本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種半干旱滴灌地區(qū)玉米秸稈還田方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)作物秸稈季節(jié)性、集中性、普遍性的大量焚燒，是導(dǎo)致東北霧霾天氣頻發(fā)的主要原因之一。玉米是世界第一大作物，也是我國第一大作物。吉林省是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，玉米長期占據(jù)統(tǒng)治地位。目前吉林省玉米播種面積達(dá)5700萬畝，玉米秸稈年產(chǎn)量達(dá)4000萬噸，超過50％秸稈被廢棄或焚燒，造成的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化、空氣污染等問題日趨明顯。

玉米生產(chǎn)中存在秸稈“還田難”的問題。大量秸稈還田引起的“托堆”、“跑風(fēng)”導(dǎo)致玉米保苗率降低，秸稈腐解緩慢導(dǎo)致玉米苗弱、苗死和產(chǎn)量降低。吉林省玉米收獲后，氣溫很快降低，隨之而來的冬季低溫導(dǎo)致秸稈腐解慢；而春季播種時(shí)由于還田秸稈與土壤孔隙較大，常造成種子不能與土壤直接接觸，再加上吉林省春旱時(shí)常發(fā)生，造成種子發(fā)芽困難，導(dǎo)致出苗不整齊。因此，吉林省玉米秸稈直接還田受到生態(tài)氣候條件制約，尚未在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用秸稈直接還田技術(shù)。

吉林省膜下滴灌區(qū)1000萬畝，占玉米播種面積的30％以上，通常采用普通地膜進(jìn)行覆蓋。地膜覆蓋是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有效的增產(chǎn)、增收技術(shù)措施，但是存在回收難、引發(fā)“白色污染”、嚴(yán)重影響播種質(zhì)量的問題。普通地膜覆蓋在一定程度上制約了膜下滴灌技術(shù)在大田作物上的應(yīng)用?？山到獾啬さ膽?yīng)用，既可以解決玉米生產(chǎn)中前期蒸發(fā)失水，影響保苗的難題，又可以在玉米生長后期及時(shí)降解，便于接納自然降雨，防止因根區(qū)生理性干旱引成的早衰，降解地膜突出的優(yōu)勢是增溫保墑，有效地促進(jìn)秸稈腐解，解決農(nóng)田秸稈還田難和“白色污染”的問題。

對于可降解地膜的膜下滴灌區(qū)，如何促進(jìn)玉米秸稈還田是期待解決的一個(gè)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了在膜下滴灌區(qū)解決使土壤提高肥力、玉米增產(chǎn)、節(jié)水節(jié)肥、秸稈還田等問題，同時(shí)改善農(nóng)村環(huán)境，本發(fā)明提供了一種在膜下滴灌區(qū)，利用復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑與可降解地膜覆蓋相結(jié)合的方法，以增溫、保墑，調(diào)節(jié)秸稈腐解速率，促進(jìn)秸稈腐解。同時(shí)，根據(jù)膜下滴灌區(qū)玉米生長發(fā)育各個(gè)階段對養(yǎng)分的需求規(guī)律，及時(shí)補(bǔ)充玉米所需要的養(yǎng)分，提高土壤肥力，實(shí)現(xiàn)了秸稈科學(xué)管理和高效利用，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下。

本發(fā)明提供了一種膜下滴灌區(qū)促進(jìn)式玉米秸稈還田方法，所述方法包括以下步驟：

1)玉米進(jìn)入完熟期后，采用大型玉米收獲機(jī)進(jìn)行收獲，同時(shí)將玉米秸稈粉碎，并均勻拋散于田間；

2)田間噴施玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑，其中所述玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑包含枯草芽孢桿菌、綠色木霉和啤酒酵母；然后田間撒施激發(fā)劑，所述激發(fā)劑包含尿素、有機(jī)肥、微肥和保水劑；

3)將秸稈和任選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蓋，膜下滴灌，播種。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟1)中，優(yōu)選地將玉米秸稈粉碎為長度≤10厘米，優(yōu)選3～5cm。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟2)中，優(yōu)選地，所述玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑包含的有效活菌總數(shù)≥0.5億個(gè)/g；

優(yōu)選地，所述玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑通過包括以下步驟的方法制得：將枯草芽孢桿菌、綠色木霉和啤酒酵母分別經(jīng)液體發(fā)酵至對數(shù)期，制成種子液，以活菌數(shù)1:1:1的比例混合，晾干。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟2)中，優(yōu)選地，按重量百分比計(jì)，所述玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑的使用量為步驟1)中玉米秸稈的0.35-0.45％，優(yōu)選0.4％；

