有机物料腐熟剂对玉米秸秆降解及小麦生长的影响

姜珊珊 李光艳 吴斌 张眉 王升吉 徐明娜 朱立贵 辛相启

摘要：选用有机物料腐熟剂（有效活菌数≥2×108 cfu/g），设置1.5、3、6 g/m2 三个用量进行玉米秸秆降解试验。结果显示，秸秆还田撒施有机物料腐熟剂对济麦22出苗率及叶片SPAD值无显著影响，可增加小麦叶面积;有机物料腐熟剂可提高秸秆降解率，且与腐熟剂用量呈正相关;处理120 d时不同用量处理秸秆降解率比对照增加5.18%～19.28%，通过8目标准筛的秸秆分布率比对照增加4.72%～5.84%。综上所述，本研究选用的有机物料腐熟剂可安全应用于田间生产，加速玉米秸秆的降解，利于小麦生长。

关键词：有机物料腐熟剂;小麦生长;玉米秸秆;降解;粒度分布

中图分类号：S513.062：S144 文献标识号：A 文章编号：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

秸稈还田是提高土壤肥力，改善土壤理化性质，推动有机农业发展的有效措施[1，2]。农作物秸秆含有大量植物生长所需要的营养物质，降解后可释放有机物质和中微量元素，进而转化为土壤养分[3，4]。秸秆中富含纤维素、半纤维素和木质素等高分子物质，自然条件下秸秆降解速率较慢，未降解的秸秆在土壤中长期积累不利于作物的生长，还会加重病虫草害发生[5，6]。如何加速秸秆有效腐解是秸秆还田技术推广应用中亟需解决的关键问题。有机物料腐熟剂是由有益芽孢杆菌、木霉菌、酵母菌等几十余种有益微生物复合发酵而成，这些微生物可以分泌纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶等促进秸秆的降解，目前在秸秆腐解中已有大量应用[7]。施用秸秆腐熟剂可降低秸秆拉力值，提高秸秆腐熟程度;一些秸秆发酵剂处理秸秆90 d后，秸秆降解率可达86.96%[8，9]。同时研究还证明施用秸秆腐熟剂可以增加农作物根系生物量、根系酶活性，提高土壤酶活性及其速效养分含量，减轻和防止大量秸秆还田对作物生产产生的不利影响，促进作物增产[10-12]。

玉米秸秆是我国农作物秸秆的主要种类，小麦玉米轮作田块玉米秸秆经粉碎机粉碎后直接抛撒于地表，随翻耕入土。玉米秸秆的有效还田直接影响冬小麦的安全生产。本试验选用博华生态农业公司生产的有机物料腐熟剂，研究模拟田间秸秆还田情况下撒施不同浓度有机物料腐熟剂对小麦出苗率、叶片叶绿素含量、叶面积、玉米秸秆降解度等的影响，以期为有机物料腐熟剂在小麦生产的应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试秸秆为玉米秸秆，经秸秆粉碎机处理至长度5～10 cm左右。供试有机物料腐熟剂由博华生态农业公司提供，有效活菌数≥2×108 cfu/g，剂型为粉剂。供试小麦品种为济麦22。

1.2 试验方法

1.2.1 小麦出苗率测试 采用盆栽试验法，666.7m2秸秆还田量按600 kg计算。腐熟剂设置3个用量处理：分别为1.5（处理1）、3（处理2）、6 g/m2（处理3），以不添加有机物料腐熟剂处理为对照（CK）。选用直径30 cm的花盆，盆底覆土后，将粉碎好的玉米秸秆与有机物料腐熟剂按处理比例混合，平铺在盆中， 再覆土80 g后播种小麦。每处理重复种植6盆，每盆播种50粒小麦。播种10 d后统计小麦出苗数，计算小麦出苗率。

1.2.2 小麦SPAD值和叶面积测定 待盆栽小麦生长至3～4叶期时，每处理选取长势均一的小麦叶片90片，利用SPAD 502叶绿素仪（日本柯尼卡）测定其SPAD值;利用便携式叶面积测定仪（美国LI-COR）从同叶位选取完全展开的小麦叶片，测其叶面积，每处理测试90片。

1.2.3 秸秆田间降解试验 采用尼龙网袋法，取150 g粉碎的玉米秸秆分别按照处理比例与有机物料腐熟剂进行混合，混匀后装入尼龙网袋（40目），封口后水平埋于深10～15 cm土层中，以不加腐熟剂处理为空白对照（CK），每处理设置5组，每组重复3次，分别于10、30、60、90、120 d分批次取样。取样后用清水轻轻将泥土冲洗干净，然后将秸秆烘干、称重，计算秸秆降解率。

