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我国是农业生产大国,在世界范围内,我国秸秆资源是最丰富的国家之一。在农业生产中作物秸秆是一类最为宝贵最有价值的可再生资源,但目前我国并没有得到合理有效的利用秸秆资源,每年都有大量的作物秸秆被直接焚烧,这不仅是资源的浪费也严重污染了环境,同时也影响了人类的身体健康。对于作物生长,土壤环境是最重要的,我国长期以来“重用轻养”,为了追求产量,过度施用化肥,致使土壤污染板结,有机质减少,土壤保肥保水能力急剧下降,黑土地退化能力严重,然而,作物的秸秆是最为重要的有机肥料来源,秸秆还田不但能提高土壤的有机质,改善土壤的理化性质,还可以提高土壤保水保肥能力,从而提高作物的产量,但秸秆直接还田存在腐解慢和出苗效果差、贪青、增加病虫草害等问题,为了解决上述的问题,我们采用秸秆膨化技术来改善秸秆利用问题,通过秸秆膨化机将秸秆膨化处理,加入高活性腐熟剂,并堆积发酵,腐熟降解产出有机肥料。因此,利用秸秆挤压膨化技术进行秸秆还田,改善土壤板结,减少资源浪费已成为当前秸秆还田研究工作的重点。主要研究如下:1、电子扫描电镜观察,挤压膨化能有效地打破纤维素、半纤维素和木质素的致密结构,使秸秆与微生物、纤维素酶的接触面积得到了明显的增大,提高了酶解速率,进而提高了秸秆的降角速率;红外光谱分析表明,经膨化发酵处理的半纤维素的特征峰明显的变小,木质素的特征峰发生了改变,部分纤维素的连接键C～O～C发生了断裂;通过测定玉米秸秆结构的成分分析,发现膨化发酵后的玉米秸秆,有助于增大与纤维素酶的接触面积,为后续的酶解反映产生还原糖提供了基础。2、培养试验结果表明:培养7d和35d的膨化发酵秸秆各处理之间有机质含量高于膨化不发酵秸秆,呈显著性差异,培养后期(56d、77d、98d)膨化发酵秸秆各处理有机质含量下降;速效氮的培养试验结果与有机质含量结果一致,说明秸秆经膨化发酵后大分子有机物降解了小分子有机物和无机氮。培养98d后,膨化发酵秸秆和膨化不发酵秸秆中各个处理的速效氮含量均有所下降,但仍能保持较高的累积量;56d时各处理的速效磷含量均比对照CK低,98d时,各处理的速效磷含量,与56d相比发生了波动,其含量均比CK的大,同量的膨化发酵秸秆各处理间速效磷含量大于膨化不发酵秸秆速效磷含量;77d,98d与56d相比较速效钾含量均有所下降,膨化不发酵秸秆与膨化发酵秸秆相比,随着培养时间的增长,速效钾的含量77d时差异显著,98d时差异不明显。3、各处理对土壤物理性质的影响:秸秆经膨化发酵还田后,能有效降低耕层的土壤容重;各处理间秸秆还田,能有效提高耕层的土壤孔隙度,跟作物根系和耕作方式有密切关系,且5吨/公顷膨化发酵后的秸秆+化肥常量(A4B1)改良效果较明显;土壤含水量为玉米生长前期秸秆还田对土壤水分进行吸收消耗,随着玉米进入成熟期,在玉米秸秆腐解过程中,玉米秸秆自身的水分和前期吸收的土壤水分回归土壤,起到一个保墒的作用;A4B1处理增加了土壤的疏松度,增加了土壤有机质含量,且秸秆分解过程中会形成腐殖质,有利于大团聚体的形成;A4B1处理对提高土壤有机质含量有明显作用;A4B1处理具有提高土壤氮素的趋势;各处理土壤速效磷含量的变化不明显,只有A4B1处理的土壤速效磷含量增加了0.9%;各处理能够提高土壤的速效钾含量;土壤PH值的表现出一定的下降趋势;5吨/公顷膨化发酵后的秸秆+70%化肥常量(A4B2)和3吨/公顷膨化发酵后的秸秆+80%化肥常量(A3B3)处理土壤细菌数量显著高于对照,5吨/公顷膨化发酵后的秸秆+化肥常量(A4B1)和3吨/公顷膨化发酵后的秸秆+化肥常量(A3B1)无显著差异;在玉米生育前期土壤放线菌数量无显著差异,在生育中后期,A4B2和A3B3处理较对照CK显著提高,A4B1处理方式较对照CK显著降低;在生育前期,各处理土壤真菌数量影响不大,在生育中后期,各处理土壤真菌数量呈降低趋势;在玉米全生育时期,各处理的土壤氨化细菌和好气性固氮菌数量显著高于对照,在玉米生育后期,土壤好气性纤维素分解菌和硝化细菌数量显著高于对照,A4B2、A3B3处理显著增加了氨化细菌数量,对土壤好气性纤维素分解菌和硝化细菌数量影响不大;土壤酶活性表现为:A4B1、A3B1处理增加了土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶的活性。4、不同处理对玉米的株高、穗位高的表现为:A4B1>A3B1>A3B3>A4B2>A2B1>A1B1>CK,A4B1处理株高和穗位高高于其他处理;不同处理间对玉米的秃尖长的表现为:CK>A1B1>A2B1>A4B2>A3B3>A3B1>A4B1,A4B1处理秃尖长低于其他处理;不同处理间对玉米的穗长变化不明显,这是因为穗长主要受遗传因素影响;不同处理间对玉米的叶面积(棒三叶)的表现为:A4B1>A3B1>A3B3>A4B2>A2B1>A1B1>CK,A4B1与A3B1处理间叶面积未达到0.05显著水平;不同处理间对玉米的百粒重和产量依次表现为A4B1>A3B1>A3B3>A4B2>A2B1>A1B1>CK,由此可见,玉米秸秆还田A4B1处理能有效的改变土壤环境,从而显著提高玉米籽粒的质量与产量。