本發(fā)明屬于農(nóng)作物應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著時(shí)代進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，玉米秸稈資源的合理利用越來越為人們所關(guān)注。一方面作為傳統(tǒng)能源材料，玉米秸稈漸漸被石油、天燃?xì)獾饶茉次镔|(zhì)所取代；另一方面玉米單產(chǎn)水平在不斷提高，使剩余的玉米秸稈也越來越多。與此同時(shí)，由于玉米秸稈缺乏簡(jiǎn)便有效的利用方法，廣大農(nóng)民為了節(jié)約勞動(dòng)力和搶農(nóng)時(shí)，往往采用在田間直接焚燒的辦法來處理多余的玉米秸稈，這不僅會(huì)造成玉米秸稈養(yǎng)分資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且玉米秸稈在焚燒過程中所產(chǎn)生的眾多有毒氣體以及大量煙霧也將會(huì)對(duì)人們的正常生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響。因此，積極探索玉米秸稈養(yǎng)分資源的高效利用技術(shù)對(duì)于提高玉米秸稈養(yǎng)分資源的利用效率、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及保持我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都將會(huì)產(chǎn)生重大影響。我國目前解決大面積玉米秸稈問題主要靠直接還田，尤其在北方，大量玉米秸稈連年還田對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)已表現(xiàn)出諸多益處，不但有利于積累土壤有機(jī)質(zhì)，而且對(duì)降低土壤容重、增加土壤孔隙度、改善土壤通透性，都具有良好效果。但是由于我國復(fù)種指數(shù)高，倒茬時(shí)間間隔短，玉米秸稈c/n高，玉米秸稈在自然狀態(tài)下難以被微生物分解，北方一些地區(qū)的玉米收割時(shí)期，氣溫一般在10～15℃，秸稈分解更是難上加難等因素，導(dǎo)致玉米秸稈還田后在土壤中被分解轉(zhuǎn)化的周期長，難以作為當(dāng)季作物的肥源。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)橛衩捉斩挾抍/n高，在自然狀態(tài)下難以被微生物分解，以及北方地區(qū)玉米收割時(shí)期氣溫較低，玉米秸稈分解困難，從而導(dǎo)致玉米秸稈還田后在土壤中被分解轉(zhuǎn)化的周期長，難以作為當(dāng)季作物肥源的問題。本發(fā)明提供了一種提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法，包括以下步驟：步驟1，玉米收獲后收集秸稈，趁青粉碎成3-10cm的段狀，得到玉米秸稈料渣；步驟2，在收獲后的玉米地挖一個(gè)窖池，挖出一部分泥土堆置在窖池的四周，踩實(shí)作為窖埂，另一部分泥土堆放在旁邊備用；步驟3，將所述玉米秸稈料渣、水、好氧降解助劑按照100-150：20-30：1的質(zhì)量比加入到窖池內(nèi)，混合均勻，得到好氧混合發(fā)酵物；將好氧混合發(fā)酵物在常溫下發(fā)酵，發(fā)酵過程中檢測(cè)發(fā)酵物溫度，當(dāng)溫度升至60℃以上時(shí)，將混合物料翻堆，此后每隔12-24h翻堆一次，并隨時(shí)檢測(cè)物料的含水率，當(dāng)含水率≤25％時(shí)結(jié)束發(fā)酵，得到好氧發(fā)酵產(chǎn)物；其中，所述好氧降解助劑由產(chǎn)黃青霉菌發(fā)酵菌液、丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌發(fā)酵菌液、球紅假單胞菌發(fā)酵液、酸性蛋白酶以及纖維素酶按照2：2：1：1：1的質(zhì)量比混合而成；所述好氧降解助劑中菌落總數(shù)為1.0×108-1.0×1011cfu/ml；步驟4，按照所述好氧發(fā)酵產(chǎn)物：畜禽糞便：厭氧降解助劑為150-200：40-50：1的質(zhì)量比往窖池內(nèi)添加畜禽糞便和厭氧降解助劑，混合均勻后得到厭氧混