CN105638019B - 一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤改良技术领域，具体公开了一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法。秸秆还田技术涉及因子多，如自然环境适温足水，微生物助推腐解矿化营养素，降低秸秆碳氮比，避免与作物争氮素，必须增施氮素；微生物菌掺入秸秆，纤维素木质素才开始腐解；腐植酸中间引导，木霉菌全程助推稻麦等纤维素的转化，才导致土壤变通透疏松，纤维素转化增添土壤有机质，以及矿化后土壤肥力有所提高。

Description

一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体地说是一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法。

背景技术

我国稻麦两熟区面积广，主要分布在长江流域两岸、苏北、淮北、河南等部分地区，是粮食主产区。本地区土壤肥力好，光温热资源足，年雨量丰富，粮食出产量高，种植业、养殖业相对较发达，经济富裕，人均收入高；同时农副产物多，秸秆出产量也相当多。上世纪80年代以前，作物秸秆多用于动物饲料，生活燃料，部分用于食用菌加工业等生产原料。时代在发展，农村燃料改用液化煤气、石油气，并且不再养殖耕牛，大量秸秆来不及消化转化，成为社会负担，堆积而成污染源。

稻麦秸秆还田技术在60年前已列入培肥土壤研究课题。两个障碍因素阻碍稻麦秸秆全量还田。一是秸秆还田量多，亩产鲜秸秆二、三千公斤，农耕机械少，耕作层浅，鲜草多，无法翻耕入土，无法快速降解分解秸秆纤维；二是麦田壮苗生长需要速效养分，稻草腐熟细菌分解必需速效养分，氮素是争夺对象，每亩化肥使用量不够，麦苗缺氮长得黄而瘦弱，农民不愿采用秸秆还田技术。大多采用就地焚烧，资源浪费，又危及环境。随着各地禁烧令出台，政府补贴秸秆还田措施，每亩化肥用量递增，大型农机政府有补助，农机具费用得到保障，综合因素有利于稻麦秸秆还田。

杭嘉湖地区、上海市是稻麦高产技术推广的高效地区，过去基本上靠劳动力完成的，现在劳动力大批转移，工价猛涨，精细技术难于实施，粗放栽播稻麦，影响粮食产量的稳定和食品安全。因此，研发创新一套改良培肥土壤，省工省力，新技术带动稻麦秸秆还田方式方法，农民经济能力可以接受，方便技术部门掌握，推广普及有成效，具体地说就是增产提质增收获得效益的措施才是理想的追求目标。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，为两熟区秸秆还田节约资源，节省人工，全量秸秆还田，提高消解矿化效率，提供一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法。

为实现上述目的，设计一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：

（1）收割作物的同时，将作物秸秆全量留于耕田中；

（2）将作物秸秆切割、粉碎为5~15厘米长度的秸秆段；

（3）在作物秸秆段进行剪切粉碎的同时，均匀地喷洒木霉菌专用消解液，每亩喷洒木霉菌专用消解液50~80kg，一次喷洒完成；

（4）作物秸秆段的切口会有伤流液渗出，把木霉菌专用消解液接种在秸秆切口渗出的伤流液上，通过伤流液的养分和水分，使木霉菌能顺利进入秸秆内部生长繁殖；

（5）将接种过木霉菌专用消解液的作物秸秆段平撒于耕田中；

（6）在平铺作物秸秆上撒施固体氮化肥，每亩撒施10~30kg；

（7）撒施氮化肥的同时将作物秸秆用骅犁翻耕入土；

（8）利用木霉菌代谢过程中富产纤维素降解酶的特征，可快速腐解秸秆纤维，加速转化、腐植矿化，产生速效养分，供后续栽种的作物吸收利用；

（9）分解腐植后的秸秆增加了土壤的有机质，提高了土壤的通透性，改良了土壤的农业适耕性。

所述的木霉菌专用消解液包括木霉菌剂、水，其重量百分比为10%：90%，所述的木霉菌剂包括木霉菌粉、中微量元素，其重量百分比为95%：5%，每克木霉菌粉中含菌量为2亿~2.5亿个。

所述的中微量元素包括硼、钼和锌中的全部。

所述的耕田为绿肥—水稻轮作对接田或者冬闲田—水稻轮作对接田或者小麦大麦—水稻轮作对接田或者油菜籽—水稻轮作对接田或者年际间轮作换茬互换对接田。

所述的作物秸秆为成熟可收且新鲜的稻草秸秆或者大麦秸秆或者小麦秸秆或者玉米秸秆或者油菜秸秆或者蚕豆秸秆。

所述的氮化肥为碳铵、硫铵、尿素。

本发明同现有技术相比，采用一种轮作耕作体系中消解还田秸秆修复土壤的方法，消解还田秸秆年复一年实施，问题土壤会修复，贫瘠土壤会肥沃，板结土壤会疏松通气，死土会变活土，菌群会共生；收种过程中秸秆还田的生防效果综合效应明显，成本降低，减肥减药，增产增收，土壤生态得以改良。

