東北地區(qū)秸稈腐熟劑還田中的應(yīng)用

孫海軍 楊曉東 張雅輝 張喜華 張瑩瑩

農(nóng)作物秸稈還田能改善土壤理化性狀和促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，秸稈腐熟劑能增加農(nóng)作物秸稈還田時(shí)秸稈降解速率和促進(jìn)肥效增加，對(duì)東北地區(qū)秸稈還田秸稈腐熟劑使用情況進(jìn)行了研究和分析，以期為東北地區(qū)秸稈腐熟劑的推廣使用提供借鑒。

本文以吉林省松原市為例，通過田間實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，系統(tǒng)測(cè)定了東北地區(qū)不同種類農(nóng)作物秸稈處理的營養(yǎng)和產(chǎn)量，研究表明：將玉米秸稈粉碎，添加腐熟劑可顯著提高玉米秸稈平均含水率及單位面積干物質(zhì)累積量；秸稈經(jīng)過腐熟，玉米秸稈的生物量得到顯著提高（P<0.05）。

1 秸稈在土壤中的作用

土壤使農(nóng)作物賴以生長發(fā)育的基礎(chǔ)依據(jù)條件，土壤肥沃與否決定農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量安全指標(biāo)。近年出現(xiàn)不合理使用農(nóng)藥，環(huán)境污染和其它現(xiàn)象導(dǎo)致土壤退化板結(jié)，有機(jī)質(zhì)含量降低，鹽堿化和污染對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅。改良土壤的理化性質(zhì)就成了最重要的問題。人口增長對(duì)糧食需求加大，土壤問題的解決和土壤的恢復(fù)可以確保糧食的安全，高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)。

以秸稈直接還田、肥飼并重、多元利用等破解秸稈利用率不高適期有效途徑。秸稈主要含有木質(zhì)素，纖維素和半纖維素等不易分解組分，作物秸稈還田改善土壤理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，就土壤物理而言，其作用主要有增加土壤含水量，改善孔隙度，增加通透性，加強(qiáng)土壤的調(diào)節(jié)水、肥、氣的性能。

土壤化學(xué)作用包括增加土壤養(yǎng)分元素如氮、磷、鉀及作物生育所需微量元素，增加土壤有機(jī)質(zhì)，增加陽離子交換量以調(diào)節(jié)酸堿平衡和培肥地力，從而改善土壤中的微生物環(huán)境，還能增加土壤中的有益微生物。使土壤更加疏松肥沃，適合作物生長。

2 秸稈腐熟劑定義和作用機(jī)理

所謂的微生物活體制劑，即是指秸稈腐熟劑，其中含有大量的枯草芽孢桿菌、黑曲霉、黃孢原毛平革菌、施氏假單胞菌、里氏木霉、白腐菌、酵母與乳酸菌、軟腐真菌、綠色木霉及青霉屬等類菌種，其使用可促進(jìn)各種農(nóng)作物秸稈的腐熟速度，有效規(guī)避秸稈直接還田所帶來的難題，從而提高秸稈還田的效果。

本項(xiàng)目研究了一種新型的秸稈腐熟劑--秸稈堆肥化促進(jìn)劑，該產(chǎn)品是以復(fù)合菌劑為原料，采用先進(jìn)工藝制備而成。該產(chǎn)品應(yīng)用符合農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY609-2002《有機(jī)物料腐熟劑》要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該產(chǎn)品適用于各類農(nóng)作物秸稈及其制品的處理或利用。

鑒于在不同作物秸稈上的的施用方式，可將其分為液體、粉劑和顆粒劑三大類，其中玉米秸稈腐熟劑和水稻秸稈腐熟劑是兩種常見的劑型，而秸稈腐熟劑則包括堆腐、噴濕灌溉深水促腐和土掩埋直還田等多種形式。

秸稈腐熟劑的作用機(jī)制是利用有機(jī)物經(jīng)微生物分解代謝而制成，秸稈腐熟劑中的菌群組分具有很高效的生物活性，能構(gòu)在秸稈堆肥前期即可有效地利用水淋溶的有機(jī)物迅速進(jìn)行繁殖和生長，繁殖時(shí)釋放出的酶和多種促生長因子分解纖維素和半纖維素，加速腐解，使得其中的大分子物質(zhì)經(jīng)過轉(zhuǎn)化變成農(nóng)作物能夠吸收利用的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、磷、鉀等多種元素以及鈣、鎂、錳、鉬等中微量元素。因此可以通過加快秸稈的生物循環(huán)利用以便大幅改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，培肥土壤地力。

3 施用秸稈腐熟劑的重要性

北方地區(qū)氣候冬季寒冷，對(duì)微生物的繁殖極其不利，還田秸稈冬季低溫極其分解困難，自然分解則需1～2年，且秸稈分解時(shí)需消耗土壤氧氣也容易造成作物根系腐爛。未經(jīng)處理的秸稈如直接還田還易引起病蟲害。

秸稈腐熟劑研發(fā)應(yīng)用為解決東北秸稈分解緩慢問題提供了一種十分有效方法，秸稈熟腐再還田較好解決直接還田的負(fù)面影響。采用秸稈腐熟劑可加速秸稈腐解，農(nóng)作物秸稈含有豐富的碳，氮，磷，鉀等多種微量物質(zhì)，取之于田間地頭，還之于田間地頭，秸稈腐熟還田使得大部分營養(yǎng)元素返回到土壤，改良土壤理化性質(zhì)培肥地力對(duì)保護(hù)東北黑土地意義重大。

