芦苇还田的相关研究简述

1、芦苇还田的相关研究简述关于产苇作为有机物料应用到土壤改良方面的研究尚少，目前仅有同济大学环境学院对于产苇及互花米草等作物还田对崇明东滩盐碱地改良的相关研究，但是在农业生产中，利用小麦、水稻、玉米等秸秆还田提高作物产量的应用已非常 广泛且技术较为成熟，与此同时也有大量的机理及技术方面的研究。 产苇还田与 农作物秸秆还田的本质是相同的，差别在于产苇与其他作物在物质组成上存在差 异，进而在实际处理中涉及到的相应的技术指标上会有所不同。1、研究重点秸秆还田的相关的机理及技术研究主要在以下几个方面：土壤养分变化、土壤理化性质变化、微生物数量及酶活性变化、腐解过程及影响腐解速率的因素等。 大量研究表明，作

2、为土壤微生物的能源物质，秸秆还田可以增加微生物数量和酶 活性，有机物质的加速分解和矿物质的释放使土壤的氮、 磷、钾等营养元素增加， 从而提高土壤养分的有效性，同时，经微生物分解转化后产生的纤维素、木质素、 多糖和腐殖酸等黑色胶体物，具有粘结土粒的能力，同黏土矿物形成有机与无机 的复合体，促进土壤形成团粒结构，使土壤容量减轻，孔隙度增加，含水量提高， 这样就增加土壤中水、肥、气、热的协调能力，提高土壤保水、保肥、供肥的能 力，改善土壤理化性状。2、还田方式秸秆还田有效的方式有直接翻压还田和间接堆讴还田。直接还田即作物收获后的秸秆通过机械化粉碎，均匀地抛撤在地表，随即翻耕入土，使之腐烂分解。 间接

3、堆讴还田是将秸秆粉碎后加入一定量的动物粪便及及微生物菌剂经过一段 时间发酵后施于田块。现阶段多采用高温堆肥方式，既可杀灭病菌，又可快速堆讴成肥，有机质和 氮素损失较少，且积累了一定量的腐殖质，因而质量较好。高温堆肥可以采用半坑 式堆积法和地面堆积法堆制。前者的坑深约 1 m后者则不用设坑。两者都是需 要通气沟，以利于好氧微生物的生活，一般发酵 56 C以上56 d,高温50 60 C持续10 d即可，过程中应及时补充水分，待堆肥的温度降低到40 C以下时，高温堆肥中的有机物就大部分形成腐殖质了。传统的农业秸秆还田（包括堆肥还田）虽然可增加土壤有机质、改善土壤结构， 但土壤有机质的增加和异养微生

4、物的大量繁殖往往导致土壤呼吸增强，使改良后的土壤成为CO2释放源。相比较而言，直接翻压还田比间接堆讴还田是更低碳 化的方式。3、技术控制秸秆腐解过程一般呈二阶段发酵，第一阶段为高温快速发酵阶段，在适当 的控制条件下，好氧微生物得到充足供氧和适当水分、养分,实现有机物料的快速 分解；第二阶段为腐熟阶段，主要完成有机物料的腐殖化作用，二次发酵在比较温 和的条件下进行，微生物群落更加丰富，微生物生态系统进入良性循环。因此对于 腐解进程的控制主要作用在第一阶段， 亦即腐解过程的关键节点。在直接翻压还 田方式中，该阶段约为前50d,在堆肥发酵方式中，该阶段约为前 5do影响秸秆腐解速率的因素有：秸秆本身

5、的 C/N、腐解环境含水量、微生物种 类及数量。若是直接翻压还田，影响秸秆腐解速率的因素还有还田时间、还田量、 土壤原有的总磷及总氮、翻压土壤的深度、土壤含水量、土壤酸碱度、土壤质地 （砂土、粘土等）等。微生物的增长是以碳素为能源、以氮素为营养的，而有机物对微生物的分解 适宜的碳氮比为25-30 ： 1,多数秸秆的碳氮比高达50-75: 1,腐解过程中其值 越低分解越快，由于多数秸秆碳多氮少失衡，微生物活性就会因为氮素供应不足 而受限，因而秸秆还田时增施氮源显得尤为重要。 常用的氮源主要有氮肥（硫酸 钱等）、动物粪便等。秸秆分解过程中形成的微生物量和秸秆分解速率既受有效 氮含量所制约，也受有效

