秸秆还田的效果、问题与对策

农作物秸秆还田是改善土壤理化性质、增加微生物和酶活性、促进作物增产的有效措施,也是农作物秸秆资源化利用的一种重要方式,但秸秆还田也可能会导致作物出苗率降低、加重作物病虫害发生、引起土壤重金属等有毒有害物质积累等负面影响。目前秸秆以直接还田为主,亦有少量通过堆沤、垫圈等方式间接还田。秸秆在土壤中的腐解速度及还田效果主要取决于秸秆的化学组成特别是C/N、土壤微生物状况、土壤温度及水分含量等。下一步,必须强化秸秆还田方法、快速腐解条件及制剂、对下季作物病害影响及防控、农机农艺配套、缓解全球变化能力等研究,完善相关技术与方法,促进秸秆还田快速推广应用。     

不同水稻栽培模式下小麦秸秆腐解特征及对土壤生物学特性和养分状况的影响

采用尼龙网袋法于2007-2008年连续2a在水稻常规栽培和节水灌溉栽培模式下,研究小麦秸秆腐解特征、养分释放规律及对土壤微生物数量、酶活性和养分状况的影响.结果表明:秸秆还田后,在0-30d腐解较快,后期腐解速率逐渐变慢.90d时累计腐解率达到了48.9％-61.3％.秸秆中养分释放速率表现为K＞P＞N≈C.节水栽培模式下小麦秸秆还田腐解率和养分释放率均显著高于常规栽培.秸秆还田后,土壤微生物数量以及土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性均呈现“前期迅速增加,中期急剧减少,后期缓慢减少”的变化特征,而纤维素酶活性呈现“前期剧升、中期缓增、后期骤降”的变化趋势.小麦秸秆在节水栽培模式下还田土壤微生物数量和酶活性均显著高于常规栽培.适当增加秸秆用量可以提高微生物数量和酶活性,用量过高对细菌和放线菌数量有负效应.秸秆还田可显著提高土壤有机碳和养分含量.土壤有机碳、全氮、碱解氮和速效磷含量在整个试验期间均呈增加趋势.速效钾含量在秸秆还田30 d时达到最高,而后则逐渐降低.节水栽培模式下秸秆还田后土壤有机碳和养分含量的提高效应显著高于常规栽培.提高秸秆用量对土壤养分含量有显著的正效应.     

秸秆还田对土壤钾素的影响及其替代钾肥效应研究进展

农作物秸秆是重要的有机资源,其合理有效利用也越来越受到重视。秸秆还田具有增加作物产量、提高土壤有机碳含量、培肥地力、促进养分循环利用和缓解土壤酸化等特点,对减少化肥施用具有重要作用。随着人们对资源高效利用认识的深入,秸秆还田水平正在不断的提高,国内外在秸秆还田对土壤钾素影响等方面的研究也取得了丰硕的成果。本文主要从秸秆还田对土壤钾素、作物产量的影响以及秸秆钾素与化肥钾的等效性等方面对秸秆还田的钾素效应进行了综述。还田秸秆初期主要是通过自身钾素释放提高当季土壤速效钾含量,而长期秸秆还田还可能促进矿物钾的释放;有效的秸秆还田不仅能够为土壤提供大量氮、磷、钾等速效养分,而且能为土壤中的微生物提供丰富的碳源,提高土壤肥力,进而增加作物产量。中国目前秸秆有效还田仍然不足1/3,与欧美国家秸秆还田率相比还具有很大的发展潜力。加强秸秆还田率将能缓解中国耕地土壤钾素缺乏与钾矿资源不足的矛盾。今后应进一步深入研究适宜秸秆还田量及其与化肥钾的合理配置,短期试验结合长期监测以探讨秸秆还田对钾素影响的作用机理,为提高秸秆有效还田,促进土壤-作物钾素高效循环提供理论依据。     