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，將所述玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑溶解于水，以450-500l/hm²田間均勻噴施。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟2)中，優(yōu)選地，按重量百分比計(jì)，所述激發(fā)劑中尿素的使用量為步驟1)中玉米秸稈的1.0～1.4％，優(yōu)選1.0％；

優(yōu)選地，所述激發(fā)劑中尿素的使用量使得土壤的碳氮比調(diào)節(jié)為25:1～30:1。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟2)中，優(yōu)選地，所述激發(fā)劑中的微肥為鋅肥，具體為znso4·7h2o；

優(yōu)選地，所述激發(fā)劑中保水劑的吸水倍率≥1000倍，本領(lǐng)域公知的旱作土壤中可用的保水劑均可。

并且優(yōu)選地，按重量比計(jì)，所述激發(fā)劑中有機(jī)肥、微肥和保水劑的比例為10:1:3。

優(yōu)選地，按重量比計(jì)，所述玉米秸稈、玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑和激發(fā)劑以下述比率使用：

玉米秸稈:玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑:尿素＝100:0.35-0.45:1-1.4，優(yōu)選＝100:0.4:1；

有機(jī)肥:微肥:保水劑:尿素＝10:1:3:5-7，優(yōu)選＝10:1:3:5；或者

玉米秸稈:玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑:有機(jī)肥:微肥:保水劑:尿素＝100:0.35-0.45:2:0.2:0.6:1-1.4，優(yōu)選＝100:0.4:2:0.2:0.6:1。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，以150kg/hm²的有機(jī)肥、15kg/hm²的微肥、45kg/hm²的保水劑和75kg/hm²的尿素進(jìn)行田間撒施。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟3)中，優(yōu)選地，將秸稈和任選存在的可降解地膜深翻的深度為35cm以上。

在本發(fā)明的方法中，所述步驟4)中，優(yōu)選地，所述可降解地膜的厚度為0.008mm；

優(yōu)選地，所述膜下滴灌使得土壤適宜含水量為20％；

優(yōu)選地，當(dāng)土壤5cm地溫上升至10℃以上時(shí)進(jìn)行播種。

在本發(fā)明的方法中，采用厚度0.008mm玉米可降解地膜覆蓋膜下播種技術(shù)，用覆膜播種機(jī)一次完成施肥、播種、鋪滴灌管、噴施除草劑、覆膜、覆土、重鎮(zhèn)壓等作業(yè)程序，然后參照《半干旱區(qū)玉米水肥一體化技術(shù)規(guī)程》(db22-t2283-2015)執(zhí)行田間管理。

本發(fā)明的方法包括以下方面。

(一)施加耐低溫秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑(無機(jī)氮肥+有機(jī)肥+微肥+保水劑)

秋季適時(shí)收獲，秸稈和可降解地膜可直接深翻還田。

玉米進(jìn)入完熟期后，采用大型玉米收獲機(jī)進(jìn)行收獲，同時(shí)將玉米秸稈粉碎(長度<10厘米)并均勻拋撒于田間，噴施本申請人經(jīng)長期低溫馴化繼代培養(yǎng)篩選所得的含有枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、綠色木霉(trichodermaviride)、啤酒酵母(sac-charomycescerevisiae)(活菌數(shù)比例1:1:1，活菌數(shù)≥0.5億個(gè)/g)的玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑，玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑用量為秸稈重量的0.4％(30kg/hm²)，兌水450升/hm²均勻噴霧。同時(shí)撒施激發(fā)劑，激發(fā)劑由秸稈重量1％的尿素(75kg/hm²)、150kg/hm²的有機(jī)肥、15kg/hm²的微肥(znso4·7h2o)和45kg/hm²吸水倍率1000倍的保水劑組成，秸稈:復(fù)合腐解菌劑:尿素的重量比例為100:0.4:1，有機(jī)肥:微肥:保水劑為10:1:3，調(diào)節(jié)碳氮比至25:1～30:1，激發(fā)微生物的活性，促進(jìn)微生物活動(dòng)，加速秸稈腐解。然后將秸稈和可降解地膜耕翻入土，深度35厘米以上，入旋耕耙平。其中對于調(diào)節(jié)土壤的碳氮比為25:1～30:1，指的是根據(jù)混有土壤的碳氮比測定結(jié)果，補(bǔ)充施加的尿素的量使得土壤的碳氮比為25:1～30:1。一般來說，玉米秸稈的碳氮比為80～100:1，而土壤微生物分解有機(jī)物需要的碳氮比為25～30:1。因此，秸稈還田后需要補(bǔ)充大量的氮肥，否則微生物分解秸稈必然會(huì)與作物爭奪土壤中的氮素與水分，影響作物正常生長。

