阅读说明：本技术 一种草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解的方法 (Method for promoting photolysis and biodegradation of returned straws by oxalic acid agent ) 是由 蔡喜运 景旭东 柴旭辉 王祎纯 陈景文 刘新刚 于 2019-11-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于秸秆生物质资源化利用技术领域,提供了一种草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解的方法。本发明针对还田秸秆分解缓慢的问题,通过外源施加草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解,开展了不同用量的草酸药剂对秸秆光解和生物降解影响的研究,筛选了草酸药剂的最佳用量,同时考查了药剂施加后对土壤pH、脱氢酶活性等的影响,证实了草酸药剂可以在自然光照下破坏秸秆的结晶区域,增加秸秆埋入土壤后分解酶的生物可及性,促进秸秆的降解,这对秸秆还田的推广及应用具有一定的指导意义。(The invention belongs to the technical field of resource utilization of straw biomass and provides a method for promoting photolysis and biodegradation of returned straw by using an oxalic acid agent. Aiming at the problem that the decomposition of the returned straws is slow, the returned straws are promoted to be photolyzed and biodegraded by externally applying oxalic acid agents, the research on the influence of different dosages of oxalic acid agents on the photolysis and the biodegradation of the straws is developed, the optimal dosage of the oxalic acid agents is screened, meanwhile, the influence of the applied agents on the pH value of soil, the dehydrogenase activity and the like is examined, the fact that the oxalic acid agents can damage the crystallization area of the straws under natural illumination is verified, the biological accessibility of the resolvase is increased after the straws are buried in the soil, the degradation of the straws is promoted, and the method has certain guiding significance on the popularization and the application of the returned straws.)

一种草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解的方法

技术领域

本发明属于秸秆生物质资源化利用技术领域，具体涉及一种外源施加草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解的方法。

背景技术

秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素等大分子链构成，其中秸秆纤维素具有致密的结晶区域，可以阻碍分解酶类的生物可及性，限制秸秆的快速分解。特别是在东北农业区，秸秆还田后就进入漫长的冬季，冷凉气候条件下限制了秸秆的生物腐解。因此，如何利用冷凉气候条件下促进还田秸秆的分解，是解决秸秆还田难的一个重要问题。

目前关于加快秸秆分解的方法，主要集中在外源施加腐解菌剂促进秸秆的生物降解。专利CN 107502548 A公布了一种耐低温秸秆降解菌株的筛选方法，专利CN 102559763A公布了一种利用活性介体组合促进复合酶催化降解稻草秸秆的方法，专利CN 102535238A公布了一种利用草酸和Mn²⁺促进复合酶催化降解稻草秸秆的方法，专利CN 102559764 A公布了一种利用藜芦醇和草酸促进复合酶催化降解稻草秸秆的方法。这些方法的主要是通过提高分解秸秆酶活性的原理加快秸秆的生物降解，受土著微生物和农田自然环境变化的影响，外源施加的生物降解菌剂或复合酶的活性具有一定的波动性，实验室和野外的结果往往差距较大，同时农田应用的成本也限制了其推广应用。本发明利用作物收割后秸秆覆盖于地表，通过喷施草酸药剂在低温或常温下促进秸秆的自然光解，破坏秸秆纤维的致密刚性结构，然后次年翻耕土壤后，提高秸秆分解酶的生物可及性，加快秸秆的生物降解。该药剂可以和普通肥料混施，降低了生产成本，具有现实推广意义。

发明内容

本发明针对还田秸秆分解缓慢的问题，提供了外源施加草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解的方法。该方法筛选了药剂的最佳配比和用量，同时考查了药剂对土壤pH、脱氢酶活性等土壤理化性质的影响，证实了药剂可以促进秸秆的光解，破坏秸秆的致密刚性结构，从化学强化秸秆光解后促进其生物降解的角度，加快秸秆的自然分解，这对秸秆还田的推广及应用具有一定的指导意义。

本发明的技术方案：

一种草酸药剂促进还田秸秆光解和生物降解的方法，步骤如下：

(1)秸秆光解处理：先将草酸药剂配制成草酸溶液，然后把充分溶解的草酸溶液均匀喷施到粉碎好的秸秆表面，秸秆粒径为1-8cm，草酸药剂用量为秸秆质量占比0.1-5％；经过喷药处理的秸秆在室外农田土壤表面进行自然光照；

(2)秸秆的生物降解：将步骤(1)得到的秸秆称重后装入尼龙袋子中，按照秸秆还田比例为一亩地还田量300-800kg，把秸秆埋入深度为10-20cm的农田土壤中，其余田间管理正常进行；培养一周后按期取出秸秆，先取秸秆尼龙袋子上留存的土壤后测量土壤的pH和脱氢酶活性；再清洗去除秸秆表面黏附的土壤，60°烘干后密封保存，测定秸秆的质量，根据秸秆质量残留评估药剂效果。

