玉米秸稈原位堆肥發(fā)酵腐熟大田試驗

摘要探索簡單實用且易于推廣的秸稈原位堆肥發(fā)酵還田技術(shù)。本研究以玉米秸稈為試驗材料，對影響玉米秸稈發(fā)酵的溫度、腐熟劑和水分進(jìn)行試驗，共設(shè)4個處理，包括處理1覆膜堆漚發(fā)酵，處理2覆膜堆漚發(fā)酵+腐熟劑，處理3覆膜堆漚發(fā)酵+腐熟劑+水，處理4直接堆漚發(fā)酵，每個處理重復(fù)3次，每隔1個月測定秸稈堆的溫度、高度、重量和發(fā)酵程度，觀察記錄其顏色變化，并對試驗技術(shù)特點與效益進(jìn)行分析，綜合評定得出玉米秸稈發(fā)酵的最佳條件。結(jié)果表明，秸稈堆的溫度、重量和發(fā)酵程度由高到低依次為處理3>處理2>處理1>處理4；秸稈堆的高度由底到高依次為處理3<處理2<處理1<處理4；秸稈堆顏色深度依次為處理3>處理2>處理1>處理4。綜合得出處理3秸稈發(fā)酵最好，同時使用薄膜、秸稈腐熟劑和保持濕度能使玉米秸稈最大程度腐熟，且在實際生產(chǎn)中能獲得一定的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞玉米秸稈；腐熟條件；發(fā)酵；堆肥

中圖分類號S141.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1007-7731（2024）20-0067-04

DOI號10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.20.014

Field experimental of in-situ composting and fermentation of corn straw

ZHANG Tao¹YANG Yanqing²MA Shaozhi³CHEN Kai⁴

（¹Bijie Agricultural Ecological Environment and Resources Protection Station， Bijie 551700， China;

²Bijie Institute of High and New Technology， Bijie 551_{n3abC2aagwky0k52WLDtL08w+/OhyIe0F+B3SoCNkHE=}700， China;

³Bijie Seed Management Station， Bijie 551700， China;⁴Comprehensive Service Center， Zaile Town， Nayong 553300， China）

Abstract The simple， practical and easy to popularize straw composting and fermentation technology was explored. The corn straw was used as the test material to test the temperature， putrefier and moisture affecting the fermentation of corn straw. Four treatments were set up， included treatment 1 film retting fermentation， trea_{ZIPI8Xuw3x4iQU2BB2gtTMdulISS/Yo9JA6d/cCXimc=}tment 2 film retting fermentation + putrefactive agent， treatment 3 film retting fermentation + putrefactive agent + water， treatment 4 direct retting fermentation，and each treatment was repeated three times. The temperature， height， weight and fermentation degree of straw pile were measured every one month， and the color changes were observed and recorded. The optimum fermentation conditions of corn straw were obtained by comprehensive evaluation. The results showed that the temperature， weight and fermentation degree of straw pile were in the order of treatment 3> treatment 2> treatment 1> treatment 4 from high to low. The height of the straw pile from low to high was treatment 3< treatment 2< treatment 1< treatment 4. The color depth of straw pile was in the order of treatment 3> treatment 2> treatment 1> treatment 4. It was concluded that the treatment 3 was the best for straw fermentation， using film， straw maturing agent and maintaining humidity at the same time， could make corn straw mature to the maximum extent and could obtain benefits certain economic in actual production.

Keywords corn straw; conditions of decomposition; fermentation; compost

玉米秸稈原位堆肥發(fā)酵腐熟是秸稈直接還田的一種方式，貴州畢節(jié)地處山區(qū)，秸稈粉碎還田等機械設(shè)備普及率有待進(jìn)一步提高，2022年研究區(qū)農(nóng)作物秸稈直接還田量39.80萬t，直接還田率22.34%，其秸稈直接還田暫未得到大規(guī)模、大面積的推廣^[1]。研究區(qū)農(nóng)作物秸稈以玉米為主，占農(nóng)作物秸稈量的50%以上。盧健等^[2]分析指出，玉米秸稈含有豐富的氮、磷、鉀和有機質(zhì)等，秸稈還田有利于減少環(huán)境污染和土壤中水分的蒸發(fā)，改善土壤的理化性質(zhì)。因此，提高玉米秸稈原位堆肥發(fā)酵直接還田技術(shù)的推廣應(yīng)用對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。