6、C含量所制约，因此，氮素增加应适量，过量氮肥施加 反而会降低秸秆分解速率。秸秆腐解过程是一个需水的过程，因此水分控制也是影响腐解速率的重要因 素之一，直接翻压还田时土壤含水量 16%-20验最适宜的水分条件，水分过多或 过少都会影响腐解速率，堆讴发酵时，含水量应保持在 60%-70%接种微生物可提高堆肥初期微生物菌数；接种分解有机物能力强的微生物，使之成为优势菌种；利用菌种间的协同作用，使微生物种群间的比例及种间关系 适中，形成复杂、稳定的生态系统。多个研究中，采用高效菌（ EM及纤维素分 解菌共同组成的菌剂添加到堆肥中使用。EM（ Effective Microorganisms）是一种商业

7、菌种，由多种微生物如酵母菌、放线菌、乳酸菌、固氮菌、光合菌等经特殊方法培养而成的高效复合微生物 群，作为多种微生物共存的群落，具有结构稳定、功能广泛、高效无污染、使用 方便等特点。高效纤维素分解菌和EMIi合，依靠微生物相互间协同作用，即EM菌的高 效分解作用迅速将堆料中的糖类、蛋白质、淀粉、脂肪等易分解有机物降解，放出能量，使堆料温度迅速升高，使纤维素软化，为纤维素分解菌提供有利的环境； 同时高效纤维素分解菌快速降解纤维素等大分子物质代谢为小分子物质，作为EM菌的营养物质，因而这些代谢产物不会影响纤维素等大分子物质的降解，从而 EM菌、纤维素分解菌形成良好的共代谢关系，生成复杂而稳定的生态系

8、统，提高 了堆肥效率。附、相关研究：1、还田方式方面：秸秆还田能够增加土壤有机质的含量，影响土壤中水溶性有机碳和热水溶性 有机碳的含量。在直接还田的几种方式，粉碎还田、覆盖还田、高荏还田处理中 粉碎还田的农田土壤中水溶性有机碳和热水溶性有机碳的含量比覆盖还田、高荏还田的高，粉碎还田的农田土壤中的水溶性有机碳和热水溶性有机碳占土壤有机 碳的百分比也最高。秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响2、改善土壤结构方面：魏廷举等试验发现，秸秆还田3年，耕层容重降低0.2-0.19g/cm3,非毛管孔 隙增加0.5%-3.0%,大于2mnt径的团粒增加202.9%,从而使土壤增强了通透性, 提高了地温

9、，促进了有益生物活性增强等。秸秆还田的经济效益分析及其措施3、提高酶活性方面：季立声等研究表明，秸秆直接还田后土壤中的蔗糖酶、月尿酶、中性磷酸酶和 过氧化氢酶的数量明显增多，各种酶的活性明显增强，从而促进了土壤有机质的 转化和养分的有效性。桔秆直接还田的土壤生物学效应4、增加微生物数量方面：曾广骥等研究表明，秸秆还田后0-20cm耕层细菌数和真菌数分别比不还 田增加142.9%和115.0%。还田后土壤中转化酶活性明显提高，而转化酶活性与 土壤速效氮含量呈正相关。有机物料对提高土壤肥力的效应分析5、腐解速率方面：秸秆腐解总的特征是前期快，后期慢，且腐解过程主要集中在前8周，第8周 后腐解速度相