本發(fā)明采用的枯草芽孢桿菌、釀酒酵母和綠色木霉均為本領(lǐng)域常規(guī)菌株，可從多個(gè)單位或機(jī)構(gòu)獲得，例如枯草芽孢桿菌可從北京中保綠農(nóng)科技集團(tuán)有限公司獲得；釀酒酵母可從山東康勤生物科技有限公司獲得；綠色木霉可從濟(jì)寧科碩生物科技有限公司/山東長泰生物科技有限公司獲得。

(二)可降解地膜覆蓋

春季采用可降解地膜覆蓋膜下滴灌播種，膜下滴灌使得土壤適宜含水量為20％，當(dāng)土壤5厘米地溫穩(wěn)定通過10℃，即可播種。采用厚度0.008mm玉米可降解地膜覆蓋膜下播種技術(shù)，用覆膜播種機(jī)一次完成施肥、播種、鋪滴灌管、噴施除草劑、覆膜、覆土、重鎮(zhèn)壓等作業(yè)程序。

(三)田間管理

田間管理的標(biāo)準(zhǔn)參照《半干旱區(qū)玉米水肥一體化技術(shù)規(guī)程》(db22-t2283-2015)執(zhí)行。

本發(fā)明是申請人針對膜下滴灌區(qū)的自然氣候特點(diǎn)、土壤狀況、秸稈利用現(xiàn)狀、膜下滴灌栽培條件等，通過對復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑和可降解地膜的實(shí)驗(yàn)研究，明確了秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑以及可降解地膜覆蓋增溫保墑對秸稈腐解速率的影響，確保還田秸稈腐解養(yǎng)分釋放時(shí)間與玉米養(yǎng)分吸收時(shí)間相耦合，形成了膜下滴灌區(qū)促進(jìn)式玉米秸稈還田方法。解決了以往膜下滴灌區(qū)玉米秸稈還田引起的土壤微生物活動(dòng)與玉米幼苗養(yǎng)分競爭導(dǎo)致的玉米苗弱、苗死和產(chǎn)量降低的問題，解決普通地膜翻埋造成的“白色污染”問題，突破了膜下滴灌區(qū)玉米膜下滴灌“秸稈還田難”的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明提供的方法的實(shí)施對于解決秸稈還田難、改善土壤環(huán)境、改善農(nóng)村環(huán)境、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本發(fā)明的膜下滴灌區(qū)促進(jìn)式玉米秸稈還田方法可加速秸稈腐解進(jìn)程，使秸稈腐解養(yǎng)分釋放時(shí)間與玉米生長需肥規(guī)律相吻合，滴灌區(qū)秸稈還田條件下玉米健康生長創(chuàng)建“促生”的土壤環(huán)境，解決秸稈還田難造成的農(nóng)業(yè)環(huán)境問題。

本發(fā)明的方法破除了以往秸稈焚燒、秸稈還田腐解率低等的弊端，制定了與玉米需肥規(guī)律相匹配的“促進(jìn)式”秸稈快速腐解技術(shù)，建立了可降解地膜覆蓋保溫保墑、復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑等綜合技術(shù)體系，使玉米還田秸稈腐解養(yǎng)分釋放時(shí)間與玉米養(yǎng)分吸收的耦合機(jī)制相吻合，滿足玉米不同時(shí)期對養(yǎng)分的需求，實(shí)現(xiàn)秸稈高效腐解、水肥高效利用。本發(fā)明的方法具有節(jié)水節(jié)肥、高產(chǎn)高效、環(huán)境友好等特點(diǎn)。

研究證明，本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了玉米秸稈全量還田，大面積示范成效顯著：與常規(guī)種植相比，秸稈還田率提高30％，當(dāng)年秸稈腐解率達(dá)到95％以上；可降解地膜地表曝露部分質(zhì)量損失率達(dá)到42％～53％；水分利用效率提高43.1％，肥料利用效率提高30.2％；玉米產(chǎn)量增加31.5％、效益增加35.6％。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方案，其中：

圖1顯示了實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)玉米秸稈失重率。

圖2顯示了田間實(shí)驗(yàn)玉米秸稈失重率。

具體實(shí)施方式

以下參照具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的藥材原料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。

實(shí)施例1耐低溫玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑的篩選和制備以及激發(fā)劑成分及配比的篩選

