一種利用纖維素酶促進秸稈降解來提高土壤肥力的方法技術

本發明專利技術提供一種利用纖維素酶促進秸稈降解來提高土壤肥力的方法，屬于生物降解及土壤肥料技術領域。所述方法，包括如下步驟：在日平均溫度為20-29℃條件下，（1）將秸稈粉碎成長度為0.1-8cm小段，得到粉碎秸稈；（2）將纖維素酶液噴灑在粉碎秸稈上；（3）將噴灑了纖維素酶液的粉碎秸稈埋入土壤中。本發明專利技術提高土壤肥力的方法，利用外源纖維素酶加快秸稈還田后的腐解速度，減輕由于秸稈不能快速腐解而對下茬作物造成的負面影響，緩解焚燒秸稈對環境造成的壓力的同時變廢為寶；防止和減少化肥利用不當而對土壤環境造成的破壞，增加土壤養分，促進作物生長。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物降解及土壤肥料
，具體涉及一種利用纖維素酶促進秸桿降解來提高土壤肥力的方法。
技術介紹
秸桿，古稱藁，又稱禾桿草，是指水稻、小麥、玉米等禾本科農作物成熟脫粒后剩余的莖葉部分，其中水稻的秸桿常被稱為稻草、稻藁，小麥的秸桿則稱為麥桿。在工業化以前，農民對秸桿的利用五花八門，非常豐富。比如在中國南方，人們將稻桿曬干儲藏，可用作柴火，編織座墊、床墊、掃帚等家用品，鋪墊牲圈、喂養牲畜，堆慪肥還田，甚至用于制作簡易房屋的屋頂等，很少被直接浪費掉。中國近二十年來由于煤、電、天然氣的普及、各種工業制品的豐富，農村對秸桿的需求減少，大量秸桿的處理成為了一個嚴重的社會問題，雖然法律禁止，但很多地方農民仍然直接在田地里燃燒秸桿，引發空氣污染、火災、飛機無法正常起降等后果。 作物生長時，需要從土壤吸收各種養分。向土壤中添加各種化肥，會增加生產成本，影響農民收入，而且化肥會引起環境面源污染等問題。纖維素酶是一組可以水解纖維素的酶的總稱，廣泛應用于紡織，飼料，食品，輕工等各個領域。一般將纖維素酶分為三類:1)內切葡萄糖苷酶；2)外切葡萄糖苷酶；3)纖維二糖酶(β -葡萄糖苷酶)，纖維素的分解需要纖維素內切酶、外切酶和纖維二糖酶的協同作用。首先，纖維素的晶體消失，繼而纖維素發生分解，生成纖維二糖、戊二糖，最后纖維二糖酶將其分解成葡萄糖。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種提高土壤肥力的方法，利用外源纖維素酶加快秸桿還田后的腐解速度，減輕由于秸桿不能快速腐解而對下茬作物造成的負面影響，緩解焚燒秸桿對環境造成的壓力的同時變廢為寶；防止和減少化肥利用不當而對土壤環境造成的破壞，增加土壤養分，促進作物生長。本專利技術的目的采用如下技術方案實現。—種利用纖維素酶促進秸桿降解來提高土壤肥力的方法，包括如下步驟:在日平均溫度為20-29 1:條件下， (1)將秸桿粉碎成長度為0.1-8 cm小段，得到粉碎秸桿； (2)將纖維素酶液噴灑在粉碎秸桿上； (3)將噴灑了纖維素酶液的粉碎秸桿埋入土壤中。每克粉碎秸桿噴灑的酶液中纖維素酶活力為5-50 U。所述纖維素酶的來源為綠色木霉。所述秸桿為水稻秸桿、小麥秸桿和玉米秸桿。每畝土壤秸桿的使用量為300-500 kg。有益效果1.采用本專利技術提供的方法，能夠將土壤中秸桿的降解率提高25%以上，促進秸桿腐殖化進程，提高土壤有機質質量，有效緩解由于秸桿分解速度慢而對作物根系生長產生的不良影響。2.對比試驗發現，添加外源纖維素酶的秸桿還田比秸桿直接還田的土壤中有效氣、憐等養分含量提聞:有效氣含量可提聞10%以上，有效憐含量可提聞20%以上，增強了土壤肥力。另外，對比試驗還發現，秸桿添加纖維素酶還田比秸桿直接還田能夠促進后季作物生長，提高作物產量。3.采用本專利技術方法解決了秸桿資源的利用問題，變廢為寶，防止焚燒秸桿帶來的環境污染。4.本專利技術方法不會對環境造成二次污染，秸桿在土壤中可以降解，并增加土壤養分；減少了化肥的使用，避免了化肥污染，改善土壤生態環境，促進農業的可持續發展。5.成本適中，雖然酶制劑價格相對較高，活力在1000U/g的纖維素酶制劑價格在30元/kg左右。但是，外源纖維素酶用量很小。按秸桿半量還田計每畝地需要投入約50-500元即可，與使用化肥的價格相近。另外，隨著發酵工藝的發展，酶制劑生產系統的多樣化，酶制劑價格在今后很有可能繼續降低，外源纖維素酶更可以作為肥料用在促進秸桿降解和增加土壤肥力上。具體實施例方式為了說明采用本專利技術提高土壤肥力的方法對土壤進行處理能帶來的有益效果，每個實施例中均設置對照處理方法。為了描述方便，將本專利技術提高土壤肥力的方法簡稱為施酶處理方法。施酶處理方法處理后的土壤簡稱為施酶處理土壤，對照處理法處理后的土壤簡稱為對照處理土壤。