合發(fā)酵物，在厭氧混合發(fā)酵物上覆蓋備用泥土，發(fā)酵10-15d，當(dāng)厭氧混合發(fā)酵物變軟且呈黑褐色時(shí)結(jié)束發(fā)酵，得到厭氧發(fā)酵產(chǎn)物，所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)物即為玉米秸稈有機(jī)肥；其中，所述厭氧降解助劑由厭氧降解菌劑、碳酸氫銨、過磷酸鈣、草木灰按照80-100：5-10：3-5：1的質(zhì)量比混合而成；其中，所述厭氧降解菌劑是由沼氣發(fā)酵池取樣接種于產(chǎn)甲烷菌培養(yǎng)基中進(jìn)行富集擴(kuò)大培養(yǎng)以及馴化后得到，并且所述厭氧降解菌劑中菌落總數(shù)為1.0×108-1.0×1011cfu/ml；步驟5，將步驟4的玉米秸稈有機(jī)肥從窖池中挖出還田，按照400-500kg/畝的施用量將玉米秸稈有機(jī)肥均勻撒施在田間作為基肥使用，撒施完畢后對(duì)田塊進(jìn)行翻耕即可。優(yōu)選的，所述窖池的尺寸為長2-3m、寬1.5-2m、深1-2m。優(yōu)選的，所述畜禽糞便為鮮雞糞、鮮豬糞、鮮牛糞、鮮羊糞、鮮馬糞中的一種或多種。優(yōu)選的，覆蓋于窖池內(nèi)厭氧混合發(fā)酵物上的泥土的厚度為10-15cm。優(yōu)選的，每升所述產(chǎn)甲烷菌培養(yǎng)基由下述組分組成：0.4g磷酸氫二鉀、2.0g氯化鎂、0.4g磷酸二氫鉀、1.0g酵母浸入液、1.0g氯化銨、2.0g乙酸鈉、0.2g氯化鉀、2.0g氯化鈉、10ml微量元素溶液，余量為無菌水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：1)本發(fā)明提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法首先采用好氧發(fā)酵方法對(duì)玉米秸稈進(jìn)行降解，一方面利用優(yōu)勢(shì)好氧菌將玉米秸稈中大部分難降解的蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素等氧化分解，另一方面利用好氧發(fā)酵產(chǎn)生的高溫來加快玉米秸稈降解的速度，克服北方氣溫較低導(dǎo)致的玉米秸稈分解轉(zhuǎn)化周期長的問題。2)本發(fā)明提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法在好氧發(fā)酵結(jié)束后立即進(jìn)行厭氧發(fā)酵，一方面利用了好氧發(fā)酵階段產(chǎn)生的高溫來維持厭氧發(fā)酵的迅速進(jìn)行，另一方面利用優(yōu)勢(shì)厭氧菌將玉米秸稈進(jìn)一步降解，得到玉米秸稈有機(jī)肥。3)本發(fā)明提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法在厭氧發(fā)酵的時(shí)候增加了氮、磷、鉀營養(yǎng)元素，一方面為厭氧菌提供足夠的營養(yǎng)以維持其降解，另一方面使制備出的玉米秸稈有機(jī)肥中氮、磷、鉀元素充足，有利于進(jìn)一步提高土壤肥力。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實(shí)施，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明中所用產(chǎn)黃青霉菌、丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌、球紅假單胞菌均購買于中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心，下述各實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。