CN106938963A

CN106938963A - 膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法

Info

Publication number: CN106938963A
Application number: CN201710170082.8A
Authority: CN
Inventors: 王立春; 刘慧涛; 刘方明; 高玉山; 孙云云; 窦金刚; 侯中华
Original assignee: Jilin Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Jilin Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2017-07-11

Abstract

本发明提供一种膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法。该方法利用秸秆复合腐解菌剂+激发剂和可降解地膜覆盖膜下滴灌***，调节秸秆腐解的速率，根据膜下滴灌区玉米生长发育对养分的需求规律，及时补充玉米所需要的养分，提高土壤肥力，实现秸秆科学管理和高效利用。解决了以往膜下滴灌区玉米秸秆还田引起的土壤微生物活动与玉米幼苗养分竞争导致的玉米苗弱、苗死和产量降低的问题，改善农村环境，突破了膜下滴灌区玉米膜下滴灌“秸秆还田难”的技术瓶颈。

Description

膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法

技术领域

本发明属于农业领域，具体而言，本发明涉及一种半干旱滴灌地区玉米秸秆还田方法。

背景技术

农作物秸秆季节性、集中性、普遍性的大量焚烧，是导致东北雾霾天气频发的主要原因之一。玉米是世界第一大作物，也是我国第一大作物。吉林省是我国重要的商品粮生产基地，玉米长期占据统治地位。目前吉林省玉米播种面积达5700万亩，玉米秸秆年产量达4000万吨，超过50％秸秆被废弃或焚烧，造成的农业生态环境恶化、空气污染等问题日趋明显。

玉米生产中存在秸秆“还田难”的问题。大量秸秆还田引起的“托堆”、“跑风”导致玉米保苗率降低，秸秆腐解缓慢导致玉米苗弱、苗死和产量降低。吉林省玉米收获后，气温很快降低，随之而来的冬季低温导致秸秆腐解慢；而春季播种时由于还田秸秆与土壤孔隙较大，常造成种子不能与土壤直接接触，再加上吉林省春旱时常发生，造成种子发芽困难，导致出苗不整齐。因此，吉林省玉米秸秆直接还田受到生态气候条件制约，尚未在生产上大面积应用秸秆直接还田技术。

吉林省膜下滴灌区1000万亩，占玉米播种面积的30％以上，通常采用普通地膜进行覆盖。地膜覆盖是农业生产中有效的增产、增收技术措施，但是存在回收难、引发“白色污染”、严重影响播种质量的问题。普通地膜覆盖在一定程度上制约了膜下滴灌技术在大田作物上的应用。可降解地膜的应用，既可以解决玉米生产中前期蒸发失水，影响保苗的难题，又可以在玉米生长后期及时降解，便于接纳自然降雨，防止因根区生理性干旱引成的早衰，降解地膜突出的优势是增温保墒，有效地促进秸秆腐解，解决农田秸秆还田难和“白色污染”的问题。

对于可降解地膜的膜下滴灌区，如何促进玉米秸秆还田是期待解决的一个问题。

发明内容

为了在膜下滴灌区解决使土壤提高肥力、玉米增产、节水节肥、秸秆还田等问题，同时改善农村环境，本发明提供了一种在膜下滴灌区，利用复合腐解菌剂+激发剂与可降解地膜覆盖相结合的方法，以增温、保墒，调节秸秆腐解速率，促进秸秆腐解。同时，根据膜下滴灌区玉米生长发育各个阶段对养分的需求规律，及时补充玉米所需要的养分，提高土壤肥力，实现了秸秆科学管理和高效利用，改善农村生态环境。

本发明的具体技术方案如下。

本发明提供了一种膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法，所述方法包括以下步骤：

1)玉米进入完熟期后，采用大型玉米收获机进行收获，同时将玉米秸秆粉碎，并均匀抛散于田间；

2)田间喷施玉米秸秆复合腐解菌剂，其中所述玉米秸秆复合腐解菌剂包含枯草芽孢杆菌、绿色木霉和啤酒酵母；然后田间撒施激发剂，所述激发剂包含尿素、有机肥、微肥和保水剂；

