秸秆腐熟菌剂的选择与应用课件.ppt

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1、2022/11/29,1,关于秸秆直接还田问题,秸秆直接还田，既能有效地促进土壤肥力的提高，增加蓄水保墒能力，又能保障粮食作物高产稳产，是现代化农业生产中有机肥料堆制施用的必然趋势，也是农业可持续发展的一项重要技术措施。,2022/11/29,2,但由于部分农民朋友对于秸秆还田的机理不清楚，造成个别地方秸秆还田后没出现增产反而还有减产的情况，具体表现在部分秸秆还田后出现出苗率低，苗弱甚至死苗现象，为提高秸秆直接还田的效果，要注意以下几点：,2022/11/29,3,1 秸秆预处理和配施氮磷钾化肥,在土壤翻耕前，秸秆切断或压碎后的长度以1015cm为宜，由于秸秆本身碳氮比为601001，而适宜微

2、生物活动的碳氮比为251，碳氮比较大，秸秆还田后，易与作物幼苗争夺氮素，结果秸秆分解缓慢，幼苗因缺氮而黄化苗弱，生长不良。,2022/11/29,4,为此，生产上应配施适量氮磷钾肥。如直接还田，每公顷用量为3750kg（250kg/亩）时，需配施225kg（15kg/亩）碳酸氢铵。玉米秸秆还田时，除配施225kg碳酸氢铵外，还可配施225300 kg（1520kg/亩）过磷酸钙，硫酸钾10kg。,2022/11/29,5,2 施用量和翻埋深度,秸秆施用量每公顷一般为30006000kg（200400kg/亩），翻埋深度一般为1520cm。在这个深度上土壤水分温度和氧气都比较适中，有利于秸秆的分

3、解。如果翻埋过深，氧气供应不足，不利于微生物的活动，秸秆分解速度就会减慢。,2022/11/29,6,3 翻耕时期,秸秆直接翻压还田，一般是边收割边翻埋，特别是玉米秸秆，因收获时，玉米秸秆含水量较高（30%40%），秸秆粉碎后再用旋耕机旋耕，将秸秆埋入土壤下层，及时翻埋有利于腐解。但以不影响后茬作物播种为宜。,2022/11/29,7,4 适时镇压浇水,由于秸秆还田后使土壤变得过松，大孔隙过多，导致土壤漏风跑风，土壤与种子不能紧密接触，影响种子发芽生长，使幼苗扎根不牢，甚至出现吊根。因此，播种下茬作物后，用石碾镇压使土壤密实消除大孔洞，如果土壤商情太差，应及时灌水，促进秸秆腐解和养分的释放。,

4、2022/11/29,8,秸秆直接还田后，秸秆腐熟较慢，易与作物幼苗争夺氮素，造成弱苗。所以在秸秆还田时（前）要加入秸秆腐熟菌剂，使秸秆在短时间内腐熟（播种前）。,2022/11/29,9,分解作物秸秆的微生物制剂,我国年产农作物秸秆达6亿吨之多，用秸秆制作肥料，不仅可减少污染，还可变废为宝。加之秸秆类的来源广泛，可因地制宜，就地取材。而常用的物理机械法和化学碱处理法，但都存在诸多缺点，秸秆的营养价值和利用价值都不高。,2022/11/29,10,所以，利用微生物的广泛适应性和多功能性来转化秸秆已日益受到国内外科学研究者重视，因为微生物在秸秆转化中有用途多、营养价值高、周期短、可再生等优点。,

5、2022/11/29,11,用微生物学方法处理秸秆具有其它物化方法不可替代的优点，作为利用秸秆资源的新途径，有着广阔的应有前景，将在农业生产中发挥越来越重要的作用。,2022/11/29,12,目前，研制开发理想的作物秸秆快速腐熟剂已成为微生物制剂的一个热点。此类产品在我国农业上的应用处于起步阶段，虽然有些品种已应用了好几年，也有效果好的产品，,2022/11/29,13,但多数产品仍存在许多要改进的地方，应用效果也还需要多点试验的验证，特别是在产品质量的技术指标、菌种组合和提高农产品质量方面。,2022/11/29,14,秸秆腐熟的机理,秸秆腐熟是指在适宜的营养（特别是氮素）、温度、湿度、通

6、气量和pH值条件下，通过微生物的繁殖，使秸秆分解，把碳、氮、磷、钾和硫等分解矿化或形成为简单的有机物和腐殖质的过程。,2022/11/29,15,纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素分布广、含量高，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占4050%，还有1030%的半纤维素和2030%的木质素。,2022/11/29,16,秸秆中纤维素、半纤维素占极大的比例，由于结构特殊，因此有抵抗各种氧化剂的能力，只能被浓酸水解（化学方法）。微生物和对纤维素的作用，完全取决

