CN103408335B - 微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,包括种子培养、液态发酵和固态发酵等步骤;木霉菌种为绿色木霉或哈茨木霉。本发明不仅为甘蔗加工的废弃物糖蜜酒精废液和葡萄栽培过程中产生的大量农业废弃物的无害化处理和资源化利用提供了一条新途径,而且经过处理所得的固体木霉菌剂施用在葡萄园中,可提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子,从而减少农药的使用量,提高葡萄的果实品质和安全性。
Description
技术领域
本发明属于微生物农药和环境保护技术领域,特别涉及到一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法。
背景技术
木霉菌(Trichoderma sp.),属真菌门,半知菌亚门,丝孢纲,丝孢目,丛梗孢科,木霉属,广泛存在于不同环境条件下的土壤中,是一种重要的生防菌,根据其形态特征分类有:哈茨木霉(Trichoderma harziamum)、绿色木霉(Trichoderma viride)、钩状木霉(Trichodermahamatum)、长枝木霉(Trichoderma longibratum)、黄绿木霉(Trichoderma aureoviride)等。大多数木霉菌可产生多种对植物病原真菌、细菌及昆虫具有拮抗作用的生物活性物质,比如细胞壁降解酶类和次级代谢产物,并能提高农作物的抗逆性,促进植物生长和提高农产品产量,因此被广泛用于生物防治、生物肥料及土壤改良剂。由于化学农药对环境的负面影响较为严重,所以对环境较为友好的生物农药木霉菌受到了广泛的关注。
葡萄(Grapes)是葡萄属(Vitis)落叶藤本植物,它是人类最早开始栽培的果树品种之一,目前是全世界仅次于柑桔类水果的第二大水果种类,其年产量几乎占全球水果产量的四分之一。葡萄营养价值丰富,富含多酚类物质、白藜芦醇等有益于人体健康的物质,可用于鲜食及制汁、酿酒、制干等加工方面。
由于落叶藤本植物本身生物学特性的原因,在葡萄的营养生长较为发达,在人工栽培过程中需要对葡萄的多余枝叶藤蔓进行修剪,从而会产生大量的枯枝枯叶,此外,由于正常的生理落叶落果以及人工疏花疏果也会产生大量的落叶和残果,这些葡萄生长过程中合成的多余生物质构成了葡萄栽培的主要农业废弃物。任由这些废弃物囤积于田间,会导致葡萄致病微生物的大量滋生,引发葡萄的大范围微生物病害,这一问题在气候温暖的葡萄产区尤为突出。目前防止上述问题的手段主要是通过焚烧处理,但该方法既会造成环境的污染,又未能实现这一数量巨大的生物质资源的综合循环利用,因而不能视为理想的处理方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法。本发明技术利用甘蔗糖蜜酒精废液为补充碳源,(NH4)2SO4为补充氮源,以促进木霉对于葡萄枯枝落叶等基质的分解利用,不仅为甘蔗加工的废弃物糖蜜酒精废液和葡萄栽培过程中产生的大量农业废弃物的无害化处理和资源化利用提供了一条新途径,而且经过处理所得的固体木霉菌剂施用在葡萄园中,可提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子,从而减少农药的使用量,提高葡萄的果实品质和安全性。
为了实现上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,包括以下步骤:
(1)种子培养:将糖蜜酒精废液稀释至6-8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按0.5g/L-5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经110℃-121℃灭菌15min-30min后作为种子培养基,冷却后按种子培养基体积分数的4%-10%接种木霉菌种孢子悬浮液,于25℃-35℃,摇瓶振荡转速140r/min-200r/min,发酵24h-48h制备种子培养物;
(2)液体扩大培养:将糖蜜酒精废液稀释至6-8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按0.5g/L-5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经110℃-121℃灭菌15min-30min后作为液体扩大培养基,按液体扩大培养基体积分数的4%-10%接入种子培养物,于25℃-35℃,机械搅拌转速200r/min-400r/min,通气比为0.7-1.0vvm(每分钟通入的空气体积与液体扩大培养基体积的比值),发酵24h-48h制备木霉液体培养物;
(3)固态发酵:收集葡萄园中的葡萄枯枝、落叶和残果,将葡萄枯枝截成不长于5cm的小段,作为基质在地面铺开,将木霉液体培养物均匀喷洒于基质表面,随后将基质建堆,静置固态发酵15-30天,至基质表面布满绿色分生孢子即可。
(4)微生物肥的施用:步骤(3)所得微生物肥就地施入葡萄园土壤中,以达到提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子。