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。

土壤類型：淡黑鈣土，取自松原市乾安縣贊字鄉(xiāng)父子村玉米田。

腐解材料：玉米秸稈。

1.分解菌群的篩選

(1)富集

土樣取自吉林省松原市乾安縣贊字鄉(xiāng)父子村的玉米秸稈垛與地面接觸部位，按土壤微生物分析手冊的方法分離菌株。

各取土樣5g分別接入100ml富集培養(yǎng)基(蛋白胨5g，酵母膏5g，纖維素(新華濾紙)5g，nacl5g，caco32g，k2po41g，mgso4·7h2o0.5g，feso4·7h2o0.5mg，mnso4·h2o0.16mg，znso4·7h2o0.16mg，cocl20.2mg，加蒸餾水至1000ml，ph7.0，121℃滅菌25min；濾紙使用前以1％醋酸浸泡過夜，用蒸餾水沖洗至中性，80℃烘干備用)內(nèi)培養(yǎng)，初篩菌群，每組設(shè)6個(gè)重復(fù)，命名為第1代。

待培養(yǎng)液中濾紙分解至不再明顯變化，取其菌液5ml，接入新鮮培養(yǎng)基，命名為第2代，繼續(xù)培養(yǎng)，重復(fù)接種依次為3、4、n代，過程中的培養(yǎng)條件為10～15℃、80r/min微振、微厭氧。

(2)篩選

根據(jù)濾紙條的斷裂程度，初步判斷各組初篩菌群的降解效果。

將篩選得到的木質(zhì)纖維素分解菌群培養(yǎng)2d，測定濾紙的失重量分解量，計(jì)算失重率分解率。利用38μm尼龍袋過濾培養(yǎng)基再用蒸餾水沖洗，80℃烘干至恒重計(jì)算，纖維材料分解率＝(纖維材料原質(zhì)量+濾袋質(zhì)量－烘干后纖維材料)/(纖維材料原質(zhì)量+濾袋質(zhì)量)×100％。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

初篩得到4組菌群，取4組初篩菌群菌液，等比例混合接入新鮮培養(yǎng)基，培養(yǎng)得到新的菌群，并繼續(xù)傳代培養(yǎng)18代，期間淘汰分解能力差衰退嚴(yán)重及分解能力不穩(wěn)定的菌群，前后共計(jì)21代，傳代培養(yǎng)最終獲得了一組高效穩(wěn)定的菌群。

2.菌株液體發(fā)酵酶活測定

實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該高效穩(wěn)定的菌群的鑒定，分離出主要菌株，獲得5個(gè)菌株：枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)、曲霉(aspergillus)、青霉(penieillium)和毛霉(mucor)。

用dns法測定發(fā)酵液中還原糖的含量，酶活單位定義為每分鐘催化底物產(chǎn)生1μmol還原糖所需的酶量，用羧甲基纖維素鈉(cmc-na)酶活和濾紙酶活(fpa)兩種方法進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，重復(fù)10次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

各菌株酶活性測定見表1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌和酵母的酶活性較高，其次為曲霉，青霉和毛霉酶活性較低。

表1各菌株酶活性測定

3.分解cmc(羧甲基纖維素)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)菌株：實(shí)驗(yàn)室分離的5個(gè)菌株，即枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)、曲霉(aspergillus)、青霉(penieillium)和毛霉(mucor)；以及由俄羅斯國家科學(xué)院全俄植物保護(hù)研究所引入1個(gè)菌株，即綠色木霉(trichodermaviride)。

氮源：尿素；

碳源：白砂糖。

單一菌株分解cmc(羧甲基纖維素)實(shí)驗(yàn)見表2，實(shí)驗(yàn)采用加菌株和不加菌株兩個(gè)設(shè)計(jì)，共7個(gè)處理，重復(fù)10次。觀察平皿單個(gè)菌落周圍培養(yǎng)基透明程度。

表2平板實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

通過觀察可知：未加菌株的處理培養(yǎng)后菌落周圍培養(yǎng)基透明度較差，培養(yǎng)基呈云霧狀；加入菌株的處理培養(yǎng)后，除處理4的菌落周圍培養(yǎng)基透明度較差外，其他呈透明眼珠狀，說明大多數(shù)菌株具有分解cmc的能力。

4.菌株拮抗實(shí)驗(yàn)

將所篩選的5個(gè)菌株，即枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)、曲霉(aspergillus)、青霉(penieillium)和毛霉(mucor)與要復(fù)配的1株綠色木霉(trichodermaviride)，各菌株兩兩之間做拮抗實(shí)驗(yàn)，10～15℃恒溫培養(yǎng)3～5天，觀察菌種間有無互相抑制菌絲生長，孢子生成，菌落生長等情況。實(shí)驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，重復(fù)10次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)分別與綠色木霉(trichodermaviride)組合，在平板上生長較快，液體發(fā)酵培養(yǎng)顯示其生長迅速，所產(chǎn)酶活較高。曲霉(aspergillus)、青霉(penieillium)和毛霉(mucor)分別與綠色木霉(trichodermaviride)組合，在平板上生長較慢，液體發(fā)酵培養(yǎng)顯示其生長較慢，所產(chǎn)酶活較低，因此，篩除掉此三種組合，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

