CN116855430A - 一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂及应用，包括：复合芽孢杆菌粉、固褐固氮菌粉、光合菌粉、乳酸菌粉和反硝化菌粉，且各菌粉在水稻生长期施用时的质量比为150‑180：80‑120：40‑60：40‑60：30‑40。本发明通过秸秆促腐、抑菌抗病、解磷解钾、固氮促生、消除毒害物质等不同功能的菌种组成复合菌剂，根据稻田灌溉、施肥管理情况及菌种需氧、厌氧特性定向施入，可促进秸秆快速腐解和水稻增产增效。
Description
技术领域
本发明涉及秸秆还田技术领域，更具体地说是涉及一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂及应用。
背景技术
我国作物秸秆资源丰富，每年可收集秸秆产量达7亿吨以上。秸秆是一种低成本可再生资源，含有丰富的氮、磷、钾、钙、镁、硅等大中量营养元素及有机质。秸秆还田是农业绿色可持续发展的需求，有助于提升农田土壤肥力，改良土壤结构，增加有机质含量，促进微生物活动，长期秸秆还田可提高作物产量及品质。但秸秆中含有大量不易分解的纤维素、半纤维素、木质素等，导致秸秆在土壤中养分转化周期长，特别是在稻田淹水厌氧环境下，秸秆腐解速率缓慢，且秸秆碳氮比高会与秧苗争夺氮素营养，容易导致僵苗、黄苗，还影响稻田耕作。此外，秸秆还田会加剧病虫害风险，在稻田厌氧腐解过程产生的次生毒害物质也不利于水稻生长。
目前，在实际生产中可通过施用微生物菌剂来促进作物秸秆腐解，如常用的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等，其生长繁殖速度快、抗逆性强、适用性广，能高效分泌许多无毒副作用的酶及代谢产物，具有抑菌抗病、秸秆促腐、解磷解钾的作用。但在稻田淹水环境下，芽孢杆菌的效果差强人意，且存在不确定性，因为大多数芽孢杆菌是严格需氧型，淹水厌氧环境不利于其大量增殖。因此，在水稻种植过程中微生物菌剂应当通过与水肥管理相协调的施用方式来提升其作用效果，并且基于厌氧、需氧多种不同功能菌种的复配，如自生固氮菌、光合菌、乳酸菌、反硝化菌等，改善秸秆腐解过程中氮素养分竞争等问题，消除次生毒害物质，进一步提高稻田秸秆腐解效果，促进秸秆中养分的释放，这对于水稻稳产增产和资源高效利用具有重要意义。
因此，如何提供一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合微生物菌剂，并提供了一种与稻田水肥管理相协调的复合菌剂施用方法，有助于克服现有菌剂施用技术的不足，实现秸秆快速腐解和水稻增产增效。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂，包括：复合芽孢杆菌粉、固褐固氮菌粉、光合菌粉、乳酸菌粉和反硝化菌粉，且各菌粉在水稻生长期施用时的质量比为150-180：80-120：40-60：40-60：30-40。
优选地，所述复合芽孢杆菌菌粉包括枯草芽孢杆菌菌粉、巨大芽孢杆菌菌粉和地衣芽孢杆菌菌粉，且三者的质量比为1:1:1。
优选地，所述菌剂分别在前茬收获后、移栽前、分蘖期和孕穗期施用，且，在前茬收获后，每亩施用复合芽孢杆菌粉和固褐固氮菌粉各100g；在移栽前，每亩施用复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g；分蘖期每亩施用复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g；晒田后孕穗期每亩施用复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g。
与水肥管理相协调的菌剂配制及施用方法
本发明选用浓缩菌粉来配制，市面上均可购买到成熟产品，在水稻种植过程中一共施用4次，分别在前茬作物收获后、基肥、分蘖肥和穗肥施用当天将肥料与菌剂配施，不同时期菌剂组成配比不一致。
1）前茬收获后第一次施用：在稻田前茬作物小麦或油菜收获后秸秆粉碎全量还田，将枯草芽孢杆菌粉、巨大芽孢杆菌粉、地衣芽孢杆菌粉按质量比1:1:1配制形成复合芽孢杆菌粉，每亩称取复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g（比例为1:1）充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5h；稻田灌一次浅水，水层约1cm深，随后将溶于20L常温水的菌剂均匀泼洒施入。芽孢杆菌和圆褐固氮菌属于需氧细菌，此时稻田处于落干状态，灌浅水配合菌剂施入，可保证菌剂与秸秆充分接触，并提供足够水分，水层消失后土壤湿润状态有助于芽孢杆菌和圆褐固氮菌的生长繁殖；
2）移栽前第二次施用：稻田淹水后移栽前基肥施用当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g（比例为5:3:3:2）充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，泼洒施入，然后旋耕打浆；此时稻田处于淹水厌氧环境，适宜光合菌、乳酸菌和反硝化菌大量繁殖，不利于圆褐固氮菌繁殖，且基肥投入的大量化肥氮也会抑制圆褐固氮菌的固氮能力，因此不加入圆褐固氮菌；
3）分蘖期第三次施用：在水稻分蘖期追肥当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g（比例为5:3:3:2）充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，泼洒施入；此次菌剂配比与第二次施用保持一致，由于稻田仍然处于淹水厌氧状态，故不添加圆褐固氮菌；