實(shí)施例僅以產(chǎn)黃青霉菌、丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌以及球紅假單胞菌為例對(duì)發(fā)明的具體內(nèi)容做詳細(xì)描述，但并不限制本發(fā)明中三種微生物來源的選擇，具體發(fā)酵菌液的制備過程如下：步驟1，將產(chǎn)黃青霉菌、丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌以及球紅假單胞菌分別活化至各自的保藏用斜面培養(yǎng)基，26-37℃培養(yǎng)16-72h；其中，三種微生物的保藏用斜面培養(yǎng)基配方如下：每升產(chǎn)黃青霉菌培養(yǎng)基由下述組分組成：葡萄糖20g、蛋白胨5g、麥芽汁100ml、瓊脂15克、余量為無菌水；每升丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌培養(yǎng)基由下述組分組成：玉米粉100g、酵母膏3g、瓊脂15g、余量為無菌水；每升球紅假單胞菌培養(yǎng)基由下述組分組成：酵母膏1.0g、氯化銨1.0g、磷酸氫二鉀0.2g、四水氯化錳0.3g、五水硫酸銅2.0mg、氯化鈉0.5g、碳酸氫鈉1.0g、醋酸鈉2.0g、七水硫酸鋅3.0mg，余量為無菌水；步驟2，將活化好的菌種分別接種于各自液體培養(yǎng)基中，在26-37℃下以120r/min的振蕩速度培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長期，得到各菌種種子液；其中，三種微生物的液體培養(yǎng)基配方與斜面培養(yǎng)基配方相同，配制過程中不需添加瓊脂；步驟3，往種子罐中分別投加上述三種微生物的液體培養(yǎng)基，然后于120℃滅菌20min，冷卻后分別加入1.5l上述培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期的種子液，培養(yǎng)溫度28-37℃，攪拌轉(zhuǎn)速120r/min，通氣量1：1.2(與發(fā)酵液體積比)，培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，得到各菌種發(fā)酵種子液。步驟4，往發(fā)酵罐中分別投加上述三種微生物的液體培養(yǎng)基，然后于120℃滅菌20min，冷卻后分別加入150l上述發(fā)酵種子液，各菌株的發(fā)酵條件分別為：產(chǎn)黃青霉菌，發(fā)酵培養(yǎng)溫度28℃，轉(zhuǎn)速150r/min，通氣量1：1.2(與發(fā)酵液體積比)，培養(yǎng)48h后得到產(chǎn)黃青霉菌發(fā)酵菌液；丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌，發(fā)酵培養(yǎng)溫度36℃，轉(zhuǎn)速150r/min，通氣量1：1(與發(fā)酵液體積比)，培養(yǎng)72h后得到丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌發(fā)酵菌液；球紅假單胞菌，發(fā)酵培養(yǎng)溫度30℃，轉(zhuǎn)速150r/min，通氣量1：1(與發(fā)酵液體積比)，培養(yǎng)24h后得到球紅假單胞菌發(fā)酵菌液；實(shí)施例1一種提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法，具體包括以下步驟：步驟1，玉米收獲后收集秸稈，趁青粉碎成3cm的段狀，得到玉米秸稈料渣；步驟2，在收獲后的玉米地挖一個(gè)長3m、寬1.5m、深1m的窖池，挖出的泥土一部分堆置在窖池的四周，踩實(shí)作為窖埂，另一部分堆放在旁邊備用；步驟3，將步驟1中的玉米秸稈料渣、水、好氧降解助劑按照100：20：1的質(zhì)量比加入到窖池內(nèi)，混合均勻，得到好氧混合發(fā)酵物；將好氧混合發(fā)酵物在常溫下發(fā)酵，發(fā)酵過程中檢測(cè)發(fā)酵物溫度，當(dāng)溫度升至62℃時(shí)，將混合物料翻堆，此后每隔12h翻堆一次，并隨時(shí)檢測(cè)物料的含水率，檢測(cè)到含水率為22％時(shí)結(jié)束發(fā)酵，得到好氧發(fā)酵產(chǎn)物；其中，好氧降解助劑由產(chǎn)黃青霉菌發(fā)酵菌液、丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌發(fā)酵菌液、球紅假單胞菌發(fā)酵液、酸性蛋白酶以及纖維素酶按照2：2：1：1：1的質(zhì)量比混合而成；好氧降解助劑中菌落總數(shù)為1.0×108cfu/ml；步驟4，按照所述好氧發(fā)酵產(chǎn)物：鮮雞糞：厭氧降解助劑為150：50：1的質(zhì)量比往窖池內(nèi)添加鮮雞糞和厭氧降解助劑，混合均勻