秸秆降解率（%）=（试验前秸秆质量-残余秸秆质量）/试验前秸秆质量×100。

1.2.4 秸秆粒度分布分析 利用筛分法测试秸秆粒度。将各处理的秸秆按照孔径大小分别经过标准筛（3、4、8、20、30、40目），然后用万分之一电子天平称量每个标准筛中的秸秆重量，计算每个标准筛中秸秆占测试秸秆总量的百分含量，精确到0.01%。

1.3 数据整理与分析

采用Microsoft Excel和GraphPad Prism 8软件进行数据分析及作图。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田添加腐熟剂对济麦22出苗率影响

模拟秸秆还田盆栽试验结果（图1）显示，腐熟剂用量1.5、3 g/m2处理的济麦22出苗率分别为（90.00±4.69）%和（89.20±3.63）%，与对照组出苗率无显著差异，腐熟剂用量6 g/m2处理的出苗率为（82.33±3.20）%，与对照相比略有降低。以上结果表明腐熟剂在本试验用量下对济麦22的出苗无显著影响。

2.2 秸秆还田添加腐熟剂对小麦叶片叶绿素及叶面积的影响

SPAD值可代表作物叶绿素含量和含氮水平。测定结果（图2 A）显示，除处理1叶片SPAD值偏低，处理2、处理3与对照无显著差异。由图2 B看出，与对照相比，添加不同用量腐熟剂的处理叶面积都显著增加，且与处理用量呈正相关。表明有机物料腐熟剂可促进济麦22叶片生长。

2.3 有机物料腐熟剂用量对秸秆降解的影响

由图3看出，埋入土壤后的前60 d为秸秆快速降解期，腐熟剂处理组30 d降解率为19.51%～28.70%，比对照增加2.00%～11.19%;60 d时降解率为25.78%～38.65%，比对照增加2.91%～15.78%;降解率与腐熟剂用量呈正相关。60 d后进入秸秆缓慢降解期，处理组120 d秸秆降解率达31.97%～46.07%，比对照增加5.18%～19.28%，由此表明有机物料腐熟剂可有效提高田间玉米秸秆的降解速率。

2.4 秸秆粒度分布

对秸秆还田模拟试验的秸秆样品进行粒度分布分析，结果（图4）表明，处理120 d 后，所有处理中不能通过8目标准筛的秸秆为主要组成部分（74.35%～89.13%）;与对照相比，经有机物料腐熟剂处理后可通过8目标准筛的秸秆占比增加，且随腐熟剂用量增加，小粒径秸秆占比越高，处理1可通过8目的秸秆占比比对照增加4.72%，处理2增加5.64%，处理3增加5.84%。以上结果进一步表明，此有机物料腐熟剂促进了大粒径玉米秸秆的腐解。

3 讨论与结论

秸秆还田是改善土壤生态环境、理化性质，促进农业可持续发展的重要举措。有机物料腐熟剂是经现代生物和化学技术，将几十余种有益微生物复合发酵而成的。这些微生物对秸秆进行有机分解，促进秸秆中有机物质、营养元素的快速释放，为作物提供养分，促进作物生长。因此需加強秸秆腐熟剂的推广与应用，实现秸秆科学还田。有研究表明，大田应用腐熟剂，返青期小麦的总根量、总蘖数都增加，利于小麦增产[13]。本试验证明施用有机物料腐熟剂不会影响小麦出苗，可增加小麦叶面积，促进小麦生长;同时快速降解玉米秸秆，可安全高效的应用于小麦生产。

本试验结果发现腐熟剂对小麦叶片SPAD值无显著影响，表明有机物料腐熟剂对小麦叶片叶绿素形成和含氮水平不会产生显著影响。

秸秆直接焚烧对大气造成污染，也会影响土壤生态系统。秸秆还田技术是集约化农业可持续发展的一项重要措施。施用秸秆腐熟剂促进秸秆还田推广应用，保障绿色农业、生态农业的发展。本研究中施用有机物料腐熟剂后，秸秆降解速率明显增加，小粒径秸秆含量也有所增加，6 g/m2的浓度处理120 d后秸秆降解率增加19.28%，通过8目标准筛的秸秆占比增加5.84%。

综上所述，通过秸秆还田模拟试验证明，腐熟剂能有效增加玉米秸秆的降解速率，且有利于小麦生长，可安全有效地应用于小麦生产中。

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