CN105524870A - 一种促进秸秆降解的环保制剂产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种促进秸秆降解的环保制剂产品，它由复合微生物菌剂和辅料按照1：4的重量比混合；所述复合微生物菌剂由黄绿木酶、赭绿青霉、胶冻样芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、地衣芽孢杆菌、粪产碱杆菌、酿酒酵母按照4:3:2:7:1:3:2的体积比混合制备而得。本发明制备的环保制剂产品加快秸秆发酵，其复合微生物间具有良好的协同效应，主要应用于农业种植中作物秸秆腐熟还田，避免了焚烧秸秆导致的环境污染，同时增产庄稼显著，前景广阔。

Description

一种促进秸秆降解的环保制剂产品
技术领域
本发明属于农业微生物在处理农作物秸秆上的应用领域，具体涉及一种促进秸秆降解的环保制剂产品。
发明内容
我国是农业大国，农作物资源总量总体呈不断增长趋势，有研究表明，至2015年我国主要农作物秸秆产量将达到9亿吨左右。农作物秸秆中含有一定量的碳、氮、磷、钾、钙、硅等多种元素，同时含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质等有机物质。秸秆中含有可供动植物利用的大量的营养成分，研究表明，秸秆中含碳量约为40％～60％，水稻秸秆中含氮量约为0.60％、含磷量约为0.09％，小麦秸秆含氮量约为0.50％、含磷量约为0.03％，大豆秸秆含氮量约为1.93％、含磷量约为0.03％，是具有综合利用价值的可再生生物资源。然而，我国没能充分利用这一宝贵的生物资源，2009年，我国直接用作生活燃料的秸秆约占总量的20％，肥料直接还田约占15％，饲料约占15％，工业原料约占2％，废弃或露天焚烧的部分高达33％。大量的秸杆被随便堆砌或直接焚烧，不仅占用土地，污染环境，并造成生物质能源的严重浪费。另外，由于化学肥料的成本较高，且易引起水体污染、土壤板结，进一步吸引人们对生物质肥料的研究。长期以来，农作物秸秆的处理问题一直是令广大农民和各级政府倍感头疼的问题，过去由于开发利用技术的缺乏、市场信息闭塞以及农民秋耕播种时间短暂等原因，绝大多数秸秆被废弃于河道、路旁腐烂或在田间被直接焚毁，不但堵塞河道和道路交通，而且严重污染了环境并造成资源的巨大浪费。
在种植业为主的地区，作物秸秆已经成为生产中的障碍。所以，焚烧秸秆遍及广大乡村，由此引起环境污染与有机资源的严重浪费。据统计，全国用作还田和有机肥料的作物秸秆仅占总量的20％左右，焚烧占17％，秸秆燃烧后主要产物为二氧化碳，一氧化碳，二氧化硫等有害气体，这些气体进入大气后造成严重的环境污染。每到收获季节农村出现“村村点火，处处冒烟”的景象,秸秆焚烧有四大坏处：一是浪费资源，导致大量有机物不能回田；二是严重污染环境；三经常引发火灾和交通事故；四破坏农田生态***物质循环，造成土壤肥力下降。
秸秆含有大量可利用元素，是最大的固体废弃物养分资源。因此，通过微生物接种技术强化秸秆腐熟，对农作物秸秆的资源化利用显得极为重要。微生物对纤维素的降解是通过分泌到胞外的游离纤维素酶，以水解酶机制和氧化酶机制降解纤维素。利用微生物可将纤维素最终分解成为二氧化碳和水，而通过微生物自身的生长又可产生大量的菌体蛋白，目前农作物秸秆降解剂往往存在腐熟菌剂单一、功能性菌株偏少、周期长、效果不彻底的缺点，对下一茬农作物没有起到很好的抗病促生的效果，因此运用微生物法处理秸秆，可以大幅度提高其营养价值，具有许多无可比拟的优点。选育和利用作物秸秆高效降解微生物菌株，研发高效降解菌剂，建立作物秸秆田间原位生物转化还田技术，是目前国内外重要发展趋势之一。
发明内容
本发明的目的是提供了一种促进秸秆降解的环保制剂产品，其特征在于它由可分解木质素、纤维素、蛋白质、抗病和菌肥多种功能的多种菌株复合而成，解决现有技术在秸秆发酵降解过程中所利用的微生物菌剂种类单一、分解能力弱、纤维素总降解率低以及发酵周期长等问题。
本发明的另一个目的是提供一种秸秆降解的环保方法，其使用本发明的环保制剂产品发酵秸秆，得到有机肥料，腐熟还田。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种促进秸秆降解的环保制剂产品，所述环保制剂产品包括复合微生物菌剂和辅料；