3)将秸秆和任选存在的可降解地膜深翻入土，旋耕耙平；

4)翌年春季采用可降解地膜覆盖，膜下滴灌，播种。

在本发明的方法中，所述步骤1)中，优选地将玉米秸秆粉碎为长度≤10厘米，优选3～5cm。

在本发明的方法中，所述步骤2)中，优选地，所述玉米秸秆复合腐解菌剂包含的有效活菌总数≥0.5亿个/g；

优选地，所述玉米秸秆复合腐解菌剂通过包括以下步骤的方法制得：将枯草芽孢杆菌、绿色木霉和啤酒酵母分别经液体发酵至对数期，制成种子液，以活菌数1:1:1的比例混合，晾干。

在本发明的方法中，所述步骤2)中，优选地，按重量百分比计，所述玉米秸秆复合腐解菌剂的使用量为步骤1)中玉米秸秆的0.35-0.45％，优选0.4％；

根据本发明的具体实施方式，将所述玉米秸秆复合腐解菌剂溶解于水，以450-500l/hm²田间均匀喷施。

在本发明的方法中，所述步骤2)中，优选地，按重量百分比计，所述激发剂中尿素的使用量为步骤1)中玉米秸秆的1.0～1.4％，优选1.0％；

优选地，所述激发剂中尿素的使用量使得土壤的碳氮比调节为25:1～30:1。

在本发明的方法中，所述步骤2)中，优选地，所述激发剂中的微肥为锌肥，具体为ZnSO₄·7H₂O；

优选地，所述激发剂中保水剂的吸水倍率≥1000倍，本领域公知的旱作土壤中可用的保水剂均可。

并且优选地，按重量比计，所述激发剂中有机肥、微肥和保水剂的比例为10:1:3。

优选地，按重量比计，所述玉米秸秆、玉米秸秆复合腐解菌剂和激发剂以下述比率使用：

玉米秸秆:玉米秸秆复合腐解菌剂:尿素＝100:0.35-0.45:1-1.4，优选＝100:0.4:1；

有机肥:微肥:保水剂:尿素＝10:1:3:5-7，优选＝10:1:3:5；或者

玉米秸秆:玉米秸秆复合腐解菌剂:有机肥:微肥:保水剂:尿素＝100:0.35-0.45:2:0.2:0.6:1-1.4，优选＝100:0.4:2:0.2:0.6:1。

根据本发明的具体实施方式，以150kg/hm²的有机肥、15kg/hm²的微肥、45kg/hm²的保水剂和75kg/hm²的尿素进行田间撒施。

在本发明的方法中，所述步骤3)中，优选地，将秸秆和任选存在的可降解地膜深翻的深度为35cm以上。

在本发明的方法中，所述步骤4)中，优选地，所述可降解地膜的厚度为0.008mm；

优选地，所述膜下滴灌使得土壤适宜含水量为20％；

优选地，当土壤5cm地温上升至10℃以上时进行播种。

在本发明的方法中，采用厚度0.008mm玉米可降解地膜覆盖膜下播种技术，用覆膜播种机一次完成施肥、播种、铺滴灌管、喷施除草剂、覆膜、覆土、重镇压等作业程序，然后参照《半干旱区玉米水肥一体化技术规程》(DB 22-T 2283-2015)执行田间管理。

本发明的方法包括以下方面。

(一)施加耐低温秸秆复合腐解菌剂+激发剂(无机氮肥+有机肥+微肥+保水剂)

秋季适时收获，秸秆和可降解地膜可直接深翻还田。

玉米进入完熟期后，采用大型玉米收获机进行收获，同时将玉米秸秆粉碎(长度<10厘米)并均匀抛撒于田间，喷施本申请人经长期低温驯化继代培养筛选所得的含有枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、绿色木霉(Trichoderma viride)、啤酒酵母(Sac-charomyces cerevisiae)(活菌数比例1:1:1，活菌数≥0.5亿个/g)的玉米秸秆复合腐解菌剂，玉米秸秆复合腐解菌剂用量为秸秆重量的0.4％(30kg/hm²)，兑水450升/hm²均匀喷雾。同时撒施激发剂，激发剂由秸秆重量1％的尿素(75kg/hm²)、150kg/hm²的有机肥、15kg/hm²的微肥(ZnSO₄·7H₂O)和45kg/hm²吸水倍率1000倍的保水剂组成，秸秆:复合腐解菌剂:尿素的重量比例为100:0.4:1，有机肥:微肥:保水剂为10:1:3，调节碳氮比至25:1～30:1，激发微生物的活性，促进微生物活动，加速秸秆腐解。然后将秸秆和可降解地膜耕翻入土，深度35厘米以上，入旋耕耙平。其中对于调节土壤的碳氮比为25:1～30:1，指的是根据混有土壤的碳氮比测定结果，补充施加的尿素的量使得土壤的碳氮比为25:1～30:1。一般来说，玉米秸秆的碳氮比为80～100:1，而土壤微生物分解有机物需要的碳氮比为25～30:1。因此，秸秆还田后需要补充大量的氮肥，否则微生物分解秸秆必然会与作物争夺土壤中的氮素与水分，影响作物正常生长。

