一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品及其制备方法，该微生物制品是在玉米粉、菜园土混合物粪便中添加耐寒短杆菌、解淀粉芽孢杆菌拌匀后堆置4?6天得到的产品，其中，所述玉米菜园土混合物粪便中玉米粉与菜园土的重量比为1:1。本发明具有简便、成本低、易操作的优点，为农业应对气候变化和农业温室气体减排提供可行的操作方法和技术。在任意一块农田，在作物播种或移栽前，在施肥的同时，每亩施用100千克本发明产品，可以减少甲烷排放35?56%，减少氧化亚氮排放48?69%，同时能提高作物产量3?6%。
【专利说明】
一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及温室气体防控环保技术领域，具体说是一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品及其制备方法。
【背景技术】
[0002]土壤是植物生长不可缺少的物质基础，释放养肥、蓄积空气、保持水分、存储能量等，是农业生产的重要资源。同时土壤也是微生物的大本营，生存着大量的微生物，这些微生物的活动，推动着地球上C，H、O、N、P、S等元素的生物地球化学循环，保持着大气中元素的平衡和生态平衡。
[0003]农业土壤由于人为的耕种，大量使用化肥，每年有大量的植物残体积累在土壤中，经过土壤中微生物的分解转化，变成⑶2、CH4、N2O等温室气体二排放到空气中去，产生温室效应，导致全球气候变化。
[0004]大气中C02、CH4和N2O对温室效应的贡献率占了近80%，是温室效应的主要贡献者。其中CO2对增强温室效应的贡献率最大，约占56%，是最重要的温室气体。其次是CH4，其温室效应潜能是CO2的23倍，对温室效应的贡献率约占15%。据估计，大气中每年有5%-20%的⑶2、15%-30%的CH4、80%-90%的N2O来源于土壤。而农田又是土壤生态系统温室气体释放的重要来源。
[0005]目前对于农田温室气体产生的研究很多，但是对于农田温室气体减排的报到不多。吴洪生2012年发明专利“201210584476”公开了一种稻田温室气体的减排方法，在稻田进行干湿交替，灌水与晒田相结合，减少稻田温室其他的技术。吴洪生2 013年发明专利“201310750529.0”介绍一种麦田间作大蒜减少土壤温室气体的方法，一种大葱减少农田温室气体排放方法，其特征在于步骤为:a.在旱作作物播种时或植株生长到一定阶段，混合播种或移栽大葱:秋播时，按距旱作作物播种处210cm混合播种大葱种子，大葱株距510cm，开沟将大葱种子浅埋入土壤，上面覆盖13cm 土壤，并压实；或在旱作作物出苗后第二年春天3月初移栽大葱种苗，移栽半径距尚旱作作物植株210cm，株距510cm ;b.在播种旱作作物与大葱混合种植时，除了正常施肥外，在第二年春天大葱出苗25天后，或移栽大葱苗前，对大葱苗每亩施用10千克复混肥和100千克有机肥;清明后一周内对大葱植株施用10千克复混肥和50千克有机肥;c.在第二年清明节前后对土壤每亩喷施浓度0.2%wt-5%wt的2-氯6-三氯甲基吡啶溶液50千克，一个半月后继续喷施同样浓度的2-氯6-三氯甲基吡啶溶液50千克；d.在旱作作物和大葱收获后，将大葱植株的残株和叶片粉碎，均匀撒入田间，并耕翻，灌水，使得田间水分饱和，维持一种，使得粉碎的大葱植株残体与农田土壤混合均匀，腐解，释放出抑菌物质，然后继续种植下茬作物。
[0006]至今尚未见采用微生物抑制农田土壤温室气体排放的报道。利用微生物进入土壤抑制土壤微生物的活性，从而达到抑制土壤温室气体的目的，对于农业减排，应对气候变化具有重要的理论和实践意义，有着重要的应用前景。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品。
[0008]本发明的另一目的是提供一种简便、成本低、易操作的有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品的制备方法。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品，该微生物制品是在玉米菜园土混合物粪便中添加耐寒短杆菌、解淀粉芽孢杆菌拌匀后堆置4-6天得到的产品，其中，所述玉米菜园土混合物粪便中玉米与菜园土的重量比为I: I。
[0010]一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品的制备方法，包括以下步骤:
