CN112939641A

CN112939641A - 一种稻杆快腐还田的方法

Info

Publication number: CN112939641A
Application number: CN202110394919.3A
Authority: CN
Inventors: 王瑾; 王吉平; 苏天明; 张野
Original assignee: Guangxi Zhuang Nationality Autonomous Region Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Guangxi Zhuang Nationality Autonomous Region Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2041-04-13
Also published as: CN112939641B

Abstract

本发明涉及农业废弃物处理技术领域，具体公开了一种稻杆快腐还田的方法，包括：将稻杆切碎成短杆，层铺成堆体，每层喷洒水使短杆含水量达到60~70%，同时将微生物发酵剂撒在短杆上，进行堆肥发酵；当堆肥发酵处理10~15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒草酸溶液混匀，然后继续发酵30~40天，得到腐熟稻杆有机肥；将腐熟稻杆有机肥撒在田地表面，然后旋耕入土壤中，完成稻杆还田。本发明的稻杆快腐还田的方法中，采用多种菌剂配合发酵稻杆，大大缩短了稻杆发酵分解时间，实现了稻杆快腐还田，稻杆腐熟变成有机肥施用在田间，提高田地土壤肥力，可作为下一季水稻作物肥源，减少化肥的施用量，提高水稻产量和品质。

Description

一种稻杆快腐还田的方法

技术领域

本发明属于农业废弃物处理技术领域，特别涉及一种稻杆快腐还田的方法。

背景技术

随现代农业发展速度的加快，农业资源和环境承受的压力也相应加大，生态环境恶化、资源高耗型生产方式已成为我国社会经济可持续发展的桎梏，尤其是现代农业集约化和规模化的发展，造成了农业废弃物的大量积累，进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题。农作物秸秆是一种重要的生物资源，秸秆中含有丰富的氮、磷、钾及有机质等养分，是未被充分利用的农产品资源。我国稻杆的年产量达2亿吨，是丰富的可再生资源，由于稻杆的产量大，体积大，不方便运输，自然降解极其缓慢以及稻杆利用技术发展迟缓等原因，导致绝大多数稻杆没有被有效利用，而是被焚烧或弃置在自然环境中，造成了极大的环境污染和严重的资源浪费。将稻杆就地还田，是对稻杆废弃物资源化再利用的良好途径，能够减少运输成本、提高田地养分、改善土壤结构，对农业资源的循环利用和保护环境具有重大意义。

通过稻杆还田，能有效增加土壤有机质含量、改良土壤、加速生土熟化、提高土壤肥力；改善植株性状，提高作物产量；改善土壤性状，增加团粒结构等优点。但是目前常规的稻杆还田方法存在稻杆在土壤中被分解转化的周期长难以作为当季作物肥源的问题。因此采取合理的稻秆还田措施，才能起到良好的还田效果。因此，研究一种可行的稻杆还田方法，对无公害农业生产以及农业可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稻杆快腐还田的方法，从而克服稻杆还田过程中存在的稻杆腐熟慢、在土壤中转化周期长难以作为当季作物肥源等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种稻杆快腐还田的方法，包括以下步骤：

(1)将稻杆切碎成长度小于20cm短杆，将短杆层铺成堆体，单层厚度为30～40cm，层数为3～4层，每层喷洒水使短杆含水量达到60～70％，同时将微生物发酵剂撒在短杆上，进行堆肥发酵；所述微生物发酵剂，按重量份计，包括微生物混合菌剂2～3份、麦麸8～15份、红糖4～6份；所述微生物混合菌剂按重量份计由枯草芽孢菌3～5份、康氏木霉6～8份、白腐菌5～7份、黑曲霉4～6份组成；

(2)当堆肥发酵处理10～15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒草酸溶液，混匀，然后继续发酵30～40天，得到腐熟稻杆有机肥；

(3)将腐熟稻杆有机肥撒在田地表面，然后旋耕入土壤中，完成稻杆还田。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述微生物发酵菌剂的加入量为所述短杆重量的3～5％。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述步骤(2)中，草酸溶液的质量百分比浓度为5～10％，喷洒量为发酵短杆重量的4％～6％。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述步骤(2)中，翻堆处理时加入硅藻土，硅藻土的加入量为发酵短杆重量的10～15％。硅藻土在稻杆发酵过程中具有通气和通湿性，为微生物提供适宜的生长环境，有利于微生物迅速分解有机物，加速稻杆堆肥腐熟；硅藻土为多孔状能够改善土壤结构。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述硅藻土为改性硅藻土，所述改性硅藻土的制备方法包括以下步骤：

