本发明属于秸秆资源化综合利用领域，具体涉及一种秸秆腐熟剂以及利用此种秸秆腐熟剂实现农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法。
背景技术：
：目前，现代农业耕地面积大，农业生产造成秸秆大量过剩，秸秆的露天焚烧造成资源浪费及严重的大气污染,但因无法完全利用,焚烧现象屡禁不止，成为全社会关注的焦点问题。大量的秸秆怎样才能，不再成为农户的负担和各级政府的头疼问题。关键在于如何将其有效利用起来变废为宝。秸秆中含有珍贵而平衡的细胞内含物,能提供土壤生化性物质,包括有机质、氮、磷、钾及微量元素,它更提供土壤保水性、排水性及空隙度等物理性条件,这些营养及环境条件更形成利于土壤微生物繁衍滋生的“有机温床”,因而改善了土壤的生物性。如果任其烂在地里自然发展而不加合理调控的话,会产生很强的负面效应,微生物的大量繁殖将造成対作物的“抢氮现象”而显现黃化缓长现象,更严重的是秸秆在非好氧菌优势的情况下,作物幼根将受到硫化氢、氨气或甲硫醇等有害物质的侵害而萎黃。如何才能有效解决了两季作物之间，因秸秆全量就地还田而造成的茬口紧，下茬作物扦插播种困难，幼苗与秸秆腐熟抢氮发黄苗弱等问题，使得秸秆连年连茬，全量就地还田这个农艺上的历史性难题得到突破。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供了一种秸秆腐熟剂及其制备方法，所述秸秆腐熟剂可将秸秆中的纤维素、木质素、粗蛋白快速持续的腐熟分解，使之脆化、粉化、小分子化，形成腐殖质。避免生肥熟化的过程中产生的烂根、烧苗、抢氮等危害。本发明还提供了一种农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，采用喷耕一体农机具在翻耕之前将所述秸秆腐熟剂喷洒至田地里的秸秆表面，实现喷洒和耕耘一次性完成，此种方法可促进农作物显著增产。本发明所提供的技术方案为：一种秸秆腐熟剂，由里氏木霉菌、哈茨木霉菌、植物乳杆菌三种菌种，交叉拮抗培养得到；各菌种的重量百分比为：里氏木霉菌25～35％、哈茨木霉菌20～40％，植物乳杆菌25～50％。所述秸秆腐熟剂的活菌数为5～8×1010个/ml，此菌数范围内的秸秆腐熟剂，经活化后，能使秸秆在7～10天初步腐熟，如果菌数较小则秸秆复苏的时间就会延长，这样会影响下一茬作物播种，而菌数过大则会增加生产成本。本发明还提供了所述的秸秆腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将里氏木霉菌、哈茨木霉菌和植物乳杆菌分别接种于固体培养基培养；(2)步骤(1)培养后的菌种分别接种于液体培养基培养；(3)步骤(2)培养后的菌种分别置于发酵罐中，量产培养至活菌数为5～15×1010个/ml；(4)将步骤(3)量产培养后的菌种混合，交叉拮抗培养至活菌数为5～8×1010个/ml，制得秸秆腐熟剂。所述秸秆包括禾本科、豆科、粮食类农作物秸秆。所述步骤(2)中，液体培养基成分为：蔗糖15g,k2hpo40.5g，caco35g，nacl1g，糖蜜(糖厂废液molases)50g，蒸馏水定容至1l，ph为6.8～7.2，培养条件为33℃下，摇瓶速度150r/min，培养36～48h。所述步骤(3)中，发酵罐中的培养基成分为：葡萄糖30～60g/l，糖蜜50～100g/l，尿素5～10g/l，kh2po45～10g/l，其余为蒸馏水，ph为6.5～7.5。菌种的接种量为培养基体积的1/1000；培养条件为：菌种接种量为重量百分比3～15％；35℃下培养180h，培养过程中每12h搅拌5min，搅拌速度为20～30r/min，每2h充空气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米。