10、当缓慢,仅为0.2 g/周左右,而16-32周基本不腐解,腐解速度仅 有0.02g/周左右。对于覆盖还田，由于秸秆中根、叶等比较容易腐解，因此前两 周会有一个小的腐解高峰，至第4周达到最大。第4周以后开始分解较为难分解 的茎，速度突然减慢，32周内可达到腐解50%左右，而前4周就可以达到30流右。 对埋深为5cm和15cm的手宇匕在第1周腐解最快，第2-4周腐解减慢,4周后快速 减慢，前4周秸秆腐解了 40%土壤深度对还田秸秆腐解速度的影响6、影响秸秆腐解的因素：秸秆的C/N的比值：一般情况含氮量大于1.5%-1.7%的有机物就不需要补充氮即可满足分解过 程中微生物队氮素的需要，这相当于C/N

11、比 值为(25-30) ： 1。而玉米秸秆的 C/N为53 ： 1,明显大于(25-30) ： 1,其氮素不足，在这种情况下还田的秸秆分 解 缓慢，此时就必须补充氮素加以调节。但也有研究表明，调节C/N只影响秸秆 的初期分解，其值越低分解越 快，而后期补充氮肥会延缓分解速度，就长时间分 解而言。秸秆还田后碳、氮在土壤中的积累与释放祜杆类型有机碟/号“广|全氮全磷C/NC/P麦秸54 L 00L40a 7773. 17016玉米造414 001(1 KOL 3。狄33】& 5花生格369. 0014 1010023.0121 0加入砂土中的秸秆，麦秸、玉米秸自处理培养5065 d后氮素矿化量 超

12、过空白土壤，花生秸自3550 d氮素进入净矿化阶段；施于粘土中的秸秆，麦秸、玉米秸自第85100 d氮素进入矿化阶段，花生秸自第5065 d氮素矿化量超过空白土壤 ；本试验测定表明：在3种供试秸秆中，以麦秸C/N值最大，花生秸最小，因此，麦秸处理的 氮素矿化量最少，而花生秸矿化量最多；作物秸秆在粘土中氮素净矿化阶段推迟的原因可能是粘土中通气性不良，好气性微生物活性较低。秸秆单施或配施氮、磷化肥对潮土供应氮磷特性的影响氮素添加：有机质及全氮含量高的土壤在施用秸秆时配施适量的氮肥和处于较有利的温度条件下，能够较快地从微生物对矿质氮的固定转向释放较多的矿质氮；麦秸、氮肥与土壤混合培养时氮素的固定、矿

13、化与麦秸的分解秸秆分解过程中形成的微生物量和秸秆分解速率既受有效氮含量所制约，也受有效C含量所制约。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;氮肥施加量应适中，过量氮

14、肥施加会降低秸秆分解过程中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，秸秆分解过程是一个需水过程，且初期分解量大，需要水 分较多，土壤含水量主要影响秸秆 的前期分解。初期分解中，含水量越高分解速 率越快，而后期差异不大。江长胜等人对三峡地区秸秆分解速率的研究认为，土壤 水分为16%-20%寸，秸秆的分解速率最快。土壤水分过高或过低，秸秆的分解率都 会降低。土壤含水量对秸秆分解的影响及动态变化有机物料在紫色田岩风化碎屑中的腐解及调控土壤深度土壤深度对秸秆还田的腐解状况也有影响

15、。覆盖于地表的要慢于翻埋于土中的分解速率，李新举等研究表明，埋深5cm的腐解速度最快，埋深15cm稍慢， 覆盖在表面的最慢。32周后，埋深5cm和15cm的秸秆腐解率为65%以上和 62流右，而覆盖在表层的仅有50%左右。这是因为土壤微生物主要集中在 0-10 cm的土层中，所以埋深5 cm秸秆腐解最快。Decomposition of surface cro- presidues in long-term studies of dry land agroecosystems土壤深度对还田秸秆腐解速度的影响 菌剂添加有机物堆肥过程一般呈二阶段发酵，第一阶段为高温快速发酵阶段，在适当 的控制条件

