CN104982159B - 一种秸秆还田方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆还田方法，先收集秸秆，晾干、粉碎，再将粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；过滤除去浸泡液后，将秸秆蒸煮；最后将蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。本发明先将秸秆粉碎，再通过处理液浸泡、蒸煮，然后在有机肥中加入复合增效剂（邻硝基苯酚钠、聚天冬氨酸、蕨麻、赤霉素、羟基乙酰胺、三聚磷酸钠），结合土壤中的微生物，使秸秆所含木质素能完全降解，大大提高了秸秆分解效率，不仅缩短了秸秆还田时间，还减少了玉米秸秆还田条件下小麦根部病害的发生。

Description

一种秸秆还田方法
技术领域
本发明属于农作物应用技术领域，具体涉及一种秸秆还田方法。
背景技术
近年来，随着时代进步和社会发展，秸秆资源的合理利用越来越为人们所关注。一方面作为传统能源材料，秸秆渐渐被石油、天燃气等能源物质所取代；另一方面作物单产水平在不断提高，使剩余的秸秆也越来越多。目前，我国每年各类农作物秸秆的总产量约7亿吨左右。与此同时，由于稻秆缺乏简便有效的利用方法，广大农民为了节约劳动力和抢农时，往往釆用在田间直接焚烧的办法来处理多余的作物秸秆(玉米、水稻、小麦秸秆居多)。这不仅会造成秸秆养分资源的严重浪费，而且秸秆在焚烧过程中所产生的众多有毒气体以及大量烟雾也将会对人们的正常生产活动产生巨大的负面影响。因此,，极探索秸秆养分资源的高效利用技术对于提高秸秆养分资源的利用效率、改善农业生态环境质量以及保持我国农业的可持续发展都将会产生重大影响。
我国目前解决大面积秸秆问题主要靠直接还田，尤其在北方，玉米小麦两熟耕作制度下，大量玉米秸秆连年还田对麦田土壤生态系统已表现出诸多益处，不但有利于积累土壤有机质，而且对降低土壤容重、增加土壤孔隙度、改善土壤通透性，都具有良好效果。但是由于我国复种指数高，倒茬时间间隔短，秸秆C/N高，秸秆在自然状态下难以被微分解，北方一些地区的玉米收割时期，气温一般在10～15℃，秸秆分解更是难上加难，导致玉米秸秆还田后在土壤中被分解转化的周期长，难以作为当季作物的肥源；此外，长期的玉米秸秆还田加重了小麦根部病害发生。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种秸秆还田方法，该方法不仅缩短了秸秆还田时间，还能减少了玉米秸秆还田条件下小麦根部病害的发生。
技术方案：
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，过滤除去步骤2的浸泡液后，将秸秆蒸煮；
步骤4，将步骤3蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺25～55g/L，NaHCO310～40g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺5～12g/L，海藻酸钠12～30g/L，丙二醇10～50mL/L，甲酸20～70mL/L。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在3～5cm。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为5～10L。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中所述处理液中烟酰胺38g/L，NaHCO315g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺9g/L，海藻酸钠22g/L，丙二醇35mL/L，甲酸60mL/L。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中浸泡温度为40～55℃，浸泡时间为2～4h。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中蒸煮压力为7～10bar，蒸煮时间1～2h。
作为上述发明的进一步改进，步骤4中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
作为上述发明的进一步改进，步骤4中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠20～60g/kg、聚天冬氨酸40～120g/kg、蕨麻30～90g/kg、赤霉素25～70g/kg、羟基乙酰胺15～50g/kg、三聚磷酸钠35～80g/kg。
有益效果：
秸秆还田中，秸秆在自然状态下难以被微生物分解，在温度低的北方地区，秸秆分解更加困难，给下茬作物的生长带来了不利影响。木质素降解是秸秆类物质利用的主要瓶颈问题，目前主要是通过发酵法来降解秸秆，但降解效果不是很好，其中的关键点就是木质素的降解，因为木质素与半纤维素连接，把纤维素包裹在里面，造成秸秆很难有效降解。现有的木质素降解方法有很多，物理、化学、生物各类都有，但化学法存在二次污染问题，物理法效率较低，研磨细化或爆破的成本较高，而生物法虽然研究广泛，却并没有真正的应用。本发明先将秸秆粉碎，再通过处理液浸泡、蒸煮，然后在有机肥中加入复合增效剂(邻硝基苯酚钠、聚天冬氨酸、蕨麻、赤霉素、羟基乙酰胺、三聚磷酸钠)，结合土壤中的微生物，使秸秆所含木质素能完全降解，大大提高了秸秆分解效率，不仅缩短了秸秆还田时间，还减少了玉米秸秆还田条件下小麦根部病害的发生。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，过滤除去步骤2所得浸泡液后，将秸秆蒸煮；
步骤4，将步骤3蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。
步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在3cm。
步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为5L
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺25g/L，NaHCO310g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺5g/L，海藻酸钠12g/L，丙二醇10mL/L，甲酸20mL/L。
