一种秸秆还田的方法与流程

本发明涉及一种秸秆还田的方法。

背景技术：

我国秸秆资源极其丰富，但生产中未能合理开发利用，不仅浪费了有机资源，还造成了严重的环境问题。2008年7月国务院下发了《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》。这对于加快推进秸秆综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收具有重要作用。2015年，国发展改革委、财政部、农业部、环境保护部联合发出通知，要求各地进一步加强秸秆综合利用与禁烧工作，力争到2020年全国秸秆综合利用率达到85％以上。

秸秆还田是把不宜直接作饲料的秸秆(麦秸、玉米秸和水稻秸秆等)直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法，是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。对秸秆还田可促进农业节水、节成本、增产、增效，在环保和农业可持续发展中受到充分重视。

众所周知，秸秆资源是东北地区农业生产中数量较大的农业副产物之一，稻秸和麦秸的数量庞大，但作为饲料的营养价值不高，应对其综合再利用，以无害化肥料形式还田。但是，东北地区水稻只种植一季，一般每年十月份可以收割，而十月份的东三省地区昼夜温差很大。目前市场上的用于秸秆还田的微生物产品，受南北方季节气候气温影响，用于温度较低的地区效果差。在低温状态下，微生物很难生长繁殖，使堆温升高，无法在低温状态下用于秸秆还田。再者大规模工厂化秸秆还田因运输、场地、成本问题没有可操作性。因此，对于我国北方寒冷地区，低秋季节秸秆直接还田不能及时腐熟，影响当季作物生长是在所难免的。

授权公告号CN102174424B公开了一种高效降解作物秸秆的微生物菌剂，其由地衣芽孢杆菌、魏登施泰滕芽孢杆菌等2种菌株组成，其中认为该菌剂可用于北方的秸秆还田，然而其仅限于室内较高温度下操作，不能实现就地解决秸秆还田或者需要花费非常长的时间。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够在东北等寒冷地区进行秸秆还田的方法。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一个目的是提供一种秸秆还田的方法，包括利用微生物菌剂对秸秆进行堆制腐熟的步骤，所述的微生物菌剂包括保藏号为CCTCC NoM208057的枯草芽孢杆菌KX-1、放线菌、保藏号为CCTCC NoM208058的枯草芽孢杆菌KX-2、保藏号为CCTCC NoM208060的枯草芽孢杆菌KX-4。

优选地，所述的枯草芽孢杆菌KX-1、所述的放线菌、所述的枯草芽孢杆菌KX-2、所述的枯草芽孢杆菌KX-4的用量质量比为1:0.3～0.75:0.4～0.85:0.5～0.85，更优选为1:0.6～0.7:0.7～0.8:0.7～0.8。

优选地，所述的微生物菌剂还包括其他有益微生物，所述的其他有益微生物为选自乳酸菌、光合细菌、酵母菌、地衣芽孢杆菌中的一种或多种。

进一步优选地，所述的枯草芽孢杆菌KX-1与所述的其他有益微生物的用量质量比为1:0.1～0.8，更优选为1:0.5～0.8。

优选地，所述的微生物菌剂还包括选择性加入的酶制剂以使所述的微生物菌剂的酸性蛋白酶≥2000u/g，中性蛋白酶≥10000u/g，纤维素酶≥10000u/g。

其中，酶制剂为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、纤维素酶，当所述的微生物菌剂中的某种酶不足时，即添加相应的酶制剂。

根据本发明的一个实施例方式，首先将所述微生物菌剂进行激活，然后与营养物质配置成混合液后，与干秸秆混合，对秸秆进行堆制腐熟。

优选地，所述的微生物菌剂与所述的干秸秆的投料用量质量比为1:1000～2000。

根据本发明的另一个实施例方式，首先将所述微生物菌剂进行激活，然后与营养物质配置成混合液，然后将所述的混合液、火山岩生物制剂与干桔杆混合，对秸秆进行堆制腐熟，所述火山岩生物制剂包括火山岩颗粒载体、植入于所述的火山岩颗粒载体上的微生物菌剂。

优选地，所述的微生物菌剂、所述的火山岩生物制剂、所述的干秸秆的投料用量质量比为1:50～80:1000～2000。

本发明中采用常规方法进行菌种激活。

优选地，所述的营养物质为尿素和氨基酸颗粒。

优选地，进行堆制发酵腐熟时，控制湿度在50～65％。

更具体地，堆制时，安插透气管，然后在堆制上覆盖薄膜。

进一步地，进行发酵腐熟时，待堆制的温度上升至50～60℃，除去透气管上方覆盖的薄膜继续发酵10～15天，然后进行翻堆补水，继续发酵5～15天完成发酵腐熟。

发酵腐熟结束后，可根据需要翻入田间或继续堆制至来年水稻种植时翻入田间作为生物菌肥使用，施用到农田中。可促进土壤微生物活动，提高土壤有机质含量，在一定范围内维持土壤中有机质的动态平衡，改善土壤的物理结构，固定和保持土壤氮素养料，增加难溶性养分的有效性，恢复和维持土壤肥力，解决由于连年耕作造成的耕地质量下降，土壤有机质不足，土壤持水、保肥、透气能力降低，土壤团粒结构减少等问题，极大促进农业生产。