Research and Analysis of Microorganisms in Returning the Corn Straw to Field

以玉米秸秆中木质纤维素的基本结构与组成和降解木质纤维素的微生物与酶类为依据,以解决秸秆还田过程定向快速腐熟关键技术为主,通过对微生物腐熟剂在秸秆腐解过程中定殖能力和腐解率的研究,确立了微生物腐熟剂在玉米秸秆还田中的作用,观察测试了人工加入的微生物菌群对土壤微生物种群数量及土壤酶活性的影响,对其研究测试结果进行了分析。     

微生物在玉米秸秆还田中的作用研究与分析

以玉米秸秆中木质纤维素的基本结构与组成和降解木质纤维素的微生物与酶类为依据,以解决秸秆还田过程定向快速腐熟关键技术为主,通过对微生物腐熟剂在秸秆腐解过程中定殖能力和腐解率的研究,确立了微生物腐熟剂在玉米秸秆还田中的作用,观察测试了人工加入的微生物菌群对土壤微生物种群数量及土壤酶活性的影响,对其研究测试结果进行了分析。     

短期秸秆颗粒还田对小麦-玉米系统作物产量与土壤呼吸的影响

秸秆直接还田易造成土秸混合度差、秸秆腐解慢和幼苗群体质量差等问题,不利于作物稳产和增产.秸秆颗粒具有还田性能好、还田质量高的优点,但还田后对作物生长和土壤碳排放特征的影响仍不清楚.通过田间微区试验,以秸秆不还田和常规粉碎还田为对照,分析了秸秆颗粒还田对冬小麦和夏玉米籽粒产量、还田一年内土壤呼吸速率和土壤碳排放效率的影响,为改进秸秆还田方式提供理论依据.结果表明: 秸秆颗粒还田显著提高了冬小麦和夏玉米籽粒产量,其周年作物产量较秸秆不还田和常规粉碎还田分别显著提高14.0%和5.8%.秸秆颗粒还田促进土壤碳排放,其小麦生长季和玉米生长季土壤呼吸速率和碳累积排放量显著高于秸秆不还田.与常规粉碎还田相比,秸秆颗粒还田显著提高了冬小麦生长季土壤呼吸速率和碳累积排放量15.2%和8.9%,但夏玉米生长季两者无显著差异.此外,秸秆颗粒还田降低了土壤呼吸温度敏感指数(Q₁₀),提高了土壤碳排放效率.与秸秆不还田和常规粉碎还田相比,秸秆颗粒还田土壤呼吸敏感指数显著降低22.6%和10.1%,周年土壤碳排放效率提高2.3%和1.9%.可见,秸秆颗粒还田短期内显著促进土壤碳排放,但由于较高的作物产量,其碳排放效率能维持在较高水平.在黄淮海粮食主产区,秸秆颗粒还田可以作为一种新型的秸秆还田方式,但其土壤碳排放的长期效应仍需进一步研究.     

Bt作物秸秆还田对土壤生态系统的影响研究进展

随着Bt作物种植面积的逐年增加, 人们对Bt作物释放后潜在的安全性也越来越关注。Bt作物释放的Bt蛋白可以主要通过秸秆还田方式进入土壤进而可能会对土壤生态系统造成影响。本文综述了Bt作物秸秆还田释放的Bt蛋白在土壤中的降解及对土壤生态系统影响的研究进展。重点阐述了①Bt作物秸秆还田释放的Bt蛋白在土壤中的降解; ②Bt作物秸秆还田对土壤微生物的影响; ③Bt作物秸秆还田对土壤动物的影响; ④Bt作物秸秆还田对土壤酶活性的影响; ⑤Bt作物秸秆还田对土壤养分含量的影响。从而为Bt作物秸秆还田对土壤环境的生态风险评价提供参考。     

不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响

通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦 玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田对土壤微生物量C、N、P动态变化的影响,并讨论了其与土壤养分和酶活性的关系.结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂处理作物各生育期土壤微生物量C、N、P均表现出高于未施用处理的趋势,并使微生物量N、P达到高峰期的时间提前,对土壤养分调控效果较好.土壤微生物量C、N、P与土壤酶活性在作物各生育期均表现为显著和极显著正相关关系,但与土壤碱解氮、有效磷的相关性受到施肥制度和作物生长的强烈影响.     

