一种秸秆菌肥化的快速还田方法与流程

本发明涉及一种秸秆菌肥化的快速还田方法。

背景技术：

我国已是世界上最大的化肥生产国。尽管耕地面积还不到全世界总量的10%，但我国的化肥施用量却接近世界总量的1/3，过量使用化肥不仅使土壤养分单一、肥力迅速下降，严重影响作物品质，而且污染物流失，破坏了生态环境，因化学物残留，危害人体健康，给农业生产、人体健康和自然环境都造成了很大的危害。我国土地连年耕作，耕作层逐渐变薄、土壤有机质含量逐年降低、土壤日趋板结等问题日益突出。土壤问题是中国农业的最大问题。土壤健康问题已经成为制约现代农业发展的瓶颈。

蔬菜的区域化种植，有利于某些病虫害的发生、繁殖与危害。番茄、甜瓜、茄子、胡萝卜等的区域化、连年种植，加重了种植作物上病虫害的危害程度。保护地常年高温高湿的环境，大量化学肥料施用，造成了土壤富营养和次生盐渍化。土壤环境的恶化，有益微生物的数量相对减少，加重了土传病害的发生。随着大棚蔬菜高产的要求，肥水条件不断改善，施肥量的增大，加之有机肥质量参差不齐、用量不足，氮磷钾肥料偏大，微量元素缺乏，降低了植株的抗病性，造成生理性病害加重。蔬菜病虫害绿色控制技术滞后，防治不规范，导致了蔬菜病虫害持续发展。

近几年，秸秆焚烧得到了有效的制止，但是现实中，由于科技转化力度不够，随之而来的是大量的废弃秸秆无处安放，给农民的耕作带来很大的不变，同时还存在安全隐患。虽然近些年实行秸秆还田政策，但秸秆翻压还田后，使土壤变得过松，孔隙大小比例不均、大孔隙过多，导致跑风。由于秸秆还田量过大或不均匀易发生土壤微秸秆生物（即秸秆转化的微生物）与作物幼苗争夺养分的矛盾，甚至出现黄苗、死苗、减产等现象，易发生病虫害。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种秸秆菌肥化的快速还田方法。以棘孢木霉(trichodermaasperellum)菌株t-a158为活性成分实现秸秆菌肥化的快速还田。本发明能够有效减轻大棚内病虫害的发生，增加大棚土壤肥力，既解决了秸秆无处安放和秸秆还田存在的弊端的问题，又符合当前国家有机绿色农业发展理念，减少了化肥使用量的同时增加农作物的产量，改良作物品质，改善土壤环境。对推进我国农业可持续发展具有重要的意义。

本发明提供的秸秆菌肥化的快速还田方法包括的步骤：

1）将活化好的棘孢木霉(trichodermaasperellum)菌株t-a158溶于无菌蒸馏水中，得到棘孢木霉菌株t-a158的孢子水溶液，孢子含量为0.58×10¹⁰~1.071×10¹⁰个/ml，4℃冰箱保存备用；

2）接入容量为120l的含有发酵培养基的液态菌种发酵罐中，28℃条件下进行发酵培养7-10d，控制通气量为0.13~1.2vvm，接种量为300ml；发酵至棘孢木霉菌株t-a158在培养液中有效活菌数达到2.55×10⁷～4×10⁷个/ml，得棘孢木霉发酵液；

发酵罐中的发酵培养基配方为：每100l的量中：玉米粉300~350g，七水硫酸镁30~50g，七水硫酸亚铁0.4~0.6g，硫酸锰0.1~0.3g，硫酸锌0.1~0.2g，硫酸二氢钾245~260g，硝酸钠90~95g，硫酸铵70~75g，氯化钠/氯化钙65~70g。

3）将硫酸亚铁、钼酸铵与棘孢木霉发酵液混合制备成棘孢木霉秸秆腐熟溶液，每1l棘孢木霉发酵液中含硫酸亚铁25-30g，钼酸铵25-30g，得到棘孢木霉秸秆腐熟溶液；

