锥形料筒顶部通过螺栓安装有驱动电机，驱动电机的驱动端与转杆顶部的转动轴安装连接；菌剂箱一侧底部通过螺栓安装有电加热棒，电加热棒的加热端位于菌剂箱内，电加热棒与菌剂箱的连接处垫设有密封圈；通过秸秆造粒机、锥形料筒、菌剂箱、螺旋杆以及计量泵组成的部件，进行秸秆造粒工作；使用时，通过梯形导料罩对锥形料筒内投送需要机械造粒的秸秆碎料，由驱动电机驱动转杆转动，使得转杆上的倾斜式打料板对进入锥形料筒进行高速混合打料处理，秸秆料随锥形料筒的锥形口排入秸秆造粒机内，通过螺旋杆的设置，可对锥形料筒底部进行辅助排料处理，避免秸秆料在造粒机进料口堆积，增加秸秆排料稳定性；通过菌剂箱存放秸秆降解用的缓溶药剂等辅助药剂，在秸秆碎料投入锥形料筒内进行打料时，通过计量泵将菌剂箱内的溶剂投注至锥形料筒内，使得溶剂与秸秆料实现混合处理，从而秸秆造粒机挤压排出的秸秆粒中可融合有秸秆降解的药剂，对秸秆粒和秸秆降解溶剂料分开打包转运，使用灵活便捷，通过电加热棒的设置，辅助对菌剂箱内进行加热处理，助于溶剂排出后，能够与秸秆粒进行更好的附着，整体可以添加菌剂的秸秆造粒设备，可助于人员将秸秆降解用的溶剂与秸秆料统一融合造粒，增加后期使用的便捷性，只需进行秸秆粒的投料和转运；具体各系统结构及工作原理如下：
(1)粉碎系统
粉碎系统由粉碎箱体、刀盘、刀座等组成。粉碎箱体的外表面分别设置有进料口、第一出口与第二出口，粉碎箱体内部有活动刀盘，刀盘与电机之间通过传动机构相连，粉碎箱体内位于进料口的下方装有定刀，刀盘转动与定刀配合完成粉碎；由于碎料室中央活动连接有刀盘，刀盘中央连接有刀座，刀座的表面连接有刀片，且碎料室内表面位于进料口的下方连接有定刀，定刀与刀座上的刀片相配合，使得刀盘在旋转的过程中能够带动刀座及刀片进行旋转活动，使得从进料斗进入到碎料室内玉米秸秆能够立即被刀片与定刀进行切割粉碎，有效的避免打开玉米秸秆直接进入到碎料室内而出现将刀片卡住，使得碎料室停止对玉米秸秆进行粉碎的问题，有效的提高碎料室对玉米秸秆的切割粉碎效果。
(2)进料系统
进料系统由锥形结构的进料斗、进料口等组成；进料斗的外表面连接有把手，进料斗与碎料室之间通过进料口相连通。
(3)挤压造粒
模压造粒法的关键设备是挤压造粒机，造粒原理为利用传送带或传送筒，将定量的菌剂和粉碎秸秆按比例在造粒机中进行混合，进入转鼓造粒机内，各种材料与加入抗旱保水剂等固体物料经计量、粉碎、混合后在转鼓造粒机的转动作用下进行混合，形成一定固体并团聚成粒；混合均匀后的基础原料被挤进模孔(平模上压强为20MPa)压成圆柱状，从模孔下方挤出，由安装在平模下面的割刀割成所需长度。基础原料按配方要求，经计量、拌和均匀后，由原料皮带机送入原料贮斗，经螺旋输送机进入挤压造粒机，先分筛大颗粒即大于直径4mm的颗粒，大颗粒筛出后经过破碎机，破碎成60目小颗粒，重新回到造粒机，除大颗粒以外的物料进行二级筛分，筛分出细小的颗粒，即小直径2.5mm，细小颗粒直接进入造粒机，最后得到直径为2.5～4mm的颗粒，造粒后的成品由成品皮带机送入出料系统。
(4)出料系统
出料系统由第一出料斗和第二出料斗等组成；两个出料斗与碎料室之间分别通过出口相连通，且第一和第二出口处分别设置有闷盖，让使用者能够根据需要通过盖两个出料斗与碎料室之间的连通情况进行控制；碎料室的上方设置有第一出口，碎料室的左右两侧分别设置有进料口与第二出口，且进料口、第二出口与第二出口均与碎料室相连通，使得玉米秸秆物料能够通过进料口进入到碎料室内，并让切割粉碎后的玉米秸秆分别通过第一出口与第二出口排出，而第一出口设置在碎料室的上方，让粉碎完全的玉米秸秆粉末被刀盘旋转的风力带动下通过第一出口排出，而未粉碎完全的玉米秸秆块则通过第二出口排出，不仅方便了使用者对粉碎完全的玉米秸秆进行再次粉碎，也方便了使用者根据合理的情况进行区分使用，有效的提高使用者的使用效果与使用便利性。
(5)主要技术参数
综合考虑动力性能和经济性，选取输出功率为15HP/3600rpm；主要工作参数，破碎直径：3～10mm；刀盘转速：3000rpm；工作幅宽：600mm；工作效率：0.8t/h。
3秸秆颗粒还田技术
秸秆抛撒过程涉及设备主要包括导流板、导向叶片和导向叶片调节器，其中导向叶片调节装置包括上下同步调节机构、左右同步调节机构和前后同步调节机构；导流板的后端通过铰链与机壳连接，导向叶片安装在导流板下方；粉碎后的秸秆在导流板上的导向叶片的导流作用下被均匀地抛撒覆盖在秸秆粉碎抛撒还田机的后方；不同地区、作物和种植农艺对秸秆抛撒的特性有不同要求，秸秆粉碎抛撒还田机的作业环境对秸秆的抛撒特性有显著的影响，通过导向叶片调节装置来调节导向叶片的工作位置以获得粉碎后秸秆的不同抛撒幅宽、均匀度和距离等参数。
4大田生产