后得到厭氧混合發(fā)酵物，在厭氧混合發(fā)酵物上覆蓋10cm厚的備用泥土，發(fā)酵10d，當(dāng)厭氧混合發(fā)酵物變軟且呈黑褐色時(shí)結(jié)束發(fā)酵，得到厭氧發(fā)酵產(chǎn)物，該厭氧發(fā)酵產(chǎn)物即為玉米秸稈有機(jī)肥；其中，厭氧降解助劑由厭氧降解菌劑、碳酸氫銨、過磷酸鈣、草木灰按照100：5：3：1的質(zhì)量比混合而成；其中，厭氧降解菌劑是由沼氣發(fā)酵池取樣接種于產(chǎn)甲烷菌培養(yǎng)基中進(jìn)行富集擴(kuò)大培養(yǎng)以及馴化后得到，并且厭氧降解菌劑中菌落總數(shù)為1.0×108cfu/ml；步驟5，將步驟4的玉米秸稈有機(jī)肥從窖池中挖出還田，按照400kg/畝的施用量將玉米秸稈有機(jī)肥均勻撒施在田間作為基肥使用，撒施完畢后對(duì)田塊進(jìn)行翻耕即可。實(shí)施例2一種提高土壤肥力的玉米秸稈還田方法，具體包括以下步驟：步驟1，玉米收獲后收集秸稈，趁青粉碎成10cm的段狀，得到玉米秸稈料渣；步驟2，在收獲后的玉米地挖一個(gè)長2m、寬2m、深2m的窖池，挖出的泥土一部分堆置在窖池的四周，踩實(shí)作為窖埂，另一部分堆放在旁邊備用；步驟3，將步驟1中的玉米秸稈料渣、水、好氧降解助劑按照150：30：1的質(zhì)量比加入到窖池內(nèi)，混合均勻，得到好氧混合發(fā)酵物；將好氧混合發(fā)酵物在常溫下發(fā)酵，發(fā)酵過程中檢測(cè)發(fā)酵物溫度，當(dāng)溫度升至65℃時(shí)，將混合物料翻堆，此后每隔24h翻堆一次，并隨時(shí)檢測(cè)物料的含水率，當(dāng)含水率為23％時(shí)結(jié)束發(fā)酵，得到好氧發(fā)酵產(chǎn)物；其中好氧降解助劑由產(chǎn)黃青霉菌發(fā)酵菌液、丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌發(fā)酵菌液、球紅假單胞菌發(fā)酵液、酸性蛋白酶以及纖維素酶按照2：2：1：1：1的質(zhì)量比混合而成；好氧降解助劑中菌落總數(shù)為1.0×1011cfu/ml；步驟4，按照所述好氧發(fā)酵產(chǎn)物：鮮豬糞：厭氧降解助劑為200：40：1的質(zhì)量比往窖池內(nèi)添加鮮豬糞和厭氧降解助劑，混合均勻后得到厭氧混合發(fā)酵物，在厭氧混合發(fā)酵物上覆蓋厚度為15cm的備用泥土，發(fā)酵15d，當(dāng)厭氧混合發(fā)酵物變軟且呈黑褐色時(shí)結(jié)束發(fā)酵，得到厭氧發(fā)酵產(chǎn)物，所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)物即為玉米秸稈有機(jī)肥；其中，厭氧降解助劑由厭氧降解菌劑、碳酸氫銨、過磷酸鈣、草木灰按照80：10：5：1的質(zhì)量比混合而成；其中，厭氧降解菌劑是由沼氣發(fā)酵池取樣接種于產(chǎn)甲烷菌培養(yǎng)基中進(jìn)行富集擴(kuò)大培養(yǎng)以及馴化后得到，并且厭氧降解菌劑中菌落總數(shù)為1.0×1011cfu/ml；步驟5，將步驟4的玉米秸稈有機(jī)肥從窖池中挖出還田，按照500kg/畝的施用量將玉米秸稈有機(jī)肥均勻撒施在田間作為基肥使用，撒施完畢后對(duì)田塊進(jìn)行翻耕即可。需要說明的是，每升產(chǎn)甲烷菌培養(yǎng)基中包含下述組分：0.4g磷酸氫二鉀、2.0g氯化鎂、0.4g磷酸二氫鉀、1.0g酵母浸入液、1.0g氯化銨、2.0g乙酸鈉、0.2g氯化鉀、2.0g氯化鈉、10ml微量元素溶液，余量為無菌水。實(shí)施例1-2的玉米秸稈還田方法均提高了土壤肥力，且實(shí)施例1-2的試驗(yàn)方法均以小麥高產(chǎn)旱地土壤作為試驗(yàn)田，其中，玉米秸稈機(jī)械還田時(shí)玉米秸稈的施用量為500kg/畝，分別采集試驗(yàn)前以及試驗(yàn)3年后的耕層土壤，分析其基本的理化數(shù)值，具體結(jié)果見表1：表1試驗(yàn)前后土壤理化性質(zhì)從表1可以看出，采用實(shí)施例1-2的玉米秸稈還田方法后，土壤的理化性質(zhì)得到了很大的改變，不僅土壤中營養(yǎng)元素的含量大量增加，肥力大大提高，而且還降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。