4）将粉碎至60目~10cm的秸秆均匀铺置于田垄中，厚度为5-7cm，将腐殖酸均匀撒于秸秆表面，腐殖酸每亩用量为25-35kg；

5）将步骤3）中混合好的棘孢木霉秸秆腐熟溶液，含孢子1×10⁷个/ml，喷于秸秆与腐殖酸之上；棘孢木霉秸秆腐熟溶液用量为每亩30-40l，再将水喷洒于秸秆上，然后在最上面均匀铺一层粉碎的秸秆，厚度为7-12cm，同时将棘孢木霉秸秆腐熟溶液与水喷洒于秸秆表面。使最终的含水率为40-46%；

6）在秸秆表面盖上地膜，防止水分散失，每平方米的地膜上方留取直径为0.5-1cm的孔洞1个，常温下发酵7-20天；待秸秆发酵完毕，腐解速率提高10-30%；然后将土地直接进行翻耕，使发酵秸秆与土壤混合均匀，既可以进行耕种。

本发明提供了一种秸秆菌肥化的快速还田方法，能够加速秸秆降解的速度，较传统的秸秆还田的周期缩短10-15天，秸秆在发酵中所用的木霉菌能够拮抗病原菌的生长，并分泌几丁质酶分解病原菌及虫卵细胞壁，可有效杀死秸秆所带有的虫卵、病原菌等，克服传统的秸秆还田容易产生病虫害、烧苗和周期长等不利影响；其次，此种秸秆还田的方式可有效防治大棚和农田的土传病害、生理性病害、土壤退化等情况，提高土壤的有机质含量；再者，由于棘孢木霉菌株所具有的解磷、解钾、固氮以及分泌植物生长激素类物质等功能，促进植物生长的同时，可以改善土壤环境。

另外，本发明还能有效提高作物的抗盐性、抗旱性、抗病性，改良作物品质，改善土壤环境，不存在化学物质残留、产生有害物质等问题。

本发明能迅速将秸秆堆料中的碳、氮、磷、钾、硫等分解矿化，形成简单有机物，从而进一步分解为作物可吸收的营养成分。同时，消除了秸秆堆料中的病虫害、杂草种子等有害物质。本发明所用微生物菌种为棘孢木霉菌，可以产生大量纤维素酶，具有很好的发酵能力，能迅速催化分解秸秆粗纤维，使之在短时间内转化成有机物质。

本发明是一项高效快速、不受季节和地点的限制，使用方法简便、省工省力的新技术，即可充分利用秸秆资源，又保护生态环境，减少碳排放。同时在土壤外对秸秆进行腐熟，避免了秸秆直接还田大量放热烧苗、产生空隙导致缺苗少苗、产生土传病害、虫害等弊端。

附图说明

图1：本发明覆盖发酵第3天效果图。

图2玉米秸秆降解效果图。

图3：小麦田间种植效果图。

图4：芥兰田间种植效果图。

图5：菠菜田间种植效果图。

图6：豌豆田间生长效果图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例，进一步详细阐述本发明。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件；所用的通用设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到

本发明使用的棘孢木霉(trichodermaasperellum)菌株t-a158，保藏号为cctccno：m2018620。菌种保藏日：2018年9月14，保藏单位是中国典型培养物保藏中心(cctcc)，保藏单位地址是湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学校内，邮编430072。

棘孢木霉(trichodermaasperellum)菌株t-a158的分离、筛选、形态学及分子鉴定见本申请人的同日发明申请，名称为：一种简单的木霉-秸秆菌肥的制备方法。

实施例1：秸秆菌肥化的快速还田方法

本发明提供了一种秸秆菌肥化的快速还田方法的主要步骤为：

将小麦秸秆进行粉碎，长度60目~10cm，备用；

1）将活化好的棘孢木霉(trichodermaasperellum)菌株t-a158（活化步骤：在培养2天的木霉菌平板上用直径为30mm的打孔器在菌落的外缘打取一个菌饼，接种于pda平板的中央，于28℃的恒温培养箱内培养至绿色孢子布满整个平板）溶于无菌蒸馏水中，得到棘孢木霉菌株t-a158的孢子水溶液，孢子含量为0.58×10¹⁰~1.071×10¹⁰个/ml，4℃冰箱保存备用；

2）接入容量为120l的含有发酵培养基的菌种发酵罐中，28℃条件下进行发酵培养10d，控制通气量为0.13~1.2vvm，接种量为300ml；发酵至棘孢木霉菌株t-a158在培养液中有效活菌数达到2.55×10⁷～4×10⁷个/ml，发酵后得过滤，得棘孢木霉发酵液；