本发明的有益效果：本发明利用冷凉气候条件下秸秆的自然光解，通过外源施加草酸药剂促进秸秆的光解，从而加快秸秆翻埋土壤后的生物降解；考虑了药剂施用后对土壤理化性质的影响，筛选了药剂的最佳用量，这对秸秆还田的推广及应用具有一定的指导意义。

附图说明

图1药剂施用对秸秆自然光解的影响。

图2不同药剂用量对秸秆生物降解的影响。

图3长期药剂作用下对秸秆生物降解的影响。

图4不同药剂用量对土壤pH的影响。

图5长期药剂作用下对土壤pH的影响。

图6不同药剂用量对土壤脱氢酶活性的影响。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1草酸药剂对秸秆自然光解的促进作用

通过对粉碎好的1-8cm秸秆表面喷施5％草酸药剂，然后把秸秆平铺于在室外农田有阳光的地方进行自然光解，35d后取回秸秆，测定秸秆的相对结晶度。图1是35d农田秸秆自然光解后相对结晶度的结果，清水组和5％草酸药剂组秸秆的相对结晶度与原秸秆相比分别减小了7.87％和29.56％，5％草酸处理组与清水组相比秸秆相对结晶度减小了23.54％，具有显著性差异，说明秸秆在自然条件下可以发生光解，且5％草酸药剂处理可以促进秸秆的自然光解。

实施例2不同药剂用量对秸秆生物降解的影响

把经过实施例1处理的秸秆称重后装入尼龙袋子中，每袋装秸秆15g，把袋子埋入深度为10-20cm的农田土壤中，其余田间管理正常进行；按设定的日期分别取出尼龙袋子，每次至少取5袋，用清水小心清洗去除秸秆表面黏附的土壤，60°烘干后密封保存，测定秸秆的质量。图2显示了不同药剂用量对还田秸秆质量变化的影响，整体上草酸药剂处理组可以降低秸秆的质量残留，与对照相比，3个不同处理组43d实验秸秆的质量残留降低了1.38-7.44％；第15d 1％和0.1％草酸药剂施用组与对照相比无显著差异，说明低剂量的草酸药剂在前期促进秸秆分解的效果不明显；5％草酸用量在实验的整个时期都具有促进秸秆分解的作用，说明高剂量的草酸用量对秸秆的分解促进效果明显。图3是5％草酸药剂施用量下秸秆181d的降解实验，整体上草酸药剂处理组的秸秆质量残留量比空白对照组减小了28.67％，具有显著性差异。其中35d时药剂处理组的秸秆质量残留比空白对照组减小了8.84％，114d时药剂处理组的秸秆质量残留比空白对照组减小了27.51％，出现显著差异，157d时药剂处理组的秸秆质量残留比空白对照组减小了35.46％，说明草酸药剂施用后对秸秆的降解具有促进作用。

实施例3不同药剂用量对土壤pH的影响

把实施例2取回的秸秆尼龙袋子经过振动和拍打获得还田秸秆周围的土壤，测试鲜土的pH，考察药剂施用后对土壤pH的影响，采用水土比2.5：1的方法测试土壤pH。图4是不同药剂用量对土壤pH的影响图，药剂施用15d时不同用量草酸处理组与空白对照相比土壤pH无显著差异；随着培养时间的增加，各组土壤的pH均减小，但无显著性差异，说明药剂的施用不会改变土壤的pH。图5是长期药剂作用下对土壤pH的影响图，181d大田实验结果表明，整体上5％草酸药剂用量下与空白相比没有显著性差异，其中157d时，处理组的pH比空白对照组减小了6.10％，其它天数处理组比空白对照组的pH减小范围在3.16-4.04％，说明草酸药剂不会影响土壤的pH。

实施例4不同药剂用量对土壤脱氢酶活性的影响

把实施例2取回的秸秆尼龙袋子经过振动和拍打获得还田秸秆周围的土壤，测试鲜土脱氢酶的活性，考察药剂施用后对土壤脱氢酶活性的影响。采用氯化三苯基四氮唑(TTC)还原法测定土壤脱氢酶活性，取鲜土5.0g，与5mL0.5％TTC-Tris-HCl溶液37℃暗反应20h，培养结束后，加入5mL甲醛终止反应，25℃，200r/min振荡1h，过滤至50mL比色管，根据颜色深浅，用甲醇适当稀释后，用紫外可见分光光度计在485nm处测定脱氢酶活性。脱氢酶活性(mgTPF/g干土/h)＝(c*V)/(干土质量*20)，c为测定的三苯基甲臜TPF浓度，V为滤液体积，20为暗室反应时间。图6显示了培养43d时不同用量药剂施用下土壤脱氢酶活性的变化，与空白对照相比，草酸5％和1％用量组的脱氢酶活性分别减小了26.84％、和21.63％；草酸0.1％用量组的脱氢酶活性与空白对照相比无显著差异，说明高剂量草酸药剂的施加有可能减小土壤脱氢酶活性，影响微生物的代谢。