從表1中還可以看出，玉米秸稈采用機(jī)械還田的方式，不僅秸稈腐爛時(shí)間長，而且秸稈腐爛后土壤中氮元素、磷元素增量相對(duì)于實(shí)施例1和實(shí)施例來說均較小，這是因?yàn)橛衩捉斩捴泻械牡自剌^低，而且氮磷元素還要受土壤環(huán)境(空氣、溫度、水分、微生物活動(dòng))以及作物活力與呼吸強(qiáng)度的影響，含量會(huì)進(jìn)一步降低，為了維持作物生長，一般需要另外施加復(fù)合肥，而實(shí)施例1和實(shí)施例2在厭氧發(fā)酵的時(shí)候就補(bǔ)充了氮、磷、鉀元素，不僅在厭氧發(fā)酵階段提供了足夠的n以降低c/n，維持微生物正常生長，并且剩余的大量氮、磷、鉀元素還會(huì)遺留在發(fā)酵得到的秸稈有機(jī)肥中，還田后能夠滿足土壤微生物和作物生長的需要。在玉米高產(chǎn)旱地上采用實(shí)施例1和實(shí)施例2的玉米秸稈有機(jī)肥還田后開始播種小麥，同時(shí)以施用500kg/畝玉米秸稈的機(jī)械還田方式的小麥高產(chǎn)旱地作為對(duì)比來播種小麥，在小麥生長的過程中不再施加其它肥料，待小麥?zhǔn)斋@后記錄其產(chǎn)量，具體結(jié)果見表2：表2小麥產(chǎn)量項(xiàng)目小麥產(chǎn)量(kg/hm2)玉米秸稈機(jī)械還田5622.5實(shí)施例16484.0實(shí)施例26442.0從表2可以看出，實(shí)施例1的方法種植小麥后，相對(duì)于玉米秸稈機(jī)械還田方式種植的小麥來說，小麥的產(chǎn)量提高了15.32％；實(shí)施例2的方法種植小麥后，相對(duì)于玉米秸稈機(jī)械還田的方式種植的小麥來說，小麥的產(chǎn)量提高了14.57％，由此可見，本發(fā)明的玉米秸稈還田方法能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。本發(fā)明在對(duì)玉米秸稈進(jìn)行粉碎時(shí)，趁青粉碎，可以減少秸稈內(nèi)糖分損失，對(duì)加快秸稈腐解，增加土壤養(yǎng)分有重要作用；玉米秸稈中富含多種養(yǎng)分，還含有各種微量元素，經(jīng)過發(fā)酵后能夠給土壤中微生物提供足夠的養(yǎng)分，還能蓄積用于植物生長所需的養(yǎng)分，本發(fā)明首先采用好氧發(fā)酵方法對(duì)玉米秸稈進(jìn)行降解，一方面利用優(yōu)勢(shì)好氧菌和生物酶破壞玉米秸稈的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有效促進(jìn)淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素等有效成分的溶出，從而使大部分難降解的蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素等氧化分解，以減輕后續(xù)厭氧降解的壓力，另一方面，好氧發(fā)酵產(chǎn)生60-70℃的高溫來加快玉米秸稈降解的速度，克服了北方氣溫較低導(dǎo)致的玉米秸稈分解轉(zhuǎn)化周期長的問題；在好氧發(fā)酵結(jié)束后立即進(jìn)行厭氧發(fā)酵，好氧發(fā)酵末期的溫度也能維持在40℃作用，該溫度能夠支持并促進(jìn)厭氧降解反應(yīng)的進(jìn)行；此外，厭氧發(fā)酵的時(shí)候不僅加入了厭氧降解菌劑，還加入了畜禽糞便，畜禽糞便作為玉米秸稈降解促進(jìn)劑，在厭氧降解菌劑的作用下，加速了玉米秸稈的腐爛，有利于厭氧降解周期的縮短；厭氧發(fā)酵的時(shí)候還增加了氮、磷、鉀營養(yǎng)元素，一方面為厭氧菌提供足夠的營養(yǎng)以維持其生存，另一方面能使制備出的玉米秸稈有機(jī)肥中氮、磷、鉀元素含量高，有利于進(jìn)一步提高土壤肥力。需要說明的是，本發(fā)明權(quán)利要求書中涉及數(shù)值范圍時(shí)，應(yīng)理解為每個(gè)數(shù)值范圍的兩個(gè)端點(diǎn)以及兩個(gè)端點(diǎn)之間任何一個(gè)數(shù)值均可選用，由于采用的步驟方法與實(shí)施例1-2相同，為了防止贅述，本發(fā)明的描述了優(yōu)選的實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。當(dāng)前第1頁12