所述辅料可为固体辅料和/或液体辅料。所述固体辅料为矿物材料、生物材料和/或高分子化合物；所述矿物材料可为粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石、草炭土和硅藻土中的至少一种；所述生物材料为各类作物的秸秆、松壳、稻草、花生壳、玉米粉、豆粉、淀粉、草炭和动物的粪便中的至少一种；所述高分子化合物为聚乙烯醇和/或聚二醇。所述液体辅料可为有机溶剂、植物油、矿物油或水；所述有机溶剂为癸烷和/或十二烷。所述粘土具体可为凹凸棒粘土。所述凹凸棒粘土是一种以凹凸棒石为主要成分的粘土矿物，主要化学成分是水合镁铝硅酸盐，含有K、Na、Ca、Fe、Al、Mg、Mn、Ti等元素，具有独特的分散能力和吸附能力。
经过试验验证，最终选择所述辅料由下述原料组成：凹凸棒土、硅藻土、草炭土。
优选地，所述辅料由凹凸棒土、硅藻土、草炭土按照重量比1:3:7混合而成；
所述复合微生物菌剂和辅料按照1：4的重量比混合制备环保制剂产品；
所述复合微生物菌剂的制备方法如下：将黄绿木酶、赭绿青霉、胶冻样芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、地衣芽孢杆菌、粪产碱杆菌、酿酒酵母分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照4:3:2:7:1:3:2的体积比混合，即得；
所述黄绿木酶为黄绿木酶（Trichodermaaureoviride）ACCC32248；
所述赭绿青霉为（penicilliumochrochlorron）Ｙ５，其保藏号为ＣＧＭＣＣＮＯ．４３９０（参见CN102174411）；
所述胶冻样芽孢杆菌具体可为胶冻样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）CGMCCNO.3769（参见CN102070364）；
鞘氨醇单胞菌优选为（Sphingomonassp．）CGMCCNO.4589（参见CN102168054A）
所述地衣芽孢杆菌具体为地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）CGMCCNO.2276；(参见CN101215537A);
所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌（Alcaligenesfaecalis）ATCC31555；
所述酿酒酵母优选为酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）CCTCCNo：M208110(CN101434911公开使用)；
本发明的环保制剂产品，各菌种之间合理配伍，共生协调，互不拮抗，其制备方法简便，方法易行，由于在处理的过程中物料得到彻底腐熟，产生大量功能微生物以及多种代谢产物如植物激素、抗生素等，从而刺激作物生长发育，提高土壤养分，改良土壤结构，其操作简便，利于生产。
本申请发明人经过多年创造性劳动，经过大量筛选试验，对菌株进行合理配伍，获得的菌剂配方合理，使用方便，腐熟秸秆速度快，采用现代微生物发酵工程技术，将筛选培养的多种能够高效产生纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶的功能菌株组合培养而成为一种复合微生物菌剂，将黄绿木酶、赭绿青霉、胶冻样芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、地衣芽孢杆菌、粪产碱杆菌、酿酒酵母分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照4:3:2:7:1:3:2的体积比混合，多功能菌株构成，具有菌株组合新、结构稳、酶活强、菌数高等特点。本发明提供的复合微生物菌剂加快秸秆发酵，该菌剂微生物间具有良好的协同效应；对难以降解的玉米、水稻等秸秆具有高效的降解性能，尤其是在低温条件下；适应外界环境能力强；该菌剂主要应用于农业种植中作物秸秆腐熟还田，将其转化为高效、安全、环保的生物有机肥。