①将100～200目硅藻土放入质量百分比浓度为40～50％的硫酸水溶液超声处理1～2h，过滤洗涤至中性，烘干，在500～650℃焙烧2～3h，得到提纯硅藻土；采用硫酸溶液处理-高温焙烧具有清理硅藻土表面和微孔内的杂质、增加硅藻土的比表面积和吸附点位；

②将步骤①得到的提纯硅藻土加入盐酸溶液配制成悬浊液，所述提纯硅藻土重量与所述盐酸溶液体积比为1g:50～60ml，将苯胺加入悬浊液中，持续搅拌2～3h；然后加入硫酸亚铁水溶液搅拌混合均匀，再加入过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为0.8～1:1，搅拌反应12～20h，过滤得到固体产物，将固体产物洗涤、烘干，得到改性硅藻土。土壤中的氮素主要以NH4+和NO3^-形式存在，硅藻土颗粒表面带有负电性，能够吸附土壤中的部分氮素；硅藻土经过改性，聚苯胺通过氢键作用吸附在硅藻土表面，聚苯胺质子化，表面带正电荷，改性硅藻土表面部分吸附点位吸附聚苯胺，部分表现为正电性，能够进一步吸附土壤中的氮素，减少土壤中氮素流失，提高氮肥利用率。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述步骤②中，盐酸溶液浓度为1.0～1.5mol/L，苯胺的加入量为提纯硅藻土重量的15～22％。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述步骤②中，硫酸亚铁水溶液的质量百分比浓度为5～8％，硫酸亚铁水溶液的加入量为苯胺的质量8～10％；过硫酸铵的加入形式为：将过硫酸铵溶解在水中制成质量百分比浓度为4.5～6％过硫酸铵溶液进行滴加。

优选的，上述稻杆快腐还田的方法中，所述步骤②中，烘干具体为在50～60℃下真空烘干24～48h。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的稻杆快腐还田的方法中，采用多种菌剂配合发酵稻杆，大大缩短了稻杆发酵分解时间，实现了稻杆快腐还田，解决了稻杆还田腐熟慢问题，稻杆腐熟变成有机肥施用在田间，提高田地土壤肥力，可作为下一季水稻作物肥源，减少化肥的施用量，提高水稻产量和品质。将稻杆循环利用，减少农业资源浪费，有利于农业的可持续发展。

2.本发明稻杆快腐还田的方法中采用微生物混合菌剂对稻杆进行发酵处理，选用的微生物混合菌剂能够产生纤维素酶、漆酶、木聚糖酶等不同酶，不同酶在纤维素、半纤维和木质素不同位置的活化和降解情况不同，不同酶联合处理可以快速高效靶向活化降解，达到稻杆快速降解腐熟的目的。

3.本发明稻杆快腐还田的方法中在翻堆处理加入草酸溶液，有利于进一步分解活化木质素，提高腐熟稻杆肥力；此外木质素进一步活化，木质素中的更多的活性基团(如酚羟基、醇羟基等)暴露出来，能够提高木质素螯合能力，活化的木质素能有效的螯合中微量元素(如硅、钙、镁等)，使中微量元素易于被植物吸收，促进植物生长。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

本实施例提供了一种稻杆快腐还田的方法，包括以下步骤：

(1)将稻杆切碎成长度小于20cm短杆，将短杆层铺成堆体，单层厚度为30cm，层数为4层，每层喷洒水使短杆含水量达到65～70％，同时将微生物发酵剂撒在短杆上，微生物发酵菌剂的加入量为短杆重量的4％，进行堆肥发酵；微生物发酵剂按重量份计包括微生物混合菌剂3份、麦麸13份、红糖6份；所述微生物混合菌剂按重量份计由枯草芽孢菌4份、康氏木霉8份、白腐菌6份、黑曲霉5份组成；

(2)当堆肥发酵处理15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒质量百分比浓度为8％的草酸溶液混匀，草酸的喷洒量为发酵短杆重量的5％，然后继续发酵40天，得到腐熟稻杆有机肥；

