碳酸盐岩粉末促进堆肥中病原微生物高效清除的方法与应用
本发明涉及农业副产物的无害化利用领域，具体涉及碳酸盐岩粉末促进堆肥中病原微生物高效清除的方法与应用。
背景技术：
1、堆肥是将农业副产物和畜禽粪便转化为富含营养元素、有机质和功能微生物的有机肥的重要途经，不仅能实消纳大量农业固体废弃物和减少环境污染负荷，也能保障作物优质高产、提高土壤肥力、减少或部分替代化肥和有效防控作物病害重要途径，是兼顾农业生产和环境保护双重目标的重点研究领域。堆肥原料主要包括携带有致病菌的植物组织和畜禽粪便，但由于农业副产物的随意丢弃、直接还田和堆肥过程高温持续时间短、物料发酵不完全等问题，导致植物组织携带的病原菌污染土壤。研究表明，大多数致病菌具有高温敏感性，堆肥温度越高致病菌清除效率更高，绝大部分细菌能够在堆肥高温期(>70℃)被杀灭，但许多病原真菌能够通过产生抗逆性强的孢子成功存活下来，并在有利条件下快速增殖生长，例如尖孢镰刀菌、大丽花黄萎菌属、葡萄孢菌属、炭疽病菌属、侧弯孢壳菌属、根腐菌、腐霉病菌、烟草疫霉菌、甘蓝黑腐菌和链霉菌根腐病菌等。这些耐热病原真菌被认为是有机肥中存在的最大危险因素，例如尖孢镰刀菌引起的多种作物毁灭性枯萎病和疫霉菌引起的超过30种作物腐烂和倒伏的疫病等。ph是调节微生物活动或生存的重要变量，研究表明在较高ph环境条件下病原菌存活率较低，ph值大于8的条件下，尖孢镰刀菌、灰腐霉、甘蓝型疟原虫和菜粉虫的生长于孢子萌发均被显著抑制。同时，较高的堆肥电导率也具有抑制李斯特菌、大肠杆菌和猪链球菌的生长，和降低根霉菌休眠孢子的萌发。目前，传统有机肥料生产过程中存在无害化程度低、致病菌清除不完全等问题，将致病菌引入农田，严重威胁作物和人体健康的风险。因此，迫切需要探索提高农业副产物堆肥过程中病原菌的高效清除的技术与途径，是实现化肥农药减量增效和有机培育健康土壤过程中面临的重大问题。
2、中国专利申请cn102776124a公开了通过在地面铺撒农作物秸秆、有机肥和接种复合微生物菌剂，进行一种无毒、无害、无污染、无残留的土壤消毒方法，杀灭了土壤耕作层的病原菌和虫卵等；中国专利申请cn106962403a公开了一种包括枯草芽孢杆菌、螺甲螨酯和螺虫乙酯的杀虫剂，对于降低植物组织病原菌具有明显效果；中国专利申请cn118434283a公开了一种适用于控制植物病原菌引起的疾病的3-(二氟甲基)-n-甲氧基-1-甲基-n-[1-甲基-2-2(2,4,6-三氯苯基)乙基]吡唑-4-甲酰胺和苯醚甲环唑组合物；中国专利申请cn106513707a公开了一种生物合成的纳米银抑菌剂对于作物病原菌的显著的抑制效应；中国专利申请cn111100806a公开了通过改造耐硼赖氨酸芽孢杆菌后，不仅可以很大程度上降低槟榔根腐病的发生，而且于生态环境无任何威胁，有望作为合成生物学研究的优质底盘微生物；但有研究表明，微生物菌剂接种后在堆肥过程中定殖能力较弱、抗逆性差和不耐高温等问题，导致其消除病原体效率较低，同时化学合成杀菌剂及化学组合物易对农业环境、食品安全及人体健康造成不可逆破坏等问题，很难兼顾实现病害高效防控、环境友好和安全健康的目标，亟待寻找新的解决方案。
3、碳酸盐岩粉末是来自全球范围内广泛可得的石灰石采石场矿物之一，在许多研究和工业领域中作为一种低价材料引起了相当大的关注。由碳酸盐岩粉末主要成分caco3制备的微颗粒和纳米颗粒具有强烈灭活多种真菌病原体、细菌病原体和病毒，但迄今为止主要用于生物医学应用，caco3在堆肥过程中是否能有效消除病原体，目前尚不清楚。
技术实现思路
1、本发明创造性的提出了堆肥中添加碳酸盐岩粉末与已报道的堆肥无害化利用技术相比能够更加简便和高效的清除堆肥中植物病原菌数量的技术方案，为实现化肥农药减量增效和有机培育健康土壤的国家重大需求提供技术支撑。
2、为实现本发明目的的技术方案如下：
3、一种碳酸盐岩粉末促进堆肥中病原微生物高效清除的方法，所述方法步骤如下：
4、1)制备碳酸盐岩粉末并过筛；
