[發(fā)明專利]一種新型降解農作物秸稈的復合菌劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010264890.9
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101948753A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 謝寶恩;甄靜;王繼雯;周伏忠;陳國參;李冠杰;劉瑩瑩
• 申請（專利權）人: 河南省科學院生物研究所有限責任公司
• 主分類號: C12N1/00
• 分類號: C12N1/00;C12N1/14;C05F11/08;C12R1/645
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張曉萍

一、技術領域

本發(fā)明屬于微生物應用技術領域，涉及微生物復合菌劑生產農用肥料技術，特別用于秸稈堆腐還田的一種降解農作物秸稈的真菌復合菌劑。

二、技術背景

農作物秸稈是農作物生產中的一種富含有效成分的可再生生物資源和潛在的非競爭資源。農作物光合作用的產物有一半以上存在于秸稈中，除了大部分的碳元素外，含有的有機質有纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質、脂肪和灰分等，礦物質元素有氮(0.5％-1.5％)、磷(0.1％-0.5％)、鉀(0.74％-2.4％)、鎂(0.01％-0.4％)、鈣(0.2％-0.5％)、硅(1％-5％)和硫(0.11％-0.35％)等，是具有多種用途的可再生生物資源。農作物秸稈不僅富含有效成分，而且產量和總量很大，1公斤水稻或1公斤小麥可產生1.5公斤秸稈，1公斤玉米可產生4公斤玉米秸稈，我國每年各類農作物秸稈總產量達7億噸以上，占世界總秸稈量的30％左右，其中稻草秸稈約2.3億噸，玉米秸稈約2.2億噸，花生和薯類藤蔓、甜菜葉等秸稈約1.0億噸。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)統(tǒng)計，全球每年農作物秸稈產量近20億噸，大部分都沒得到有效利用，在我國，農作物秸稈約有不足10％用做飼料，應用技術處理利用的秸稈不足3.0％，其余大多數(shù)秸稈采用焚燒處理，全國每年約有2/3的秸稈被直接焚燒掉。秸稈在田間焚燒時的高溫可造成地表水分大量蒸發(fā)，破壞土壤的抗旱保濕能力，土壤中的有益蟲體和微生物的存活受損，從而影響土壤耕層生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，不僅如此，焚燒時的高溫潛在誘發(fā)火災的危險，產生的煙霧對公路、鐵路以至民航起降均有影響，同時秸稈焚燒后產生的CO₂、CO、SO₂、NO₂、N₂O等有害氣體，會造成嚴重的大氣環(huán)境污染。20世紀90年代以來，隨著農作物單產的大幅度提高，秸稈總量在迅速增加，如何把農作物秸稈這一豐富的、可再生的生物資源充分利用起來，已是全球所共同面臨的農作物生產中的一個主要問題。

在農作物秸稈資源利用的諸多研究領域中，秸稈堆腐還田的技術研究占有重要的一席之地。秸稈堆腐的方法主要有物理、化學和生物三大類，其中以應用微生物學方法腐解效果最好，也就是我們常說的秸稈微生物堆腐方法，這種方法是利用微生物分解作用，促使農作物秸稈發(fā)酵腐熟，使秸稈中所含的有機質及氮、磷、鉀等元素成為植物生長所需的營養(yǎng)，并繁殖大量的有益菌微生物，成為優(yōu)良的綠色堆腐有機肥。利用微生物堆腐方法使秸稈還田，不僅可以提供植物生長所需的營養(yǎng)和有益菌微生物，而且可提高土壤水分的保蓄能力，改善土壤性狀，增加土壤團粒結構，促進土壤有機質及氮、磷、鉀等含量的增加，改善植株性狀。有資料顯示，每畝還田玉米秸稈500kg，等于施用土雜肥2500kg、碳銨11.7kg、過磷酸鈣6.2kg、硫酸鉀4.75kg，一年后土壤有機質含量相對增加0.05％～0.23％、全磷平均增加0.03％、速效鉀增加31.2mg/kg、土壤容重降低0.03～0.16g/cm3、土壤孔隙度增加2％-4％。多年持續(xù)秸稈還田，可提高磷肥利用率、補充鉀肥不足，地力可提高0.5％～1％個等級，平均增產幅度10％以上。然而，多年來農作物秸稈堆腐還田并沒有得到充分的應用，其中最關鍵的原因是不管是哪一種方法都存在秸稈降解腐熟時間較長和很難徹底的問題。目前，秸稈微生物降解的許多研究和投入應用的微生物菌劑大都以秸稈纖維素的降解為主要目標。分解菌和酶的研究集中在纖維素酶菌株的篩選，如木酶、青酶、曲酶及白腐真菌纖維素酶等，菌劑產品被認定的有腐桿靈，CM菌、催腐劑等。但是，農作物秸稈中纖維素、半纖維素和木質素均占有較大比例，其纖維素占40％，半纖維素和木質素各占20％左右，(Tengerdy?R?P，Szakacs?G.Bioconversionof?lignnocellulose?in?solid?substrate?fermentation[J].Biochemical?Engineering，2003，13(2-3)：167-179)。而且，秸稈中纖維素結構復雜，它與木質素結合形成難以水解的“木質纖維素”，使得微生物分解的纖維素酶無法直接接觸纖維素，在堆肥物料中纖維素常與一些更難分解的物質相復合，難以被大多數(shù)微生物轉化利用，加上半纖維素與木質素的緊密相連，單一微生物的降解效果就更加不理想。(杭怡瓊等“白腐真菌對稻草秸稈的降解及有關酶活性的變化”-《菌物系統(tǒng)》2001.20)。目前分解木質素和纖維素的微生物以及酶的研究多集中在依靠傳統(tǒng)的“酶活”篩選，制取的酶廣泛應用于洗滌、印染和食品加工等，一直未能解決木質纖維素的自然快速分解，用于秸稈堆腐的更少(Zhang?YHP，Himmel?ME，MielenzJR.Outlook?for?cellu-lase?improvement：Screening?and?selection?strategies.Biotechnology?Advances，2006，24(5)：452-481)。近年來人們開始注意菌群和復合菌劑的研究，但很多僅局限于實驗室試驗，而且在現(xiàn)有技術中，大部分只針對木質素和纖維素中的一種進行篩選用來降解秸稈，造成秸稈降解中或是纖維素降解率高而木質素降解率低，或是木質素降解率高而纖維素降解率低，遠遠不能滿足農作物秸稈堆腐的實際需求。充分利用自然界多種微生物的協(xié)同關系，篩選出高效穩(wěn)定菌株復合系，以達到農作物秸稈的纖維素、半纖維素和木質素在堆腐過程中能同步、快速降解的目的，是人們的共同目標。