本发明采用的枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉均为本领域常规菌株，可从多个单位或机构获得，例如枯草芽孢杆菌可从北京中保绿农科技集团有限公司获得；酿酒酵母可从山东康勤生物科技有限公司获得；绿色木霉可从济宁科硕生物科技有限公司/山东长泰生物科技有限公司获得。

(二)可降解地膜覆盖

春季采用可降解地膜覆盖膜下滴灌播种，膜下滴灌使得土壤适宜含水量为20％，当土壤5厘米地温稳定通过10℃，即可播种。采用厚度0.008mm玉米可降解地膜覆盖膜下播种技术，用覆膜播种机一次完成施肥、播种、铺滴灌管、喷施除草剂、覆膜、覆土、重镇压等作业程序。

(三)田间管理

田间管理的标准参照《半干旱区玉米水肥一体化技术规程》(DB 22-T 2283-2015)执行。

本发明是申请人针对膜下滴灌区的自然气候特点、土壤状况、秸秆利用现状、膜下滴灌栽培条件等，通过对复合腐解菌剂+激发剂和可降解地膜的实验研究，明确了秸秆复合腐解菌剂+激发剂以及可降解地膜覆盖增温保墒对秸秆腐解速率的影响，确保还田秸秆腐解养分释放时间与玉米养分吸收时间相耦合，形成了膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法。解决了以往膜下滴灌区玉米秸秆还田引起的土壤微生物活动与玉米幼苗养分竞争导致的玉米苗弱、苗死和产量降低的问题，解决普通地膜翻埋造成的“白色污染”问题，突破了膜下滴灌区玉米膜下滴灌“秸秆还田难”的技术瓶颈。本发明提供的方法的实施对于解决秸秆还田难、改善土壤环境、改善农村环境、实现农业可持续发展具有重要意义。

本发明的膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法可加速秸秆腐解进程，使秸秆腐解养分释放时间与玉米生长需肥规律相吻合，滴灌区秸秆还田条件下玉米健康生长创建“促生”的土壤环境，解决秸秆还田难造成的农业环境问题。

本发明的方法破除了以往秸秆焚烧、秸秆还田腐解率低等的弊端，制定了与玉米需肥规律相匹配的“促进式”秸秆快速腐解技术，建立了可降解地膜覆盖保温保墒、复合腐解菌剂+激发剂等综合技术体系，使玉米还田秸秆腐解养分释放时间与玉米养分吸收的耦合机制相吻合，满足玉米不同时期对养分的需求，实现秸秆高效腐解、水肥高效利用。本发明的方法具有节水节肥、高产高效、环境友好等特点。

研究证明，本发明的方法实现了玉米秸秆全量还田，大面积示范成效显著：与常规种植相比，秸秆还田率提高30％，当年秸秆腐解率达到95％以上；可降解地膜地表曝露部分质量损失率达到42％～53％；水分利用效率提高43.1％，肥料利用效率提高30.2％；玉米产量增加31.5％、效益增加35.6％。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1显示了实验室发酵培养实验玉米秸秆失重率。

图2显示了田间实验玉米秸秆失重率。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

实施例1耐低温玉米秸秆复合腐解菌剂的筛选和制备以及激发剂成分及配比的筛选

实验地点：吉林省农业科学院实验室。

土壤类型：淡黑钙土，取自松原市乾安县赞字乡父子村玉米田。

腐解材料：玉米秸秆。

1.分解菌群的筛选

(1)富集

土样取自吉林省松原市乾安县赞字乡父子村的玉米秸秆垛与地面接触部位，按土壤微生物分析手册的方法分离菌株。

各取土样5g分别接入100mL富集培养基(蛋白胨5g，酵母膏5g，纤维素(新华滤纸)5g，NaCl 5g，CaCO₃ 2g，K₂PO₄ 1g，MgSO₄·7H₂O 0.5g，FeSO₄·7H₂O 0.5mg，M nSO₄·H₂O0.16mg，ZnSO₄·7H₂O 0.16mg，CoCl₂ 0.2mg，加蒸馏水至1000mL，pH 7.0，121℃灭菌25min；滤纸使用前以1％醋酸浸泡过夜，用蒸馏水冲洗至中性，80℃烘干备用)内培养，初筛菌群，每组设6个重复，命名为第1代。