本发明的另一个目的是提供一种低温有益微生物制剂产品，包括微生物菌剂，所述的微生物菌剂包括保藏号为CCTCC NoM208057的枯草芽孢杆菌KX-1、放线菌、保藏号为CCTCC NoM208058的枯草芽孢杆菌KX-2、保藏号为CCTCC NoM208060的枯草芽孢杆菌KX-4。

优选地，所述的枯草芽孢杆菌KX-1、所述的放线菌、所述的枯草芽孢杆菌KX-2、所述的枯草芽孢杆菌KX-4的用量质量比为1:0.3～0.75:0.4～0.85:0.5～0.85，更优选为1:0.6～0.7:0.7～0.8:0.7～0.8。

优选地，所述的微生物菌剂还包括其他有益微生物，所述的其他有益微生物为选自乳酸菌、光合细菌、酵母菌、地衣芽孢杆菌中的一种或多种。

进一步优选地，所述的枯草芽孢杆菌KX-1与所述的其他有益微生物的用量质量比为1:0.1～0.8，更优选为1:0.5～0.8。

优选地，所述的微生物菌剂还包括选择性加入的酶制剂以使所述的微生物菌剂的酸性蛋白酶≥2000u/g，中性蛋白酶≥10000u/g，纤维素酶≥10000u/g。

本发明中，微生物菌剂可以是如上多种物质的混合物；也可以是多种物质单独包装，使用时按配比进行混合即可。优选地，微生物菌剂是可以是如上多种物质的混合物。

优选地，所述的低温有益微生物制剂产品还包括火山岩生物制剂，所述的火山岩生物制剂包括火山岩颗粒载体、植入于所述的火山岩颗粒载体上的微生物菌剂。

优选地，本发明中植入所述的火山岩颗粒载体上的微生物菌剂的配方与上述微生物菌剂相同。

具体地，所述的火山岩生物制剂的制备方法包括如下步骤：

步骤(1)、将火山岩磨碎成20～40目的火山岩颗粒，去除粉末后得到火山岩颗粒载体；

步骤(2)、将所述的微生物菌剂与水按照用量质量比为1:20～50配置成菌液，然后加入氮源和碳源对菌种进行激活，当菌液中的芽孢杆菌80％以上呈营养体状态，活菌数＞50亿/mL时，将所述的火山岩颗粒载体在所述的菌液中浸泡24～72h，然后将所述的火山岩颗粒载体捞出沥干，即得所述的火山岩生物制剂。

本发明中采用的氮源和碳源为常规的氮源和碳源，例如：米糠、红糖、葡萄糖或糖浆。

优选地，所述的低温有益微生物制剂产品还包括氨基酸颗粒。

本发明中的微生物菌剂、火山岩生物制剂以及氨基酸颗粒采用独立包装。

由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明以低温菌为诱导菌，它含有枯草(含纳豆)芽孢杆菌、放线菌为主体的多种复合功能有益微生物，能够在低温的情况下繁殖，带动其它菌剂的高速繁殖。既能高温发酵，又能低温发酵，不受地区、季节限制，四季可用，让农民能够在田头就近处理，就地解决秸秆还田，形成草木灰有机肥料，以无害化肥料形式还田，无需对秸秆进行搬运，节省人力、物力、财力；本发明进一步含有氨基酸颗粒，能够减少堆肥时氮源(如尿素)的添加量，为微生物的繁殖提供营养；本发明还进一步结合吉林当地盛产的火山岩，利用火山岩的多孔、表面积大的结构特性，发挥其保水、可作为菌剂的载体以及增强散热功能的功效，并解决了当地这部分天然矿产资源的利用的问题；本发明不包含木霉素菌，避免了对还田后的伤害，优选了能够产生胞外酶(主要是木质素氧化酶系、纤维素酶等)的微生物来降解秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素，加速腐熟效果。

说明书附图

图1为发酵前后秸秆的图片；

图2为带有排气孔的桔杆发酵堆的图片；

图3为腐熟程度好的秸秆发酵堆的图片；

图4为二次翻堆补水的图片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1：

一、主要成分

1、微生物菌剂，按重量比

配制好的复合菌剂要求：酸性蛋白酶≥2000u/g，中性蛋白酶≥10000u/g，纤维素酶≥10000u/g，不足部分加入相应的酶制剂。

枯草芽孢杆菌KX-1可在2～8℃生存繁殖。

2、火山岩生物制剂

火山岩生物制剂，是利用火山岩的多孔、表面积大的结构特性，含有大量的硅、钾、钠、铁、镁、铝、硅、钙、钛、锰、铁、镍、钴等几十种矿物质和微量元素，以及对重金属的螯合性，以其为载体，植入经过验证，对人畜和其他生物无害的多种有益微生物菌群(包含放线菌、芽孢杆菌等多种有益微生物，以低温菌为主)后形成的产品。火山生物制剂在堆肥过程具有微生物富集缓释的作用以及散热透气的功效，另外可以保水、蓄水，可促进土壤团粒结构的形成，有效改善植物根部微生物环境，为作物生长提供微量元素，促进植物生长。

