蘆葦還田的相關(guān)研究簡述

1、蘆葦還田的相關(guān)研究簡述關(guān)于產(chǎn)葦作為有機物料應(yīng)用到土壤改良方面的研究尚少，目前僅有同濟大學(xué)環(huán)境學(xué)院對于產(chǎn)葦及互花米草等作物還田對崇明東灘鹽堿地改良的相關(guān)研究，但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用小麥、水稻、玉米等秸稈還田提高作物產(chǎn)量的應(yīng)用已非常 廣泛且技術(shù)較為成熟，與此同時也有大量的機理及技術(shù)方面的研究。 產(chǎn)葦還田與 農(nóng)作物秸稈還田的本質(zhì)是相同的，差別在于產(chǎn)葦與其他作物在物質(zhì)組成上存在差 異，進而在實際處理中涉及到的相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)上會有所不同。1、研究重點秸稈還田的相關(guān)的機理及技術(shù)研究主要在以下幾個方面：土壤養(yǎng)分變化、土壤理化性質(zhì)變化、微生物數(shù)量及酶活性變化、腐解過程及影響腐解速率的因素等。 大量研究表明，作

2、為土壤微生物的能源物質(zhì)，秸稈還田可以增加微生物數(shù)量和酶 活性，有機物質(zhì)的加速分解和礦物質(zhì)的釋放使土壤的氮、 磷、鉀等營養(yǎng)元素增加， 從而提高土壤養(yǎng)分的有效性，同時，經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的纖維素、木質(zhì)素、 多糖和腐殖酸等黑色膠體物，具有粘結(jié)土粒的能力，同黏土礦物形成有機與無機 的復(fù)合體，促進土壤形成團粒結(jié)構(gòu)，使土壤容量減輕，孔隙度增加，含水量提高， 這樣就增加土壤中水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)能力，提高土壤保水、保肥、供肥的能 力，改善土壤理化性狀。2、還田方式秸稈還田有效的方式有直接翻壓還田和間接堆謳還田。直接還田即作物收獲后的秸稈通過機械化粉碎，均勻地拋撤在地表，隨即翻耕入土，使之腐爛分解。 間接

3、堆謳還田是將秸稈粉碎后加入一定量的動物糞便及及微生物菌劑經(jīng)過一段 時間發(fā)酵后施于田塊?，F(xiàn)階段多采用高溫堆肥方式，既可殺滅病菌，又可快速堆謳成肥，有機質(zhì)和 氮素?fù)p失較少，且積累了一定量的腐殖質(zhì)，因而質(zhì)量較好。高溫堆肥可以采用半坑 式堆積法和地面堆積法堆制。前者的坑深約 1 m后者則不用設(shè)坑。兩者都是需 要通氣溝，以利于好氧微生物的生活，一般發(fā)酵 56 C以上56 d,高溫50 60 C持續(xù)10 d即可，過程中應(yīng)及時補充水分，待堆肥的溫度降低到40 C以下時，高溫堆肥中的有機物就大部分形成腐殖質(zhì)了。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)秸稈還田（包括堆肥還田）雖然可增加土壤有機質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)， 但土壤有機質(zhì)的增加和異養(yǎng)微生

4、物的大量繁殖往往導(dǎo)致土壤呼吸增強，使改良后的土壤成為CO2釋放源。相比較而言，直接翻壓還田比間接堆謳還田是更低碳 化的方式。3、技術(shù)控制秸稈腐解過程一般呈二階段發(fā)酵，第一階段為高溫快速發(fā)酵階段，在適當(dāng) 的控制條件下，好氧微生物得到充足供氧和適當(dāng)水分、養(yǎng)分,實現(xiàn)有機物料的快速 分解；第二階段為腐熟階段，主要完成有機物料的腐殖化作用，二次發(fā)酵在比較溫 和的條件下進行，微生物群落更加豐富，微生物生態(tài)系統(tǒng)進入良性循環(huán)。因此對于 腐解進程的控制主要作用在第一階段， 亦即腐解過程的關(guān)鍵節(jié)點。在直接翻壓還 田方式中，該階段約為前50d,在堆肥發(fā)酵方式中，該階段約為前 5do影響秸稈腐解速率的因素有：秸稈本身

