[0001] 本发明属于酸性土壤改良技术领域，具体涉及一种秸秆促腐方法及其在酸性土壤改良中的应用。

[0002] 土壤酸化是土壤形成和发育过程中普遍存在的自然过程，酸性土壤主要存在于高温多雨的热带、亚热带地区。土壤酸化会造成很多危害，如减少土壤阳离子交换量、降低土壤盐基饱和度，导致矿物质营养元素大量流失、土壤贫瘠化加剧、有毒重金属活化等，进而会影响土壤微生物的数量与活性，并降低植物产品的产量与品质。

[0003] 农业生产中一般使用石灰类碱性物质改良酸化土壤，但是使用石灰不能从根本上解决土壤酸化的问题，而且存在一些不利影响，例如：石灰施用不当会降低土壤的透水性，阻碍作物生长，减少作物对磷元素的吸收等。目前，酸性土壤的改良材料已从传统的碱性矿物质转变为廉价易得的碱性工业副产品或有机物料等。在农业上利用有机物料改良酸性土壤，不仅能提供作物需要的养分，提高土壤的肥力水平，还能增加土壤微生物的数量和活性，增强土壤对酸的缓冲能力。

[0004] 例如，中国专利文献CN105801194A，公开一种改良酸性土壤的有机肥，其制备方法为：将农作物秸秆用粉碎机粉碎，与轮藻、泥炭藓、畜禽粪便、锯木屑、草木灰混匀，在密封状态下进行厌氧发酵，将腐熟的原料进行机械脱水，再与微生物发酵剂混合进行有氧发酵，共发酵45～55天，最后使物料水分蒸发至含水量为20wt％。该技术制备得到的有机肥中，草木灰在土壤中能够产生石灰效应，使土壤的pH大幅度提升，降低土壤的酸性。但是，草木灰的强碱性并不适宜微生物生存和繁殖，而且腐熟时间较长，所得有机肥料生物活性低；其次，草木灰还会造成土壤中氮素挥发、磷素固定，降低土壤肥力；第三，草木灰在土壤中易淋失，保留时间短，改良效果不持久；最后，该方法将秸秆、轮藻、草木灰等与畜禽粪便一起发酵，在发酵过程中可能会蝇虫滋生，有导致环境污染的风险等。因此，有效缩短腐熟时间、提高腐解产物生物活性以及避免造成环境污染等，是酸性土壤改良领域亟待解决的问题。

[0005] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中改良酸性土壤的有机肥腐熟时间长、生物活性低以及会造成环境污染等缺陷，从而提供一种秸秆促腐方法及其在酸性土壤改良中的应用。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种秸秆促腐方法，包括以下步骤：将秸秆粉碎与助剂混合，添加EM菌液，用尿素调节C/N质量比至20‑30，充分混匀，调节含水量至60‑70wt％，在25‑30℃的条件下恒温通气培养30‑40天，得腐解产物，其中，所述助剂为钙盐与海泡石粉的混合物。

[0008] 进一步地，所述助剂的添加量为秸秆质量的15‑30％。

[0009] 进一步地，所述助剂中钙盐与海泡石粉的质量比为1:5‑10。

[0010] 优选的，所述助剂的添加量为秸秆质量的20‑25％，助剂中钙盐与海泡石粉的质量比为1:8‑10。

[0011] 进一步地，所述钙盐为草酸钙，碳酸钙，氢氧化钙，氯化钙，硫酸钙或磷酸二氢钙中的一种或多种；优选的，所述钙盐为草酸钙，碳酸钙或氢氧化钙。

[0012] 进一步地，所述EM菌液的用量为秸秆质量的0.5‑1.5％。

[0013] 一种上述方法所得腐解产物在酸性土壤改良中的应用。

[0014] 进一步地，腐解产物在酸性土壤改良中的应用包括以下步骤：将腐解产物处理至含水率低于20wt％，与占处理后腐解产物质量的1‑3％的六碳糖混匀，施入到土壤中。