待培养液中滤纸分解至不再明显变化，取其菌液5mL，接入新鲜培养基，命名为第2代，继续培养，重复接种依次为3、4、n代，过程中的培养条件为10～15℃、80r/min微振、微厌氧。

(2)筛选

根据滤纸条的断裂程度，初步判断各组初筛菌群的降解效果。

将筛选得到的木质纤维素分解菌群培养2d，测定滤纸的失重量分解量，计算失重率分解率。利用38μm尼龙袋过滤培养基再用蒸馏水冲洗，80℃烘干至恒重计算，纤维材料分解率＝(纤维材料原质量+滤袋质量－烘干后纤维材料)/(纤维材料原质量+滤袋质量)×100％。

实验结果：

初筛得到4组菌群，取4组初筛菌群菌液，等比例混合接入新鲜培养基，培养得到新的菌群，并继续传代培养18代，期间淘汰分解能力差衰退严重及分解能力不稳定的菌群，前后共计21代，传代培养最终获得了一组高效稳定的菌群。

2.菌株液体发酵酶活测定

实验室进行该高效稳定的菌群的鉴定，分离出主要菌株，获得5个菌株：枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、曲霉(AsPergillus)、青霉(Penieillium)和毛霉(Mucor)。

用DNS法测定发酵液中还原糖的含量，酶活单位定义为每分钟催化底物产生1μmol还原糖所需的酶量，用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)酶活和滤纸酶活(FPA)两种方法进行测定。实验设5个处理，重复10次。

实验结果：

各菌株酶活性测定见表1，结果发现，枯草芽孢杆菌和酵母的酶活性较高，其次为曲霉，青霉和毛霉酶活性较低。

表1各菌株酶活性测定

3.分解CMC(羧甲基纤维素)实验

实验菌株：实验室分离的5个菌株，即枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、曲霉(AsPergillus)、青霉(Penieillium)和毛霉(Mucor)；以及由俄罗斯国家科学院全俄植物保护研究所引入1个菌株，即绿色木霉(Trichoderma viride)。

氮源：尿素；

碳源：白砂糖。

单一菌株分解CMC(羧甲基纤维素)实验见表2，实验采用加菌株和不加菌株两个设计，共7个处理，重复10次。观察平皿单个菌落周围培养基透明程度。

表2平板实验的设计

实验结果：

通过观察可知：未加菌株的处理培养后菌落周围培养基透明度较差，培养基呈云雾状；加入菌株的处理培养后，除处理4的菌落周围培养基透明度较差外，其他呈透明眼珠状，说明大多数菌株具有分解CMC的能力。

4.菌株拮抗实验

将所筛选的5个菌株，即枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、曲霉(AsPergillus)、青霉(Penieillium)和毛霉(Mucor)与要复配的1株绿色木霉(Trichoderma viride)，各菌株两两之间做拮抗实验，10～15℃恒温培养3～5天，观察菌种间有无互相抑制菌丝生长，孢子生成，菌落生长等情况。实验设5个处理，重复10次。

实验结果：

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)分别与绿色木霉(Trichoderma viride)组合，在平板上生长较快，液体发酵培养显示其生长迅速，所产酶活较高。曲霉(Aspergillus)、青霉(Penieillium)和毛霉(Mucor)分别与绿色木霉(Trichoderma viride)组合，在平板上生长较慢，液体发酵培养显示其生长较慢，所产酶活较低，因此，筛除掉此三种组合，进行下一步实验。

5.菌种组合与酶活

利用所筛选出的菌株的拮抗实验，设计实验，将菌株视为因素，存在(*)与不存在视为水平，组建组合，进行菌种配伍混合液体发酵(发酵产酶培养基：CMC-Na 10g，(NH₄)₂SO₄4g，KH₂PO₄ 2g，MgSO₄·7H₂O 0.5g，蛋白胨10g，牛肉膏5g，去离子水1L，30℃保温)。分别检测其羧甲基纤维素钠及滤纸酶活，选择酶活较高的组合，进行下一步实验。实验设4个处理，重复10次。

