秸秆腐解剂对不同作物秸秆腐解特征研究

利用网袋法模拟烟田中秸秆还田,探索研究秸秆腐解剂对不同秸秆的腐解特征和养分释放特征.结果表明:经过100 d腐解后,施用秸秆腐解剂与否,秸秆腐解率和有机质释放率秸秆都为油菜秸秆>水稻秸秆>玉米秸秆,施用秸秆腐解剂后玉米秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆腐解速度分别提高9.60%、8.22%、6.42%,油菜秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆有机质的释放速度分别提高了1.58%、1.34%、1.08%;未施用秸秆腐解剂时,秸秆速效氮释放率为油菜秸秆>水稻秸秆>玉米秸秆,施用秸秆腐解剂后,秸秆速效氮释放率水稻秸秆>油菜秸秆>玉米秸秆,油菜秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆的速效氮释放速度分别提高了4.10%、2.48%、1.72%;施用秸秆腐解剂与否,秸秆速效磷、速效钾的释放率都是水稻秸秆>油菜秸秆>玉米秸秆,施用秸秆腐解剂对玉米秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆速效磷、速效钾释放速度的提高效果不明显.     

秸秆腐解过程中结构的变化特征

应用尼龙网袋法和傅里叶变换红外光谱分析,研究玉米和大豆秸秆在3种不同试验地(葡萄园、桃园、农田)腐解过程中的结构变化特征,为秸秆还田措施提供理论依据。结果表明,玉米和大豆秸秆的官能团组成具有相似之处,但在3400、1640、1400~1460、1310、1000~1100 cm~(-1)处的吸收峰强度不同,稳定成分存在差异。腐解前后作物秸秆红外光谱吸收峰强度有所改变,随着腐解时间的增加,羟基、酰胺基、甲基、亚甲基和次甲基的含量逐渐降低,羧基增多,有机酸形成,碳水化合物、酰胺类化合物、糖类等逐渐分解。易分解的化合物(如脂肪族结构、酰胺类化合物和糖类)可直接进行分解,部分芳香类等难分解化合物则先分解为羧酸酯类(1725~1735 cm~(-1))、脂肪族类(1450~1460 cm~(-1))等中间产物后再进行分解。1560~1732 cm~(-1)处的肩峰与作物残体中有机酸有关。尿素对玉米秸秆的腐解具有促进作用,且与1310 cm~(-1)处的吸收峰变化有关。作物秸秆还田之后,会向腐植酸方向腐解,其结构变化在不同土地利用类型和干湿处理之间无明显区别(P0.05),与还田作物秸秆种类以及N含量有关。     

不同腐解剂对玉米秸秆腐解效果试验初探

用3种不同腐解剂对玉米秸秆人堆腐解试验，达到加速秸秆腐解还土，增加土壤有机质的作用，结果表明：不同腐解剂与对照（CK1）相比可增加有机质5．6％－15．3％，不同腐解剂加入尿素堆腐与对照（CK2）相比可增加有机质11．5％－13．4％，加入尿素还能调节秸秆腐解过程中的C／N，有利于秸秆腐解转化。     

不同腐解剂对玉米秸秆腐解效果试验初报

用3种不同腐解剂对玉米秸秆作堆腐腐解试验,达到加速秸秆腐解还土、增加土壤有机质的作用.结果表明不同腐解剂与对照(CK1)相比可增加有机质5.6%～15.3%;不同腐解剂加入尿素堆腐与对照(CK2)相比可增加有机质11.5%～13.4%;加入尿素还能调节秸秆腐解过程中的C/N,有利于秸秆腐解转化.     