[0015] 进一步地，所述六碳糖的用量为占处理后腐解产物质量的1.5‑2％。

[0016] 进一步地，所述六碳糖为葡萄糖或果糖。

[0017] 进一步优选的，所述钙盐为草酸钙，碳酸钙或氢氧化钙。

[0018] 本发明技术方案，具有如下优点：

[0019] 1.本发明提供的秸秆促腐方法，采用秸秆为原料，采用钙盐和海泡石粉的混合物作为秸秆促腐助剂，助剂中钙盐和海泡石粉二者结合能够明显加快秸秆腐解过程，显著缩短秸秆腐解时间，秸秆中碳转化率提高，还避免了与人畜粪便的混合腐解，腐解过程中环境友好；助剂中的钙盐还能够提高腐解产物中的钙含量，满足作物对钙元素的需求；所用海泡石粉由于具有较大的比表面积，遇到水时会吸收水分而变得柔软，从而能够为EM菌的生长和繁殖提供良好的场所和环境，腐解产物中腐殖酸含量增加，复杂程度高、品质好。

[0020] 2.本发明提供的腐解产物在酸性土壤改良剂中的应用，腐解产物中钙含量较高，弥补了酸性土壤中钙元素的缺乏，同时能够显著增加土壤pH、盐基饱和度，降低土壤交换性铝的含量，还能增加土壤中微生物生物量碳的含量以及微生物的碳代谢活性。

[0021] 3.本发明提供的腐解产物在酸性土壤改良剂中的应用，将腐解产物处理后与六碳糖混合用作土壤调理剂，腐解产物中含有丰富的腐殖酸钙盐，其复杂程度高，六碳糖与腐解产物共同作用能够迅速与土壤中的碱性金属矿物元素发生反应，形成稳定的络合物，有利于碱基离子在土壤中的长期保持，避免酸性土壤中碱性金属矿物元素的损失，在土壤中的碱性金属矿物元素减少后还能够分解释放出矿物元素，满足作物在整个生长周期中对碱性金属矿物元素的需求；此外，六碳糖和腐殖酸与碱性金属离子的反应不受土壤pH的影响，能够适用于酸性土壤，避免了常规络合剂在酸性土壤中易分解而丧失与碱性金属离子之间的络合能力。

[0022] 本发明实施例和对比例选用的水稻秸秆取自江西省鹰潭市余江县的代表性稻田晚稻收获后植株样品，有机碳含量403.79g/kg、全氮6.37g/kg、全磷0.88g/kg、全钾21.21g/kg；花生秸秆取自江西省鹰潭市余江县的代表性红壤花生收获后植株样品，有机碳含量359.86g/kg、全氮10.95g/kg、全磷1.54g/kg、全钾16.58g/kg；小麦和玉米秸秆取自河南郑州，小麦秸秆：有机碳385.69g/kg、全氮8.90g/kg、全磷0.57g/kg、全钾15.58g/kg；玉米秸秆：有机碳316.2g/kg、全氮10.80g/kg、全磷1.05g/kg、全钾21.56g/kg。EM菌液为商业菌剂，购自南昌益生生物技术有限公司，主要成分为光合细菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌和芽孢杆
10
菌及蛋白质、氨基酸、生物酶、果糖核酸、多种微量元素等生长因子，总菌数≥10 cfu·mL‑1
。本发明所用的其它试剂，没有特别说明的，均能够从商业途径购买得到。

[0023] 实施例1

[0024] 一种秸秆促腐方法，具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与15g助剂(其中包括草酸钙12.5g，海泡石粉2.5g)混合，同时添加1.5g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至20，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至60wt％左右，放置在30℃恒温培养箱中恒温通气培养30天，培养过程中控制含水量在60wt％左右。

[0025] 实施例2

[0026] 一种秸秆促腐方法，具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与25g助剂(其中包括氢氧化钙21.4g，海泡石粉3.6g)混合，同时添加1.2g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至23，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至63wt％左右，放置在26℃恒温培养箱中恒温通气培养32天，培养过程中控制含水量在63wt％左右。