上述环保制剂产品在制备提高农作物秸秆分解率和/或提高农作物秸秆中纤维素分解率和/或提高农作物秸秆中半纤维素分解率和/或提高农作物秸秆中木质素分解率的产品中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明的环保制剂产品能快速腐熟农作物秸秆，可在一周左右将田间秸秆迅速腐熟，相对于现有技术的菌剂大大减少了腐熟时间，解决了农作物秸秆还田中存在腐熟慢、还田难的问题，提高了土壤有机质含量，起到了“用地养地”的作用，破解了长期以来在秸秆还田问题上政府鼓励、农民懈怠的困局。
本发明所述菌种均可以从中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)以及美国模式培养物集存库（ATCC）购买得到。
本发明所述的菌种均可通过常规的培养方法得到所需浓度的菌液，限于篇幅，并不一一赘述。
本发明环保秸秆降解剂剂适用于水稻、小麦、玉米等秸秆的还田，可采用直接粉碎平铺或堆腐还田，每亩推荐用量为1.5-3kg。
环保秸秆菌剂在秸秆堆沤中的应用：
整理农作物秸秆，控制水分55～60%，C/N比为25-28:1，每5立方米农作物秸秆加入1公斤环保制剂产品，翻捣均匀；
将农作物秸秆堆成长梯形，堆顶宽1米，堆底宽2米，堆高夏秋季1.2～1.5米、冬春季1.5～2.0米，堆长根据场地而定，每堆体积不少于5方；
发酵开始后，当20～30厘米深处物料温度升至55℃时保持2天，然后翻捣一次，当堆温再次升至55℃后，保持2天，然后翻捣一次；之后根据堆温情况进行翻捣，温度上升时期不翻捣，温度停止上升则翻捣，并重复这一步骤，直到堆温与室外温度相同、水分降至30%以下时，即完成了发酵过程。
具体实施方式
实施例1
一种促进秸秆降解的环保制剂产品，所述环保制剂产品包括复合微生物菌剂和辅料；
述辅料由下述原料组成：凹凸棒土、硅藻土、草炭土。
所述辅料由凹凸棒土、硅藻土、草炭土按照重量比1:3:7混合而成；
所述复合微生物菌剂和辅料按照1：4的重量比混合制备环保制剂产品；
所述复合微生物菌剂的制备方法如下：将黄绿木酶、赭绿青霉、胶冻样芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、地衣芽孢杆菌、粪产碱杆菌、酿酒酵母分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照4:3:2:7:1:3:2的体积比混合，即得；
所述黄绿木酶为黄绿木酶（Trichodermaaureoviride）ACCC32248；
所述赭绿青霉为（penicilliumochrochlorron）Ｙ５，其保藏号为ＣＧＭＣＣＮＯ．４３９０；
所述胶冻样芽孢杆菌具体可为胶冻样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）CGMCCNO.3769；
鞘氨醇单胞菌优选为（Sphingomonassp．）CGMCCNO.4589（参见CN102168054A）
所述地衣芽孢杆菌具体为地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）CGMCCNO.2276；(参见CN101215537A);
所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌（Alcaligenesfaecalis）ATCC31555；
所述酿酒酵母优选为酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）CCTCCNo：M208110(CN101434911公开使用)；
本发明所述的菌种均可通过常规的培养方法得到所需浓度的菌液，本发明所述菌种均可以从中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)以及美国模式培养物集存库（ATCC）购买得到。
实施例2
采用实施例1制得的环保制剂产品，实验地点选在浙江省富阳，实验时间为3月份，供试作物为杂交稻。