1)采用液体发酵生产耐寒短杆菌，得到耐寒短杆菌发酵离心沉淀物；
2)采用液体发酵生产解淀粉芽孢杆菌，得到解淀粉芽孢杆菌发酵离心沉淀物；
3)按重量比1:1将玉米粉和肥沃的菜园土混匀，得到玉米菜园土混合物粪便；
4)在每1000千克玉米粉、菜园土混合物中分别添加20-200千克耐寒短杆菌发酵离心沉淀物、解淀粉芽孢杆菌发酵离心沉淀物，再加入150-300千克水，拌匀后覆盖塑料膜堆置发酵4-6天，即得到有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品产品。
[0011]本发明进一步的设计方案中，步骤2中液体发酵生产耐寒短杆菌的具体过程为: 在每1000千克水中添加:豆饼粉5-15千克，玉米粉5-30千克，硫酸镁0.2_5千克，碳酸钙
0.2-6千克，硫酸锌0.2-5千克，调节pH4.5-7.5，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30 °C按重量比接种0.2-10%耐寒短杆菌，30°C保温培养，发酵过程中每隔12-14小时搅动液体1-3分钟，连续培养8-12天后，离心浓缩，得到耐寒短杆菌发酵沉淀物，要求显微镜检活菌数大于50亿活菌或孢子/克，备用。
[0012]本发明进一步的设计方案中，步骤3中液体发酵生产解淀粉芽孢杆菌的具体过程为:
每1000千克水中添加:豆饼粉1-10千克，玉米粉5-60千克，硫酸镁0.2-4千克，碳酸钙0.2-5千克，硫酸锌0.2-5千克，pH调节至4.5-5.5，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30°C按重量比接种0.2-8%解淀粉芽胞杆菌，30 °C保温培养，在90-130转/分钟的转速下进行搅拌，连续培养36小时后，离心浓缩，得到解淀粉芽孢杆菌发酵沉淀物，要求显微镜大于50亿活菌或孢子/克，备用。
[0013]上述有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品在减少农田土壤温室气体的产生和排放方面的应用，每亩水稻田施用该微生物制品50-200千克、旱作田施用该微生物制品80-400千克。
[0014]本发明中所用微生物菌种可以从中科院微生物所及有关高校、科研机构菌种保藏中心获得。
[0015]本发明具有以下突出的有益效果:
本发明具有简便、成本低、易操作的优点，为农业应对气候变化和农业温室气体减排提供可行的操作方法和技术。在任意一块农田，在作物播种或移栽前，在施肥的同时，每亩施用100千克本发明产品，可以减少甲烷排放35-56%，减少氧化亚氮排放48-69%，同时能提高作物产量3-6%。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
在1000千克水中添加:豆饼粉8千克，玉米粉10千克，硫酸镁0.5千克，碳酸钙I千克，硫酸锌I千克，PH自然，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30°C按重量比接种0.5%耐寒短杆菌，30°(:保温培养，发酵过程中每隔12-14小时搅动液体I分钟，连续培养8天后，浓缩离心，收集沉淀物显微镜检活菌数备用；
在1000千克水中添加:豆饼粉2千克，玉米粉10千克，硫酸镁I千克，碳酸钙I千克，硫酸锌I千克，pH调节至4.5，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30°C按重量比接种0.6%解淀粉芽胞杆菌，30°C保温培养，开动搅拌轴，搅拌转速100转/分钟，连续培养36小时后，浓缩离心，收集沉淀物显微镜检活菌数备用；
按重量比1:1将玉米粉和肥沃的菜园土混匀，在1000千克这种玉米菜园土混合物粪便添加100千克上述耐寒短杆菌、解淀粉芽孢杆菌发酵离心沉淀物，添加150千克水分，拌匀，覆盖塑料膜，堆置4天，即成产品；
在一块水稻田中，在秧苗移栽前，每亩施用本技术产品120千克，对照田块不施用，移栽秧苗后，采用静态箱法每隔5天采集一次气样，用气象色谱仪分析甲烷和氧化亚氮，连续15次测试温室气体，施用本技术产品的水稻田块比对照田块甲烧减少43%，氧化亚氮减少56%，水稻单株鲜重比对照田块增加12%。
[0017]实施例2
