[發明專利]一種利用纖維素酶促進秸稈降解來提高土壤肥力的方法

無效

• 申請號: 201310042984.5
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103073337A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 韓瑋;何明;聶俊華
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C05F11/00
• 分類號: C05F11/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明屬于生物降解及土壤肥料技術領域，具體涉及一種利用纖維素酶促進秸稈降解來提高土壤肥力的方法。

背景技術

秸稈，古稱藁，又稱禾稈草，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，其中水稻的秸稈常被稱為稻草、稻藁，小麥的秸稈則稱為麥稈。在工業化以前，農民對秸稈的利用五花八門，非常豐富。比如在中國南方，人們將稻稈曬干儲藏，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，堆漚肥還田，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，農村對秸稈的需求減少，大量秸稈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稈，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：l）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。

發明內容

本發明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。

本發明的目的采用如下技術方案實現。

一種利用纖維素酶促進秸稈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?℃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。

每克粉碎秸稈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。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈和玉米秸稈。

每畝土壤秸稈的使用量為300-500?kg。

有益效果

1.采用本發明提供的方法，能夠將土壤中秸稈的降解率提高25%以上，促進秸稈腐殖化進程，提高土壤有機質質量，有效緩解由于秸稈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稈還田比秸稈直接還田的土壤中有效氮、磷等養分含量提高：有效氮含量可提高10%以上，有效磷含量可提高20%以上，增強了土壤肥力。另外，對比試驗還發現，秸稈添加纖維素酶還田比秸稈直接還田能夠促進后季作物生長，提高作物產量。

3.?采用本發明方法解決了秸稈資源的利用問題，變廢為寶，防止焚燒秸稈帶來的環境污染。

4.?本發明方法不會對環境造成二次污染，秸稈在土壤中可以降解，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。按秸稈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稈降解和增加土壤肥力上。

具體實施方式

為了說明采用本發明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，將本發明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1

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，水稻秸稈與土壤取自相同地塊。在日平均溫度為25-29?℃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：