纤维素分解菌在农业应用中的研究进展

我国每年产生各种农作物秸秆约80亿t,传统处理方式主要是丢弃和焚烧,,极大的浪费了生物质能资源,同时对环境也造成了极大的污染。通过微生物作用腐熟秸秆后进行还田是当今世界上普遍关注的研究热点,如何加速还田秸秆的腐解是目前研究的难点。纤维素分解菌具有快速腐解纤维素的能力,可显著提高纤维素的腐解率。本文针对纤纤维素分解菌功能、作用及其在农业领域的应用成果进行详尽的阐述和分析。     

土壤呼吸对秸秆与秸秆生物炭还田的响应及其微生物机制

土壤呼吸释放CO_2是温室气体排放的重要途径之一,减少土地利用中温室气体排放、增强土壤碳汇聚能力对于减缓全球温室效应具有重要意义。生物炭具有改善土壤理化性质、增加作物产量、调节土壤微生物性质等特性。本研究采用室外盆栽的方式,以地肤草为目标植物,研究了芦苇、水稻、互花米草三种农林秸秆及其秸秆生物炭还田对土壤的改良效应,以及对土壤呼吸的影响及其微生物机制。结果表明:秸秆及其秸秆生物炭均可改善土壤肥力,促进植物生长,且生物炭改良效果略好于秸秆直接还田。但秸秆生物炭还田的土壤呼吸显著低于秸秆直接还田,其中芦苇生物炭最低。秸秆直接还田可促进土壤β-糖苷酶、脱氢酶和活性微生物量等微生物活性指标,从而促进土壤呼吸,增加土壤CO_2的释放,而生物炭还田对土壤微生物活性无显著的促进作用,反而有一定的抑制作用,这可能是由于生物炭中易降解有机物含量很低,可降解性较低的缘故。     

耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规耕作、深耕、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对冬小麦一夏玉米一年两熟农田土壤微生物数量、酶活性和作物产量的影响.结果表明:深松(耕)和秸秆还田不仅降低了土壤容重,提高了土壤有机碳含量,而且增加了土壤微生物数量、土壤酶活性和作物产量,且二者对夏玉米季的影响大于冬小麦季.与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田处理的20～30 cm土壤容重分别降低8.5％和6.6％,土壤有机碳含量分别提高14.8％和12.4％,土壤微生物数量、土壤酶活性分别提高45.9％、33.9％和34.1％、25.2％,作物产量分别提高18.0％和19.3％,且两处理间无显著差异.说明土壤深松(耕)结合秸秆还田有利于作物产量、土壤微生物数量和酶活性的提高.     

稻草还田对晚稻土微生物及酶活性的影响

通过早稻秸秆翻耕还田对晚稻土微生物数量与活度、秸秆腐解酶活性和氨化、硝化作用强度的动态影响试验研究表明：稻草翻耕还田的条件下,在晚稻生长发育过程中,除土壤放线菌数量一直呈下降态势之外,土壤好气性细菌、厌气性细菌和真菌数量均呈现前期急剧增加、中期缓慢减少、后期迅速减少的变化特征,土壤微生物活度则呈现前期迅速增强、达到最大值,中期迅速下降,后期缓慢回升的变化趋势;土壤木聚糖酶活性与土壤微生物数量变化趋势基本相同,而土壤纤维素酶活性则呈前期增加、中期最高、后期迅速下降的特点;土壤氨化作用强度一直呈下降态势,而土壤硝化作用强度则呈前期增强、中期最高、后期下降的变化趋势.随着稻草还田量的增加,上述土壤微生物数量与活度、秸秆腐解酶活性和氨化和硝化作用强度的动态变化趋势更加明显.土壤微生物及酶活性分析评价发现,在晚稻栽培时,配合水稻专用复混肥一次性施用,以早稻秸秆2500～5000kg/hm^2翻耕还田较为适宜.     