发酵罐中的发酵培养基配方为：每100l水中含：玉米粉300g，七水硫酸镁40g，七水硫酸亚铁0.5g，硫酸锰0.2g，硫酸锌0.15g，硫酸二氢钾250g，硝酸钠95g，硫酸铵70g，氯化钠/氯化钙68g。

3）将硫酸亚铁、钼酸铵与棘孢木霉发酵液混合制备成棘孢木霉秸秆腐熟溶液，每1l棘孢木霉发酵液中含硫酸亚铁25g，钼酸铵30g，得到棘孢木霉秸秆腐熟溶液；

4）将粉碎至60目~10cm的秸秆均匀铺置于田垄中，厚度为5-7cm，将腐殖酸均匀撒于秸秆表面，腐殖酸每亩用量为25-35kg；

5）将步骤3）中混合好的棘孢木霉秸秆腐熟溶液，含孢子1×10⁷个/ml，喷于秸秆与腐殖酸之上；棘孢木霉秸秆腐熟溶液用量为每亩40l，再将水喷洒于秸秆上，然后在最上面均匀铺一层粉碎的秸秆，厚度为10cm，同时将棘孢木霉秸秆腐熟溶液与水喷洒于秸秆表面。使最终的含水率为45%；

6）在秸秆表面盖上地膜，防止水分散失，每平方米的地膜上方留取直径为0.5-1cm的孔洞1个，20-25℃，发酵10天；待秸秆发酵完毕，然后将土地直接进行翻耕，使发酵秸秆与土壤混合均匀，既可以进行耕种。

实验条件同上，将小麦秸秆分别换成玉米秸秆、辣椒秸秆、黄瓜秸秆，降解周期时间见表1。

表1：在相同的条件下，比较本发明与传统秸秆还田的降解周期（天）

实施例2秸秆快速还田肥效分析-小麦种植2016.10月9日-2017年3月9日

秸秆快速还田肥效分析实验在周口师范学院实验田中进行。在秸秆还田的土地上种植小麦，分为实验组和对照组，实验组为实施例1中秸秆快速还田的土壤，对照组为传统秸秆还田的土壤（将秸秆粉碎后直接翻耕进土壤），对照组与实验组小麦种植的时间均为秸秆还田后17天。待小麦种植5个月后，观察效果并拍照，与对照组相比，实验组小麦的长势表现出显著性差异，见图3。

实施例3秸秆快速还田肥效分析-芥兰种植2018.3月9日-2018年3月19日

秸秆快速还田肥效分析实验在周口市翔耀生态园进行。在秸秆还田的土地上种植芥兰，分为实验组和对照组，实验组为实施例1中秸秆快速还田的土壤，对照组为传统秸秆还田的土壤（将秸秆粉碎后直接翻耕进土壤），对照组与实验组芥兰种植的时间均为秸秆还田后17天。待芥兰种植10天后，观察效果并拍照，与对照组相比，实验组芥兰的长势表现出显著性差异，见图4。

实施例4秸秆快速还田肥效分析-菠菜种植2018年3月9日-2018年3月29日

秸秆快速还田肥效分析实验在周口市翔耀生态园进行。在秸秆还田的土地上种植菠菜，分为实验组和对照组，实验组为实施例1中秸秆快速还田的土壤，对照组为传统秸秆还田的土壤（将秸秆粉碎后直接翻耕进土壤），对照组与实验组菠菜种植的时间均为秸秆还田后17天。待菠菜种植20天后，观察效果并拍照，与对照组相比，实验组菠菜的长势表现出显著性差异，见图5。

实施例5秸秆快速还田肥效分析-豌豆种植2018年3月9日-2018年3月29日

在秸秆还田的土地上种植豌豆，分为实验组和对照组，实验组为实施例1中秸秆快速还田的土壤，对照组为传统秸秆还田的土壤（将秸秆粉碎后直接翻耕进土壤），对照组与实验组豌豆种植的时间均为秸秆还田后17天。待豌豆种植20天后，观察效果并拍照，与对照组相比，实验组豌豆的长势表现出显著性差异，见图6。