实验结果：

实验结果发现，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Sac-charomycescerevisiae)与绿色木霉(Trichoderma viride)三者组合的酶活性最高，见表3。

表3菌种组合的酶活性

标注：*代表存在

6.秸秆降解实验

实验室发酵培养实验：将50g秸秆流水冲洗干净后在烘箱中105℃烘干至恒重，装入己经烘干至恒重的盒子。实验设6个处理，重复10次，见表4。将配伍中各个菌株发酵培养(发酵产酶培养基：CMC-Na 10g，(NH₄)₂SO₄ 4g，KH₂PO₄ 2g，MgSO₄·7H₂O 0.5g，蛋白胨10g，牛肉膏5g，去离子水1L，30℃保温)后，将菌液以等体积混合，按秸秆重量的10％加入秸秆中，另加秸秆重量1％的尿素，常温降解30天，每隔10天观察秸秆颜色变化，腐烂程度，30天后检测秸秆失重率。

田间秸秆降解实验：在玉米田中取当年收获后的秸秆，剪成2-3cm小段，将200g秸秆流水冲洗干净后在烘箱中105℃烘干至恒重，加入200g垄间土，装入20cm×20cm的20目纱网袋中。实验设6个处理，重复10次，见表4。操作方法如实验室发酵培养实验，30天后检测秸秆失重率。

秸秆失重率的测定方法：把发酵前与发酵结束后的秸秆用流水冲洗干净，105℃烘干后称重，并计算失重率。

失重率(％)＝(M1-M2)/M1×100％

注：M1为腐解前秸秆的质量；M2为腐解后秸秆的质量。

表4秸秆降解实验的设计

实验结果：

通过30天的降解，秸秆明显失重，实验室发酵培养实验处理6玉米秸秆失重达到53.7％，见图1。田间实验处理6玉米秸秆失重达到61.0％，秸秆颜色变为深黑色，腐烂***，腐解程度明显，见图2。

7.复合腐解菌剂组成的筛选

(1)菌剂成分比例的确定

将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)与绿色木霉(Trichoderma viride)三种菌株按不同配比，如上在发酵产酶培养基中培养，测定酶活。分别检测其羧甲基纤维素钠及滤纸酶活，选择酶活较高的组合，进行下一步实验。实验设4个处理，重复10次。

实验结果：

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)与绿色木霉(Trichoderma viride)活菌数的比例为1:1:1的组合酶活性最高，确定1:1:1为最优配比，见表5。

表5菌种不同成分比例的酶活性

(2)菌剂各项指标测定

将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)与绿色木霉(Trichoderma viride)三者各菌株分别如上在发酵产酶培养基中培养至对数期，制成种子液，以活菌数的比例为1:1:1混合种子液，于通风处晾干(防止暴晒)后保存于阴凉干燥处备用。

以下各项指标(外观、有效活菌数、纤维素酶活、含水率、pH)的测定参照国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员会于2006年颁布和实施的国家标准《农用微生物菌剂》，标准号为GB20287-2006。

实验结果：

所制菌剂颜色为浅黄褐色颗粒，菌剂的有效活菌数(cfu)为0.5×10⁸个/g，符合国家标准(0.5×10⁸/g)。成分构成：枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)与绿色木霉(Trichoderma viride)，三种菌的活菌数比例为1:1:1。菌剂纤维素酶活性为33.78U/g，高于国家规定的30.00U/g。菌剂含水率为16.39％，在国家规定范围内(≤20％)。菌剂pH为7.82，符合国家标准规定(5.5～8.5)。

8.激发剂成分及配比的筛选

(1)秸秆重量:复合腐解菌剂:尿素的最佳比例

采用玉米秸秆、尿素以及上文制备的复合腐解菌剂，进行田间秸秆降解实验。田间秸秆量7500kg/hm²，设计秸秆:复合腐解菌剂:尿素的重量比例实验，计算秸秆失重率。

实验结果：

根据秸秆失重率的测定结果，确定秸秆:复合腐解菌剂:尿素的最优重量比例为100:0.4:1，见表6。

表6在秸秆:复合腐解菌剂:尿素的不同重量比例下秸秆失重率

(2)有机肥:微肥:保水剂的最佳比例

在秸秆:复合腐解菌剂:尿素的最优重量比例为100:0.4:1的条件下，进行田间秸秆降解实验，设计有机肥:微肥:保水剂的比例实验，有机肥施加量为90kg/hm²、120kg/hm²、150kg/hm²，按照不同重量比例施加微肥和保水剂，计算秸秆失重率。