秸秆还田对土壤微生态环境影响的研究进展

秸秆是世界上最丰富的生物质资源之一,秸秆还田作为秸秆利用的主要方式,与农业可持续发展密切相关.微生物是土壤微生态系统中最活跃的生物因子,是土壤质量的重要生物学评价指标,也是受秸秆还田影响最为敏感的土壤因子.为了解秸秆还田所带来的土壤微生态效应,本文从土壤酶活性、微生物生物量、可培养微生物种群及微生物多样性等4个方面进行...     

秸秆、有机肥及氮肥配合使用对水稻土微生物和有机质含量的影响

通过大田试验,研究了秸秆还田、施用有机肥和氮肥对水稻土微生物和土壤有机质含量的影响。试验结果表明:(1)在秸秆还田的情况下,增施氮肥(0-330kg/hm2范围内)可促进秸秆的的腐解;(2)秸秆还田、施用有机肥和氮肥中的单一措施均能不同程度地增加水稻土壤细菌、真菌、放线菌的数量;(3)综合运用秸秆还田、施用有机肥和氮肥措施能协同增加土壤微生物数量,提高土壤生物量态氮和有机质含量,以秸秆还田量为6000kg/hm2、施用有机肥量为4500kg/hm2、施用氮肥量为240kg/hm2效果较佳。     

秸秆集中深还田对设施连作土壤微生物区系和甜瓜根系生长的影响

为解决设施土壤的连作障碍,以开沟起垄的方式,研究不同秸秆深还田对连作土壤微生物、土壤酶活性及甜瓜根系生长的影响。结果表明:秸秆深还田2年后可以改善连作土壤的酸碱度,显著提高土壤有机质含量,其中玉米秸秆还田有机质含量可达17.08 g·kg·~(-1),比对照处理提高12.8%;同时还明显提高了土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶等活性,加快了设施土壤中矿质元素的释放,土壤中速效钾、速效磷含量也有所增加,而碱解氮含量则有所降低。与对照相比,秸秆还田丰富了连作土壤中微生物数量,尤其是玉米秸秆还田处理的连作土壤微生物数量最多,比对照增加了30.1%,连作土壤中细菌和放线菌数量增加,但连作土壤中的真菌数量降低。秸秆深还田显著提高了甜瓜根系鲜重和根系活力,其中玉米秸秆还田的根系鲜重和根系活力分别为8.3 g·plant~(-1)和70.4μg·g~(-1)FW;总之,设施连作土壤秸秆开沟起垄深还田显著改良了设施土壤,促进甜瓜根系生长,其中玉米秸秆还田效果较好,其次是花生秸秆。     

蚯蚓对秸秆还田土壤细菌生理菌群数量和酶活性的影响

在连续7a稻麦轮作系统中,通过测定作物收获后表层土壤(0-20cm)中4种细菌生理菌群数量和4种酶活性的变化,研究接种蚯蚓(Metaphire guillelmi)对秸秆(表施或混施)还田土壤的细菌生理菌群数量和酶活性的影响。试验设5个处理:对照、秸秆表施、秸秆混施、秸秆表施且接种蚯蚓、秸秆混施且接种蚯蚓。结果表明,单独秸秆还田促进了土壤氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌和无机磷分解菌数量增加,且土壤酶活性显著地增强;在秸秆表施方式下,接种蚯蚓使得上述4种细菌生理菌群微生物的数量增加;秸秆混施方式下,接种蚯蚓增加氨化细菌和无机磷分解菌数量,且土壤蛋白酶和蔗糖酶活性显著地增强(P0.05)。另外,蚓粪中4种细菌生理菌群微生物数量和水解酶活性都远远高于其周围土壤。在秸秆还田的作物轮作系统中,蚯蚓活动进一步增加土壤微生物数量和酶活性,对改善农田土壤肥力有着重要意义。     