作为进一步的说明,以上所述木霉菌种孢子悬浮液,其孢子浓度为106-108个孢子/mL;制备方法是采用无菌水直接从马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基斜面菌种将孢子冲洗下来,在显微镜下通过血球计数板计数,稀释至悬浮液中孢子浓度为106-108个孢子/mL,即可用于接种。
作为进一步的说明,以上所述木霉菌种孢子悬浮液,其木霉菌种为绿色木霉或哈茨木霉。
本发明中,木霉菌种为常规生物防治菌种,市面上均可购买;糖蜜酒精废液从糖厂购买得到。
本发明的机理是:以甘蔗糖蜜酒精废液和葡萄的枯枝、落叶、残果等生物质废弃物为原料,通过木霉的发酵作用,初步分解废弃物中的纤维素和木质素,杀死其中可能隐藏的葡萄致病微生物,使木霉菌在整个发酵体系的微生态中形成优势地位,从而将这些生物质废弃物转化成固体木霉生防菌剂,实现葡萄栽培过程中产生的生物质废弃物的综合循环利用。
与现有技术相比,本发明利用糖蜜酒精废液为种子培养基和液体发酵培养基的主要原料,不但实现了对木霉菌株进行廉价、高效的扩大培养,而且能诱导木霉菌纤维素酶系的表达。通过将木霉菌发酵糖蜜酒精废液所得的液体培养物喷施在固体的生物质废弃物表面,能保持基质的水分不散失,从而在较长的时间内能维持适宜木霉发酵的湿度,促进木霉菌株在生物质废弃物表面的附着定殖,并完成对于基质的充分发酵。本发明的有益效果是:
1、以甘蔗化工产业的废弃物甘蔗糖蜜酒精废液作为木霉菌株种子培养和液体扩大培养的补充碳源,不仅使工业废弃物能综合循环利用,还为糖蜜酒精废液的处理提供了一条新的途径,生产成本低廉,绿色环保。
2、采用本发明的微生物法对葡萄栽培产生大量的枯枝、落叶、残果等生物质废弃物进行无害化处理,不但能有效防止废弃物在田间自然腐烂造成葡萄致病微生物的大量滋生,与目前的焚烧法相比还减少了对环境的污染。
3、通过本发明的技术处理,能将葡萄生物质废弃物转化成固体木霉生物防治菌剂,将其施用于葡萄园中,可提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子,从而减少农药的使用量,提高葡萄的果实品质和安全性,这一效果是目前焚烧处理所不能实现的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
实施例1:
一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,包括以下步骤:
(1)种子培养:将糖蜜酒精废液稀释至6°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按0.5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经110℃灭菌30min后作为种子培养基,冷却后按种子培养基体积分数的4%接种孢子浓度为106个孢子/mL,木霉菌种孢子悬浮液,于25℃,摇瓶振荡转速140r/min,发酵24h制备种子培养物;木霉菌种为绿色木霉;
(2)液体扩大培养:将糖蜜酒精废液稀释至6°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按0.5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经110℃灭菌15min后作为液体扩大培养基,按液体扩大培养基体积分数的4%接入种子培养物,于25℃,机械搅拌转速200r/min,通气比为0.7vvm,发酵24h制备木霉液体培养物;
(3)固态发酵:收集葡萄园中的葡萄枯枝、落叶和残果,将葡萄枯枝截成不长于5cm的小段,作为基质在地面铺开,将木霉液体培养物均匀喷洒于基质表面,随后将基质建堆,静置固态发酵15天,至基质表面布满绿色分生孢子即可。
(4)微生物肥的施用:步骤(3)所得微生物肥就地施入葡萄园土壤中,以达到提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子。
实施例2:
一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,包括以下步骤:
(1)种子培养:将糖蜜酒精废液稀释至7°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按1g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经115℃灭菌20min后作为种子培养基,冷却后按种子培养基体积分数的6%接种孢子浓度为107个孢子/mL,木霉菌种孢子悬浮液,于30℃,摇瓶振荡转速180r/min,发酵36h制备种子培养物;木霉菌种为绿色木霉;
(2)液体扩大培养:将糖蜜酒精废液稀释至7°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按1g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经115℃灭菌20min后作为液体扩大培养基,按液体扩大培养基体积分数的6%接入种子培养物,于30℃,机械搅拌转速300r/min,通气比为0.8vvm,发酵36h制备木霉液体培养物;
(3)固态发酵:收集葡萄园中的葡萄枯枝、落叶和残果,将葡萄枯枝截成不长于5cm的小段,作为基质在地面铺开,将木霉液体培养物均匀喷洒于基质表面,随后将基质建堆,静置固态发酵30天,至基质表面布满绿色分生孢子即可。