5.菌種組合與酶活

利用所篩選出的菌株的拮抗實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將菌株視為因素，存在(*)與不存在視為水平，組建組合，進(jìn)行菌種配伍混合液體發(fā)酵(發(fā)酵產(chǎn)酶培養(yǎng)基：cmc-na10g，(nh4)2so44g，kh2po42g，mgso4·7h2o0.5g，蛋白胨10g，牛肉膏5g，去離子水1l，30℃保溫)。分別檢測其羧甲基纖維素鈉及濾紙酶活，選擇酶活較高的組合，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，重復(fù)10次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(sac-charomycescerevisiae)與綠色木霉(trichodermaviride)三者組合的酶活性最高，見表3。

表3菌種組合的酶活性

標(biāo)注：*代表存在

6.秸稈降解實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)：將50g秸稈流水沖洗干凈后在烘箱中105℃烘干至恒重，裝入己經(jīng)烘干至恒重的盒子。實(shí)驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，重復(fù)10次，見表4。將配伍中各個(gè)菌株發(fā)酵培養(yǎng)(發(fā)酵產(chǎn)酶培養(yǎng)基：cmc-na10g，(nh4)2so44g，kh2po42g，mgso4·7h2o0.5g，蛋白胨10g，牛肉膏5g，去離子水1l，30℃保溫)后，將菌液以等體積混合，按秸稈重量的10％加入秸稈中，另加秸稈重量1％的尿素，常溫降解30天，每隔10天觀察秸稈顏色變化，腐爛程度，30天后檢測秸稈失重率。

田間秸稈降解實(shí)驗(yàn)：在玉米田中取當(dāng)年收獲后的秸稈，剪成2-3cm小段，將200g秸稈流水沖洗干凈后在烘箱中105℃烘干至恒重，加入200g壟間土，裝入20cm×20cm的20目紗網(wǎng)袋中。實(shí)驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，重復(fù)10次，見表4。操作方法如實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，30天后檢測秸稈失重率。

秸稈失重率的測定方法：把發(fā)酵前與發(fā)酵結(jié)束后的秸稈用流水沖洗干凈，105℃烘干后稱重，并計(jì)算失重率。

失重率(％)＝(m1-m2)/m1×100％

注：m1為腐解前秸稈的質(zhì)量；m2為腐解后秸稈的質(zhì)量。

表4秸稈降解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

通過30天的降解，秸稈明顯失重，實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)處理6玉米秸稈失重達(dá)到53.7％，見圖1。田間實(shí)驗(yàn)處理6玉米秸稈失重達(dá)到61.0％，秸稈顏色變?yōu)樯詈谏?，腐爛變軟，腐解程度明顯，見圖2。

7.復(fù)合腐解菌劑組成的篩選

(1)菌劑成分比例的確定

將枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)與綠色木霉(trichodermaviride)三種菌株按不同配比，如上在發(fā)酵產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)，測定酶活。分別檢測其羧甲基纖維素鈉及濾紙酶活，選擇酶活較高的組合，進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，重復(fù)10次。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)與綠色木霉(trichodermaviride)活菌數(shù)的比例為1:1:1的組合酶活性最高，確定1:1:1為最優(yōu)配比，見表5。

表5菌種不同成分比例的酶活性

(2)菌劑各項(xiàng)指標(biāo)測定

將枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)與綠色木霉(trichodermaviride)三者各菌株分別如上在發(fā)酵產(chǎn)酶培養(yǎng)基中培養(yǎng)至對數(shù)期，制成種子液，以活菌數(shù)的比例為1:1:1混合種子液，于通風(fēng)處晾干(防止暴曬)后保存于陰涼干燥處備用。

以下各項(xiàng)指標(biāo)(外觀、有效活菌數(shù)、纖維素酶活、含水率、ph)的測定參照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局與國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2006年頒布和實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)用微生物菌劑》，標(biāo)準(zhǔn)號為gb20287-2006。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

所制菌劑顏色為淺黃褐色顆粒，菌劑的有效活菌數(shù)(cfu)為0.5×10⁸個(gè)/g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)(0.5×10⁸/g)。成分構(gòu)成：枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)、啤酒酵母(saccharomycescerevisiae)與綠色木霉(trichodermaviride)，三種菌的活菌數(shù)比例為1:1:1。菌劑纖維素酶活性為33.78u/g，高于國家規(guī)定的30.00u/g。菌劑含水率為16.39％，在國家規(guī)定范圍內(nèi)(≤20％)。菌劑ph為7.82，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(5.5～8.5)。