近年來，對影響秸稈腐熟條件因素的研究較多，影響秸稈發(fā)酵的因素有溫度、腐熟劑和水分等。高日平等^[3]研究了生物菌劑對玉米秸稈堆漚過程水熱狀況及酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)添加秸稈腐熟劑和新鮮牛糞可改善堆漚秸稈水熱條件并提高其水解酶活性，進(jìn)而加快秸稈堆漚腐解進(jìn)程。趙秀云^[4]研究表明，木質(zhì)素酚能夠通過生成芳香化合物和醌類物質(zhì)影響腐殖酸電子轉(zhuǎn)移能力，進(jìn)而影響秸稈腐熟程度。目前對影響玉米秸稈腐熟綜合因素的研究較少，尤其是對玉米秸稈原位堆肥發(fā)酵腐熟條件物理指標(biāo)的大田試驗研究?；诖耍驹囼瀸τ绊懹衩捉斩挵l(fā)酵的溫度、腐熟劑和水分進(jìn)行綜合試驗研究，對玉米秸稈發(fā)酵過程進(jìn)行大田觀察與測定，綜合評定得出其發(fā)酵的最佳條件，從而探索出簡單實用易于推廣的秸稈原位堆肥發(fā)酵還田技術(shù)，為秸稈還田技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)基本情況

在貴州畢節(jié)七星關(guān)區(qū)何官屯鎮(zhèn)、納雍縣文昌街道、大方縣果瓦鄉(xiāng)和黔西市觀音洞鎮(zhèn)開展相應(yīng)的試驗示范。選擇能代表當(dāng)?shù)匕敫珊档湫偷赜虻钠赂鼗蛱萏镒鳛樵圏c地塊，同時選擇具有良好示范效果且玉米秸稈資源比較豐富的地塊作為承試基點，安排在同一階梯地塊上。試驗地當(dāng)年12月至次年3月平均溫度16 ℃。

1.2 試驗時間

當(dāng)年11月30日至次年3月30日。

1.3 試驗材料

玉米秸稈、水、鍘刀、薄膜、秸稈腐熟劑、溫度計、卷尺和臺秤等。

1.4 試驗設(shè)計

在不同的試驗點分別收集玉米秸稈約400 kg，將其鍘成2～3節(jié)的小段（越短越好），平均分成12份，每份33 kg。在原位選擇地勢平坦的4 m²土塊12塊，清理干凈整理成略凹型的畦形（便于積水和防止菌液外流）地塊，分別進(jìn)行試驗處理。

試驗共設(shè)4個處理，每個處理重復(fù)3次。處理1：直接堆漚發(fā)酵，將堆積后的秸稈堆用薄膜封嚴(yán)，用泥將薄膜固定。處理2：腐熟劑1.0～1.5 kg對水40～50 kg配置成稀釋液，在秸稈上均勻噴施，以噴透為度，反復(fù)噴，邊翻動邊噴，使含水量在55%左右，后期不增加用水，將堆積好的秸稈堆用薄膜封嚴(yán)，并用泥將薄膜固定。處理3：參照處理2開展，后期保持堆體內(nèi)濕度，濕度不夠時增加用水量，濕度越大越好。處理4：直接堆漚發(fā)酵。試驗分組見表1。

1.5 測定指標(biāo)和方法

每隔1個月，用溫度計測量秸稈堆的溫度，℃；用卷尺測量秸稈堆的高度，cm；用臺秤測量秸稈堆的重量，kg；觀察記錄秸稈顏色，用黃色、灰色、深灰色、褐色和黑褐色進(jìn)行表示，秸稈腐熟程度表示為黃色<灰色<深灰色<褐色<黑褐色。根據(jù)溫度、高度、重量和秸稈顏色綜合得出秸稈堆的腐熟程度。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈堆溫度