[0027] 实施例3

[0028] 一种秸秆促腐方法，具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与30g助剂(其中包括碳酸钙27.3g，海泡石粉2.7g)混合，同时添加0.5g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至30，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至70wt％左右，放置在25℃恒温培养箱中恒温通气培养40天，培养过程中控制含水量在70wt％左右。

[0029] 实施例4

[0030] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的花生秸秆与25g助剂(其中包括氯化钙22g，海泡石粉3g)混合，同时添加1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0031] 实施例5

[0032] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的花生秸秆与28g助剂(其中包括硫酸钙24g，海泡石粉4g)混合，同时添加0.8g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至28，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至67wt％左右，放置在27℃恒温培养箱中恒温通气培养37天，培养过程中控制含水量在67wt％。

[0033] 实施例6

[0034] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的小麦秸秆与20g助剂(其中包括磷酸二氢钙17.8g,海泡石粉2.2g)混合，同时添加1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0035] 实施例7

[0036] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的玉米秸秆与25g助剂(其中包括氢氧化钙21.4g，海泡石粉3.6g)混合，同时添加1.2g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养40天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0037] 对比例1

[0038] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0039] 对比例2

[0040] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与氢氧化钙21.4g混合，同时添加1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0041] 对比例3

[0042] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与海泡石粉2.2g混合，同时添加1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0043] 对比例4

[0044] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与碱渣20g混合，同时添加1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0045] 对比例5

[0046] 一种秸秆促腐方法,具体操作步骤为：称取100g粉碎后过40目筛的水稻秸秆与硫酸亚铁20g混合，同时添加1g EM菌液并以尿素调节C/N质量比至25，充分混匀置于培养瓶中，蒸馏水调节含水量至65wt％左右，放置在28℃恒温培养箱中恒温通气培养35天，培养过程中控制含水量在65wt％左右。

[0047] 实验例

[0048] 1助剂对秸秆腐解产物特性的影响

[0049] 对发明实施例1‑7和对比例1‑5所得秸秆腐解产物的秸秆碳转化率、腐解产物pH、腐解产物提取的腐殖酸碳含量及胡富比进行测定。具体结果见表1。

[0050] 各检测方法：1)秸秆碳转化率定义：(原始秸秆碳含量‑腐解终止时产物碳含量)/原始秸秆碳含量×100％。原始秸秆及腐解产物中的碳含量采用Multi C/N 3100总有机碳分析仪进行测定。2)腐解产物pH测定：按腐解产物和蒸馏水1:10比例混合并搅拌1min，使用pH计(Mettler Toledo，瑞士)进行测定。3)腐解产物中腐殖酸的提取与碳含量测定：腐解产物中的腐殖酸采用NaOH+Na4P2O4混合液提取，提取后用定量滤纸过滤，滤液即为腐殖酸，采用酸沉降法将提取得到的腐殖酸进一步分离为胡敏酸和富里酸，腐殖酸、胡敏酸和富里酸中的碳含量均采用耶拿Multi C/N 3100总有机碳分析仪进行测定。根据测定结果进一步计算胡富比。

[0051] 表1秸秆腐解产物特性

[0052]