所述步骤(4)中，交叉拮抗培养所用培养基成分为：葡萄糖20～40g/l，糖蜜30～50g/l，尿素5～18g/l，p2o55～10g/l，kh2po42～10g/l，氯化钠2～6g/l，碳酸钙3～5g/l，其余为蒸馏水，ph为6.5～7.5。菌种混合体与培养基的体积之比为1:2。所述步骤(4)中，交叉拮抗培养条件为温度24～32℃，培养过程中每12h搅拌5min，搅拌速度为20～30r/min，每2h充空气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米，共培养120h。本发明还提供了一种农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，所述方法包括以下步骤：a.将秸秆均匀散布于地面；b.将所述的秸秆腐熟剂提前24小时加水200倍稀释活化；c.将稀释后的秸秆腐熟剂喷洒于地面并翻耕入土，喷洒和耕耘一次性完成；d.整地，翻入土的秸秆做底肥，播种。所述步骤a中，秸秆的长度为5～10cm，留茬高为5～10cm，这样的秸秆长度和茬高易于耕种，与秸秆腐熟剂的作用效率较高，而且，目前农作物的收割多是采用联合收割机，大多厂家生产的联合收割机的秸秆收割长度和茬高的设置也在这一范围之内，因此，在实现秸秆全量就地还田的时候，联合收割机收割之后的农作物秸秆无需进一步粉碎处理，即可与秸秆腐熟剂有效作用。所述步骤b中，秸秆腐熟剂提前24小时加水稀释，有利于恢复和增强菌种的活力与活性，提高腐熟剂腐化秸秆的效率。所述步骤c中，采用喷耕一体农机具实现喷洒和耕耘一次性完成，所述喷耕一体农机具的制作方法为：在拖拉机的犁架4上加装一个菌剂桶6和动力泵7，在拖拉机的前端加装4～5个细雾喷嘴31，用软管9将菌剂桶6、动力泵7、细雾喷嘴31连接起来。将秸秆腐熟剂放入菌剂桶6中，通过动力泵7将菌剂桶6中的秸秆腐熟剂经软管9输送到细雾喷嘴31喷洒向田间秸秆表面，在拖拉机工作的同时，实现前端喷菌后端翻耕，这样既避免了人工和机械的重复劳动，喷洒之后立即翻耕入土，可提高秸秆腐熟剂与秸秆的作用效率。进一步地，翻耕的深度为30～40cm。这样的深度有利于优化土质和土层结构，有利于农作物根系生长。所述步骤c中，秸秆腐熟剂的喷洒量为2～4kg/亩。与现有技术相比，本发明公开的农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法中，通过向田地里的秸秆表面喷洒秸秆腐熟剂，然后直接翻耕入土，使秸秆腐熟剂与农作物秸秆在地下进行发酵腐化，进而为农作物生长提供底肥，解决了两季作物之间，因秸秆全量就地还田而造成的茬口紧，下茬作物扦插播种困难，幼苗与秸秆腐熟抢氮发黄苗弱等问题，有效提高了农作物的产量，降低了农民在农忙时的劳动量。此外，翻耕入土的秸秆能够补充土壤有机质，构建土壤保水、排水、透气的良性团粒结构。秸秆腐熟剂利用里氏木霉菌、哈茨木霉菌、植物乳杆菌三种菌种混合交叉拮抗培养得到，培养基中的各成分作用为：葡萄糖：提供菌种扩培量产初期的养分；糖蜜：提供菌种扩培量产中后期的养分；尿素：提供菌种扩培量产所需的氮元素；磷酸二氢钾和五氧化二磷：提供菌种扩培量产所需的磷、钾元素，氯化钠和碳酸钙；调节酸碱度。秸秆腐熟剂各个菌种的作用分别为：里氏木霉菌用来分解秸秆纤维素，快速腐熟秸秆；哈茨木霉菌：分解秸秆的木质素，使其脆化、粉化；植物乳杆菌：抑制和杀灭土壤中的有害菌病原菌，害虫和虫卵。在耕种时，结合n、p、k肥为土壤提供肥力、养分。