8.激發(fā)劑成分及配比的篩選

(1)秸稈重量:復(fù)合腐解菌劑:尿素的最佳比例

采用玉米秸稈、尿素以及上文制備的復(fù)合腐解菌劑，進(jìn)行田間秸稈降解實(shí)驗(yàn)。田間秸稈量7500kg/hm²，設(shè)計(jì)秸稈:復(fù)合腐解菌劑:尿素的重量比例實(shí)驗(yàn)，計(jì)算秸稈失重率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

根據(jù)秸稈失重率的測定結(jié)果，確定秸稈:復(fù)合腐解菌劑:尿素的最優(yōu)重量比例為100:0.4:1，見表6。

表6在秸稈:復(fù)合腐解菌劑:尿素的不同重量比例下秸稈失重率

(2)有機(jī)肥:微肥:保水劑的最佳比例

在秸稈:復(fù)合腐解菌劑:尿素的最優(yōu)重量比例為100:0.4:1的條件下，進(jìn)行田間秸稈降解實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)有機(jī)肥:微肥:保水劑的比例實(shí)驗(yàn)，有機(jī)肥施加量為90kg/hm²、120kg/hm²、150kg/hm²，按照不同重量比例施加微肥和保水劑，計(jì)算秸稈失重率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

根據(jù)秸稈失重率的測定結(jié)果，確定有機(jī)肥:微肥:保水劑的最優(yōu)比例為10:1:3，見表7。

表7不同有機(jī)肥:微肥:保水劑的比例的秸稈失重率

實(shí)施例2可降解地膜覆蓋滴灌條件下玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：松原市乾安縣贊字鄉(xiāng)父子村。

供試材料：實(shí)施例1中第7點(diǎn)(2)中制備的復(fù)合腐解菌劑。

供試品種：翔玉998。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積48m²(6m×8m)，小區(qū)間筑埂，共9個(gè)小區(qū)，完全隨機(jī)排列。

處理1——對照，無地膜覆蓋，無滴灌，無玉米秸稈還田；

處理2——普通地膜覆蓋膜下滴灌，玉米秸稈還田，無秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑；

處理3——普通地膜覆蓋膜下滴灌，玉米秸稈還田，秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑；

處理4——可降解地膜覆蓋膜下滴灌，玉米秸稈還田，秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑；

處理1無地膜覆蓋，無滴灌；其余各處理均采用地膜覆蓋膜下滴灌技術(shù)；處理2和處理3，采用普通地膜覆蓋，處理4采用可降解地膜覆蓋。常規(guī)施肥量：氮肥180kg/hm²、磷肥120kg/hm²、鉀肥110kg/hm²。采用基肥-種肥-追肥相結(jié)合的方法，施基肥時(shí)，施入氮肥的30～40％、磷肥的90～95％、全部鉀肥，入土深度≥15cm。種肥為磷肥的5～10％，隨水施入。追肥為氮肥的60～70％，在玉米7葉到9葉期進(jìn)行壟溝追肥，入土深度≥10cm。

采用按以下方式進(jìn)行：

2014年10月1日玉米收獲后，處理1各小區(qū)玉米秸地上部分全部移除，處理2～處理4各小區(qū)玉米秸全部還田，秸稈打碎至3～5cm后均勻平鋪翻耕。處理3和處理4施用噴施本玉米秸稈復(fù)合腐解菌劑，用量為秸稈重量的0.4％，兌水450升/hm²均勻噴霧，同時(shí)撒施激發(fā)劑，激發(fā)劑由秸稈重量1％的尿素、150kg/hm²的有機(jī)肥、15kg/hm²的微肥(znso4·7h2o)和45kg/hm²吸水倍率1000倍的保水劑組成，秸稈重量:復(fù)合腐解菌劑:尿素的比例為100:0.4:1，有機(jī)肥:微肥:保水劑為10:1:3，另外調(diào)節(jié)土壤的碳氮比至25:1～30:1，以激發(fā)微生物的活性，促進(jìn)微生物活動(dòng)，加速秸稈腐解。然后將秸稈和可降解地膜耕翻入土，深度35厘米以上，入旋耕耙平。

春季采用地膜覆蓋膜下滴灌播種，膜下滴灌時(shí)土壤適宜含水量為20％，當(dāng)土壤5厘米地溫穩(wěn)定通過10℃，即可播種。處理1無地膜覆蓋，無滴灌。處理2～處理3采用厚度0.008mm玉米普通地膜，處理4采用0.008mm玉米可降解地膜，用覆膜播種機(jī)一次完成施肥、播種、鋪滴灌管、噴施除草劑、覆膜、覆土、重鎮(zhèn)壓等作業(yè)程序。