接种链霉菌对小麦秸秆腐解过程的影响

为了进一步研究微生物菌剂对小麦秸秆腐解过程的影响,采用发酵罐处理方法,在静态通气条件下,研究了链霉菌接种对小麦秸秆腐解过程温度、含水量、pH、C/N和电导率的影响。结果表明,接种(+M)处理可以加速堆体温度的升高,整个过程中接种(+M)处理比不接种(-M)处理高12.93%。整个堆肥过程含水率呈下降趋势,但接种(+M)处理使得堆体含水量提高。在堆腐前期(12d),接种处理的pH大于不接种处理。整个堆腐过程接种(+M)处理总的C/N为213.71,而不接种(-M)处理为284.03。接种(+M)处理可以提高堆体的电导率,在堆腐第15天时,接种(+M)处理的电导率达到最大值,而且整个过程接种处理的电导率均高于不接种处理。可见,接种链霉菌可以影响堆体的理化性质,从而加速堆腐进程。     

高粱和玉米秸秆腐解过程的红外光谱研究

作物秸秆分解受其物理、化学及生物等特点影响,同时也受土壤的微生物影响。以尼龙网袋法比较研究了玉米和高粱秸秆腐解对土壤微生物、调节C/N的响应,采用傅里叶变换红外光谱分析了不同腐解期各处理秸秆的结构变化特征。结果表明,高粱秸秆和玉米秸秆腐解过程中的官能团变化基本相似,在腐解过程中碳水化合物和糖类含量逐渐减少,氨基酸、有机酸等可溶性有机物分解,甲基、亚甲基及酰胺类化合物含量降低,羧基含量增多,脂肪性减弱;并且在培养的前30 d中,高粱秸秆腐解速率要快于玉米秸秆,与山西土壤微生物浸提液比较,贵州土壤微生物浸提液更有利于秸秆的分解,添加氮调节C/N对玉米和高粱秸秆的分解具有促进作用。     

还田秸秆腐解特征研究

采用尼龙网袋法,研究了水稻秸秆的腐解特征.结果表明,水稻秸秆还田腐解率随时间延长呈增加趋势,而腐解速度早期快后期慢;还田秸秆量越大,腐解速率越慢;水稻秸秆还出深度在5 cm时腐解速度要快于10 cm深还田和表层还田.实行秸秆还田对作物具有增产作用,增产幅度达17.43％.     

不同腐解剂对麦秸秆腐解的初步研究

从土壤、瑞莱特菌系中分离筛选出高效纤维素降解菌,组建TZ和RES 2个复合菌系,利用2个复合菌系、瑞莱特菌系作为外加菌剂对小麦秸秆进行腐熟,研究3种菌系对小麦秸秆腐解进程的影响.结果表明:外加腐解剂,秸秆的腐解温度、粗纤维和有机质含量的变化与对照相近;腐熟60 d后,未加菌剂的粗纤维及有机质含量最低分别为55.2%和86.7%,说明外加此3种腐解剂不能促进秸秆腐熟,秸秆腐熟主要依赖其自身含有的微生物.     

微生物促腐剂配施固氮蓝藻对水稻秸秆腐解的影响

【目的】对比6种市售促腐剂降解水稻秸秆的效果,并探究在不同促腐剂中添加固氮蓝藻是否有利于水稻秸秆腐解,为加快还田过程中秸秆腐解速率及推动秸秆的合理化利用提供理论参考。【方法】利用平板培养法,设14组处理,分别为不加菌剂(CK0)、添加固氮蓝藻(CK1)、6种促腐剂及与其对应的添加固氮蓝藻处理,在培养箱中连续培养35 d,每7 d测定一次秸秆失重率、纤维素酶活性、纤维素和半纤维素降解率,并记录秸秆颜色的变化情况。【结果】随着培养时间的延长,秸秆颜色逐渐加深。6种促腐剂均能促进水稻秸秆的腐解,培养至第35 d时,配施豫启富秸秆发酵菌并添加固氮蓝藻(QF+L)处理的秸秆失重率最高,达30.09%,较单独配施豫启富秸秆发酵菌(QF)处理提高13.23%(绝对值),其次为配施周天秸秆腐熟剂并添加固氮蓝藻(ZT+L)和配施益加益粪便除臭发酵菌液并添加固氮蓝藻(YJY+L)处理,失重率分别为29.00%和28.87%,三者间差异不显著(P0.05),但均显著高于其他处理(P0.05)。QF+L处理的纤维素酶活性和半纤维素降解率也在培养第35 d时达最高值,分别为27.41 U和28.99%。培养至第35 d时,YJY+L处理的纤维素降解率达最高,为32.19%,且YJY+L处理的纤维素降解率在整个培养过程中均高于单独配施益加益粪便除臭发酵菌液(YJY)处理。相关性分析结果表明,失重率与纤维素和半纤维素降解率均呈极显著正相关(P0.01),即纤维素和半纤维素降解是导致水稻秸秆失重率上升的重要因素。【结论】在平板培养过程中豫启富秸秆发酵菌和益加益粪便除臭发酵菌液是较好的促腐剂,且添加固氮蓝藻能促进促腐剂腐解水稻秸秆。     