5、2)按一定比例将碳酸盐岩粉末与猪粪桑枝混合物混合进行堆肥，肥堆每隔一段时间翻堆一次，直至腐熟。
6、作为本发明的一种优选，步骤1)中碳酸盐岩粉末的粒径为80～150目。
7、作为本发明的一种优选，步骤2)中桑枝的粒径小于1.5cm。
8、作为本发明的一种优选，步骤2)中猪粪桑枝混合物中猪粪与桑枝的质量比为1～9：1；碳酸盐岩粉末的添加量占猪粪桑枝混合物总质量的0～12％。
9、作为本发明的一种优选，所述步骤2)中肥堆的翻堆时间为2-4天，腐熟时间为60-70天。
10、作为本发明的一种优选，所述步骤2)中肥堆的起始含水量为50～65％，干重为900～1100kg。
11、本发明的另一个目的为提供上述方法在生产高质量有机肥和/或农业废弃物无害化回收利用中的应用。
12、本发明还提供了上述方法在促进农作物生长中的应用。
13、本发明的有益效果：
14、本发明针对农业副产物肥料化过程中遇到的致病菌含量高难清除问题，基于广西喀斯特区石灰岩、方解石等碳酸盐岩原料，通过外源添加试验，测定不同碳酸盐岩添加比例对堆肥过程中病原菌丰度的清除效率，结果表明，添加6％-9％碳酸盐岩粉末至堆肥物料中能显著降低堆肥物料中多种病原菌数量，清除效率达90％，与商业功能材料或生物制剂相比，能够直接通过提高堆肥温度、增加堆肥ph条件和影响堆肥微生物活性显著降低了堆肥中镰刀菌属、青霉菌属、假尾孢属、腐霉菌属、黄萎病菌和赤霉病属等病原菌数量，该方法具有安全高效和低成本等有点，能够被广泛应用与高质量有机肥生产。本发明不仅成功克服了农业副产物无害化利用过程中的关键技术瓶颈，而且其生产的有机肥产品能够缓解农用化学品施用造成的土壤酸化、肥力退化和微生态环境破坏和病害频发等问题，降低了农用化学品的大量投用。本发明的碳酸盐岩添加技术为我国农业绿色可持续发展提供了技术支撑。
技术特征：
1.一种碳酸盐岩粉末促进堆肥中病原微生物高效清除的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
2.权利要求1所述的方法在生产高质量有机肥和/或农业废弃物无害化回收利用中的应用。
3.权利要求1所述的方法在促进农作物生长中的应用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中碳酸盐岩粉末的粒径为80～150目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中桑枝的粒径小于1.5cm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中猪粪桑枝混合物中猪粪与桑枝的质量比为1～9：1；碳酸盐岩粉末的添加量占猪粪桑枝混合物总质量的0～12％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中肥堆的翻堆时间为2-4天，腐熟时间为60-70天。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中肥堆的起始含水量为50～65％，干重为900～1100kg。
技术总结
针对农业副产物(作物秸秆何畜禽粪便等)中动植物病原菌含量高和难清除，限制了农业副产物的无害化利用的关键技术难题，本发明提供了碳酸盐岩粉末促进堆肥中病原微生物高效清除的方法与应用，通过创造性外源添加喀斯特区特有碳酸盐岩粉末至堆肥物料中，测定堆肥过程中堆肥温度、pH、发芽指数、电导率并采用高通量测序技术分析堆肥过程中病原菌丰度的变化，明确碳酸盐岩粉末在好氧堆肥过程中能否有效减少堆肥物料中病原菌数量，研究成果为实现农业废弃物肥料无害化回收利用和化肥农药减量增效的国家重大需求提供技术支撑。
技术研发人员：李德军,刘秋梅,何寻阳,肖孔操
受保护的技术使用者：中国科学院亚热带农业生态研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5