实验结果：

根据秸秆失重率的测定结果，确定有机肥:微肥:保水剂的最优比例为10:1:3，见表7。

表7不同有机肥:微肥:保水剂的比例的秸秆失重率

实施例2可降解地膜覆盖滴灌条件下玉米秸秆复合腐解菌剂+激发剂实验

实验地点：松原市乾安县赞字乡父子村。

供试材料：实施例1中第7点(2)中制备的复合腐解菌剂。

供试品种：翔玉998。

实验设计：实验设3个处理，每个处理重复3次，小区面积48m²(6m×8m)，小区间筑埂，共9个小区，完全随机排列。

处理1——对照，无地膜覆盖，无滴灌，无玉米秸秆还田；

处理2——普通地膜覆盖膜下滴灌，玉米秸秆还田，无秸秆复合腐解菌剂+激发剂；

处理3——普通地膜覆盖膜下滴灌，玉米秸秆还田，秸秆复合腐解菌剂+激发剂；

处理4——可降解地膜覆盖膜下滴灌，玉米秸秆还田，秸秆复合腐解菌剂+激发剂；

处理1无地膜覆盖，无滴灌；其余各处理均采用地膜覆盖膜下滴灌技术；处理2和处理3，采用普通地膜覆盖，处理4采用可降解地膜覆盖。常规施肥量：氮肥180kg/hm²、磷肥120kg/hm²、钾肥110kg/hm²。采用基肥-种肥-追肥相结合的方法，施基肥时，施入氮肥的30～40％、磷肥的90～95％、全部钾肥，入土深度≥15cm。种肥为磷肥的5～10％，随水施入。追肥为氮肥的60～70％，在玉米7叶到9叶期进行垄沟追肥，入土深度≥10cm。

采用按以下方式进行：

2014年10月1日玉米收获后，处理1各小区玉米秸地上部分全部移除，处理2～处理4各小区玉米秸全部还田，秸秆打碎至3～5cm后均匀平铺翻耕。处理3和处理4施用喷施本玉米秸秆复合腐解菌剂，用量为秸秆重量的0.4％，兑水450升/hm²均匀喷雾，同时撒施激发剂，激发剂由秸秆重量1％的尿素、150kg/hm²的有机肥、15kg/hm²的微肥(ZnSO₄·7H₂O)和45kg/hm²吸水倍率1000倍的保水剂组成，秸秆重量:复合腐解菌剂:尿素的比例为100:0.4:1，有机肥:微肥:保水剂为10:1:3，另外调节土壤的碳氮比至25:1～30:1，以激发微生物的活性，促进微生物活动，加速秸秆腐解。然后将秸秆和可降解地膜耕翻入土，深度35厘米以上，入旋耕耙平。

春季采用地膜覆盖膜下滴灌播种，膜下滴灌时土壤适宜含水量为20％，当土壤5厘米地温稳定通过10℃，即可播种。处理1无地膜覆盖，无滴灌。处理2～处理3采用厚度0.008mm玉米普通地膜，处理4采用0.008mm玉米可降解地膜，用覆膜播种机一次完成施肥、播种、铺滴灌管、喷施除草剂、覆膜、覆土、重镇压等作业程序。

分析测定方法：实验过程中调查记录玉米秸的腐熟情况。在播种后10天、30天、60天、150天调查秸秆腐解程度，包括秸秆颜色(分中黄、微黄、褐黄、黑黄，分别定为1、2、3、4级)、手感软化程度(分硬、微软、软、腐烂，分别定位1、2、3、4级)、秸秆气味(分霉味、氨味、酒味、腐烂味分别定为1、2、3、4级)。此外，通过土壤样品检验，对土壤容重、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值等进行检验。作物成熟后对玉米产量进行测定。

覆膜后每10d观察记录1次地膜降解情况。地膜降解分级标准参考杨惠娣的方法：

0级，未出现裂纹；

1级，开始出现裂纹；

2级，田间25％地膜出现细小裂纹；

3级，地膜出现2～2.5cm裂纹；

4级，地膜出现均匀网状裂纹，无大块地膜存在；

5级，地膜裂解为4×4cm2以下碎片；

6级，25％地面无肉眼可见地膜；

7级，50％地面无肉眼可见地膜；

8级，75％地面无肉眼可见地膜；

9级，100％地面无肉眼可见地膜。

在玉米苗期、拔节期、灌浆期测定土壤温度和土壤含水量。用地温计在8:00、14:00、18:00分3次观测5cm、10cm和15cm土层的土壤温度。采用水分测定仪测定0～20cm和20～40cm土壤含水量。