棉秸秆自然腐解过程中细菌菌群多样性分析

【目的】 分析棉秸秆在自然腐解过程中细菌群落组成和多样性,获得与棉秸秆腐解有关的优势细菌菌属,为秸秆腐熟菌剂的制备奠定基础。【方法】 采用高通量测序技术,对棉秸秆自然腐解过程、不同时间样品中的细菌16S rDNA基因的V4区测序,利用生物信息学方法分析测序结果。【结果】 测序共得到354 067条有效序列,2 111条OTU序列,腐解初期有268个菌属,中期有300个菌属,末期有325个菌属。菌群α多样性指数分析显示,随着腐解时间的延长,7 d以后菌群多样性增加,与起始时相比差异显著(P＜0.05),而7~28 d菌群多样性差异不显著(P＞0.05)。在整个堆制过程中始终存在的优势菌属包括鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、橄榄球菌属(Olivibacter)、假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)、德沃斯氏菌属(Devosia)、根瘤菌属(Rhizobium)。【结论】 棉秸秆自然腐解过程中,在7 d时细菌群落多样性在属水平上与腐解起始阶段差异显著(P＜0.05),随着腐解时间延长,菌落多样性趋于一致;在整个腐熟过程中始终存在五个优势属,功能预测为降解纤维素、木质素、果胶类物质以及提供氮素营养。     

室内模拟条件下玉米秸秆的分解特征及物质组成变化

以玉米秸秆为材料,研究了在室内模拟的条件下不同处理的玉米秸秆的腐解率、粗纤维以及全钾含量的变化。结果表明,随着腐解时间的延长,各处理的腐解率不断增大,在其他条件一致的前提下,添加微生物的处理平均腐解率 大于未添加微生物的处理,秸秆长度为1 cm的处理平均腐解率大于秸秆长度为3 cm的处理;粗纤维含量的变化总体趋势是下降,其他条件一致的前提下,秸秆长度为1 cm的处理粗纤维含量小于秸秆长度为3 cm的处理,在添加物微生物的处理中秸秆长度为1 cm且C/N=25的处理粗纤维平均含量最小,其含量为31.57%;其他条件一致的前提下,秸秆长度为1 cm的处理全钾含量大于秸秆长度为3 cm的处理。     

Nitrogen release and re-adsorption dynamics on crop straw residue during straw decomposition in an Alfisol

Returning crop straw to the field not only improves the nitrogen(N) supplying capacity and N retention of soil but also decreases the amount of rural organic waste and prevents air pollution. Therefore, understanding the mechanisms of the N release and re-adsorption dynamics on crop straw residue during straw decomposition in agricultural soil is important, and this understanding can help us strengthen N fertilizer management during the crop growth period. An on-farm incubation experiment was conducted in the Jianghan Plain in Central China under flooded conditions using the nylon mesh bag method. Results showed that the decomposition rate of crop straw was much faster at the beginning of the incubation stage, whereas it was steady during the later stage with no observed differences among the three types of crop straw. After 120 d of incubation, the cumulative decomposition proportion of rice straw, wheat straw and rape straw was 72.9, 56.2, and 66.9%, respectively. The proportion of N that released from the three crop straws was 52.0, 54.4 and 54.9%, respectively. The zeta potentials and Brunauer, Emmett and Teller(BET) surface area of the rice, wheat and rape straw residues increased gradually as the decomposition period progressed. The water adsorption capacity of the rice straw was significantly affected during the decomposition period. The saturated water adsorption capacity of rice straw was the highest at 30 d of decomposition(4.17 g g~(–1)) and then decreased slightly. The saturated water adsorption of wheat and rape straws reached the lowest value at 30 d and then gradually increased and became stable. All the results demonstrated that crop straw and straw residue can re-adsorb NH_4~+ ions from the surrounding solution. The re-adsorption was affected by the decomposition period and concentration of exogenous NH_4~+ and was independent of the crop species via the combined efforts of physical and chemical adsorption, ion exchange and water retention on residue surfaces. Future studies will focus on straw returning and N fertilizer application at different levels of moisture content of the soil reduce potential negative effects such as water-logging and excess N caused by the straw substrate.     