具体制备方法：

a、基材的准备

将天然火山岩磨碎成小于1mm的颗粒、去除粉末后，待用；

b、菌液的配制

并按照以下配方配制复合菌剂：按重量比

①激活

将选取的复配有益功能菌置入具有进水、曝气、加热控温及排水功能的干净方槽，按照1:20～50稀释，加入一定量的氮源、碳源，激活菌种；

②浸泡

显微镜下镜检芽孢杆菌大多呈营养体状态，平皿菌落计数法检测活菌数＞50亿/mL，可将处理后的载体放入方槽内浸泡；

③排水、沥干

浸泡24～72h后，将菌液从底排排干后，将载体捞出沥干；

3、氨基酸颗粒

纯生物发酵浓缩制得，含有丰富的氮源及其他营养成分。

二、在秸秆还田中的应用

(一)、相关设备和材料

1、大型饲料粉碎切割机：将晒干的稻草切成1～2cm长。

2、大型搅拌机：前进后出型的大型砂浆搅拌机。

3、大型喷雾器：用于拌料时喷洒菌剂和营养液的混合液。

4、农用塑料薄膜：若干。

5、菌种激活设备。

6、拌料相关工具或设备。

7、透气管：直径10cm左右，周围打孔的塑料管。

8、其它材料：红糖、米糠、尿素

(二)、用法、用量及发酵周期

1、用量

每1公斤微生物菌剂+60kg火山岩生物制剂，约发酵、腐熟1～2吨干秸秆，发酵、腐熟时的环境温度为5～10℃以上。

2、用法(以激活1Kg菌种，发酵1T秸秆为例)

1)菌种激活

与水按照1：20～30的比例稀释，加入4Kg新鲜的米糠、0.5Kg红糖激活12h。

2)营养源与辅料配制

尿素22Kg，氨基酸颗粒10Kg，用水充分溶解后，稀释至约1.2～1.5T。

3)混合

将1)中激活后的菌液加入2)中混合均匀成混合液。

4)拌料：湿度控制在50～65％左右

将粉碎后的秸秆从搅拌机前端(进料口)送入，并加入火山生物制剂后，从两端用喷雾器向进料口和出料口同时喷洒3)中的混合液，搅拌均匀后从搅拌机后端输出，进行堆制。

5)物料建堆

堆制成圆锥型(底部直径约为3米)或长条状梯型(底宽2m，高1.5m，上宽1.0m)，适实际情况而定，并放置透气管，覆盖薄膜，进行发酵。待3天后温度可达50～60℃时，将透气管上覆盖的薄膜除去。

6)二次翻堆

堆制约15天后，进行二次翻堆补水。

3、发酵周期

约30天左右整个腐熟过程完成，秸秆变成褐色或黑褐色；堆料有生物发酵的清香的泥土味道、氨味；堆内布满大量白色菌丝、质感疏散。

发酵结束后，可根据需要翻入田间或继续堆制至来年水稻种植时翻入田间作为生物菌肥使用，施用到农田中。可促进土壤微生物活动，提高土壤有机质含量，在一定范围内维持土壤中有机质的动态平衡，改善土壤的物理结构，固定和保持土壤氮素养料，增加难溶性养分的有效性，恢复和维持土壤肥力，解决由于连年耕作造成的耕地质量下降，土壤有机质不足，土壤持水、保肥、透气能力降低，土壤团粒结构减少等问题，极大促进农业生产。

发酵后，腐熟秸秆的成分分析参见表1。

表1

对比例1

基本上与实施例1相同，不同之处在于：

1、微生物菌剂，按重量比

配制好的复合菌剂要求：酸性蛋白酶≥2000u/g，中性蛋白酶≥10000u/g，纤维素酶≥10000u/g，不足部分加入相应的酶制剂。

2、火山岩生物制剂中植入的菌剂为：

按实施例1的方法对干秸秆进行发酵后，腐熟秸秆的成分分析参见表2。

表2

实施例1与对比例1秸秆腐熟度对比(失重率法)，其结果参见表3。

表3

上述试验是五月底六月初在东北长春进行的。因东北地区水稻只种植一季，一般每年十月份可以收割，此次试验的时间在天气温度、湿度与吉林份水稻成熟收割季节相似，使试验结果更具有说服性。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。