本发明中，农作物秸秆与秸秆腐熟剂在地下发生腐熟发酵作用，并与n、p、k肥相互协同发挥作用，克服土传病原菌累积、恢复土壤营养失衡，补充土壤有机质，优化土壤的团粒结构，使之能够保水、排水、透气，使作物根系发达，植株茁壮，提高产量。附图说明图1为喷耕一体农机具的结构图，图中的标记均为：1、拖拉机，2、前支架，3、喷管，31、喷嘴，4、犁架，5、耕犁，6、菌剂桶，7、动力泵，8、电机，9、软管。具体实施方式一种农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，述方法包括以下步骤：a.将秸秆切断5～10cm，全量均匀散布于地面，留茬高为5～10cm；b.将秸秆腐熟剂按每亩2～4kg计算，提前24小时，加水200倍稀释活化，加入菌剂桶内；c.使用喷耕一体农机具，前端喷洒秸秆腐熟剂，后端翻耕30～40cm入土，喷菌和耕耘一次完成；d.整地、做底肥、播种。所述喷耕一体农机具的制作方法为：在拖拉机的犁架4上加装一个菌剂桶6和动力泵7，在拖拉机的前端加装4～5个细雾喷嘴31，用软管9将菌剂桶6、动力泵7、细雾喷嘴31连接起来。将秸秆腐熟剂放入菌剂桶6中，通过动力泵7将菌剂桶6中的秸秆腐熟剂经软管9输送到细雾喷嘴31喷洒向田间秸秆表面，在拖拉机工作的同时，实现前端喷菌后端翻耕。所述秸秆腐熟剂的制备方法为：(1)将里氏木霉菌、哈茨木霉菌和植物乳杆菌分别接种于固体培养基，固体培养基的成分为：琼脂，30℃培养12h；(2)步骤(1)培养后的菌种分别接种于液体培养基中，液体培养基成分为：蔗糖15g，k2hpo40.5g，caco35g，nacl1g，糖蜜50g，蒸馏水定容至1l，酸碱度为6.8～7.2，33℃下，摇瓶速度150r/min，培养36～48h；(3)步骤(2)培养后的菌种按培养基体积的1/1000分别置于发酵罐中，量产培养至活菌数为5～15×1010个/ml，发酵培养基成分为：葡萄糖30～60g/l，糖蜜50～100g/l，尿素5～10g/l，kh2po45～10g/l，其余为蒸馏水；ph为6.5～7.5；量产培养条件为：菌种接种量为3～15％；35℃下培养180h，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米；(4)将步骤(3)量产培养后的菌种按以下重量百分比：里氏木霉菌25～35％、哈茨木霉菌20～40％，植物乳杆菌25～50％混合，交叉拮抗培养至活菌数为5～8×1010个/ml，菌种混合体与培养基的体积之比为1:2，交叉拮抗培养所用培养基成分为：葡萄糖20～40g/l，糖蜜30～50g/l，尿素5～18g/l，p2o55～10g/l，kh2po42～10g/l，氯化钠2～6g/l，碳酸钙3～5g/l，其余为蒸馏水，ph为6.5～7.5，培养条件为温度24～32℃，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充空气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米，共培养120h，制得秸秆腐熟剂。以下结合说明书附图和实施例1～3对本发明进行详细说明。实施例1一种农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，述方法包括以下步骤：a.将秸秆切断5～10cm，全量均匀散布于地面，留茬高为5～10cm；b.将秸秆腐熟剂按每亩3kg计算，提前24小时，加水200倍稀释活化，加入菌剂桶内；c.使用喷耕一体农机具，前端喷洒秸秆腐熟剂，后端翻耕30cm入土，喷菌和耕耘一次完成；d.