生物表面活性剂混合纤维素分解菌分解秸秆的研究

以玉米秸秆为原料进行堆肥,施入不同种类的生物菌剂,研究接种复合菌剂对堆肥中微生物量与酶活性变化的影响.结果表明,纤维素分解菌显著改善了真菌数量,对纤维素、半纤维素和木质素的降解起主要作用:添加一定量的生物表面活性剂对纤维素分解菌不会起到抑制作用,还能在一定程度上激发纤维素分解菌的活性,生物表面活性剂优秀的表面活性改善了...     

温度与微生物制剂对小麦秸秆腐解及土壤碳氮的影响

【目的】探讨不同温度和添加微生物制剂条件下,小麦秸秆腐解对土壤中不同形态碳、氮含量的影响,为评价秸秆还田措施补充土壤养分、改善土壤肥力的贡献提供理论依据。【方法】采用室内模拟恒温培养方法,于15和20 ℃条件下,在装有127.5 g风干土样的培养盆中,分别添加不同量秸秆（0.961,0 g/盆）和微生物制剂（2.88,0.961,0 mg/盆）,后培养75 d,测定秸秆腐解期间CO₂释放量及腐解后土壤中不同形态碳、氮的含量。【结果】温度对秸秆腐解和养分释放影响较大,而微生物制剂未表现出作用效果。经75 d腐解培养后,添加秸秆与对照相比,15 ℃下秸秆CO₂-C的净累积释放量较20 ℃下低37.1%,而土壤有机碳和微生物量碳净增量分别增加了260%和949%;同时,15 ℃下土壤全氮和铵态氮含量分别较20 ℃下降低了100%和18.4%,微生物量氮提高了262%。【结论】较低的温度有利于秸秆对土壤有机碳和微生物量碳、氮的截留和保蓄,而较高的温度会加速秸秆有机碳向无机碳转化,同时微生物制剂在本研究的水热条件下未能发挥作用。     

稻草还田应用秸秆腐熟剂效果研究

进行秸秆腐熟剂应用于水稻秸秆还田试验研究,结果表明：施用秸秆腐熟剂可加速水稻秸秆腐烂,腐熟剂处理的水稻叶片生长嫩绿,苗期分蘖快,产量较高,分别比清水处理和未加腐熟剂处理增产6.8％和8.8％.     