具体实施方式

一亩耕作层土壤667平方米×20厘米深，约15万公斤土重，作物秸秆还田因稻、麦、玉米、油菜、蚕豆、绿肥等因品种而异，差异较大，每亩秸秆从300公斤~3000公斤；作物收种季节衔接季节紧，时间短，秸秆无法短期降解腐熟，完整植株很难腐熟化，生物无法利用，土壤更无法消解，也就是秸秆还田消解障碍因子多，有机物资源不能快速利用，面对当季作物带来争肥、争气、破坏土层中原来菌群平衡，所以导入木霉菌、氮素化肥、作物腐熟剂等助推催化剂，消解矿化当地还田秸秆，在收割秸秆粉碎，接菌种，熟化过程缩短在两个月左右，上季秸秆还田推进当季作物生长发育，稳产增效肥沃土壤。在轮作耕作体系中因轮作耕作、茬口搭配对接作物采用不同方法。

如绿肥—水稻轮作对接田，收割水稻前10~15天，套播入绿肥红花草种子，吸水发芽，免耕，收割，稻谷、稻草在田间晒干，起运堆稻垛，约10~25%总量稻草作加工原料，保留保全这批稻草资源。绿肥红花草郁闭在水稻田间约10天，缺光线，营养差，每亩667平方米面积喷洒50~80公斤木霉菌专用消解液，保苗、助苗、立苗助长成壮苗，开沟20~30厘米，沟土分散在畦背上，防冻保水，红花草到第二年4~5月盛花期收割鲜草1000~2000公斤，翻耕后沤制水稻基肥。

如冬闲田—水稻轮作对接田，冬季改良低产田，土壤土质变松软，次年复水变酥滑，向沃土转化。鲜稻草收割前，秸秆细胞组织含水量高，植株硬，脆嫩。一些倒伏稻田中稻草利用来全量还田，适用性好。经粉碎后可翻耕入土，旋耕机犁翻土层浅，无法把全部稻草埋入土层，部分稻草要留在外面，用骅犁耕翻，可基本覆盖切碎稻草，多余稻草晒干留作其他用途。

每亩鲜稻草量1000~2000公斤，切割留稻桩伤口，植株粉碎成5~15厘米切段，约1000万切段，有汁液外渗和伤流液外泄。利用现代技术，喷洒木霉菌专用消解液，木霉菌潜入切段口子，与鲜稻草的伤流液融合，木霉菌吸取秸秆营养，推进木霉菌生长繁殖扩菌。按常规冬麦作物施氮素化肥深施作基肥，40%供作物基肥，缓慢供麦作物生长，60%入土作补充氮源，降低秸秆碳氮比，稻草腐熟分解快，微生物不与麦作物争氮素。用骅犁把带菌切碎稻草秸秆立即翻入土下，遇下雨天或连阴雨天，木霉菌已随雨水入土，待田土干爽宜耕时续耕，木霉菌不死亡。低温冰冻期冬至后三个月，冰冻雨雪多，土块干湿交替、冻融交替；坚硬粘结土块，变松软分散，泡水酥软爽滑。木霉菌与土壤内共生菌，矿化有机质中腐植质，NPK有机质养分有效性多，供稻作营养。

如小麦大麦—水稻轮作对接田，麦草每亩量少，按250公斤麦：300公斤麦草的重量百分比，连同麦子残茬为数不多，翻入土层较容易，春季低温发酵慢，不影响稻作生长发育。每亩麦秸秆还田要施入20~40公斤的碳铵固体化肥，分解纤维素和自身生长需求。

大、小麦收割，旋耕灭茬，秸秆粉碎切段，每亩喷洒50~80公斤木霉菌专用消解液，消解麦秸秆纤维，再施以氮化肥，麦秸秆、氮化肥、木霉菌三因子联动，全量还田较容易。

种水稻前，机械收割将大、小麦秸秆收割粉碎，均匀撒于田面，并喷洒木霉菌专用消解液，每亩施足基肥，有机质肥料500公斤，碳铵固体化肥30公斤，木霉菌消解秸秆纤维需要氮素肥，用旋耕机将秸秆翻耕入泥。

水稻割下稻草667平方米产量按谷草比例1：1.1的重量百分比计算，约1000公斤干草，含水率高的鲜稻草约1000~2000公斤，量多和全株稻草很难混入土中消解。在一个区域内，三个技术方法消解全量稻草。一是喷洒木霉菌专用消解液消解稻草；二是施氮素化肥和喷洒木霉菌专用消解液二者合力消解稻草；三是分流稻草秸秆，三分之一铺满覆盖麦田表层，免耕；三分之一翻入骅犁犁底层；三分之一填入麦田出水沟。最后一个方法，用机械开挖麦田沟系，粉碎稻草填埋沟系，稻草留田还沟，减少覆盖量，沟系填草防堵塞，水分速灌排，防土塌方入沟，有多重意义。