分析測定方法：實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)查記錄玉米秸的腐熟情況。在播種后10天、30天、60天、150天調(diào)查秸稈腐解程度，包括秸稈顏色(分中黃、微黃、褐黃、黑黃，分別定為1、2、3、4級)、手感軟化程度(分硬、微軟、軟、腐爛，分別定位1、2、3、4級)、秸稈氣味(分霉味、氨味、酒味、腐爛味分別定為1、2、3、4級)。此外，通過土壤樣品檢驗(yàn)，對土壤容重、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、ph值等進(jìn)行檢驗(yàn)。作物成熟后對玉米產(chǎn)量進(jìn)行測定。

覆膜后每10d觀察記錄1次地膜降解情況。地膜降解分級標(biāo)準(zhǔn)參考楊惠娣的方法：

0級，未出現(xiàn)裂紋；

1級，開始出現(xiàn)裂紋；

2級，田間25％地膜出現(xiàn)細(xì)小裂紋；

3級，地膜出現(xiàn)2～2.5cm裂紋；

4級，地膜出現(xiàn)均勻網(wǎng)狀裂紋，無大塊地膜存在；

5級，地膜裂解為4×4cm2以下碎片；

6級，25％地面無肉眼可見地膜；

7級，50％地面無肉眼可見地膜；

8級，75％地面無肉眼可見地膜；

9級，100％地面無肉眼可見地膜。

在玉米苗期、拔節(jié)期、灌漿期測定土壤溫度和土壤含水量。用地溫計(jì)在8:00、14:00、18:00分3次觀測5cm、10cm和15cm土層的土壤溫度。采用水分測定儀測定0～20cm和20～40cm土壤含水量。

研究結(jié)果：

(1)復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑對還田玉米秸桿外表特征及腐熟效果的影響

通過對田間玉米秸桿腐熟程度的連續(xù)觀察記錄發(fā)現(xiàn)(表8)，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第10天，處理3和處理4的玉米秸桿表面已有很多褐斑點(diǎn)，明顯變褐，而處理2基本沒變化；第30天處理3和處理4玉米秸桿出現(xiàn)許多黑色斑點(diǎn)，黑黃色，而處理2顏色變?yōu)楹贮S色；第60天處理3和處理2與30天變化不大；第150天處理3和處理4以黑色為主，而處理2黑黃色。

從氣味來看，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第10天處理3和處理2變化不大，從30天開始，處理3和處理4變成氨味，而處理2變化不大；60天處理3和處理4腐爛味，而處理2變成氨味；第150天處理2～處理4均為腐爛味。

從手感來看，第10天處理3、處理4和處理2變化不大，均變成微軟；從30天開始，處理3、處理4玉米秸桿韌性較差，明顯變軟，而處理2與10天變化不大；第60天，處理3和處理2均變軟，處理4軟-腐爛；第150天處理3和處理4大部秸稈已經(jīng)腐爛，而處理2與60天變化不大。

綜合各項(xiàng)觀測結(jié)果，普通膜覆蓋膜下滴灌處理3與處理2相比較，使用復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑處理后玉米秸腐熟度顯著提高，腐熟效果顯著；可降解膜覆蓋膜下滴灌處理4與處理2、處理3相比較，使用復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑處理后玉米秸腐熟度顯著提高，腐熟效果顯著，效果優(yōu)于普通膜覆蓋處理。

表8復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑對還田玉米秸外表特征及腐熟效果的影響

(2)復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑對土壤理化性質(zhì)的影響

使用秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑對土壤理化性質(zhì)的影響見表9。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑能明顯降低土壤容重和ph值，有機(jī)質(zhì)等各種養(yǎng)分都有增加的趨勢。說明在同等管理?xiàng)l件下，使用秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑能夠降低土壤容重，提高土壤疏松程度，改善土壤結(jié)構(gòu)，不同程度增加土壤養(yǎng)分?？山到饽じ采w條件下，秸稈還田使用秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑效果最好。