研究结果：

(1)复合腐解菌剂+激发剂对还田玉米秸杆外表特征及腐熟效果的影响

通过对田间玉米秸杆腐熟程度的连续观察记录发现(表8)，实验进行到第10天，处理3和处理4的玉米秸杆表面已有很多褐斑点，明显变褐，而处理2基本没变化；第30天处理3和处理4玉米秸杆出现许多黑色斑点，黑黄色，而处理2颜色变为褐黄色；第60天处理3和处理2与30天变化不大；第150天处理3和处理4以黑色为主，而处理2黑黄色。

从气味来看，在实验进行到第10天处理3和处理2变化不大，从30天开始，处理3和处理4变成氨味，而处理2变化不大；60天处理3和处理4腐烂味，而处理2变成氨味；第150天处理2～处理4均为腐烂味。

从手感来看，第10天处理3、处理4和处理2变化不大，均变成微软；从30天开始，处理3、处理4玉米秸杆韧性较差，明显***，而处理2与10天变化不大；第60天，处理3和处理2均***，处理4软-腐烂；第150天处理3和处理4大部秸秆已经腐烂，而处理2与60天变化不大。

综合各项观测结果，普通膜覆盖膜下滴灌处理3与处理2相比较，使用复合腐解菌剂+激发剂处理后玉米秸腐熟度显著提高，腐熟效果显著；可降解膜覆盖膜下滴灌处理4与处理2、处理3相比较，使用复合腐解菌剂+激发剂处理后玉米秸腐熟度显著提高，腐熟效果显著，效果优于普通膜覆盖处理。

表8复合腐解菌剂+激发剂对还田玉米秸外表特征及腐熟效果的影响

(2)复合腐解菌剂+激发剂对土壤理化性质的影响

使用秸秆复合腐解菌剂+激发剂对土壤理化性质的影响见表9。实验结果表明，使用秸秆复合腐解菌剂+激发剂能明显降低土壤容重和pH值，有机质等各种养分都有增加的趋势。说明在同等管理条件下，使用秸秆复合腐解菌剂+激发剂能够降低土壤容重，提高土壤疏松程度，改善土壤结构，不同程度增加土壤养分。可降解膜覆盖条件下，秸秆还田使用秸秆复合腐解菌剂+激发剂效果最好。

表9复合腐解菌剂+激发剂对土壤理化性质的影响

(3)复合腐解菌剂+激发剂对玉米产量的影响

收获时对小区进行测产，产量结果见表10。从表10可以看出，处理3中玉米产量最高，处理2次之，处理1产量最低。处理2每小区平均玉米产量47.5kg，折亩产660.2kg，比处理1每亩增产15.7kg，增幅2.44％。处理3每小区平均玉米产量48.7kg，折亩产676.4kg，比处理1每亩增产31.9kg，增幅达4.95％，增产显著；比处理2增加产量16.2kg/亩，增幅2.45％。处理4每小区平均玉米产量48.2kg，折亩产670.1kg，比处理1增加产量25.6kg/亩，增幅3.97％，增产显著；比处理2每亩增产9.9kg，增幅达1.53％。由此可见，膜下滴灌区，秸秆还田配合使用复合腐解菌剂的处理与不使用复合腐解菌剂的处理比较，有一定的增产效果。

表10不同处理对玉米产量的影响

(4)可降解地膜降解速度的研究

对可降解地膜降解速度进行研究，见表11。覆膜40d即开始出现裂纹，60d田间25％地膜出现细小裂纹，80d地膜出现2～2.5cm裂纹，120d地膜出现均匀网状裂纹，无大块地膜存在。降解速度最快阶段为1级至3级，大约40d左右。此时期为玉米拔节至抽雄吐丝阶段，玉米植株较小，阳光直接照射到地膜上，加速了降解。玉米抽雄吐丝期期降解至3级，此时叶片较大，植株茂盛，阳光照射到地膜上面积较小，降解速度减缓，90～100天降解至5级。