[0053] 从表中的数据可知，对比例1的秸秆碳转化率仅为15.9％，添加氢氧化钙、海泡石、碱渣和FeSO4等物质分别可使秸秆碳转化率提高至25.8％、23.9％、20.5％和21.7％。添加不同钙盐配合海泡石的助剂可进一步提高秸秆碳转化率，如实施例1(草酸钙+海泡石)、实施例2(氢氧化钙+海泡石)、实施例3(碳酸钙+海泡石)、实施例5(硫酸钙+海泡石)和实施例7(氢氧化钙+海泡石)可使秸秆碳转化率分别提高至35.6％、38.7％、36.5％、36.8％和30.4％，实施例4(氯化钙+海泡石)和实施例6(磷酸二氢钙+海泡石)的秸秆转化率为29.2％和28.9％，相对于对比例有提高但不是很明显。从产物pH可以看出，对比例1的产物pH为
8.04，添加氢氧化钙、海泡石、碱渣可使产物的pH在不同程度上提高，但是添加FeSO4没有提高产物pH的效果。各实施例中，实施例1(草酸钙+海泡石)、实施例2(氢氧化钙+海泡石)、实施例3(碳酸钙+海泡石)和实施例7(氢氧化钙+海泡石)对产物的pH提高效果较好，而其它几组则效果较差。从腐解产物的腐殖酸碳含量看，各实施例相对于对比例腐殖酸中的碳含量有较大提升，尤其以实施例1(草酸钙+海泡石)、2(氢氧化钙+海泡石)、3(碳酸钙+海泡石)和
7(氢氧化钙+海泡石)的提高幅度最为明显。从胡富比可以看出，相对于对比例1，添加氢氧化钙、海泡石可以提高胡富比，而添加碱渣和FeSO4降低胡富比。各实施例中，实施例1‑3和7有利于胡富比的提高，而实施例4、5和6不利于胡富比的提高。综合上述结论，草酸钙、氢氧化钙和碳酸钙配合海泡石用作促腐剂时，所得腐解产物更适于用作酸性土壤改良剂。2秸秆腐解产物对酸性红壤性质的影响

[0054] 供试材料：供试土壤采自江西省余江县刘家站，试验地常年撂荒，土壤肥力水平较低。供试土壤发育于第四纪红色黏土母质，将土壤样品风干，挑出肉眼可见的细根及其他杂质，磨细过20目筛后备用。

[0055] 实验设计：将本发明实施例1‑7和对比例1‑5所得腐解产物风干至含水量低于20％，磨碎过20目筛备用。将实施例1‑7和对比例1‑5所得腐解产物分别按土重的0.4％加入，葡萄糖的添加量为腐解产物质量的2％，再设置一个单独添加实施例2所得腐解产物但不添加葡萄糖的处理，共计13个处理。称取200g过20目筛的风干土，按上述设计比例加入物料后充分混匀，置于500ml培养瓶中，调节含水量为田间饱和持水量的60％，置于25℃恒温培养箱中进行培养。培养90天后采集土壤样品并完成土壤pH、盐基饱和度、交换性铝、微生物生物量碳和碳代谢能力等指标的测定。

[0056] 测试方法为：土壤pH使用pH计(Mettler Toledo，瑞士)进行测定，水土比为2.5:1；土壤盐基饱和度＝交换性盐基离子总量/阳离子交换量×100％，其中交换性盐基离子总量为交换性钙、镁与交换性钾、钠之和，前二者用乙酸铵交换‑EDTA络合滴定法测定，后二者用‑1
乙酸铵交换‑火焰光度法测定，阳离子交换量用乙酸铵法测定。交换性铝采用1mol L 氯化钾交换‑中和滴定。土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸‑硫酸钾浸提法测定，以此反映土壤中微生物的数量；土壤微生物活性采用Biolog EcoPlate测定，以培养120h时31孔碳源的平均吸光度(AWCD)表征土壤微生物的碳代谢能力。测定结果见表2。

[0057] 表2秸秆腐解产物对酸性红壤性质的影响(培养90天)

[0058]

[0059] 从表中数据可知，对比例中仅对比例2(添加氢氧化钙)和对比例4(添加碱渣)能较有效的提高土壤pH、增加盐基饱和度和降低土壤交换性铝的含量，其它对比例相对于对比例1的改善效果并不明显。而实施例1、2、3、7均可在更大幅度上改善土壤pH、盐基饱和度和交换性铝状况。另一方面，虽然对比例2(添加氢氧化钙)和对比例4(添加碱渣)对土壤酸度指标的改善效果较好，但对土壤微生物生物量碳和微生物碳代谢能力的改善效果一般，而实施例1‑5和实施例7相对于对比例1，均能在较大幅度上改善土壤微生物生物量碳和微生物碳代谢能力，因此有利于土壤微生物数量及活性的提高。从实施例2(加糖、不加糖)的两个处理可以看出，腐解产物与六碳糖配合使用对酸性红壤的改良效果明显优于单独使用腐解产物的改良效果。

[0060] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。