4）晒田后第四次施用：水稻分蘖末期晒田5-7d，复水后在孕穗期追肥当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g（比例为1:1）充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5h，泼洒施入。晒田通气会打破土壤严格厌氧状态，复水后追施复合芽孢杆菌和圆褐固氮菌有助于其繁殖，并为水稻后续生长发育提供有效养分。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果为：
为实现秸秆促腐、抑菌抗病、解磷解钾等功效，选用枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。考虑秸秆腐解过程会竞争吸收土壤氮素养分，在不增施氮肥的情况下选用圆褐固氮菌，这是一种在土壤中具备较强固氮能力的自生固氮菌，通过自然固氮的形式补充土壤氮素，并能分泌生长素促进植物生长。为进一步促进稻田淹水厌氧环境下秸秆腐解，并消除次生毒害物质（如亚硝酸盐、硫化氢等），抑制有害病原菌，选用光合菌、乳酸菌和反硝化菌，此类菌剂属于厌氧细菌，在水产养殖中应用较广，因此可在稻田淹水环境中快速生长繁殖和发挥功效。
通过秸秆促腐、抑菌抗病、解磷解钾、固氮促生、消除毒害物质等不同功能的菌种组成复合菌剂，根据稻田灌溉、施肥管理情况及菌种需氧、厌氧特性定向施入，可促进秸秆快速腐解和水稻增产增效。与不施用复合菌剂相比，施用复合菌剂的小麦和油菜秸秆在水稻成熟收获时腐解率提高5.4和3.9个百分点，水稻产量增长9.2%，地上部氮、磷、钾吸收量提高14.0%、7.3%和8.2%。本发明实施成本低，仅需购买菌剂干粉、红糖自行配制，可多次培养使用，操作简便，有助于克服水稻种植中现有菌剂施用技术的不足。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中使用菌种原料、肥料、农资均为市售产品。
实施例1
试验地点：位于湖北省荆州市国家农业气象试验站内（30°21'N，112°09'E），为长江中下游江汉平原代表站点，属于亚热带季风气候区，稻田为内陆河湖交替沉积形成的水稻土，质地为粉质中壤，保水保肥能力良好。
试验时期：以中稻为供试对象，品种为杂交籼稻“爽两优138”，种植制度为水旱轮作，试验从中稻移栽开始到成熟收获截止，时间为2022年5月24日至9月1日。
试验处理：设计3个处理，分别为：
1）CK，对照处理，常规管理措施，不施入微生物菌剂；
2）YB，施入复合芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按照1:1:1组成）；
3）FB，施入多功能复合菌剂，包括复合芽孢杆菌、圆褐固氮菌、光合菌、乳酸菌和反硝化菌。每个处理设置3个微区重复，在稻田用100cm×80cm的聚乙烯框围成微区，按随机区组排列，每个微区均单独灌水和施肥，与外部无水肥互串，确保菌剂施用后无干扰。
试验田间管理：肥料共施用3次，分别在移栽前施用基肥1次，在分蘖期和孕穗期各追肥1次。氮肥为尿素，施用量为180 kg N/ha，基肥、分蘖肥和穗肥按比例2：1：1施入；磷肥为过磷酸钙，用量为60 kg P2O5/ha，作为基肥一次性施入；钾肥为氯化钾，用量为90 kgK2O/ha，按比例2：1：3施入。上茬作物小麦收获后秸秆全量粉碎还田，在移栽前5天泡水，之后旋耕、打浆、移栽。水稻生长季采用中期晒田间歇性灌溉模式，这是我国长江中下游稻区常规的灌溉方法，主要表现为水稻移栽至返青保持淹水3-6cm，返青至分蘖每次灌水6-7cm，水层消失后当天继续灌水，分蘖后期晒田5-7天，拔节至灌浆干湿交替，每次灌水3-4 cm，落干至0 cm保持湿润状态1天后再灌溉，成熟前7天自然落干。
菌剂配比及施用方式：YB处理在前茬作物收获后将枯草芽孢杆菌粉、巨大芽孢杆菌粉、地衣芽孢杆菌粉按质量比1:1:1配制形成复合芽孢杆菌粉，每亩称取复合芽孢杆菌粉200g，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，稻田灌一次浅水，水层约1cm深，随后将溶于水的菌剂均匀泼洒施入。在稻田移栽前基肥施用当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉200g加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，泼洒施入，然后旋耕打浆。在水稻分蘖肥施用当天、晒田复水后穗肥施用当天，与上述操作一致，每亩称取复合芽孢杆菌粉200g加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，泼洒施入。
FB处理在前茬作物收获后每亩称取复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g（比例为1:1）充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，稻田灌一次浅水，水层约1cm深，随后将溶于水的菌剂均匀泼洒施入。在稻田移栽前基肥施用当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g（比例为5:3:3:2）充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化6小时，泼洒施入，然后旋耕打浆。在水稻分蘖肥施用当天，与基肥保持一致，每亩称取复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化6小时，泼洒施入。在晒田复水后穗肥施用当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5小时，泼洒施入。