試驗開始時，秸稈堆內(nèi)溫度15.5 ℃，秸稈未開始發(fā)酵，每隔1個月測量其溫度。相同試驗處理下，秸稈堆溫度隨時間的延長逐漸升高，3月30日溫度達(dá)到最高；不同試驗處理，相同時間秸稈堆溫度由高到低依次是處理3>處理2>處理1>處理4（表2）。表明同時使用薄膜、發(fā)酵劑和水，有利于提高秸稈堆溫度，促進(jìn)秸稈腐熟。

2.2 秸稈堆高度

試驗開始時，秸稈堆高度150 cm，秸稈未開始發(fā)酵，每隔1個月測量其高度。相同試驗處理下，秸稈堆高度隨時間的延長逐漸降低，3月30日高度達(dá)到最低；不同試驗處理，相同時間秸稈堆高度由低到高依次是處理3<處理2<處理1<處理4（表3）。表明同時使用薄膜、腐熟劑和水，有利于降低秸稈堆高度，促進(jìn)秸稈腐熟。

2.3 秸稈堆重量

開始試驗時，秸稈堆重量33 kg，秸稈未開始發(fā)酵，每隔1個月測量其重量。相同試驗處理下，秸稈堆重量隨時間的延長逐漸增加，3月30日重量達(dá)到最高；不同試驗處理，相同時間秸稈堆重量由高到低依次是處理3>處理2>處理1>處理4（表4）。表明同時使用薄膜、腐熟劑和水，有利于增加秸稈堆重量，促進(jìn)秸稈腐熟。

2.4 秸稈顏色

試驗開始時，秸稈顏色為黃色，秸稈未開始發(fā)酵，每隔1個月觀察秸稈顏色變化。發(fā)現(xiàn)秸稈顏色隨時間的延長逐漸加深；不同試驗處理，3月30日秸稈顏色由深到淺依次是處理3>處理2>處理1>處理4（表5）。表明同時使用薄膜、腐熟劑和水，有利于加深秸稈顏色，促進(jìn)秸稈腐熟。

2.5 秸稈腐熟程度

11月30日開始試驗，此時秸稈未開始發(fā)酵，每隔1個月觀察秸稈腐熟情況。經(jīng)過4個月的發(fā)酵，處理1秸稈腐熟程度0.4，處理2秸稈腐熟程度0.7，處理3秸稈腐熟程度1.0，處理4秸稈腐熟0.2。秸稈腐熟程度從大到小依次為處理3>處理2>處理1>處理4（圖1）。表明同時使用薄膜、腐熟劑和水，有利于秸稈腐熟。

3 試驗技術(shù)特點及效益分析

3.1 技術(shù)特點

本研究對影響玉米秸稈發(fā)酵的溫度、腐熟劑和水分進(jìn)行試驗，探究秸稈腐熟的最佳條件，試驗包括了以下幾個特點。（1）試驗方便，可就地堆制。一般在農(nóng)閑時節(jié)進(jìn)行堆漚發(fā)酵腐熟，其占地面積小，不耽誤來年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，一次成肥，省工省力，易于推廣。（2）腐熟較快。11月底開始試驗，一般堆制10 d后，堆溫逐漸升高，秸稈30 d左右開始腐熟，腐熟程度較大程度取決于秸稈腐熟劑的配合施用以及腐熟過程中的含水量。秸稈腐熟度越高，其堆漚成肥的質(zhì)量越高，對后期生產(chǎn)有積極影響。吳成龍等^[5]研究表明，秸稈充分腐熟，其堆漚成肥的有機質(zhì)達(dá)60%，且含有8.5%～10.0%的氮磷鉀及微量元素，易被農(nóng)作物吸收。劉強崇^[6]研究發(fā)現(xiàn)，堆肥時堆溫較高，能殺滅秸稈中的病菌、蟲卵及雜草種子，有利于減輕病蟲草害及污染。

3.2 效益分析

參考李巖^[7]對玉米秸稈還田效益的研究，本研究條件下的效益分析如下。人工750～1 050元/hm²（包含秸稈收集、鍘斷和堆砌等），薄膜75～150元/hm²，秸稈發(fā)酵劑150～375元/hm²，成本共975～1 575元/hm²。玉米秸稈腐熟還田與化肥共減少施復(fù)合肥5%～30%，減少肥料成本375～450元/hm²。產(chǎn)生生物有機肥產(chǎn)量增加675～1 425元/hm²，新增收益1 050～1 875元/hm²，凈收入75～300元/hm²。