5、的 C/N、腐解環(huán)境含水量、微生物種 類及數(shù)量。若是直接翻壓還田，影響秸稈腐解速率的因素還有還田時間、還田量、 土壤原有的總磷及總氮、翻壓土壤的深度、土壤含水量、土壤酸堿度、土壤質(zhì)地 （砂土、粘土等）等。微生物的增長是以碳素為能源、以氮素為營養(yǎng)的，而有機物對微生物的分解 適宜的碳氮比為25-30 ： 1,多數(shù)秸稈的碳氮比高達50-75: 1,腐解過程中其值 越低分解越快，由于多數(shù)秸稈碳多氮少失衡，微生物活性就會因為氮素供應(yīng)不足 而受限，因而秸稈還田時增施氮源顯得尤為重要。 常用的氮源主要有氮肥（硫酸 錢等）、動物糞便等。秸稈分解過程中形成的微生物量和秸稈分解速率既受有效 氮含量所制約，也受有效

6、C含量所制約，因此，氮素增加應(yīng)適量，過量氮肥施加 反而會降低秸稈分解速率。秸稈腐解過程是一個需水的過程，因此水分控制也是影響腐解速率的重要因 素之一，直接翻壓還田時土壤含水量 16%-20驗最適宜的水分條件，水分過多或 過少都會影響腐解速率，堆謳發(fā)酵時，含水量應(yīng)保持在 60%-70%接種微生物可提高堆肥初期微生物菌數(shù)；接種分解有機物能力強的微生物，使之成為優(yōu)勢菌種；利用菌種間的協(xié)同作用，使微生物種群間的比例及種間關(guān)系 適中，形成復(fù)雜、穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。多個研究中，采用高效菌（ EM及纖維素分 解菌共同組成的菌劑添加到堆肥中使用。EM（ Effective Microorganisms）是一種商業(yè)

7、菌種，由多種微生物如酵母菌、放線菌、乳酸菌、固氮菌、光合菌等經(jīng)特殊方法培養(yǎng)而成的高效復(fù)合微生物 群，作為多種微生物共存的群落，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能廣泛、高效無污染、使用 方便等特點。高效纖維素分解菌和EMIi合，依靠微生物相互間協(xié)同作用，即EM菌的高 效分解作用迅速將堆料中的糖類、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等易分解有機物降解，放出能量，使堆料溫度迅速升高，使纖維素軟化，為纖維素分解菌提供有利的環(huán)境； 同時高效纖維素分解菌快速降解纖維素等大分子物質(zhì)代謝為小分子物質(zhì)，作為EM菌的營養(yǎng)物質(zhì)，因而這些代謝產(chǎn)物不會影響纖維素等大分子物質(zhì)的降解，從而 EM菌、纖維素分解菌形成良好的共代謝關(guān)系，生成復(fù)雜而穩(wěn)定的生態(tài)系

8、統(tǒng)，提高 了堆肥效率。附、相關(guān)研究：1、還田方式方面：秸稈還田能夠增加土壤有機質(zhì)的含量，影響土壤中水溶性有機碳和熱水溶性 有機碳的含量。在直接還田的幾種方式，粉碎還田、覆蓋還田、高荏還田處理中 粉碎還田的農(nóng)田土壤中水溶性有機碳和熱水溶性有機碳的含量比覆蓋還田、高荏還田的高，粉碎還田的農(nóng)田土壤中的水溶性有機碳和熱水溶性有機碳占土壤有機 碳的百分比也最高。秸稈不同還田方式對土壤中溶解性有機碳的影響2、改善土壤結(jié)構(gòu)方面：魏廷舉等試驗發(fā)現(xiàn)，秸稈還田3年，耕層容重降低0.2-0.19g/cm3,非毛管孔 隙增加0.5%-3.0%,大于2mnt徑的團粒增加202.9%,從而使土壤增強了通透性, 提高了地溫

9、，促進了有益生物活性增強等。秸稈還田的經(jīng)濟效益分析及其措施3、提高酶活性方面：季立聲等研究表明，秸稈直接還田后土壤中的蔗糖酶、月尿酶、中性磷酸酶和 過氧化氫酶的數(shù)量明顯增多，各種酶的活性明顯增強，從而促進了土壤有機質(zhì)的 轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分的有效性。桔稈直接還田的土壤生物學(xué)效應(yīng)4、增加微生物數(shù)量方面：曾廣驥等研究表明，秸稈還田后0-20cm耕層細(xì)菌數(shù)和真菌數(shù)分別比不還 田增加142.9%和115.0%。還田后土壤中轉(zhuǎn)化酶活性明顯提高，而轉(zhuǎn)化酶活性與 土壤速效氮含量呈正相關(guān)。有機物料對提高土壤肥力的效應(yīng)分析5、腐解速率方面：秸稈腐解總的特征是前期快，后期慢，且腐解過程主要集中在前8周，第8周 后腐解速度相

