有機(jī)物料腐熟劑對(duì)玉米秸稈降解及小麥生長(zhǎng)的影響

姜珊珊 李光艷 吳斌 張眉 王升吉 徐明娜 朱立貴 辛相啟

摘要：選用有機(jī)物料腐熟劑（有效活菌數(shù)≥2×108 cfu/g），設(shè)置1.5、3、6 g/m2 三個(gè)用量進(jìn)行玉米秸稈降解試驗(yàn)。結(jié)果顯示，秸稈還田撒施有機(jī)物料腐熟劑對(duì)濟(jì)麥22出苗率及葉片SPAD值無(wú)顯著影響，可增加小麥葉面積;有機(jī)物料腐熟劑可提高秸稈降解率，且與腐熟劑用量呈正相關(guān);處理120 d時(shí)不同用量處理秸稈降解率比對(duì)照增加5.18%～19.28%，通過(guò)8目標(biāo)準(zhǔn)篩的秸稈分布率比對(duì)照增加4.72%～5.84%。綜上所述，本研究選用的有機(jī)物料腐熟劑可安全應(yīng)用于田間生產(chǎn)，加速玉米秸稈的降解，利于小麥生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)物料腐熟劑;小麥生長(zhǎng);玉米秸稈;降解;粒度分布

中圖分類號(hào)：S513.062：S144?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A?文章編號(hào)：1001-4942（2019）12-0063-04

Abstract?In the study， the organic material decomposing agent （effective viable counts were≥2×108 cfu/g） was used for the experiment of maize straw degradation with three concentrations of 1.5， 3 and 6 g/m2. The results showed that the organic material decomposing agent had no obvious effect on the emergence rate and SPAD value of Jimai 22， but could increase leaf area. The decomposing rate of maize straw increased under the organic material decomposing agent and positively correlated with the decomposing agent concentration. Compared with the control， the decomposing rate and distribution rate of straw through 8-mesh standard sieve in treatment group increased by 5.18%～19.28% and 4.72%～5.84% respectively after treated for 120 days. In conclusion， the organic material decomposing agent could accelerate the degradation of maize straw and help wheat growth，so it could be safely applied in field production.

Keywords?Organic material decomposing agent; Wheat growth; Maize straw; Degradation; Size distribution

秸稈還田是提高土壤肥力，改善土壤理化性質(zhì)，推動(dòng)有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效措施[1，2]。農(nóng)作物秸稈含有大量植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降解后可釋放有機(jī)物質(zhì)和中微量元素，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分[3，4]。秸稈中富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等高分子物質(zhì)，自然條件下秸稈降解速率較慢，未降解的秸稈在土壤中長(zhǎng)期積累不利于作物的生長(zhǎng)，還會(huì)加重病蟲(chóng)草害發(fā)生[5，6]。如何加速秸稈有效腐解是秸稈還田技術(shù)推廣應(yīng)用中亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。有機(jī)物料腐熟劑是由有益芽孢桿菌、木霉菌、酵母菌等幾十余種有益微生物復(fù)合發(fā)酵而成，這些微生物可以分泌纖維素酶、半纖維素酶、木質(zhì)素酶等促進(jìn)秸稈的降解，目前在秸稈腐解中已有大量應(yīng)用[7]。施用秸稈腐熟劑可降低秸稈拉力值，提高秸稈腐熟程度;一些秸稈發(fā)酵劑處理秸稈90 d后，秸稈降解率可達(dá)86.96%[8，9]。同時(shí)研究還證明施用秸稈腐熟劑可以增加農(nóng)作物根系生物量、根系酶活性，提高土壤酶活性及其速效養(yǎng)分含量，減輕和防止大量秸稈還田對(duì)作物生產(chǎn)產(chǎn)生的不利影響，促進(jìn)作物增產(chǎn)[10-12]。