不同形态氮素对玉米秸秆腐解与养分释放的影响

为研究不同形态氮素对玉米秸秆腐解和养分释放的影响,采用尼龙网袋法进行室内堆腐试验,通过外源添加碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸钙、尿素和谷氨酸等不同形态氮素调节玉米秸秆C/N（25：1）,以不添加氮素处理为对照（CK）。结果表明,随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆质量残留率逐渐降低,谷氨酸、硫酸铵和碳酸氢铵均能促进玉米秸秆的降解,其中谷氨酸对玉米秸秆的促腐作用最强,腐解速率常数达到2.8×10^-2 d^-1。尿素对玉米秸秆腐解无明显影响,硝酸钙一定程度上减缓了玉米秸秆的腐解。玉米秸秆腐解过程中养分释放率呈钾>磷>氮的规律。随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆碳、氮、磷和钾素质量残留率逐渐降低。培养到180 d时,玉米秸秆残余物中碳、氮、磷和钾素残留质量分别是其初始质量的16.9%~24.8%、21.57%~51.27%、22.72%~59.00%和24.86%~54.48%,其中谷氨酸对玉米秸秆碳、氮和钾素释放促进作用最强,其释放速率常数分别为1.37×10^-2、7.15×10^-3 d^-1和5.62×10^-3 d^-1;而硫酸铵能够促进秸秆中磷的释放,其释放速率常数为7.94×10^-3 d^-1,高于CK处理（7.54×10^-3 d^-1）。研究表明,谷氨酸会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮和钾素的释放,硫酸铵会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮、磷素的释放,碳酸氢铵会提高玉米秸秆的腐解速率与氮素的释放,尿素和硝酸钙会促进碳、氮、钾养分的释放,谷氨酸和硫酸铵的促腐效应高于其他形态氮素处理。从还田秸秆快速腐解和养分释放及高效利用角度考虑,秸秆还田后施用谷氨酸和硫酸铵效果最佳。     

豆科秸秆、氮肥配施玉米秸秆还田对秸秆矿化和微生物功能多样性的影响

基于施入物料的C/N比,采用室内培养试验,研究了苜蓿秸秆或者氮肥配施玉米秸秆在相同C/N(25∶1)下施入土壤对秸秆矿化和土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:相比于玉米秸秆单施和氮肥配施玉米秸秆,苜蓿秸秆配施玉米秸秆提高了CO_2累积释放量,降低了施入有机碳的矿化率,提高了土壤有机碳含量,有利于碳的存储。苜蓿秸秆或者氮肥配施玉米秸秆施入土壤提高了土壤无机氮含量,缓解了对土壤氮素固持作用;苜蓿秸秆配施玉米秸秆相比于氮肥配施玉米秸秆,延长了氮素的可利用性。秸秆施入提高了土壤微生物群落的生理代谢活性,但对微生物功能多样性指数没有显著性影响。氮输入量与土壤无机氮含量显著影响了群落生理代谢活性。     

微生物复合菌剂对玉米秸杆腐熟及玉米产量的影响

采用2种土源（黑龙江省弱酸性土和山西省弱碱性土）进行秸秆腐熟剂应用效果试验。以玉米秸秆还田为对照组（A组）,研究了秸秆还田并施微生物复合菌剂（B组）在发酵过程中土壤营养的变化,秸秆腐熟程度以及玉米产量的变化。结果显示：在同等管理条件下,不论酸性土或碱性土,在秸秆还田基础上施用腐熟剂后,土壤中有机质、碱解氮、速效磷等养分含量均有所增加。玉米秸秆在微生物复合菌剂作用下可加速其腐解和养分释放,同时能明显改善玉米农艺性状和增产。     

基于近红外光谱法快速测定秸秆堆腐过程中纤维素、半纤维素和木质素含量的研究

探索建立秸秆化学成分的近红外快速准确检测模型,将有助于秸秆腐熟程度判定及秸秆利用产业在线控制。本研究利用添加堆腐剂对小麦秸秆进行腐熟试验,以腐熟过程中的小麦秸秆样品为研究对象,利用NIRS构建快速检测秸秆主要成分含量的定量检测模型。研究结果显示,可以通过NIRS在短时间内精准检测小麦秸秆腐解过程中纤维素、半纤维素、木质素的含量,定标相关系数Rc分别为0.976 7、0.980 5和0.984 8,矫正相关系数分别为0.984 1、0.987 2和0.989 8,全交互验证相关系数为0.979 8、0.989 2和0.987 3,RPD值分别为4.84、6.57和5.75均3.0,定标效果良好。     

秸秆腐熟剂品种筛选试验

为验证不同秸秆腐熟剂的应用效果,研究不同秸秆腐熟剂对秸秆腐烂程度和早稻生长发育及产量的影响。试验结果表明,秸秆腐熟剂可以加速还田秸秆的腐烂,提高土壤有机质的含量,同时具有显著的增产效果。