本试验采用“埋袋法”研究稻田秸秆还田后不同阶段的腐解特征，称取烘干后的小麦和油菜秸秆样品10g，剪成5cm的小段，装入100目的尼龙网袋，在水稻移栽时埋入土壤10cm处，每个微区小麦秸秆和油菜秸秆均埋入5袋，做好标记。分别在移栽后第8天（分蘖初期）、17天（分蘖盛期）、32天（分蘖末期晒田）、62天（抽穗期）和100天（成熟期）将袋子取出，袋中秸秆残留样品洗净烘干后测量干物质量，利用失重法测定秸秆腐解率。结果表明（表1），移栽8天后YB和FB处理相比对照CK均能提高秸秆腐解率，FB处理的快速促腐效果更好，相比CK分别提高了小麦和油菜秸秆腐解率8.1和3.8个百分点，相比YB提高了4.6和1.6个百分点。在移栽后17天、32天和62天，FB对秸秆的促腐效果也优于YB。在成熟期（100天）FB处理下小麦和油菜秸秆腐解率达到71.1%和56.5%，分别比CK提高5.4和3.9个百分点，比YB提高4.2和1.5个百分点。以上试验结果说明根据稻田灌溉、施肥管理情况及菌种需氧、厌氧特性混合施用多种菌剂，相比混合的芽孢杆菌具备更好的秸秆促腐效果。
水稻成熟收获后，晒干脱粒测产，得出籽粒产量和地上生物量。同时，将水稻植株茎叶、籽粒分别取样，经H2SO4-H2O2消煮45 min后，分别用凯氏定氮仪法、钼锑抗吸光光度法和火焰光度法测定氮、磷和钾含量，通过相应组分的氮、磷、钾含量与干物质量的乘积计算水稻地上部（籽粒和茎叶）总养分吸收量。结果表明（表2），FB处理相比CK的产量、地上生物量提高了9.2%和7.0%，YB处理相比CK提高了4.5%和4.8%，FB处理的增产效果优于YB。FB处理地上部氮、磷、钾吸收量相比CK提高了14.0%、7.3%和8.2%，YB处理提高了7.7%、3.1%和7.3%，可见复合菌剂对水稻植株氮吸收具有明显的促进效果，对磷和钾吸收的促进效果低于氮吸收。
表1 不同处理下稻田小麦和油菜秸秆腐解率(%)
不同小写字母表示处理间存在显著差异（LSD最小显著差异法，P<0.05）。
表2 不同处理下水稻产量、地上生物量及氮磷钾吸收量
不同小写字母表示处理间存在显著差异（LSD最小显著差异法，P<0.05）。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂，其特征在于，包括：复合芽孢杆菌粉、固褐固氮菌粉、光合菌粉、乳酸菌粉和反硝化菌粉，且各菌粉在水稻生长期施用时的质量比为150-180：80-120：40-60：40-60：30-40。
2.根据权利要求1所述的一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂，其特征在于，所述复合芽孢杆菌粉包括枯草芽孢杆菌菌粉、巨大芽孢杆菌菌粉和地衣芽孢杆菌菌粉，且三者的质量比为1:1:1。
3.根据权利要求1所述的一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂，其特征在于，所述菌剂分别在前茬收获后、移栽前、分蘖期和孕穗期施用，且，在前茬收获后，每亩施用复合芽孢杆菌粉和固褐固氮菌粉各100g；在移栽前，每亩施用复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g；分蘖期每亩施用复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g；晒田后孕穗期每亩施用复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g。
4.权利要求1-3任一所述的复合菌剂在提高水稻产量和地上生物量中的应用。
5.权利要求1-3任一所述的复合菌剂在促进秸秆腐解中的应用。
6.一种稻田秸秆促腐增产的复合菌剂的施用方法，其特征在于，过程包括：
1）前茬收获后第一次施用：在稻田前茬作物小麦或油菜收获后秸秆粉碎全量还田，将枯草芽孢杆菌粉、巨大芽孢杆菌粉、地衣芽孢杆菌粉按质量比1:1:1配制形成复合芽孢杆菌粉，每亩称取复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5h；稻田灌一次浅水，水层约1cm深，随后将溶于20L常温水的菌剂均匀泼洒施入；
2）移栽前第二次施用：稻田淹水后移栽前基肥施用当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g，充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5h，泼洒施入，然后旋耕打浆；
3）分蘖期第三次施用：在水稻分蘖期追肥当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉77g、光合菌粉46g、乳酸菌粉46g和反硝化菌粉31g充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5h，泼洒施入；
4）晒田后第四次施用：水稻分蘖末期晒田5-7d，复水后在孕穗期追肥当天，每亩称取复合芽孢杆菌粉100g和圆褐固氮菌粉100g充分混合，加入200g红糖溶于20L常温水中，充分搅匀后培养活化5h，泼洒施入。
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