油菜—水稻轮作对接田，收割水稻，稻秸秆切段和残茬上喷洒木霉菌专用消解液，种植油菜采用宽窄行距，油菜畦面行距扩大到60厘米，行间容得下全量还田稻草，40厘米宽的畦沟出土达到田面以下20~25厘米深度，完全容得下全量还田的菜棋，经耕耙后沟内菜棋一般在田面上10厘米，不影响栽插水稻和正常生长。深沟壅菜，把畦沟清到田面下20~25厘米，土垈粉碎均匀地撒放在两行油菜之间空幅内稻草秸秆上，防冻抗寒，培植油菜，均衡生长。基肥化肥在翻耕时与稻草秸秆相混合或在冬季补施入覆盖的稻草秸秆上，加速腐解鲜稻草。

实施例1

2015年7月18日，气温约25℃以上，春玉米秸秆还田试验，割下玉米枯株，切段成5厘米，平撒土表，喷洒木霉菌专用消解液在玉米切段伤口上，木霉菌与玉米植株的伤流液融合，翻耕入土，利用土内足够的水分，木霉菌就能腐解玉米秸秆纤维，9月28日挖土检查，玉米秸秆已黑臭，潮时柔软有弹性，干时很脆易破碎。

多熟制作物秸秆还田耕作方法，过去没有周密计划，只求利润，土壤受到伤害，变成问题土壤。一年内作物与作物设定对接计划，第二年、第三年实行轮作换茬，土壤适度利用，拒绝连作，土壤进入良性运作，秸秆怎么埋入田间，加速作物副产品消解，木霉菌专用消解液喷施入土，沾作物秸秆伤口或切口是一项接种技术。

农业生产农业轮作耕作体系，切忌单打—连作种植，土壤营养供求不能满足，土壤微生物菌群不适应作物要求，水旱轮作，土壤矿化全营养有可能可持续生产。耕耙周年可以深耕、浅深、免耕，只要劳动成本节省，季节衔接得上，土壤深浅耕还与施肥方法配合，重施、中施、轻施有机肥和化肥结合，农业轮作耕作体系考量指标，高产优质。三年轮作制，两年轮作制，换茬怎么合理，取决于充分利用当地的光温资源，这是一个十分复杂的体系。作物设计布局计划安排科学合理，有问题的土壤转变为“沃土”，即肥沃的土壤。

实施例2

玉米等秸秆降解腐熟剂（木霉菌专用消解液）与2014年设计培养基正交试验因素水平。试验优选培养基最优组合为A₁B₂C₁D₁，稻草粉：麦麸为9：1，料水比1：1，硫酸铵1%，Tween-20为0.1%，试验显示：水稻秸秆降解17~23℃，20天。玉米秸秆降解27℃，7天。

实施例3

多功能木霉菌专用消解液对NPK主要营养指标转化的影响。秸秆菌剂1号~6号，与对照无腐熟剂相比，N和P转化全部呈现比较优势，明显超过对照，K持平或稍有流失。比如，木霉H6菌NPK（1.88，5.9×10³，2.04×10⁴），对照（1.04，1.8×10³，2.08×10⁴）。

Claims (6)

1.一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：

（1）收割作物的同时，将作物秸秆全量留于耕田中；

（2）将作物秸秆切割、粉碎为5~15厘米长度的秸秆段；

（3）在作物秸秆段进行剪切粉碎的同时，均匀地喷洒木霉菌专用消解液，每亩喷洒木霉菌专用消解液50~80kg，一次喷洒完成；

（4）作物秸秆段的切口会有伤流液渗出，把木霉菌专用消解液接种在秸秆切口渗出的伤流液上，通过伤流液的养分和水分，使木霉菌能顺利进入秸秆内部生长繁殖；

（5）将接种过木霉菌专用消解液的作物秸秆段平撒于耕田中；

（6）在平铺作物秸秆上撒施固体氮化肥，每亩撒施10~30kg；

（7）撒施氮化肥的同时将作物秸秆用骅犁翻耕入土；

（8）利用木霉菌代谢过程中富产纤维素降解酶的特征，可快速腐解秸秆纤维，加速转化、腐植矿化，产生速效养分，供后续栽种的作物吸收利用。

2.根据权利要求1所述的一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：所述的木霉菌专用消解液包括木霉菌剂、水，其重量百分比为10%：90%，所述的木霉菌剂包括木霉菌粉、中微量元素，其重量百分比为95%：5%，每克木霉菌粉中含菌量为2亿~2.5亿个。

3.根据权利要求2所述的一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：所述的中微量元素包括硼、钼和锌中的全部。

4.根据权利要求1所述的一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：所述的耕田为绿肥—水稻轮作对接田或者冬闲田—水稻轮作对接田或者小麦大麦—水稻轮作对接田或者油菜籽—水稻轮作对接田或者年际间轮作换茬互换对接田。

5.根据权利要求1所述的一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：所述的作物秸秆为成熟可收且新鲜的稻草秸秆或者大麦秸秆或者小麦秸秆或者玉米秸秆或者油菜秸秆或者蚕豆秸秆。

6.根据权利要求1所述的一种轮作体系中秸秆全量还田生物消解修复土壤的方法，其特征在于：所述的氮化肥为碳铵、硫铵、尿素。