表11可降解地膜降解速度

注：表中地膜降解速度分级，根据地面无肉眼可见地膜与地膜薄厚情况确定。

(5)可降解地膜降解速度增温保墒效果的研究

地膜覆盖具有较好的保水性能，从播种到出苗，可降解地膜、普通地膜覆盖栽培土壤含水量均比不覆膜高。其中普通地膜覆盖比可降解地膜覆盖栽培保水性略好；后期可降解地膜、不覆膜比普通地膜含水量高，这是因为在此期间有降雨，普通地膜几乎完全阻止了雨水的渗入，可降解地膜裂解，自然降水渗入多，具有一定保水性，也高于不覆膜土壤含水量。可降解地膜具有普通地膜相当的保墒增温作用，且克服了普通地膜在玉米生育中、后期对降雨的阻碍，促进雨水入渗，0～20cm土壤含水量比普通地膜高1.08％～3.90％，20～40cm土壤含水量比普通地膜高0.91％～2.13％，有利于玉米根系生长。

测定土壤温度，发现覆膜处理土壤5cm、10cm、15cm处平均温度显著高于裸地，可降解膜与普通地膜之间差异最小。随玉米生育进程，可降解地膜、普通地膜较不覆膜(CK)之间地温差距逐渐缩小。前期，可降解地膜、普通地膜比不覆膜(CK)5cm地温高2.1～4.2℃；后期，可降解地膜、普通地膜比不覆膜(CK)地温平均高0.4℃。10cm与15cm平均地温也表现出类似趋势。

结论：

(1)施用复合腐解菌剂+激发剂的玉米秸杆腐熟程度较高，而无复合腐解菌剂处理的玉米秸杆腐熟程度较低，玉米秸杆颜色也较浅，没有明显的腐解特征。说明玉米秸杆还田配合施用复合腐解菌剂+激发剂可明显促进玉米秸的腐熟进程。可降解膜覆盖膜下滴灌处理效果优于普通膜覆盖处理。

(2)玉米秸杆还田配合施用秸秆复合腐解菌剂+激发剂能提高土壤速效养分供应水平，培肥地力，并可显著提升土壤有机质含量，促进玉米增产增收。普通地膜覆盖，玉米秸秆施加复合腐解菌剂+激发剂还田处理比仅玉米秸秆还田而不施用复合腐解菌剂处理增产2.45％；可降解地膜覆盖，玉米秸秆施加复合腐解菌剂+激发剂还田处理比仅玉米秸秆还田而不施用复合腐解菌剂处理增产1.53％，均表现出一定的增产效果。

(3)可降解地膜覆盖在提高玉米生育前期土壤温度和水分方面与普通地膜作用相当。可降解地膜诱导期后进入玉米生长拔节至抽雄吐丝期阶段，土壤温度低于普通地膜覆盖，有利于根系生长，玉米生长中后期的自然降雨的入渗与保持，提高了土壤水分含量，促进玉米生长发育。

以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims

1.一种膜下滴灌区促进式玉米秸秆还田方法，所述方法包括以下步骤：

3)将秸秆和任选存在的可降解地膜深翻入土，旋耕耙平；

4)翌年春季采用可降解地膜覆盖，膜下滴灌，播种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，将玉米秸秆粉碎为长度≤10厘米，优选3～5cm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述玉米秸秆复合腐解菌剂包含的有效活菌总数≥0.5亿个/g；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，按重量百分比计，所述玉米秸秆复合腐解菌剂的使用量为步骤1)中玉米秸秆的0.35-0.45％，优选0.4％；

优选地，将所述玉米秸秆复合腐解菌剂溶解于水，以450-500l/hm²田间均匀喷施。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，按重量百分比计，所述激发剂中尿素的使用量为步骤1)中玉米秸秆的1.0～1.4％，优选1.0％；

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述激发剂中的微肥为锌肥；

优选地，所述激发剂中保水剂的吸水倍率≥1000倍；

优选地，按重量比计，所述激发剂中有机肥、微肥、保水剂的比例为10:1:3。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，按重量比计，所述玉米秸秆、玉米秸秆复合腐解菌剂和激发剂以下述比率使用：

有机肥:微肥:保水剂:尿素＝10:1:3:5-7，优选＝10:1:3:5；或者

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，以150kg/hm²的有机肥、15kg/hm²的微肥、45kg/hm²的保水剂和75kg/hm²的尿素进行田间撒施。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，将秸秆和任选存在的可降解地膜深翻的深度为35cm以上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述可降解地膜的厚度为0.008mm；

优选地，所述膜下滴灌使得土壤适宜含水量为20％；

优选地，当土壤5cm地温上升至10℃以上时进行播种。