4 結(jié)論與討論

劉賽男等^[8]分析表明，玉米秸稈腐熟分解，主要靠秸稈堆中的微生物，而微生物的活動和繁殖，需要一定的溫度，最適宜溫度在20～42 ℃，即秸稈堆溫度越高，腐熟程度越大。王麗娟等^[9]研究指出，秸稈發(fā)酵得越完全、越軟化，其占用的空間越小，秸稈堆高度減少得越多，秸稈發(fā)酵效果越好；秸稈發(fā)酵得越完全，秸稈轉(zhuǎn)化成的有機質(zhì)越多，吸水量越多，其重量增加得越多，秸稈發(fā)酵效果越好。唐彩梅等^[10]研究表明，秸稈發(fā)酵得越完全，被微生物分解得越多，其固有的物質(zhì)會逐漸減少，即秸稈顏色越深，發(fā)酵效果越好。本試驗發(fā)現(xiàn)，處理3使用薄膜+腐熟劑+水，秸稈堆溫度最高，高度最低，重量最大，顏色最深，綜合腐熟度最高，表明施用腐熟劑有利于促進(jìn)秸稈腐熟，薄膜通過保持秸稈堆濕度和溫度促進(jìn)秸稈腐熟。玉米秸稈腐熟分解，主要靠秸稈堆中的微生物，由于秸稈腐熟劑中含有大量的枯草芽孢桿菌等多種有益微生物，有利于增加秸稈堆中微生物的數(shù)量，在適宜環(huán)境條件下，促進(jìn)玉米秸稈的快速分解，加速秸稈腐熟；秸稈堆中微生物的活動和繁殖，需要一定水分，因此增加秸稈堆含水量，有利于加速秸稈腐熟。

綜上，玉米秸稈原位堆肥發(fā)酵腐熟技術(shù)同時使用薄膜、秸稈腐熟劑和保持濕度能使玉米秸稈最大程度腐熟，且在實際生產(chǎn)中能獲得一定的經(jīng)濟效益。本研究結(jié)果為提高玉米秸稈腐熟度，推廣秸稈還田技術(shù)應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王雅儒. 畢節(jié)市丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展存在問題及對策[J]. 鄉(xiāng)村科技，2023，14（5）：155-158.

[2] 盧健，劉柏林，王麗，等. 玉米秸稈還田技術(shù)的推廣應(yīng)用[J]. 河北農(nóng)機，2023（12）：51-53.

[3] 高日平，劉小月，潘遵天，等. 生物菌劑對玉米秸稈堆漚過程水熱狀況及酶活性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2023，25（2）：174-181.

[4] 趙秀云. 玉米秸稈堆肥木質(zhì)素酚類型及微生物對腐殖酸電子轉(zhuǎn)移能力影響研究[D]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)研究院，2021.

[5] 吳成龍，唐春雙，于琳，等. 東北地區(qū)秸稈腐熟劑在秸稈還田中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2022（12）：29-31.

[6] 劉強崇. 玉米秸稈腐熟劑的作用及在黑土上浸地的使用技術(shù)和注意事項[J]. 河南農(nóng)業(yè)，2016（31）：62.

[7] 李巖. 玉米秸稈還田效益研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)信息，2015，27（2）：77，157.

[8] 劉賽男，高尚，程效義，等. 玉米秸稈生物炭對秸稈腐熟進(jìn)程、養(yǎng)分含量和CO₂排放量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2019，30（4）：1312-1318.

[9] 王麗娟，劉丹，徐永清，等. 寒地玉米秸稈不同腐熟時期的理化性狀及微生物多樣性分析[J]. 華北農(nóng)學(xué)報，2022，37（5）：132-139.

[10] 唐彩梅，張小靜，楊潔，等. 不同腐熟劑對玉米秸稈腐熟的作用[J]. 中國果菜，2022，42（3）：52-56，61.

（責(zé)任編輯：胡立萍）

作者簡介張濤（1986—），男，貴州畢節(jié)人，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究。