玉米秸稈是我國(guó)農(nóng)作物秸稈的主要種類，小麥玉米輪作田塊玉米秸稈經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后直接拋撒于地表，隨翻耕入土。玉米秸稈的有效還田直接影響冬小麥的安全生產(chǎn)。本試驗(yàn)選用博華生態(tài)農(nóng)業(yè)公司生產(chǎn)的有機(jī)物料腐熟劑，研究模擬田間秸稈還田情況下撒施不同濃度有機(jī)物料腐熟劑對(duì)小麥出苗率、葉片葉綠素含量、葉面積、玉米秸稈降解度等的影響，以期為有機(jī)物料腐熟劑在小麥生產(chǎn)的應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1?材料與方法

1.1?供試材料

供試秸稈為玉米秸稈，經(jīng)秸稈粉碎機(jī)處理至長(zhǎng)度5～10 cm左右。供試有機(jī)物料腐熟劑由博華生態(tài)農(nóng)業(yè)公司提供，有效活菌數(shù)≥2×108 cfu/g，劑型為粉劑。供試小麥品種為濟(jì)麥22。

1.2?試驗(yàn)方法

1.2.1?小麥出苗率測(cè)試?采用盆栽試驗(yàn)法，666.7m2秸稈還田量按600 kg計(jì)算。腐熟劑設(shè)置3個(gè)用量處理：分別為1.5（處理1）、3（處理2）、6 g/m2（處理3），以不添加有機(jī)物料腐熟劑處理為對(duì)照（CK）。選用直徑30 cm的花盆，盆底覆土后，將粉碎好的玉米秸稈與有機(jī)物料腐熟劑按處理比例混合，平鋪在盆中， 再覆土80 g后播種小麥。每處理重復(fù)種植6盆，每盆播種50粒小麥。播種10 d后統(tǒng)計(jì)小麥出苗數(shù)，計(jì)算小麥出苗率。

1.2.2?小麥SPAD值和葉面積測(cè)定?待盆栽小麥生長(zhǎng)至3～4葉期時(shí)，每處理選取長(zhǎng)勢(shì)均一的小麥葉片90片，利用SPAD 502葉綠素儀（日本柯尼卡）測(cè)定其SPAD值;利用便攜式葉面積測(cè)定儀（美國(guó)LI-COR）從同葉位選取完全展開(kāi)的小麥葉片，測(cè)其葉面積，每處理測(cè)試90片。

1.2.3?秸稈田間降解試驗(yàn)?采用尼龍網(wǎng)袋法，取150 g粉碎的玉米秸稈分別按照處理比例與有機(jī)物料腐熟劑進(jìn)行混合，混勻后裝入尼龍網(wǎng)袋（40目），封口后水平埋于深10～15 cm土層中，以不加腐熟劑處理為空白對(duì)照（CK），每處理設(shè)置5組，每組重復(fù)3次，分別于10、30、60、90、120 d分批次取樣。取樣后用清水輕輕將泥土沖洗干凈，然后將秸稈烘干、稱重，計(jì)算秸稈降解率。

秸稈降解率（%）=（試驗(yàn)前秸稈質(zhì)量-殘余秸稈質(zhì)量）/試驗(yàn)前秸稈質(zhì)量×100。

1.2.4?秸稈粒度分布分析?利用篩分法測(cè)試秸稈粒度。將各處理的秸稈按照孔徑大小分別經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩（3、4、8、20、30、40目），然后用萬(wàn)分之一電子天平稱量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)篩中的秸稈重量，計(jì)算每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)篩中秸稈占測(cè)試秸稈總量的百分含量，精確到0.01%。

1.3?數(shù)據(jù)整理與分析

采用Microsoft Excel和GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖。

2?結(jié)果與分析

2.1?秸稈還田添加腐熟劑對(duì)濟(jì)麥22出苗率影響

模擬秸稈還田盆栽試驗(yàn)結(jié)果（圖1）顯示，腐熟劑用量1.5、3 g/m2處理的濟(jì)麥22出苗率分別為（90.00±4.69）%和（89.20±3.63）%，與對(duì)照組出苗率無(wú)顯著差異，腐熟劑用量6 g/m2處理的出苗率為（82.33±3.20）%，與對(duì)照相比略有降低。以上結(jié)果表明腐熟劑在本試驗(yàn)用量下對(duì)濟(jì)麥22的出苗無(wú)顯著影響。