微生物降解秸秆木质素的研究进展

我国秸秆资源丰富，每年产生逾8亿t作物秸秆。通过秸秆直接还田或肥料化还田不仅可以减少化肥的施用量，缓解农业污染压力，还能实现农作物秸秆的循环利用。木质素结构复杂，且与纤维素和半纤维素相互缠绕，因此秸秆的自然腐解过程中，木质素是主要的限速因子，为了提高降解效率，木质素降解菌的发掘和降解机制也逐渐成为研究热点。本文综述了降解木质素的真菌和细菌的研究现状，对比其真菌和细菌降解特性的优缺点并分析复合降解菌群的优势。随后对木质素降解酶系的酶学性质、在不同微生物中的表达特性进行总结，对木质素降解机制及衍生芳烃代谢路径的研究进展进行综述。最后整理木质素降解微生物在秸秆肥料化技术中的应用进展，并探讨了微生物降解秸秆木质素的应用前景和未来的研究方向。     

Bt 水稻秸秆还田对土壤养分含量的影响

将 Bt 水稻 (b2B138)和常规水稻 (安丰 A)秸秆平铺在装有 20 cm 厚土壤的塑料面包箱上,并加入一定量的腐秆剂, 研究 Bt 水稻秸秆覆盖还田对土壤养分含量的影响 , 同时探讨腐秆剂在此过程中的作用。结果表明 , 与常规水稻秸秆还田相比 , 无论有无腐秆剂的加入, Bt 水稻秸秆还田 120 d 和 180 d 后均能显著增加土壤速效钾含量, 但无腐秆剂加入时, Bt 水稻秸秆还田 120 d 后土壤全氮含量明显下降, Bt 水稻秸秆还田对土壤有机质、碱解氮、速效磷、全磷和全钾含量则没有显著影响。腐秆剂的加入使得 Bt 水稻秸秆还田 120 d 后土壤速效钾含量明显提高, 常规水稻秸秆还田 180 d后土壤速效磷含量也显著提高, 对其他养分指标则没有明显影响。     

微生物转化在秸秆还田中的应用进展

秸秆还田是秸秆资源化利用的主要手段,而微生物转化与秸秆还田息息相关。本文中,笔者主要阐述了焚烧还田、过腹还田、堆沤还田和直接还田4种主要秸秆还田方式的优缺点,并从微生物转化的实现难易程度和秸秆利用率等角度分析了这几种还田方式应用于现代化农业的优劣,多方面论证了秸秆直接还田更符合现代化农业的进程。重点论述了微生物转化在秸秆直接还田中的作用以及提高秸秆转化率的方法,并总结了秸秆直接还田对土壤微生物数量和微生物活性的影响。最后,基于现有研究和我国秸秆还田的实际情况,提出了强化土壤微生物是推进秸秆直接还田的主要发展方向,为我国秸秆还田过程中微生物对秸秆的转化过程与机制研究奠定基础。     

产纤维素酶耐高温真菌在有机肥料生产中的潜在价值

农作物秸秆是农作物生产中一种富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等有效成分的可再生资源,我国每年的农作物秸秆废弃物产量巨大,因此,如何有效地"转废为宝",实现对农作物秸秆废弃物的再利用一直是我国学者关注的问题.秸秆堆腐还田技术是有机废弃物再利用的理想途径之一,其作用原理是利用微生物的分解作用,促使农作物秸秆发酵腐熟后成为优良的绿色有机肥.农作物秸秆属于高纤维素含量废弃物,且纤维素的结构复杂、降解困难,如何加速纤维素的分解是实现农作物秸秆堆肥物料快速分解、达到腐熟的关键问题.已有研究表明,在堆肥中接种高温或耐高温降解菌可促进有机物降解,提高堆肥高温期温度,延长高温期,加快堆肥腐熟.