東北地區(qū)秸稈腐熟劑選用應(yīng)考慮如下幾個(gè)問題。①中溫菌與高溫菌所起作用并不能達(dá)到理想的結(jié)果高性能纖維分解菌應(yīng)選用耐低溫、高活性菌種；②構(gòu)成微生物菌劑菌種超過2類時(shí)應(yīng)互不拮抗。作物秸稈組成結(jié)構(gòu)纖維素含量高，對(duì)于高產(chǎn)纖維素酶菌株應(yīng)用應(yīng)以微生物菌劑為主；③秸稈腐熟劑應(yīng)穩(wěn)定性強(qiáng)，當(dāng)外界氣候變化后，不會(huì)對(duì)其本身繁殖及產(chǎn)酶活性造成影響；④促進(jìn)土壤有益微生物菌群形成，改善土壤微環(huán)境，修復(fù)土壤并利于作物根系正常發(fā)育。秸稈腐熟操作方便，節(jié)本增效效果強(qiáng)大，適應(yīng)性廣等特點(diǎn)是符合農(nóng)戶實(shí)際和十分優(yōu)良的秸稈綜合利用技術(shù)。東北秸稈還田添加合適秸稈腐熟劑，可取得理想效果。東北地區(qū)施用秸稈腐熟劑可進(jìn)一步推進(jìn)秸稈還田進(jìn)程。

4 施用秸稈腐熟劑后效果

4.1 秸稈腐熟劑處理土壤理化性質(zhì)

秸稈還田與腐熟劑混合施用可提高土壤養(yǎng)分和培肥地力。秸稈經(jīng)腐熟劑處理后，秸稈腐熟時(shí)間提前，速度加快，程度提高。秸稈色澤、軟化程度和腐熟程度均顯著加快。

秸稈與腐熟劑混合施用既能提高秸稈腐解速率又能使還田后腐殖質(zhì)增多，氮磷鉀增加，土壤的容重降低，孔隙度增大，土壤對(duì)水、肥、氣，熱調(diào)節(jié)能力不斷加強(qiáng)。豐富土壤微生物群落，提高有益微生物活性并抑制土壤致病微生物生長，秸稈腐熟劑與尿素配施，改良土壤作用更明顯。結(jié)果表明，發(fā)酵100天后氮磷鉀養(yǎng)分釋放率分別達(dá)到57.30%、88.68%、94.88%。一方面可以大幅培肥地力，另一方面也有利降低土壤水分蒸發(fā)。秸稈腐熟還田能夠有效地增加土壤中有機(jī)質(zhì)和其它養(yǎng)分含量。

玉米秸稈腐熟還田使得土壤有機(jī)質(zhì)含量增加9.05%；速效磷增加7.12%；速效鉀增加17.52%；全氮增加16.05%；土壤pH值降低0.93%。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：稻草還田時(shí)加入腐熟劑能有效提高土壤微生物群落多樣性。

4.2 秸稈腐熟劑處理作物生長狀況

施用秸稈腐熟劑增加作物養(yǎng)分積累量，增強(qiáng)資源利用率和生產(chǎn)力，促使作物優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)。施用秸稈腐熟劑促進(jìn)使單株葉面積增大，莖稈粗壯，植株高大，葉綠素含量升高，光合速率加快及蒸騰速率等指標(biāo)促進(jìn)籽粒灌漿，提高百粒重促進(jìn)作物根系生長，提高植株生長狀況達(dá)到增產(chǎn)目的。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用秸稈腐熟劑能提高下茬作物產(chǎn)量；研究表明：玉米秸稈比未加秸稈腐熟劑早腐熟30天，下茬作物小麥增產(chǎn)；稻谷比未加入秸稈腐熟劑處理增產(chǎn)9.6%。秸稈腐熟劑能使小麥增產(chǎn)4.85%～7.69%。秸稈還田能使后茬作物增產(chǎn)5%～10%。

據(jù)了解粉碎秸稈應(yīng)用于秸稈腐熟劑還田，能顯著提高玉米籽粒產(chǎn)量和秸稈腐熟劑促進(jìn)玉米產(chǎn)量提高。在蔬菜栽培生產(chǎn)中，秸稈腐熟劑還具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。

結(jié)語：東北地區(qū)以秸稈還田為主，秸稈還田既能改良土壤又能提高下茬作物產(chǎn)量，秸稈腐熟劑施用簡(jiǎn)單便捷節(jié)本增效，降低化肥使用量，還能保護(hù)環(huán)境等，有利于推進(jìn)東北土壤改良工作。

選用秸稈腐熟劑應(yīng)充分考慮環(huán)境對(duì)秸稈腐熟劑效果，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)菌種活性和性質(zhì)分析，保證省時(shí)省力高效安全。秸稈腐熟劑快速降解作物秸稈增加土壤肥力，改善秸稈還田效果，降低秸稈燃燒造成的污染，實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)增收，同時(shí)推進(jìn)東北地區(qū)秸稈還田落實(shí)和實(shí)現(xiàn)黑土地保護(hù)利用。