2.2?秸稈還田添加腐熟劑對(duì)小麥葉片葉綠素及葉面積的影響

SPAD值可代表作物葉綠素含量和含氮水平。測(cè)定結(jié)果（圖2 A）顯示，除處理1葉片SPAD值偏低，處理2、處理3與對(duì)照無(wú)顯著差異。由圖2 B看出，與對(duì)照相比，添加不同用量腐熟劑的處理葉面積都顯著增加，且與處理用量呈正相關(guān)。表明有機(jī)物料腐熟劑可促進(jìn)濟(jì)麥22葉片生長(zhǎng)。

2.3?有機(jī)物料腐熟劑用量對(duì)秸稈降解的影響

由圖3看出，埋入土壤后的前60 d為秸稈快速降解期，腐熟劑處理組30 d降解率為19.51%～28.70%，比對(duì)照增加2.00%～11.19%;60 d時(shí)降解率為25.78%～38.65%，比對(duì)照增加2.91%～15.78%;降解率與腐熟劑用量呈正相關(guān)。60 d后進(jìn)入秸稈緩慢降解期，處理組120 d秸稈降解率達(dá)31.97%～46.07%，比對(duì)照增加5.18%～19.28%，由此表明有機(jī)物料腐熟劑可有效提高田間玉米秸稈的降解速率。

2.4?秸稈粒度分布

對(duì)秸稈還田模擬試驗(yàn)的秸稈樣品進(jìn)行粒度分布分析，結(jié)果（圖4）表明，處理120 d 后，所有處理中不能通過(guò)8目標(biāo)準(zhǔn)篩的秸稈為主要組成部分（74.35%～89.13%）;與對(duì)照相比，經(jīng)有機(jī)物料腐熟劑處理后可通過(guò)8目標(biāo)準(zhǔn)篩的秸稈占比增加，且隨腐熟劑用量增加，小粒徑秸稈占比越高，處理1可通過(guò)8目的秸稈占比比對(duì)照增加4.72%，處理2增加5.64%，處理3增加5.84%。以上結(jié)果進(jìn)一步表明，此有機(jī)物料腐熟劑促進(jìn)了大粒徑玉米秸稈的腐解。

3?討論與結(jié)論

秸稈還田是改善土壤生態(tài)環(huán)境、理化性質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。有機(jī)物料腐熟劑是經(jīng)現(xiàn)代生物和化學(xué)技術(shù)，將幾十余種有益微生物復(fù)合發(fā)酵而成的。這些微生物對(duì)秸稈進(jìn)行有機(jī)分解，促進(jìn)秸稈中有機(jī)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素的快速釋放，為作物提供養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。因此需加強(qiáng)秸稈腐熟劑的推廣與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)秸稈科學(xué)還田。有研究表明，大田應(yīng)用腐熟劑，返青期小麥的總根量、總蘗數(shù)都增加，利于小麥增產(chǎn)[13]。本試驗(yàn)證明施用有機(jī)物料腐熟劑不會(huì)影響小麥出苗，可增加小麥葉面積，促進(jìn)小麥生長(zhǎng);同時(shí)快速降解玉米秸稈，可安全高效的應(yīng)用于小麥生產(chǎn)。

本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)腐熟劑對(duì)小麥葉片SPAD值無(wú)顯著影響，表明有機(jī)物料腐熟劑對(duì)小麥葉片葉綠素形成和含氮水平不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。

秸稈直接焚燒對(duì)大氣造成污染，也會(huì)影響土壤生態(tài)系統(tǒng)。秸稈還田技術(shù)是集約化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施。施用秸稈腐熟劑促進(jìn)秸稈還田推廣應(yīng)用，保障綠色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。本研究中施用有機(jī)物料腐熟劑后，秸稈降解速率明顯增加，小粒徑秸稈含量也有所增加，6 g/m2的濃度處理120 d后秸稈降解率增加19.28%，通過(guò)8目標(biāo)準(zhǔn)篩的秸稈占比增加5.84%。

綜上所述，通過(guò)秸稈還田模擬試驗(yàn)證明，腐熟劑能有效增加玉米秸稈的降解速率，且有利于小麥生長(zhǎng)，可安全有效地應(yīng)用于小麥生產(chǎn)中。

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