实施例2

本实施例提供了一种稻杆快腐还田的方法，包括以下步骤：

(1)将稻杆切碎成长度小于20cm短杆，将短杆层铺成堆体，单层厚度为40cm，层数为4层，每层喷洒水使短杆含水量达到65～70％，同时将微生物发酵剂撒在短杆上，微生物发酵菌剂的加入量为短杆重量的5％，进行堆肥发酵；微生物发酵剂按重量份计包括微生物混合菌剂2份、麦麸10份、红糖5份；所述微生物混合菌剂按重量份计由枯草芽孢菌3份、康氏木霉6份、白腐菌5份、黑曲霉6份组成；

(2)当堆肥发酵处理15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒质量百分比浓度为5％的草酸溶液混匀，草酸的喷洒量为发酵短杆重量的6％，然后继续发酵40天，得到腐熟稻杆有机肥；

实施例3

本实施例提供了一种稻杆快腐还田的方法，包括以下步骤：

(2)当堆肥发酵处理15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒质量百分比浓度为8％的草酸溶液，草酸的喷洒量为发酵短杆重量的5％，添加重量为发酵短杆的12％硅藻土，混匀，然后继续发酵30天，得到腐熟稻杆有机肥；

实施例4

本实施例提供了一种稻杆快腐还田的方法，包括以下步骤：

(2)当堆肥发酵处理15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒质量百分比浓度为8％的草酸溶液，草酸的喷洒量为发酵短杆重量的5％，添加重量为发酵短杆的12％改性硅藻土，混匀，然后继续发酵30天，得到腐熟稻杆有机肥；

改性硅藻土的制备方法包括以下步骤：

①将100～200目硅藻土放入质量百分比浓度为40％的硫酸水溶液超声处理2h，过滤洗涤至中性，烘干，在600℃焙烧2h，得到提纯硅藻土；

②将步骤①得到的提纯硅藻土加入浓度为1.5mol/L盐酸溶液配制成悬浊液，提纯硅藻土重量与盐酸溶液体积比为1g:50ml；将苯胺加入悬浊液中，苯胺的加入量为提纯硅藻土重量的18％，持续搅拌3h；然后加入质量百分比浓度为6％硫酸亚铁水溶液搅拌混合均匀，硫酸亚铁水溶液的加入量为苯胺的质量10％；再滴加质量百分比浓度为5％过硫酸铵溶液，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1:1，搅拌反应20h，过滤得到固体产物，将固体产物洗涤、60℃真空烘干24h，得到改性硅藻土。

对比例1

本对比例提供了一种稻杆还田的方法，包括以下步骤：

(2)当堆肥发酵处理15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，然后继续发酵40天，得到腐熟稻杆有机肥；

试验例

将前一年种植的水稻收获后的稻杆作为稻杆原料，每亩收获的稻杆为450kg。在田间进行稻杆快腐还田和水稻种植试验，共分为CK、S1、S2、S3、S4、S5共6个处理组，每个处理组种植面积为1亩，6个处理组的田间土壤相同。CK为空白对照组稻杆不还田不施肥，其他5组按照水稻的需氮、磷、钾量投入相等氮、磷、钾养分总量，总施氮量为9.5kg(N)/亩，总施磷量为4.275kg(P₂O₅)/亩，总施钾量为8.55kg(K₂O)/亩，施用方式为氮肥按基肥：分蘖肥：穗肥＝4：2：4施用，钾肥按基肥：穗肥＝8.5：1.5施用，磷肥一次性做基肥施用。S1组全部施用常规化肥作为基肥，S2组为按照实施例1提供的方法进行稻杆全量还田作为基肥，不足量时采用化肥补足，S3组为按照实施例3提供的方法进行稻杆全量还田，不足量时采用化肥补足，S4为按照实施例4提供的方法进行稻杆全量还田，不足量时采用化肥补足，S5为按照对比例1提供的方法进行稻杆全量还田，不足量时采用化肥补足，化肥采用尿素(含N 46％)、钙镁磷肥(含P₂O₅ 12％)和氯化钾(含K₂O 60％)。S2～S5组稻杆处理后氮、磷、钾养分含量见表1。各组的肥料形式和用量见表2。水稻品种为深两优8386，每组水稻种植方式和种植密度相同。水稻种植后，6个处理组的管理措施相同，按照一般高产栽培田进行管理。统计各组水稻的每穗粒数、结实率、千粒重和产量。