在1000千克水中添加:豆饼粉15千克，玉米粉30千克，硫酸镁5千克，碳酸钙6千克，硫酸锌5千克，pH自然，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30 °C按重量比接种5%耐寒短杆菌，30°C保温培养，发酵过程中每隔12-14小时搅动液体3分钟，连续培养8-12天后，浓缩离心，收集沉淀物显微镜检活菌数备用；
在1000千克水中添加:豆饼粉10千克，玉米粉60千克，硫酸镁4千克，碳酸钙5千克，硫酸锌5千克，pH调节至5.5，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30 °C按重量比接种4%解淀粉芽胞杆菌，30 °(:保温培养，开动搅拌轴，搅拌转速130转/分钟，连续培养36小时后，浓缩离心，收集沉淀物显微镜检活菌数备用；
按重量比1:1将玉米粉和肥沃的菜园土混匀，在1000千克这种玉米菜园土混合物粪便添加200千克上述耐寒短杆菌、解淀粉芽孢杆菌发酵离心沉淀物，添加300千克水分，拌匀，覆盖塑料膜，堆置4-6天，即成产品；
在一块水稻田中，在秧苗移栽前，每亩施用本技术产品180千克，对照田块不施用，移栽秧苗后，采用静态箱法每隔5天采集一次气样，用气象色谱仪分析甲烷和氧化亚氮，连续15次测试温室气体，施用本技术产品的水稻田块比对照田块甲烷减少54%，氧化亚氮减少63%，水稻单株鲜重比对照田块增加14%。
[0018]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品，其特征在于，该微生物制品是在玉米粉、菜园土混合物粪便中添加耐寒短杆菌、解淀粉芽孢杆菌拌匀后堆置4-6天得到的产品，其中，所述玉米粉、菜园土混合物粪便中玉米粉与菜园土的重量比为I: I。2.权利要求1所述的有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)采用液体发酵生产耐寒短杆菌，得到耐寒短杆菌发酵离心沉淀物； 2)采用液体发酵生产解淀粉芽孢杆菌，得到解淀粉芽孢杆菌发酵离心沉淀物； 3)按重量比1:1将玉米粉和肥沃的菜园土混匀，得到玉米粉菜园土混合物； 4)在每1000千克玉米粉、菜园土混合物中分别添加20-200千克耐寒短杆菌发酵离心沉淀物、解淀粉芽孢杆菌发酵离心沉淀物，再加入150-300千克水，拌匀后覆盖塑料膜堆置发酵4-6天，即得到有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品产品。3.根据权利要求2所述的有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品的制备方法，其特征在于，步骤2中液体发酵生产耐寒短杆菌的具体过程为: 在每1000千克水中添加:豆饼粉5-15千克，玉米粉5-30千克，硫酸镁0.2_5千克，碳酸钙0.2-6千克，硫酸锌0.2-5千克，pH调节至4.5-7.5，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30°C按重量比接种0.2-10%耐寒短杆菌，30°C保温培养，发酵过程中每隔12-14小时搅动液体1-3分钟，连续培养8-12天后，离心浓缩，得到耐寒短杆菌发酵沉淀物，要求显微镜检活菌数达到50亿活菌/克以上，备用。4.根据权利要求2所述的有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品的制备方法，其特征在于，步骤3中液体发酵生产解淀粉芽孢杆菌的具体过程为: 每1000千克水中添加:豆饼粉1-10千克，玉米粉5-60千克，硫酸镁0.2-4千克，碳酸钙0.2-5千克，硫酸锌0.2-5千克，pH调节至4.5-7.5，搅匀121°C灭菌35分钟，冷却至30°C按重量比接种0.2-8%解淀粉芽胞杆菌，30 °C保温培养，在90-130转/分钟的转速下进行搅拌，连续培养36小时后，离心浓缩，得到解淀粉芽孢杆菌发酵沉淀物，要求显微镜检活菌数达到50亿活菌/克以上，备用。5.权利要求1所述的有效减少农田土壤温室气体排放的微生物制品在减少农田土壤温室气体的产生和排放方面的应用，其特征在于，每亩水稻田施用该微生物制品50-200千克、旱作田施用该微生物制品80-400千克。
【文档编号】C05F17/00GK106045772SQ201610372666
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】吴洪生, 陈素云, 徐亚, 姚东良, 刘远雯, 高孟宁, 刘广禹, 陈宇航, 范立鑫
【申请人】南京信息工程大学