步骤2中浸泡温度为40℃，浸泡时间为2h。
步骤3中蒸煮压力为7bar，蒸煮时间1h。
步骤4中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
步骤4中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠20g/kg、聚天冬氨酸40g/kg、蕨麻30g/kg、赤霉素25g/kg、羟基乙酰胺15g/kg、三聚磷酸钠35g/kg。
实施例2
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，过滤除去步骤2所得浸泡液后，将秸秆蒸煮；
步骤4，将步骤3蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。
步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在4cm。
步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为7L。
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺38g/L，NaHCO315g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺9g/L，海藻酸钠22g/L，丙二醇35mL/L，甲酸60mL/L。
步骤2中浸泡温度为48℃，浸泡时间为3h。
步骤3中蒸煮压力为8bar，蒸煮时间1.5h。
步骤4中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
步骤4中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠32g/kg、聚天冬氨酸95g/kg、蕨麻58g/kg、赤霉素52g/kg、羟基乙酰胺37g/kg、三聚磷酸钠56g/kg。
实施例3
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，过滤除去步骤2所得浸泡液后，将秸秆蒸煮；
步骤4，将步骤3蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。
步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在5cm。
步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为10L。
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺55g/L，NaHCO340g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺12g/L，海藻酸钠30g/L，丙二醇50mL/L，甲酸70mL/L。
步骤2中浸泡温度为55℃，浸泡时间为4h。
步骤3中蒸煮压力为10bar，蒸煮时间2h。
步骤4中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
步骤4中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠60g/kg、聚天冬氨酸120g/kg、蕨麻90g/kg、赤霉素70g/kg、羟基乙酰胺50g/kg、三聚磷酸钠80g/kg。
对比例1
本实施例与实施例2的区别在于，秸秆粉碎后不经过浸泡直接蒸煮，具体如下：
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1所得秸秆蒸煮；
步骤3，将步骤2蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。
步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在4cm。
步骤2中蒸煮压力为8bar，蒸煮时间1.5h。
步骤3中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
步骤3中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠32g/kg、聚天冬氨酸95g/kg、蕨麻58g/kg、赤霉素52g/kg、羟基乙酰胺37g/kg、三聚磷酸钠56g/kg。
对比例2
本实施例与实施例2的区别在于，秸秆浸泡过滤去除浸泡液后，不经过蒸煮，直接掩埋，具体如下：
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，将步骤2浸泡后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。
步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在4cm。
步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为7L。
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺38g/L，NaHCO315g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺9g/L，海藻酸钠22g/L，丙二醇35mL/L，甲酸60mL/L。
步骤2中浸泡温度为48℃，浸泡时间为3h。
步骤3中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
步骤3中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠32g/kg、聚天冬氨酸95g/kg、蕨麻58g/kg、赤霉素52g/kg、羟基乙酰胺37g/kg、三聚磷酸钠56g/kg。
对比例3
本实施例与实施例2的区别在于，有机肥中不含有复合增效剂，具体如下：
一种秸秆还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，过滤除去步骤2所得浸泡液后，将秸秆蒸煮；
步骤4，将步骤3蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压。