表1不同处理后稻杆中氮、磷、钾含量

组别	处理方法	氮N(wt.％)	磷P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>(wt.％)	钾K<sub>2</sub>O(wt.％)
					S2	实施例1	0.658	0.139	1.496
S3	实施例3	0.692	0.138	1.503
					S4	实施例4	0.715	0.141	1.528
S4	对比例1	0.643	0.131	1.473

表2各组的肥料形式和用量

各组水稻的每穗粒数、结实率、千粒重和产量见表3，由表3可以知，采用本发明的方法进行稻杆快腐还田后种植水稻，水稻的产量提高3.3～6.5％，水稻的品质也得到了提升。从表2和表3可以看出采用本发明的方法实现了稻杆快腐还田，稻杆腐熟变成有机肥施用在田间，提高田地土壤肥力，减少化肥的施用量，提高水稻产量和品质。

按照公式：氮肥农学利用率(kg·kg^-1(N))＝(施氮区产量-空白区产量)/总施氮量，计算各组的氮肥农学利用率，结果如表4所列。从表4中可以看出，本发明的稻杆快腐还田方法有利于提高氮肥利用率，加入硅藻土和改性硅藻土能进一步减少土壤中氮素流失和提高氮肥利用率。

表3各组水稻的每穗粒数、结实率、千粒重和产量

表4各组的氮肥农学利用率

组别	氮肥农学利用率(kg·kg<sup>-1</sup>(N))
		S1	18.6
S2	20.5
		S3	21.5
S4	22.4
		S5	20.1

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims

1.一种稻杆快腐还田的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将稻杆切碎成长度小于20cm短杆，将短杆层铺成堆体，单层厚度为30~40cm，层数为3~4层，每层喷洒水使短杆含水量达到60~70%，同时将微生物发酵剂撒在短杆上，进行堆肥发酵；所述微生物发酵剂，按重量份计，包括微生物混合菌剂2~3份、麦麸8~15份、红糖4~6份；所述微生物混合菌剂按重量份计由枯草芽孢菌3~5份、康氏木霉6~8份、白腐菌5~7份、黑曲霉4~6份组成；

（2）当堆肥发酵处理10~15天时，将堆积的发酵短杆进行翻堆处理，翻堆处理时在发酵短杆表面喷洒草酸溶液混匀，然后继续发酵30~40天，得到腐熟稻杆有机肥；

（3）将腐熟稻杆有机肥撒在田地表面，然后旋耕入土壤中，完成稻杆还田。

2.根据权利要求1所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述微生物发酵菌剂的加入量为所述短杆重量的3~5%。

3.根据权利要求1所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，草酸溶液的质量百分比浓度为5~10%，喷洒量为发酵短杆重量的4%~6%。

4.根据权利要求1所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，翻堆处理时加入硅藻土，硅藻土的加入量为发酵短杆重量的10~15%。

5.根据权利要求4所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述硅藻土为改性硅藻土，所述改性硅藻土的制备方法包括以下步骤：

将100~200目硅藻土放入质量百分比浓度为40~50%的硫酸水溶液超声处理1~2h，过滤洗涤至中性，烘干，在500~650℃焙烧2~3h，得到提纯硅藻土；

将步骤

得到的提纯硅藻土加入盐酸溶液配制成悬浊液，所述提纯硅藻土重量与所述盐酸溶液体积比为1g:50~60ml，将苯胺加入悬浊液中，持续搅拌2~3h；然后加入硫酸亚铁水溶液搅拌混合均匀，再加入过硫酸铵，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为0.8~1:1，搅拌反应12~20h，过滤得到固体产物，将固体产物洗涤、烘干，得到改性硅藻土。

6.根据权利要求5所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述步骤

中，盐酸溶液浓度为1.0~1.5mol/L，苯胺的加入量为提纯硅藻土重量的15~22%。

7.根据权利要求5所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述步骤

中，硫酸亚铁水溶液的质量百分比浓度为5~8%，硫酸亚铁水溶液的加入量为苯胺的质量8~10%；过硫酸铵的加入形式为：将过硫酸铵溶解在水中制成质量百分比浓度为4.5%~6%过硫酸铵溶液进行滴加。

8.根据权利要求5所述的稻杆快腐还田的方法，其特征在于，所述步骤

中，烘干具体为在50~60℃下真空烘干24~48h。