7、于微生物的功能和分解条件。,2022/11/29,17,好气纤维分解菌能将纤维素完全分解，只产生CO2、一些色素和大量微生物细胞物质，3040分解的纤维素可以转变成纤维素分解菌的细胞物质；嫌气性纤维分解菌则发酵成各种有机酸（醋酸、丙酸、丁酸、蚁酸、乳酸和琥珀酸等）、醇类、二氧化碳和氢气。,2022/11/29,18,木质素是复杂的植物物质，是具有某些侧链的苯环结构，很难分解。一些细菌和高等真菌能把木质素的侧链及芳香环氧化，进而裂解木质素。在堆肥中有相当数量的木质素形成腐殖质，它是植物营养的储存库，也是土壤肥力的基础。,2022/11/29,19,半纤维素包括多种化合物，有多缩醣醛和多缩糖醛酸。

8、在微生物的作用下，多糖水解成简单的单糖类（C6H12O6、C5H10O5），多缩糖醛酸水解成糖醛酸或醣醛酸糖酸和糖的混合物。主要被真菌和细菌所分解。半纤维素也是微生物细胞物质（荚膜）的重要组成部分。,2022/11/29,20,由于秸秆的主要成分是纤维素（多糖类大分子物质）、半纤维素、木质素（高分子芳香族化合物）等大分子，这三者被称为植物体的“三素”。“三素”的特点是分子量大（几万至千万）、结构紧密有序（有晶体和非晶体区）、抗分解力强（非常稳定）。,2022/11/29,21,又因多数作物秸秆的表面还存在大量蜡质和硅质层，更增加了秸秆的分解难度。,可见，要使秸秆腐解的确是一件不易之事，需要能够

9、产纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶的多种微生物共同参与，进行逐步有序的接力分解过程，才能完成秸秆“三素”的腐解。,2022/11/29,22,所以，在自然界中，秸秆的腐解通常需要一个长时间的作用过程，它是依靠自然界中存在的秸秆腐解的微生物所产生分解“三素”的酶，逐步作用才得以完成的多步骤过程。,2022/11/29,23,与秸秆复杂成分对应的分解“三素”的酶也非常复杂，表现在参与秸秆腐解的酶的种类多、功能专、协同互作等方面。如纤维素酶，它是指所有参与降解纤维素最终被转化为葡萄糖的各种酶的总称，它不是单种酶，而是起协同作用的一类多组分酶系，因此又被称为纤维素酶系。,2022/11/29,24,从酶

10、的性质角度分，纤维素酶系包括水解酶类、氧化酶类和磷酸化酶类。从酶的功能角度分，纤维素酶包括葡聚糖内切酶（也称Cx酶、EG或CMC酶）、葡聚糖外切酶（也称C1酶或CBH）、-葡萄糖苷酶（也称CB酶或BG）三个主要成分组成。半纤维素酶和木质素酶也同样复杂。,2022/11/29,25,处理秸秆的微生物种类,自然界中的许多菌类可以腐蚀和分解秸秆、树叶及树木等纤维物质，这些菌种包括一些霉菌（曲霉属、木霉属、青霉属等）、细菌、食用菌类及白腐真菌等。,2022/11/29,26,细 菌,细菌是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循

11、环的主要参与者。,2022/11/29,27,细菌主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等部分构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。绝大多数细菌的直径大小在0.5-5m之间。可根据形状分为三类，即：球菌、杆菌和螺形菌（包括弧菌、螺菌、螺杆菌）。,2022/11/29,28,真 菌,真菌（fungus；eumycetes）是具有真核和细胞壁的异养生物。种属很多，已报道的属达1万以上，种超过10万个。其营养体除少数低等类型为单细胞外，大多是由纤细管状菌丝构成的菌丝体。真菌通常又分为三类，即酵母菌、霉菌和蕈菌（大型真菌）。,2022/11/29,29,放线菌,放线菌是一类呈菌丝状生长，主要以孢

12、子繁殖，革兰染色为阳性的单细胞原核微生物，是细菌中的一种特殊类型。 放线菌在自然界分布广泛，主要以孢子或菌丝状态存在于土壤、空气和水中，尤其是含水量低、有机物丰富、呈中性或微碱性的土壤中数量最多。土壤特有的泥腥味，主要是放线菌的代谢产物所致。,2022/11/29,30,已报道的降解秸秆的微生物,黑曲霉和绿色木霉：黑曲霉和绿色木霉能产生纤维素酶，半纤维素酶，糖化酶，果胶酶，脂肪酶，蛋白酶等，有利于反刍动物对纤维素的消化和吸收。黑曲霉和绿色木霉均为好氧菌，不能进行厌氧发酵。,2022/11/29,31,白腐菌：目前已知的常见于白腐真菌的三类木质素降解酶是：木质素过氧化物酶（Lip）、锰依赖过氧化