10、當(dāng)緩慢,僅為0.2 g/周左右,而16-32周基本不腐解,腐解速度僅 有0.02g/周左右。對于覆蓋還田，由于秸稈中根、葉等比較容易腐解，因此前兩 周會有一個小的腐解高峰，至第4周達到最大。第4周以后開始分解較為難分解 的莖，速度突然減慢，32周內(nèi)可達到腐解50%左右，而前4周就可以達到30流右。 對埋深為5cm和15cm的手宇匕在第1周腐解最快，第2-4周腐解減慢,4周后快速 減慢，前4周秸稈腐解了 40%土壤深度對還田秸稈腐解速度的影響6、影響秸稈腐解的因素：秸稈的C/N的比值：一般情況含氮量大于1.5%-1.7%的有機物就不需要補充氮即可滿足分解過 程中微生物隊氮素的需要，這相當(dāng)于C/N

11、比 值為(25-30) ： 1。而玉米秸稈的 C/N為53 ： 1,明顯大于(25-30) ： 1,其氮素不足，在這種情況下還田的秸稈分 解 緩慢，此時就必須補充氮素加以調(diào)節(jié)。但也有研究表明，調(diào)節(jié)C/N只影響秸稈 的初期分解，其值越低分解越 快，而后期補充氮肥會延緩分解速度，就長時間分 解而言。秸稈還田后碳、氮在土壤中的積累與釋放祜桿類型有機碟/號“廣|全氮全磷C/NC/P麥秸54 L 00L40a 7773. 17016玉米造414 001(1 KOL 3。狄33】& 5花生格369. 0014 1010023.0121 0加入砂土中的秸稈，麥秸、玉米秸自處理培養(yǎng)5065 d后氮素礦化量 超

12、過空白土壤，花生秸自3550 d氮素進入凈礦化階段；施于粘土中的秸稈，麥秸、玉米秸自第85100 d氮素進入礦化階段，花生秸自第5065 d氮素礦化量超過空白土壤 ；本試驗測定表明：在3種供試秸稈中，以麥秸C/N值最大，花生秸最小，因此，麥秸處理的 氮素礦化量最少，而花生秸礦化量最多；作物秸稈在粘土中氮素凈礦化階段推遲的原因可能是粘土中通氣性不良，好氣性微生物活性較低。秸稈單施或配施氮、磷化肥對潮土供應(yīng)氮磷特性的影響氮素添加：有機質(zhì)及全氮含量高的土壤在施用秸稈時配施適量的氮肥和處于較有利的溫度條件下，能夠較快地從微生物對礦質(zhì)氮的固定轉(zhuǎn)向釋放較多的礦質(zhì)氮；麥秸、氮肥與土壤混合培養(yǎng)時氮素的固定、礦

13、化與麥秸的分解秸稈分解過程中形成的微生物量和秸稈分解速率既受有效氮含量所制約，也受有效C含量所制約。The role of available carbon nitrogen in determining the rate of wheat straw decomposition;Carbon and nitrogen transformations in soil and straw duringdecomposition;Microbial respiration and growth during the decomposition of wheat straw;氮肥施加量應(yīng)適中，過量氮

14、肥施加會降低秸稈分解過程中CO邪放量Effect of nitrogen on the mineralization of straw in the soil .土壤含水量：左玉萍等研究表明，秸稈分解過程是一個需水過程，且初期分解量大，需要水 分較多，土壤含水量主要影響秸稈 的前期分解。初期分解中，含水量越高分解速 率越快，而后期差異不大。江長勝等人對三峽地區(qū)秸稈分解速率的研究認(rèn)為，土壤 水分為16%-20%寸，秸稈的分解速率最快。土壤水分過高或過低，秸稈的分解率都 會降低。土壤含水量對秸稈分解的影響及動態(tài)變化有機物料在紫色田巖風(fēng)化碎屑中的腐解及調(diào)控土壤深度土壤深度對秸稈還田的腐解狀況也有影響

15、。覆蓋于地表的要慢于翻埋于土中的分解速率，李新舉等研究表明，埋深5cm的腐解速度最快，埋深15cm稍慢， 覆蓋在表面的最慢。32周后，埋深5cm和15cm的秸稈腐解率為65%以上和 62流右，而覆蓋在表層的僅有50%左右。這是因為土壤微生物主要集中在 0-10 cm的土層中，所以埋深5 cm秸稈腐解最快。Decomposition of surface cro- presidues in long-term studies of dry land agroecosystems土壤深度對還田秸稈腐解速度的影響 菌劑添加有機物堆肥過程一般呈二階段發(fā)酵，第一階段為高溫快速發(fā)酵階段，在適當(dāng) 的控制條件