整地、做底肥、播种。本实施例中前茬作物为小麦，下茬作物为水稻。所述喷耕一体农机具的制作方法为：在拖拉机的犁架4上加装一个菌剂桶6和动力泵7，在拖拉机的前端加装4～5个细雾喷嘴31，用软管9将菌剂桶6、动力泵7、细雾喷嘴31连接起来。将秸秆腐熟剂放入菌剂桶6中，通过动力泵7将菌剂桶6中的秸秆腐熟剂经软管9输送到细雾喷嘴31喷洒向田间秸秆表面，在拖拉机工作的同时，实现前端喷菌后端翻耕。所述秸秆腐熟剂的制备方法为：(1)将里氏木霉菌、哈茨木霉菌和植物乳杆菌分别接种于固体培养基，固体培养基的成分为：琼脂，30℃培养12h；(2)步骤(1)培养后的菌种分别接种于液体培养基中，液体培养基成分为：蔗糖15g，k2hpo40.5g，caco35g，nacl1g，糖蜜50g，蒸馏水定容至1l，酸碱度为6.8，33℃下，摇瓶速度150r/min，培养36h；(3)步骤(2)培养后的菌种按培养基体积的1/1000分别置于发酵罐中，量产培养至活菌数为10×1010个/ml，发酵培养基成分为：葡萄糖30g/l，糖蜜50g/l，尿素5g/l，kh2po45g/l，其余为蒸馏水；ph为6.5；量产培养条件为：菌种接种量为8％；35℃下培养180h，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米；(4)将步骤(3)量产培养后的菌种按以下重量百分比：里氏木霉菌30％、哈茨木霉菌40％，植物乳杆菌30％混合，交叉拮抗培养至活菌数为6×1010个/ml，菌种混合体与培养基的体积之比为1:2，交叉拮抗培养所用培养基成分为：葡萄糖20g/l，糖蜜30g/l，尿素5g/l，p2o55g/l，kh2po42g/l，氯化钠2g/l，碳酸钙3g/l，其余为蒸馏水，ph为6.5，培养条件为温度24～32℃，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充空气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米，共培养120h，制得秸秆腐熟剂。选取任意两个前茬为小麦的地块，其中a地块为6.8亩，b地块为15.5亩，然后每个地块平均分成三等份，在其他耕种条件相同的情况下，做以下三种处理：ⅰ：处理1为将前茬小麦秸秆粉碎铺撒、喷洒本实施例得到的秸秆腐熟剂，将小麦秸秆全量就地还田，然后种植水稻；ⅱ：处理2为将前茬小麦秸秆粉碎铺撒、不喷洒秸秆腐熟剂，将小麦秸秆全量就地还田，然后种植水稻；ⅲ：处理3为将前茬小麦秸秆移走，小麦秸秆不还田，然后种植水稻；三种处理情况下，均在水稻种植的时候施用15-15-15氮磷钾三元复合肥做底肥，其用量为45～50kg/亩，在水稻生长期间不进行额外追肥。三种处理情况下，各地块的水稻亩产情况如表1所示。表1各地块水稻亩产情况名称面积(亩)ⅰ产量kg/亩ⅱ产量kg/亩ⅲ产量kg/亩a地块6.8511.65454.5471.5b地块15.5508.78463.34468.65由上表可以看出，a地块中，ⅰ比ⅱ增产12.6％，ⅰ比ⅲ增产8.5％；b地块中，ⅰ比ⅱ增产9.8％，ⅰ比ⅲ增产8.6％。将两地块得到的结果平均以后，ⅰ比ⅱ增产11.2％，ⅰ比ⅲ增产8.55％。实施例2一种农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，述方法包括以下步骤：a.将秸秆切断5～10cm，全量均匀散布于地面，留茬高为5～10cm；b.将秸秆腐熟剂按每亩4kg计算，提前24小时，加水200倍稀释活化，加入菌剂桶内；c.使用喷耕一体农机具，前端喷洒秸秆腐熟剂，后端翻耕40cm入土，喷菌和耕耘一次完成；d.