步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在4cm。
步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为7L。
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺38g/L，NaHCO315g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺9g/L，海藻酸钠22g/L，丙二醇35mL/L，甲酸60mL/L。
步骤2中浸泡温度为48℃，浸泡时间为3h。
步骤3中蒸煮压力为8bar，蒸煮时间1.5h。
步骤4中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
性能测定
选择玉米-小麦轮作高产旱地土壤作为试验田，试验前釆集耕层土壤分析其基本理化性质和供试秸秆的养分含量，结果如下：
表一供试土壤的基本理化性质
表二供试秸秆的基本养分(％)
全碳 全氮 全磷 全钾
玉米 48.67 0.539 0.114 1.014
小麦 46.97 0.702 0.087 1.443
按实施例和对比例中所述方法进行试验，自玉米播种后至收获总共约90d，施入种子后，各处理每30d取样一次，整个种植期共取3次；自小麦播种后至收获总共约90d，施入种子后，各处理每30d取样一次，整个种植期共取3次。
取样后样品经洗净、80℃烘干，利用失重法测定秸秆腐解率，稻秆腐解率(％)＝(原結秆重—稻秆残留量)/原稻秆重×100。
分别测定小麦秸秆和玉米秸秆原始样的全碳、全氮、全磷、全钾养分含量。每次取样后测定秸秆的全碳、全氮、全磷、全钾量，计算秸秆养分释放率。取样秸秆以H2SO4-H2O2消煮后，重格酸钾容量法-外加热法测含碳量；凯氏定氮法测定含氮量；钼锑抗比色法测含磷量；火焰光度法测含钾量。养分释放率(％)＝(原始秸秆某养分量一剩余稻杆养分量)/原始秸秆养分量×100。
结果如下：
表三玉米秸秆腐解率(％)
0d 30d 60d 90d
实施例1 0 36 67 89
实施例2 0 41 70 93
实施例3 0 32 65 91
对比例1 0 30 52 78
对比例2 0 34 54 76
对比例3 0 33 55 77
表四小麦秸秆腐解率(％)
0d 30d 60d 90d
实施例1 0 32 70 90
实施例2 0 39 73 92
实施例3 0 33 69 89
对比例1 0 34 52 74
对比例2 0 33 51 75
对比例3 0 36 53 73
表五玉米秸秆养分释放率90d(％)
全碳 全氮 全磷 全钾
实施例1 69.8 70.5 67.5 66.9
实施例2 71.2 74.4 69.9 69.7
实施例3 67.2 71.6 68.3 67.2
对比例1 45.7 47.6 43.2 45.7
对比例2 42.5 48.2 41.5 46.9
对比例3 41.6 45.1 39.9 41.5
表六小麦秸秆养分释放率90d(％)
全碳 全氮 全磷 全钾
实施例1 71.2 68.4 73.5 69.8
实施例2 73.6 70.2 74.9 74.5
实施例3 70.9 69.5 70.4 72.4
对比例1 37.8 49.7 48.7 51.9
对比例2 36.9 45.3 45.6 47.6
对比例3 38.5 47.8 43.2 45.9
由以上结果可知，本发明提供的秸秆还田方法中，玉米秸秆和小麦秸秆的腐解率90天内均可达到90％以上，玉米秸秆和小麦秸秆的养分释放率90天内均可达到70％左右。而对比例中玉米秸秆和小麦秸秆的腐解率仅有75％、玉米秸秆和小麦秸秆的养分释放率在35～50％，这可能是因为秸秆经过粉碎、处理液浸泡、蒸煮，掩埋进田沟后施加的有机肥中加入了复合增效剂(邻硝基苯酚钠、聚天冬氨酸、蕨麻、赤霉素、羟基乙酰胺、三聚磷酸钠)，使秸秆所含木质素能完全降解，从而大大提高了秸秆的分解效率和养分释放率。

Claims (8)

1.一种秸秆还田方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆放入处理液中浸泡；
步骤3，过滤除去步骤2的浸泡液后，将秸秆蒸煮；
步骤4，将步骤3蒸煮后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2中处理液是烟酰胺、NaHCO3、肉豆蔻酰胺丙基二甲胺、海藻酸钠、丙二醇、甲酸的混合水溶液，其中，烟酰胺25～55g/L，NaHCO310～40g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺5～12g/L，海藻酸钠12～30g/L，丙二醇10～50mL/L，甲酸20～70mL/L。
2.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤1中所得粉碎秸秆的颗粒大小在3～5cm。
3.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤2中每1kg秸秆的处理液用量为5～10L。
4.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤2所述处理液中烟酰胺38g/L，NaHCO315g/L，肉豆蔻酰胺丙基二甲胺9g/L，海藻酸钠22g/L，丙二醇35mL/L，甲酸60mL/L。
5.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤2中浸泡温度为40～55℃，浸泡时间为2～4h。
6.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤3中蒸煮压力为7～10bar，蒸煮时间1～2h。
7.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤4中田沟的行间距离为60cm，田沟深度为30cm。
8.根据权利要求1所述的秸秆还田方法，其特征在于：步骤4中所用的有机肥中还含有邻硝基苯酚钠20～60g/kg、聚天冬氨酸40～120g/kg、蕨麻30～90g/kg、赤霉素25～70g/kg、羟基乙酰胺15～50g/kg、三聚磷酸钠35～80g/kg。
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