13、物酶（Mnp）、漆酶（Laccase）。木质素的降解也是与这些酶的产生密切相关。,2022/11/29,32,芽孢杆菌：芽孢杆菌具有较高的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，对木质素具有较强的降解能力。,2022/11/29,33,乳酸菌：最常见的微生物发酵制剂是乳酸菌接种剂，能够提高饲料的适口性和采食量（一般在20%左右），并且达到保护饲料的目的。 但乳酸不能破坏三种纤维物质的结合结构，因此消化率的改变不显著。,2022/11/29,34,酵母菌,酵母菌本身不能产生分解纤维素的酶类，只能利用其他微生物分解秸秆产生的单糖，用以合成菌体蛋白，因此在生产实际中，多用于和其他微生物联合使用。酵母营兼性好氧生

14、活，目前未知专性厌氧的酵母。在缺乏氧气时，发酵型的酵母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。,2022/11/29,35,酵母细胞一般含蛋白质50%55%，还有丰富的脂肪、维生素以及各种酵素、激素，是动物很好的精饲料。酵母菌在无氧条件下，可进行酒精发酵，使青贮、发酵饲料具有特殊的香味。,2022/11/29,36,秸秆腐熟菌剂的选择与应用,在2019年开始实施的“土壤有机质提升试点补贴项目”中，其重点内容是农作物秸秆就地还田以提升土壤的有机质含量。因此，如何秸秆腐熟剂的选择与应用，成为项目实施取得效果的关键之一。,2022/11/29,37,选择与使用秸秆腐熟菌剂目的是：通过此类产品中的

15、微生物及其产生的酶来加速秸秆的腐解，以此实现秸秆还田快速腐解，提高土壤有机质和钾氮等养分含量，培肥土壤。,2022/11/29,38,本文就秸秆腐熟剂的选择和应用中涉及的产品菌种组成、质量要求、使用方式与效果评价等问题，以及目前我国腐熟菌剂的登记管理、生产现状与研发方向等进行简要阐述。,2022/11/29,39,一、秸秆的复杂成分，要求腐熟菌剂应由产秸秆腐解酶系的多种菌群组成,2022/11/29,40,微生物是产生“三素酶”的主要来源，在秸秆物质的降解过程中发挥了巨大的作用，但不同微生物产生的“三素酶”的能力差异很大。一般地，纤维素和半纤维素被细菌、放线菌和真菌所分解，木质素被真菌和细菌所

16、分解。,2022/11/29,41,不同的土壤肥沃程度对纤维素分解菌的分布影响很大。贫瘠土壤中主要是真菌，较肥的土壤则以细菌为主。在有氧中温条件下，强烈分解纤维素的真菌是木霉属（Trichoderma）、青霉属（Penicillium）和曲霉属（Aspergillus）的一些种，其中尤以木霉属受到充分重视。,2022/11/29,42,目前，进行研究的分解纤维素的细菌种类远不如真菌多，但在土壤等环境中的数量却不少，我国土壤中所含的分解纤维素的细菌为104g干土。分解能力较强的有食纤维菌（Cytophaga）、生孢食纤维菌（Sporocytophaga）、多囊纤维菌（Polyangium cel

17、lulosum）等。,2022/11/29,43,分解木质素通常在有氧条件下进行。用14C测定或在木质素上生长等方法研究表明，从麦秸中化学分离的木质素可被假单胞菌（Pseudomonas）等代谢达50%。一般而言细菌降解木质素的能力比真菌低得多。,2022/11/29,44,由于分解秸秆的“三素酶”是多酶体系，酶组分之间存在着明显的协同作用，所以，要求多菌株的配合、相互补充，才能促进纤维素类物质的分解，尤其是细菌与真菌之间具有比较强的相互作用。纤维素分解菌与木质素分解菌对稻草和小麦的联合分解能力明显高于任何一个单一菌株。,2022/11/29,45,二、选用腐解秸秆的微生物种类（即产“三素酶”的微生物），是研发和生产秸秆腐熟菌剂产品的基础,2022/11/29,46,研发和生产秸秆腐熟菌剂在明确产品使用环境条件下，应该依照表中的产生的“三素酶”选用相应的微生物种类。即是说，含有“三素酶”的微生物腐熟菌剂才是最科学、合理的，也是保证秸秆腐解效果的基础。,2022/11/29,47,在表所列之外的菌种需要经过产“三素酶”能力测定和安全性评价达到要求后，才能作为秸秆腐熟菌剂生产用菌种。需要说明的是，表中所列的菌种仅是初步的划分，还需进一步补充或调整。,谢谢,