实验组：水稻收获后将秸秆铺于实验田中，整理农作物秸秆，控制水分55～60%，C/N比为25-28:1，每5立方米农作物秸秆加入1公斤环保制剂产品，翻捣均匀；
将秸秆堆成长梯形，堆顶宽1米，堆底宽2米，堆高夏秋季1.2～1.5米、冬春季1.5～2.0米，堆长根据场地而定，每堆体积不少于5方；
发酵开始后，当20～30厘米深处物料温度升至55℃时保持2天，然后翻捣一次，当堆温再次升至55℃后，保持2天，然后翻捣一次；之后根据堆温情况进行翻捣，温度上升时期不翻捣，温度停止上升则翻捣，并重复这一步骤，直到堆温与室外温度相同、水分降至30%以下时，即完成了发酵过程。
对照组，与实验组相比，不添加环保制剂产品，观察秸秆腐熟变化情况：
表1不同处理的秸秆腐熟情况
实施例3
试验品种为番茄，种植方法为自封顶型露天栽培。
试验处理:
实验组：本发明环保制剂产品2kg/亩+上茬秸秆；处理2：对照组，不添加环保制剂产品。种植作物为番茄。
12月份定植后，每隔5天对棚内的地温、气温、二氧化碳浓度、果实产量进行数据测试记录，（其中地温、气温、二氧化碳的测试分别在每天的早9时，中午12时，晚16时验测）。
试验结果
组别 平均地温℃ 平均棚温℃ 收获期提前天数 平均CO2ppm 产量kg/亩
实验组 18.5 14.3 17 955 5970
对照组 16.3 12.7 无 447 4613
结果表明，本发明产品应用于秸秆生物反应堆上，平均地温为18.5℃，比对照增加2.2℃；平均棚温为14.3℃，比对照增加1.6℃；收获期比对照提前17天；亩产量为5970kg，增产29.4%。
综上，秸秆还田对作物生长具有很大的促进作用，本申请的环保秸秆制剂产品经申请人多年的创造性劳动，采用现代微生物发酵工程技术，将筛选培养的多种能够高效产生纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶的功能菌株组合培养而成为一种复合微生物菌剂，不仅处理了大量剩余秸秆，避免了焚烧秸秆导致的环境污染，同时增产庄稼显著。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种促进秸秆降解的环保制剂产品，所述环保制剂产品包括复合微生物菌剂和辅料。
2.根据权利要求1所述的环保制剂产品，其特征在于，所述辅料由下述原料组成：凹凸棒土、硅藻土、草炭土。
3.根据权利要求1-2所述的环保制剂产品，其特征在于，所述辅料由凹凸棒土、硅藻土、草炭土按照重量比1:3:7混合而成。
4.根据权利要求1-3所述的环保制剂产品，其特征在于，所述环保制剂产品由复合微生物菌剂和辅料按照1：4的重量比混合制得。
5.根据权利要求1-4所述的环保制剂产品，其特征在于，所述复合微生物菌剂的制备方法如下：将黄绿木酶、赭绿青霉、胶冻样芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、地衣芽孢杆菌、粪产碱杆菌、酿酒酵母分别培养至浓度为1×108个/ml的菌液，然后按照4:3:2:7:1:3:2的体积比混合，即得；
所述黄绿木酶为黄绿木酶（Trichodermaaureoviride）ACCC32248；
所述赭绿青霉为赭绿青霉（penicilliumochrochlorron）CGMCCNO.4390；
所述胶冻样芽孢杆菌为胶冻样芽孢杆菌（Bacillusmucilaginosus）CGMCCNO.3769；
所述鞘氨醇单胞菌为鞘氨醇单胞菌（Sphingomonassp．）CGMCCNO.4589；
所述地衣芽孢杆菌为地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）CGMCCNO.2276；
所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌（Alcaligenesfaecalis）ATCC31555；
所述酿酒酵母为酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）CCTCCNo：M208110。
6.权利要求1-5所述的环保制剂产品用于秸秆发酵的用途。
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