整地、做底肥、播种。本实施例中前茬作物为小麦，下茬作物为玉米。所述喷耕一体农机具的制作方法为：在拖拉机的犁架4上加装一个菌剂桶6和动力泵7，在拖拉机的前端加装4～5个细雾喷嘴31，用软管9将菌剂桶6、动力泵7、细雾喷嘴31连接起来。将秸秆腐熟剂放入菌剂桶6中，通过动力泵7将菌剂桶6中的秸秆腐熟剂经软管9输送到细雾喷嘴31喷洒向田间秸秆表面，在拖拉机工作的同时，实现前端喷菌后端翻耕。所述秸秆腐熟剂的制备方法为：(1)将里氏木霉菌、哈茨木霉菌和植物乳杆菌分别接种于固体培养基，固体培养基的成分为琼脂，30℃培养12h；(2)步骤(1)培养后的菌种分别接种于液体培养基中，液体培养基成分为：蔗糖15g，k2hpo40.5g，caco35g，nacl1g，糖蜜50g，蒸馏水定容至1l，酸碱度为7.0，33℃下，摇瓶速度150r/min，培养42h；(3)步骤(2)培养后的菌种按培养基体积的1/1000分别置于发酵罐中，量产培养至活菌数为14×1010个/ml，发酵培养基成分为：葡萄糖55g/l，糖蜜95g/l，尿素8g/l，kh2po48g/l，其余为蒸馏水；ph为7.0；量产培养条件为：菌种接种量为13％；35℃下培养180h，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米；(4)将步骤(3)量产培养后的菌种按以下重量百分比：里氏木霉菌30％、哈茨木霉菌35％，植物乳杆菌35％混合，交叉拮抗培养至活菌数为7.5×1010个/ml，菌种混合体与培养基的体积之比为1:2，交叉拮抗培养所用培养基成分为：葡萄糖35g/l，糖蜜45g/l，尿素15g/l，p2o58g/l，kh2po48g/l，氯化钠4g/l，碳酸钙4g/l，其余为蒸馏水，ph为7.3，培养条件为温度32℃，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充空气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米，共培养120h，制得秸秆腐熟剂。选取任意两个前茬为小麦的地块，其中a地块为6亩，b地块为5.5亩，然后每个地块平均分成三等份，在其他耕种条件相同的情况下，做以下三种处理：ⅰ：处理1为将前茬小麦秸秆粉碎铺撒、喷洒本实施例得到的秸秆腐熟剂，将小麦秸秆全量就地还田，然后种植玉米；ⅱ：处理2为将前茬小麦秸秆粉碎铺撒、不喷洒秸秆腐熟剂，将小麦秸秆全量就地还田，然后种植玉米；ⅲ：处理3为将前茬小麦秸秆移走，小麦秸秆不还田，然后种植玉米；三种处理情况下，均在玉米种植的时候施用15-15-15氮磷钾三元复合肥做底肥，其用量为45～50kg/亩，在玉米生长期间不进行额外追肥。三种处理情况下，各地块的水稻亩产情况如表2所示。表2各地块水稻亩产情况名称面积(亩)ⅰ产量kg/亩ⅱ产量kg/亩ⅲ产量kg/亩a地块6667.78588.90610.07b地块5.5658.48572.09590.65由上表可以看出，a地块中，ⅰ比ⅱ增产13.4％，ⅰ比ⅲ增产9.5％；b地块中，ⅰ比ⅱ增产15.1％，ⅰ比ⅲ增产11.5％。将两地块得到的结果平均以后，ⅰ比ⅱ增产14.25％，ⅰ比ⅲ增产10.5％。实施例3一种农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，述方法包括以下步骤：a.将秸秆切断5～10cm，全量均匀散布于地面，留茬高为5～10cm；b.将秸秆腐熟剂按每亩4kg计算，提前24小时，加水200倍稀释活化，加入菌剂桶内；c.