16、下，好氧微生物得到充足供氧和适当水分、养分,实现有机物料的快速 分解，温度一般在4070C;第二阶段为腐熟阶段，主要完成有机物料的腐殖化 作用，二次发酵在比较温和的条件下进行（60 C以下），微生物群落更加丰富，微生 物生态系统进入良性循环。高效菌剂对于堆肥的加速发酵作用主要表现在第一阶 段。堆肥的前两天内，加菌组常温细菌数量快速上升，高效菌的作用使加菌组有 机质含量和含水率迅速下降。而在第 46天翻堆后由于有适合的温度和湿度， 加菌组细菌数量达到了曲线中的最高值 ,堆温甚至超过了 80 C,有机质降解 4.6 %，含水率下降7.7%。相比之下，对照组微生物活性依然不强，有机质降解4.0%,

17、含水率减少5.6%,积温和前两天基本相同。因此在堆肥第一阶段，正确调整堆肥的菌种状态可以有效的控制堆肥进程。禽畜粪便高效降解菌对堆肥主要理化指标的影响接种微生物促进堆肥腐熟的机理有：（1）提高堆肥初期微生物菌数；（2） 接种分解有机物能力强的微生物，使之成为优势菌种；（3）利用菌种间的协同作 用，使微生物种群间的比例及种间关系适中，形成复杂、稳定的生态系统。EM（ Effective Microorganisms）是由多种微生物如酵母菌、放线菌、乳酸菌、 固氮菌、光合菌等经特殊方法培养而成的高效复合微生物群，作为多种微生物共 存的群落，具有结构稳定、功能广泛、高效无污染、使用方便等特点。高效纤

18、维 素分解菌和EM菌结合，依靠微生物相互间协同作用，即EM菌的高效分解作用 迅速将堆料中的糖类、蛋白质、淀粉、脂肪等易分解有机物降解，放出能量，使堆料温度迅速升高，使纤维素软化，为纤维素分解菌提供有利的环境；同时高效 纤维素分解菌快速降解纤维素等大分子物质代谢为小分子物质，作为EM菌的营养物质，因而这些代谢产物不会影响纤维素等大分子物质的降解，从而EM菌、纤维素分解菌形成良好的共代谢关系，生成复杂而稳定的生态系统，提高了堆肥 效率.纤维素分解菌和EM菌协同作用在有机废弃物堆肥中的应用 其他因素如土壤酸碱度、土壤温度、土壤质地、秸秆粉碎程度、还田时间和秸秆还田 量等都直接或间接的对土壤微生物活动

19、和土壤酶活性产生影响，从而影响到秸 秆的腐解速度。秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响 玉米秸秆还田时间和还田方式对土壤肥力和作物产量的影响7、产苇还田相关研究：陈金海，李艳丽，王磊,张文侄，王红丽，付小花，乐毅全，管永健，邱忠虹.两种基 于产苇秸秆还田的改良措施对崇明东滩围垦土壤理化性质和微生物呼吸的影响 J.农业环境科学报,2011,30（02）:307-315.本文在崇明东滩湿地公园设置了 3块实验田，研究基于产苇直接还田（处理I ）和堆肥后还田（处理H ）的处理措施对盐碱土壤的改良效应以及对土壤微生物 呼吸和植物生长的影响，并通过主成分分析法评价仅考虑传统土壤肥力指标及加 和了 土壤微生物呼吸和植物生物量等碳收支指标的土壤综合改良效应。处理I,试验前原场地植物全部收割并原位翻耕入土 ，随后将150 kg（干重） 产苇破碎为23 cm的产 苇屑，直接撒入土壤表面，在产苇屑表面喷洒 耐盐菌、 纤维素降解菌后通过翻耕将产苇翻入土壤中。处理II,试验前原场地植物全部收割并原位翻耕入土 ，将150 kg（干重）产苇 粉碎为23 cm的碎产苇后与耐盐菌、纤维素降解菌混合，调节含水率到60%左 右，按每100 kg产