主要还田方式(覆盖、覆盖旋耕、翻压、深还)及深度、还田量、还田时间(播前、收获后)；秸秆颗粒还田机的作业流程，主要可以划分为5个步骤:秸秆切割、捡拾、粉碎、烘干和造粒、还田；作业时，在田间收割农作物的同时完成切割、揉碎、除尘、压缩成型、还田全过程；翻耕还田处理是利用秸秆掩埋翻耕犁将秸秆颗粒深翻入土内，以1354型拖拉机为牵引动力(功率135马力)，耕深约30cm；旋耕处理为每年常规旋耕，耕深20cm，使秸秆颗粒与0～20cm土壤混合。而后常规起垄并施用化肥，化肥施用总量为N120kg·hm-2、P2O5100kg·hm-2和K2O200kg·hm-2，其包括单独投入的化肥量以及秸秆颗粒制造过程中所添加的化肥量，单施的化肥于起垄时条施；供试作物为玉米，每年5月1播种，株距0.2m，行距0.65m。秸秆复混颗粒利用最简单的方法就是直接还田，这也是推广、应用最多的还田模式。秸秆复混颗粒是粉碎后压制成小于5cm的颗粒物，通过均匀抛洒地面后，直接深翻入土，然后再耙地起垄；可有效提高土壤内的有机质含量，增强土壤微生物活性，提高土壤肥力。采用拖拉机配套秸秆复混颗粒还田机、拖拉机配套液压翻转犁、拖拉机配套缺口重耙、拖拉机配套大垄整形机进行作业。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点；本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内；本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)本技术通过发酵扩繁、斜面培养的复合菌株，在符合标准后对菌液进行压滤或浓缩，然后采用活化处理后的腐殖酸并添加植物营养元素或保水剂等进行固体吸附，生产出适用于大田及经济作物的量产复合微生物菌剂；用肥料搅拌机混合均匀，即可获得高效复合菌剂复混材料。
(2)本发明通过农作物秸秆粉碎复混菌剂造粒实现秸秆还田方式转变，实现秸秆粉碎技术→秸秆菌剂复混技术→秸秆菌剂造粒技术突破，利用秸秆复混造粒设备，包括秸秆造粒机、锥形料筒和转杆，还包括菌剂箱、螺旋杆和计量泵等主体部分，通过设备组装，实现秸秆粉碎+菌剂复混+秸秆造粒全程机械化；
(3)本发明涉及秸秆颗粒还田技术，其中包含秸秆抛撒装置，主要包括导流板、导向叶片和导向叶片调节装置，通过一种导向叶片调节装置来调节导向叶片的工作位置以获得粉碎后秸秆的不同抛撒幅宽、均匀度和距离等参数；
(4)秸秆复混颗粒是粉碎后压制成小于5cm的颗粒物，通过均匀抛洒地面后，直接深翻入土，然后再耙地起垄，有效提高土壤内的有机质含量，增强土壤微生物活性，提高土壤肥力；采用拖拉机配套秸秆复混颗粒还田机、拖拉机配套液压翻转犁、拖拉机配套缺口重耙、拖拉机配套大垄整形机进行作业。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，其特征在于，所述的微生物包括固氮菌、巨大芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解磷菌、解钾菌，各个发酵扩繁得到的菌液的混合比例为1：1：1:1：1:1，后经过粉碎过20目直径筛的玉米秸秆粉吸附，混合后菌剂总量与玉米秸秆重量比为1∶2，从而获得复合菌剂，并于28℃条件下干燥至含水率达30％以下备用；将上述菌种的原始菌株进行单独培养、联合发酵，将玉米秸秆按重量加水至含水量达65％，按照0.05％的接种量添加上面处理好备用的复合菌剂完成固体吸附。
3.根据权利要求2所述的一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，其特征在于，秸秆造粒机进料端顶部通过螺栓安装有锥形料筒，锥形料筒内顶部设有转杆，转杆外围焊接连接有倾斜式打料板，转杆底端通过联轴器安装连接有螺旋杆，秸秆造粒机的壳体的顶部一侧通过螺栓安装有计量泵，计量泵的排料端通过法兰安装有单向阀；通过添加复合菌剂、粉碎秸秆的造粒设备，将秸秆腐解用的复合菌剂与粉碎秸秆料按照1:200的比例均匀混合造粒。
4.根据权利要求4所述的一种秸秆复混降解菌群颗粒化还田栽培方法，其特征在于，各类原料按配方要求，经计量、拌和均匀后，由原料皮带机送入原料贮斗，经螺旋输送机进入挤压造粒机，先分筛大颗粒即大于直径4mm的颗粒，大颗粒筛出后经过破碎机，破碎成60目小颗粒，重新回到造粒机，除大颗粒以外的物料进行二级筛分，目的筛分出细小的颗粒，即小直径2.5mm，细小颗粒直接进入造粒机，最后得到直径为2.5～4mm的颗粒，造粒后的成品由成品皮带机送入出料系统完成还田。
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