16、下，好氧微生物得到充足供氧和適當(dāng)水分、養(yǎng)分,實現(xiàn)有機物料的快速 分解，溫度一般在4070C;第二階段為腐熟階段，主要完成有機物料的腐殖化 作用，二次發(fā)酵在比較溫和的條件下進行（60 C以下），微生物群落更加豐富，微生 物生態(tài)系統(tǒng)進入良性循環(huán)。高效菌劑對于堆肥的加速發(fā)酵作用主要表現(xiàn)在第一階 段。堆肥的前兩天內(nèi)，加菌組常溫細(xì)菌數(shù)量快速上升，高效菌的作用使加菌組有 機質(zhì)含量和含水率迅速下降。而在第 46天翻堆后由于有適合的溫度和濕度， 加菌組細(xì)菌數(shù)量達到了曲線中的最高值 ,堆溫甚至超過了 80 C,有機質(zhì)降解 4.6 %，含水率下降7.7%。相比之下，對照組微生物活性依然不強，有機質(zhì)降解4.0%,

17、含水率減少5.6%,積溫和前兩天基本相同。因此在堆肥第一階段，正確調(diào)整堆肥的菌種狀態(tài)可以有效的控制堆肥進程。禽畜糞便高效降解菌對堆肥主要理化指標(biāo)的影響接種微生物促進堆肥腐熟的機理有：（1）提高堆肥初期微生物菌數(shù)；（2） 接種分解有機物能力強的微生物，使之成為優(yōu)勢菌種；（3）利用菌種間的協(xié)同作 用，使微生物種群間的比例及種間關(guān)系適中，形成復(fù)雜、穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。EM（ Effective Microorganisms）是由多種微生物如酵母菌、放線菌、乳酸菌、 固氮菌、光合菌等經(jīng)特殊方法培養(yǎng)而成的高效復(fù)合微生物群，作為多種微生物共 存的群落，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能廣泛、高效無污染、使用方便等特點。高效纖

18、維 素分解菌和EM菌結(jié)合，依靠微生物相互間協(xié)同作用，即EM菌的高效分解作用 迅速將堆料中的糖類、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等易分解有機物降解，放出能量，使堆料溫度迅速升高，使纖維素軟化，為纖維素分解菌提供有利的環(huán)境；同時高效 纖維素分解菌快速降解纖維素等大分子物質(zhì)代謝為小分子物質(zhì)，作為EM菌的營養(yǎng)物質(zhì)，因而這些代謝產(chǎn)物不會影響纖維素等大分子物質(zhì)的降解，從而EM菌、纖維素分解菌形成良好的共代謝關(guān)系，生成復(fù)雜而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，提高了堆肥 效率.纖維素分解菌和EM菌協(xié)同作用在有機廢棄物堆肥中的應(yīng)用 其他因素如土壤酸堿度、土壤溫度、土壤質(zhì)地、秸稈粉碎程度、還田時間和秸稈還田 量等都直接或間接的對土壤微生物活動

19、和土壤酶活性產(chǎn)生影響，從而影響到秸 稈的腐解速度。秸稈不同還田方式對土壤中溶解性有機碳的影響 玉米秸稈還田時間和還田方式對土壤肥力和作物產(chǎn)量的影響7、產(chǎn)葦還田相關(guān)研究：陳金海，李艷麗，王磊,張文侄，王紅麗，付小花，樂毅全，管永健，邱忠虹.兩種基 于產(chǎn)葦秸稈還田的改良措施對崇明東灘圍墾土壤理化性質(zhì)和微生物呼吸的影響 J.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)報,2011,30（02）:307-315.本文在崇明東灘濕地公園設(shè)置了 3塊實驗田，研究基于產(chǎn)葦直接還田（處理I ）和堆肥后還田（處理H ）的處理措施對鹽堿土壤的改良效應(yīng)以及對土壤微生物 呼吸和植物生長的影響，并通過主成分分析法評價僅考慮傳統(tǒng)土壤肥力指標(biāo)及加 和了 土壤微生物呼吸和植物生物量等碳收支指標(biāo)的土壤綜合改良效應(yīng)。處理I,試驗前原場地植物全部收割并原位翻耕入土 ，隨后將150 kg（干重） 產(chǎn)葦破碎為23 cm的產(chǎn) 葦屑，直接撒入土壤表面，在產(chǎn)葦屑表面噴灑 耐鹽菌、 纖維素降解菌后通過翻耕將產(chǎn)葦翻入土壤中。處理II,試驗前原場地植物全部收割并原位翻耕入土 ，將150 kg（干重）產(chǎn)葦 粉碎為23 cm的碎產(chǎn)葦后與耐鹽菌、纖維素降解菌混合，調(diào)節(jié)含水率到60%左 右，按每100 kg產(chǎn)