日平均 溫度為一天2時、8時、14時、20時的平均氣溫。實例I 選用羧甲基纖維素酶活性為1034 U/g，濾紙糖酶活性為9.92 FPU/g的綠色木霉產纖維素酶粉劑，購自北京房山酶制劑總廠。土樣來自上海市閔行區吳涇鎮稻田土壤，水稻秸桿與土壤取自相同地塊。在日平均溫度為25-29 °C條件下，對該土樣分別采用施酶處理法和對照處理法進行處理。施酶處理法如下: (I)將水稻秸桿粉碎成長度為Imm的小段，得到粉碎秸桿。秸桿使用量為333kg/畝。(2)將綠色木霉產纖維素酶粉劑配制成濃度為100U/g的纖維素酶液。將纖維素酶液噴灑在粉碎秸桿上。每克粉碎秸桿噴灑的酶液中纖維素酶活為25U。噴灑后，將粉碎秸桿與酶液混合均勻。(3)將噴灑了酶液的粉碎秸桿埋入土壤(20cm的耕層深度內)，將粉碎秸桿與土壤充分混合。對照處理法與施酶處理法不同之處在于粉碎秸桿不添加酶液，直接翻埋入土壤。分別向施酶處理土壤和對照處理土壤中移栽培育15天的水稻幼苗(秀水110)，保持水深5-6 cm，水稻生長45天后檢測地上部分生物量、地下部分生物量以及土壤有效氮、磷含量。檢測結果:各土壤移栽的水稻幼苗生長45天時，施酶處理土壤中有效氮、磷含量分別比對照處理土壤高出10.47%和18.92%。施酶處理土壤上生長45天的水稻幼苗，其地上部分生物量、地下部分生物量和水稻幼苗葉綠素總量分別比對照處理土壤上的水稻幼苗高出33.15%、54.10%和28.63%。該結果說明外源纖維素酶可以通過促進纖維素降解，秸桿降解礦化而顯著提高土壤肥力，促進土壤良性循環。 實例2 選用羧甲基纖維素酶活性為1034 U/g，濾紙糖酶活性為9.92 FPU/g的綠色木霉產纖維素酶粉劑，購自北京房山酶制劑總廠。土樣來自上海市閔行區吳涇鎮稻田壤土，小麥秸桿與土壤取自相同地塊。在日平均溫度為25-29 °C條件下，對該土樣分別采用施酶處理法和對照處理法進行處理。施酶處理法具體如下: (1)將小麥秸桿粉碎成長度為Imm的小段，得到粉碎秸桿；秸桿使用量為333kg/畝， (2)將綠色木霉產纖維素酶粉劑配制成濃度為100U/g的纖維素酶液。將纖維素酶液噴灑在粉碎秸桿上。每克粉碎秸桿噴灑的酶液中纖維素酶活為50U。噴灑后，將粉碎秸桿與酶液混合均勻。(3)將噴灑過酶液的 粉碎秸桿埋入土壤(20cm的耕層深度內)，將粉碎秸桿與土壤充分混合。對照處理法與施酶處理法不同之處在于粉碎秸桿不添加酶液，直接翻埋入土壤。分別向施酶處理土壤和對照處理土壤，移栽培育15天的水稻幼苗(秀水110)，保持水深5-6 cm,水稻生長45天后檢測地上部分生物量、地下部分生物量以及土壤有效氮、磷含量。檢測結果:各土壤移栽的水稻幼苗生長45天時，施酶處理土壤中有效氮、磷含量分別比對照處理土壤高出13.89%和25.71%，施酶處理土壤上水稻幼苗地上部分生物量、地下部分生物量和葉綠素總量分別比對照處理土壤上的水稻幼苗高出54.79%,66.6%和38.84%ο 實例3 選用羧甲基纖維素酶活性為1，000 U/g的綠色木霉產纖維素酶粉劑，購自北京房山酶制劑總廠。土樣來自山東省泰安市山東農業大學試驗場地，玉米秸桿與土壤取自相同地塊。在日平均溫度為20-25 °C條件下，對該土樣分別采用施酶處理法和對照處理法進行處理。施酶處理法如下: (I)將玉米稻桿切割成長度為2cm長的小段,得到粉碎稻桿；稻桿使用量為500kg/畝。(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用纖維素酶促進秸稈降解來提高土壤肥力的方法，其特征在于包括如下步驟：在日平均溫度為20?29?℃條件下，（1）將秸稈粉碎成長度為0.1?8?cm小段，得到粉碎秸稈；（2）將纖維素酶液噴灑在粉碎秸稈上；（3）將噴灑了纖維素酶液的粉碎秸稈埋入土壤中。

【技術特征摘要】
1.一種利用纖維素酶促進秸桿降解來提高土壤肥力的方法，其特征在于包括如下步驟:在日平均溫度為20-29 1:條件下， (1)將秸桿粉碎成長度為0.1-8 cm小段，得到粉碎秸桿； (2)將纖維素酶液噴灑在粉碎秸桿上； (3)將噴灑了纖維素酶液的粉碎秸桿埋入土壤中。2.根據權利要求1所述利用纖維素酶促進秸桿降解來提高土壤肥力的方法，其特征在于每克粉碎秸桿噴灑的酶液中纖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓瑋，何明，聶俊華，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：發明
國別省市：