表9復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑對土壤理化性質(zhì)的影響

(3)復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑對玉米產(chǎn)量的影響

收獲時(shí)對小區(qū)進(jìn)行測產(chǎn)，產(chǎn)量結(jié)果見表10。從表10可以看出，處理3中玉米產(chǎn)量最高，處理2次之，處理1產(chǎn)量最低。處理2每小區(qū)平均玉米產(chǎn)量47.5kg，折畝產(chǎn)660.2kg，比處理1每畝增產(chǎn)15.7kg，增幅2.44％。處理3每小區(qū)平均玉米產(chǎn)量48.7kg，折畝產(chǎn)676.4kg，比處理1每畝增產(chǎn)31.9kg，增幅達(dá)4.95％，增產(chǎn)顯著；比處理2增加產(chǎn)量16.2kg/畝，增幅2.45％。處理4每小區(qū)平均玉米產(chǎn)量48.2kg，折畝產(chǎn)670.1kg，比處理1增加產(chǎn)量25.6kg/畝，增幅3.97％，增產(chǎn)顯著；比處理2每畝增產(chǎn)9.9kg，增幅達(dá)1.53％。由此可見，膜下滴灌區(qū)，秸稈還田配合使用復(fù)合腐解菌劑的處理與不使用復(fù)合腐解菌劑的處理比較，有一定的增產(chǎn)效果。

表10不同處理對玉米產(chǎn)量的影響

(4)可降解地膜降解速度的研究

對可降解地膜降解速度進(jìn)行研究，見表11。覆膜40d即開始出現(xiàn)裂紋，60d田間25％地膜出現(xiàn)細(xì)小裂紋，80d地膜出現(xiàn)2～2.5cm裂紋，120d地膜出現(xiàn)均勻網(wǎng)狀裂紋，無大塊地膜存在。降解速度最快階段為1級至3級，大約40d左右。此時(shí)期為玉米拔節(jié)至抽雄吐絲階段，玉米植株較小，陽光直接照射到地膜上，加速了降解。玉米抽雄吐絲期期降解至3級，此時(shí)葉片較大，植株茂盛，陽光照射到地膜上面積較小，降解速度減緩，90～100天降解至5級。

表11可降解地膜降解速度

注：表中地膜降解速度分級，根據(jù)地面無肉眼可見地膜與地膜薄厚情況確定。

(5)可降解地膜降解速度增溫保墑效果的研究

地膜覆蓋具有較好的保水性能，從播種到出苗，可降解地膜、普通地膜覆蓋栽培土壤含水量均比不覆膜高。其中普通地膜覆蓋比可降解地膜覆蓋栽培保水性略好；后期可降解地膜、不覆膜比普通地膜含水量高，這是因?yàn)樵诖似陂g有降雨，普通地膜幾乎完全阻止了雨水的滲入，可降解地膜裂解，自然降水滲入多，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當(dāng)?shù)谋勗鰷刈饔?，且克服了普通地膜在玉米生育中、后期對降雨的阻礙，促進(jìn)雨水入滲，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％，有利于玉米根系生長。

測定土壤溫度，發(fā)現(xiàn)覆膜處理土壤5cm、10cm、15cm處平均溫度顯著高于裸地，可降解膜與普通地膜之間差異最小。隨玉米生育進(jìn)程，可降解地膜、普通地膜較不覆膜(ck)之間地溫差距逐漸縮小。前期，可降解地膜、普通地膜比不覆膜(ck)5cm地溫高2.1～4.2℃；后期，可降解地膜、普通地膜比不覆膜(ck)地溫平均高0.4℃。10cm與15cm平均地溫也表現(xiàn)出類似趨勢。

結(jié)論：

(1)施用復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑的玉米秸桿腐熟程度較高，而無復(fù)合腐解菌劑處理的玉米秸桿腐熟程度較低，玉米秸桿顏色也較淺，沒有明顯的腐解特征。說明玉米秸桿還田配合施用復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑可明顯促進(jìn)玉米秸的腐熟進(jìn)程?？山到饽じ采w膜下滴灌處理效果優(yōu)于普通膜覆蓋處理。

(2)玉米秸桿還田配合施用秸稈復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑能提高土壤速效養(yǎng)分供應(yīng)水平，培肥地力，并可顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)玉米增產(chǎn)增收。普通地膜覆蓋，玉米秸稈施加復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑還田處理比僅玉米秸稈還田而不施用復(fù)合腐解菌劑處理增產(chǎn)2.45％；可降解地膜覆蓋，玉米秸稈施加復(fù)合腐解菌劑+激發(fā)劑還田處理比僅玉米秸稈還田而不施用復(fù)合腐解菌劑處理增產(chǎn)1.53％，均表現(xiàn)出一定的增產(chǎn)效果。

(3)可降解地膜覆蓋在提高玉米生育前期土壤溫度和水分方面與普通地膜作用相當(dāng)?？山到獾啬ふT導(dǎo)期后進(jìn)入玉米生長拔節(jié)至抽雄吐絲期階段，土壤溫度低于普通地膜覆蓋，有利于根系生長，玉米生長中后期的自然降雨的入滲與保持，提高了土壤水分含量，促進(jìn)玉米生長發(fā)育。

以上對本發(fā)明具體實(shí)施方式的描述并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出各種改變或變形，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍。