一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法
技术领域
本发明实施例涉及农业生产技术领域，具体涉及一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法。
背景技术
土壤是农业最基本的生产资料，我国农业由于长期保持复种、连作，过量施用化肥的种植习惯，导致土壤生态系统严重退化，出现土壤有机质含量降低、生产能力下降，土壤营养元素含量匮乏或贫富不均，土壤理化性质恶化，土层变浅，结构变差等问题，进而导致种植作物产量下降，品质变差。我国水稻种植面积近4.5亿亩，种植区域以南方稻区为主，占全国总播种面积的93.6％，南方稻区土壤存在土壤板结、酸化、重金属含量超标的问题。
我国秸秆资源丰富，根据国家统计局公布及调查统计，2017年我国秸秆理论资源量为8.55亿吨，可收集资源量约为7.36亿吨，其中，水稻秸秆占比为25.1％，可收集量1.85亿吨。关于秸秆利用，我国在政策上已严格禁止焚烧，要求综合利用，其中直接还田(即肥料化利用)是主要利用方式之一。秸秆还田的优点有：1)是一种最快捷、可大批处理秸秆的有效利用途径；2)秸秆中含有大量的有机碳源及氮磷钾养分含量，秸秆还田可增加土壤有机质和养分，改善土壤物理性状、促进土壤团粒结构形成，提高土壤微生物和土壤酶的活性，增强农田保水抗旱能力，减少化肥用量，增加农作物产量；3)减少焚烧造成的环境破坏，有利于资源循环利用。
由于我国耕作制度的特点，复种指数高，作物间的茬口期短(短则十多天，长则不超过2个月)，作物秸秆直接还田自然腐熟太慢，大量带来一系列危害：1、过量秸秆进入土壤，会影响种子和根系与土壤接触，也造成土壤孔隙太大，不利于保墒保水。2、秸秆中纤维素含量很高，而自然条件下的纤维素酶的酶活很低，使得纤维素降解缓慢，影响下一茬作物的播种、生长。3、秸秆还田会造成病虫害累积。秸秆还田后病虫进入土壤，增加治理难度，而且每茬还田，越积累越多，影响收成，降低粮食品质，增加农药使用量。4、秸秆在土壤中腐烂分解过程是要消耗营养的，需要增加氮肥施入量。增加部分冲抵了秸秆带入养分所节约的费用，导致土壤中有机质含量较低。5、未降解的秸秆在田间，会有漂浮及产生气泡的现象，产生气泡会导致水稻根腐、生长停滞，产生沼气，增加温室气体排放；漂浮秸秆会导致水稻倒伏，并造成日照不足，最终影响水稻产量和品质下降。
为了加快秸秆直接还田的腐熟速度，人们通常会使用秸秆腐熟剂，但是目前市场上秸秆腐熟剂大都是粉剂，使用不方便，且多为微生物菌剂或者复合菌剂，这些菌剂受温度影响大，通常要求环境温度15℃以上，使得其使用受限。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法，以解决现有技术中由于作物秸秆还田腐熟慢导致的土壤保墒保水效果不佳、影响粮食品质、氮肥施入量加大等问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法，所述方法包括如下步骤：
水稻秸秆粉碎还田后先将液态酶制剂在田间均匀喷施在秸秆表面，2-3天后，再将固态土壤调理剂均匀地播撒在稻茬上，然后将秸秆深翻入土；
所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶15-25份、酵素75-85份；所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂45-55份、转炉渣25-35份、矿物肥10-20份、中微量元素3-8份。
进一步地，所述酶制剂的喷施量为80-120毫升/亩；所述土壤调理剂的播撒量为80-120千克/亩。
进一步地，所述酶制剂的喷施量为100毫升/亩；所述土壤调理剂的播撒量为100千克/亩。
进一步地，所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶20份、酵素80份。
进一步地，所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂50份、转炉渣30份、矿物肥15份、中微量元素5份。
进一步地，所述方法还包括如下步骤：
将秸秆深翻入土后，利用雨水或灌溉水保持土壤湿润，注意田间管理，及时追肥、除草，防治病虫害。
进一步地，所述秸秆长度小于10cm。
进一步地，将所述酶制剂用水稀释100-300倍后再进行喷施。
进一步地，所述酶制剂的喷施装置为喷雾器或者无人机。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法在水稻秸秆还田后先喷施液态酶制剂，液态酶制剂中的纤维素分解酶及酵素可快速打破秸秆蜡质层，提升秸秆的降解速度，再播撒改进的固态土壤调理剂以增加土壤有机质，提高土壤微生物含量，达到土壤改良的目的。
本发明实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法采用的酶制剂腐熟速度快，最快可在2周左右收到明显的腐熟促进效果；该酶制剂基本不受地温环境限制，在零度以上都可以促进腐熟；该酶制剂的用量少，市场上的微生物类秸秆腐熟促进剂产品基本上为每亩用量在20公斤，该酶制剂只需要80-120毫升；该酶制剂为液体状，撒施操作简单方便，农户可以用现有的液体喷洒设备进行人工撒施，也适合使用无人机、直升机等大面积撒施操作。
本发明实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法采用的固态土壤调理剂使得水稻增产增质效果明显，平均可以减少化肥用量30％以上，增产15％以上，稻米品质提升1个等级，同时也能降低种植成本(投入品、人工)，降低污染排放。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下各实施例采用的原料具体来源如下：
纤维素酶：北京嘉博文生物科技有限公司提供
酵素：北京嘉博文生物科技有限公司提供
有机源土壤调理剂：沃美克，北京嘉博文生物科技有限公司提供
转炉渣：武汉钢铁集团有限公司提供
矿物肥：钙镁硅肥，张家口根力多生态农业科技有限公司提供
中微量元素：汕头市微补植物营养科技有限公司提供
实施例1
一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法包括如下步骤：
水稻成熟后，采用机械联合收割或人工收获，水稻秸秆全量粉碎还田，秸秆长度小于10cm；
将液态酶制剂用水稀释100-300倍用喷雾器或者无人机在田间均匀喷施在秸秆表面，所述酶制剂的喷施量为100毫升/亩，2-3天后，再将固态土壤调理剂均匀地播撒在稻茬上，然后将秸秆深翻入土，所述土壤调理剂的播撒量为100千克/亩；
将秸秆深翻入土后，利用雨水或灌溉水保持土壤湿润，注意田间管理，及时追肥、除草，防治病虫害。
所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶20份、酵素80份；所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂50份、转炉渣30份、矿物肥15份、中微量元素5份。
实施例2
本实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法除了以下技术特征与实施例1不同，其他技术特征同实施例1：
所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶15份、酵素75份，所述酶制剂的喷施量为80毫升/亩；所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂45份、转炉渣25份、矿物肥10份、中微量元素3份，所述土壤调理剂的播撒量为80千克/亩。
实施例3
本实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法除了以下技术特征与实施例1不同，其他技术特征同实施例1：
所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶18份、酵素78份，所述酶制剂的喷施量为120毫升/亩；所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂55份、转炉渣35份、矿物肥20份、中微量元素8份，所述土壤调理剂的播撒量为90千克/亩。
实施例4
本实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法除了以下技术特征与实施例1不同，其他技术特征同实施例1：
所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶23份、酵素82份，所述酶制剂的喷施量为90毫升/亩；所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂48份、转炉渣28份、矿物肥12份、中微量元素4份，所述土壤调理剂的播撒量为110千克/亩。
实施例5
本实施例一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法除了以下技术特征与实施例1不同，其他技术特征同实施例1：
所述酶制剂包括如下重量份数的原料：纤维素酶25份、酵素85份，所述酶制剂的喷施量为110毫升/亩；所述土壤调理剂由如下重量份数的原料配置而成：有机源土壤调理剂52份、转炉渣33份、矿物肥18份、中微量元素6.5份，所述土壤调理剂的播撒量为120千克/亩。
对比例1
一种利用水稻秸秆还田改良土壤的方法，与实施例1的方法相比，存在以下区别技术特征，其他技术特征同实施例1：
本方法不使用酶制剂及其他任何秸秆腐熟剂，采取秸秆自然还田的方式。
对比例2
一种利用水稻秸秆还田改良土壤的方法，与实施例1的方法相比，存在以下区别技术特征，其他技术特征同实施例1：
本方法将酶制剂用市售秸秆腐熟剂替代。
实验例
以下分别从水稻秸秆降解方面、在土壤改良方面和水稻增产方面说明本发明一种利用水稻秸秆快速降解还田改良土壤的方法的效果。
1、水稻秸秆降解方面：采用实施例1、对比例1和对比例2的方法分别对深翻入土后的秸秆，每隔10-15天进行取样测量秸秆拉力、失重情况和纤维素酶活性，其结果分别如表1、表2、表3。
表1：秸秆拉力(N)
表2：秸秆失重(％)
表3：秸秆纤维素酶活性(％)
由表1、表2、表3的对比结果可以看出，采用本发明实施例1的方法处理水稻秸秆能使秸秆拉力强度显著降低，其秸秆的失重比例大于自然还田秸秆和经市售秸秆腐熟剂处理秸秆的失重比例。同时，采用实施例1方法能显著减少田间秸秆漂浮的情况，产生气泡远少于自然还田处理和经市售秸秆腐熟剂处理后的情况。
2、在土壤改良方面：采用对比例1、对比例2和实施例1方法进行土壤改良后土壤有机质含量为11.8g/kg、12.1g/kg、18.2g/kg，相比于对比例1和对比例2，采用本发明实施例1方法进行土壤改良，土壤有机质增加了6.1-7.4g/kg，土壤微生物含量大量提高，根际土壤假单孢杆菌Pseudomonas和假节杆菌属(Pseudarthrobacter)的比例明显增加。
3、水稻增产方面：采用本发明实施例1、对比例1和对比例2的方法进行土壤改良后得到的水稻生物学指标、产量指标和主要品质指标分别如表4、表5和表6。
表4：生物学指标
表5：产量指标
表6：主要品质指标
由表4、表5和表6的结果可以看出，采用本发明实施例1方法进行土壤改良对水稻营养和生殖生长的促进效果最为明显，显著影响水稻的生物量和穗的分化和生长。相比于对比例1，采用本发明实施例1方法进行土壤改良总分蘖数增加13.9％，有效穗数增加22.4％左右，产量增加14％左右，稻米品质提升为二级米。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