(4)微生物肥的施用:步骤(3)所得微生物肥就地施入葡萄园土壤中,以达到提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子。
实施例3:
一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,包括以下步骤:
(1)种子培养:将糖蜜酒精废液稀释至8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按3g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经121℃灭菌15min后作为种子培养基,冷却后按种子培养基体积分数的10%接种孢子浓度为108个孢子/mL,木霉菌种孢子悬浮液,于35℃,摇瓶振荡转速200r/min,发酵48h制备种子培养物;木霉菌种为哈茨木霉;
(2)液体扩大培养:将糖蜜酒精废液稀释至8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按3g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经121℃灭菌15min后作为液体扩大培养基,按液体扩大培养基体积分数的10%接入种子培养物,于35℃,机械搅拌转速400r/min,通气比为0.9vvm,发酵48h制备木霉液体培养物;
(3)固态发酵:收集葡萄园中的葡萄枯枝、落叶和残果,将葡萄枯枝截成不长于5cm的小段,作为基质在地面铺开,将木霉液体培养物均匀喷洒于基质表面,随后将基质建堆,静置固态发酵25天,至基质表面布满绿色分生孢子即可。
(4)微生物肥的施用:步骤(3)所得微生物肥就地施入葡萄园土壤中,以达到提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子。
实施例4:
一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,包括以下步骤:
(1)种子培养:将糖蜜酒精废液稀释至8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经115℃灭菌25min后作为种子培养基,冷却后按种子培养基体积分数的8%接种孢子浓度为107个孢子/mL,木霉菌种孢子悬浮液,于30℃,摇瓶振荡转速170r/min,发酵40h制备种子培养物;木霉菌种为哈茨木霉;
(2)液体扩大培养:将糖蜜酒精废液稀释至8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经115℃灭菌25min后作为液体扩大培养基,按液体扩大培养基体积分数的8%接入种子培养物,于35℃,机械搅拌转速350r/min,通气比为1.0vvm,发酵48h制备木霉液体培养物;
(3)固态发酵:收集葡萄园中的葡萄枯枝、落叶和残果,将葡萄枯枝截成不长于5cm的小段,作为基质在地面铺开,将木霉液体培养物均匀喷洒于基质表面,随后将基质建堆,静置固态发酵40天,至基质表面布满绿色分生孢子即可。
(4)微生物肥的施用:步骤(3)所得微生物肥就地施入葡萄园土壤中,以达到提高环境中生物防治木霉生物量、改善葡萄园微生态、改良土壤、抑制园区微生态中葡萄致病微生物,减少葡萄微生物病害的引发因子。
Claims (2)
1.一种微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)种子培养:将糖蜜酒精废液稀释至6-8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按0.5g/L-5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经110℃-121℃灭菌15min-30min后作为种子培养基,冷却后按种子培养基体积分数的4%-10%接种木霉菌种孢子悬浮液,于25℃-35℃,摇瓶振荡转速140 r/min -200 r/min,发酵24h-48h制备种子培养物;所述木霉菌种孢子悬浮液,其孢子浓度为106-108个孢子/mL,所述木霉菌种孢子悬浮液,其木霉菌种为绿色木霉或哈茨木霉;
(2)液体扩大培养:将糖蜜酒精废液稀释至6-8°Bx,向稀释后的糖蜜酒精废液中按0.5g/L-5g/L的添加量加入(NH4)2SO4,经110℃-121℃灭菌15min-30min后作为液体扩大培养基,按液体扩大培养基体积分数的4%-10%接入种子培养物,于25℃-35℃,机械搅拌转速200r/min-400r/min,通气比为0.7-1.0vvm,发酵24h-48h制备木霉液体培养物;
(3)固态发酵:收集葡萄园中的葡萄枯枝、落叶和残果,将葡萄枯枝截成不长于5cm的小段,作为基质在地面铺开,将木霉液体培养物均匀喷洒于基质表面,随后将基质建堆,静置固态发酵15-30天,至基质表面布满绿色分生孢子即处理完毕,得到固体木霉生物防治菌剂。
2.根据权利要求1所述的微生物法对葡萄栽培产生的农业废弃物无害化处理方法,其特征在于:将步骤(3)所得的固体木霉生物防治菌剂就地施入葡萄园土壤中利用。
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