使用喷耕一体农机具，前端喷洒秸秆腐熟剂，后端翻耕40cm入土，喷菌和耕耘一次完成；d.整地、做底肥、播种。本实施例中前茬作物为玉米，下茬作物为小麦。所述喷耕一体农机具的制作方法为：在拖拉机的犁架4上加装一个菌剂桶6和动力泵7，在拖拉机的前端加装4～5个细雾喷嘴31，用软管9将菌剂桶6、动力泵7、细雾喷嘴31连接起来。将秸秆腐熟剂放入菌剂桶6中，通过动力泵7将菌剂桶6中的秸秆腐熟剂经软管9输送到细雾喷嘴31喷洒向田间秸秆表面，在拖拉机工作的同时，实现前端喷菌后端翻耕。所述秸秆腐熟剂的制备方法为：(1)将里氏木霉菌、哈茨木霉菌和植物乳杆菌分别接种于固体培养基，固体培养基的成分为琼脂，30℃培养12h；(2)步骤(1)培养后的菌种分别接种于液体培养基中，液体培养基成分为：蔗糖15g，k2hpo40.5g，caco35g，nacl1g，糖蜜50g，蒸馏水定容至1l，酸碱度为7.1，33℃下，摇瓶速度150r/min，培养36～48h；(3)步骤(2)培养后的菌种按培养基体积的1/1000分别置于发酵罐中，量产培养至活菌数为7×1010个/ml，发酵培养基成分为：葡萄糖42g/l，糖蜜74g/l，尿素6g/l，kh2po48g/l，其余为蒸馏水；ph为6.6；量产培养条件为：菌种接种量为7％；35℃下培养180h，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米；(4)将步骤(3)量产培养后的菌种按以下重量百分比：里氏木霉菌25％、哈茨木霉菌35％，植物乳杆菌40％混合，交叉拮抗培养至活菌数为5.5×1010个/ml，菌种混合体与培养基的体积之比为1:2，交叉拮抗培养所用培养基成分为：葡萄糖23g/l，糖蜜40g/l，尿素10g/l，p2o57g/l，kh2po46g/l，氯化钠4g/l，碳酸钙5g/l，其余为蒸馏水，ph为6.6，培养条件为温度26℃，培养过程中每12h搅拌5min，转速为20～30r/min；每2h充空气20min，空气流量为每吨液体每分钟充气2立方米，共培养120h，制得秸秆腐熟剂。选取任意两个前茬为玉米的地块，其中a地块为9亩，b地块为8.5亩，然后每个地块平均分成三等份，在其他耕种条件相同的情况下，做以下三种处理：ⅰ：处理1为将前茬玉米秸秆粉碎铺撒、喷洒本实施例得到的秸秆腐熟剂，将玉米秸秆全量就地还田，然后种植小麦；ⅱ：处理2为将前茬玉米秸秆粉碎铺撒、不喷洒秸秆腐熟剂，将玉米秸秆全量就地还田，然后种植小麦；ⅲ：处理3为将前茬玉米秸秆移走，玉米秸秆不还田，然后种植小麦；三种处理情况下，均在小麦种植的时候施用15-15-15氮磷钾三元复合肥做底肥，其用量为45～50kg/亩，在小麦生长期间不进行额外追肥。三种处理情况下，各地块的水稻亩产情况如表3所示。表3各地块水稻亩产情况名称面积(亩)ⅰ产量kg/亩ⅱ产量kg/亩ⅲ产量kg/亩a地块9559.50505.76522.32b地块8.5564.46491.25513.43由上表可以看出，a地块中，ⅰ比ⅱ增产10.6％，ⅰ比ⅲ增产7.1％；b地块中，ⅰ比ⅱ增产11.2％，ⅰ比ⅲ增产9.9％。将两地块得到的结果平均以后，ⅰ比ⅱ增产10.9％，ⅰ比ⅲ增产8.5％。从以上各实施例可以看出，本发明公开的农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法，通过向田地中的秸秆表面喷洒本发明的秸秆腐熟剂，可显著增加农作物的产量。上述参照实施例对秸秆腐熟剂以及利用此种秸秆腐熟剂实现农作物秸秆连年连茬全量就地还田的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。当前第1页12