高粱和玉米秸秆腐解特性比较研究

发布时间：2020-07-10 05:00

【摘要】：秸秆是一种重要的有机肥源物质,其含有丰富的氮、磷及钾,腐解的秸秆是土壤有机质的重要来源。本论文以贵州和山西土壤微生物进行室内培养实验,以尼龙网袋法比较研究高粱、玉米秸秆腐解过程中秸秆理化性质变化及其微生物变化。试验共设8个处理:1)贵州土壤微生物浸提液培养玉米秸秆(G-Y),2)贵州土壤微生物浸提液培养高粱秸秆(G-G),3)贵州土壤微生物浸提液培养调节C/N的玉米秸秆(G-YN),4)贵州土壤微生物浸提液培养培养调节C/N的高粱秸秆(G-GN),5)山西土壤微生物浸提液培养玉米秸秆(S-Y),6)山西土壤微生物浸提液培养高粱秸秆(S-G),7)山西土壤微生物浸提液培养调节C/N的玉米秸秆(S-YN),8)山西土壤微生物浸提液培养调节C/N的高粱秸秆(S-GN);以尿素调节秸秆C/N=25:1。通过分别接种不同土壤微生物浸提液的两种秸秆腐解过程中结构的变化、腐解率以及微生物的响应,比较两种秸秆腐解特性的差异,探明秸秆腐解过程中微生物特性,为秸秆资源的农业利用提供理论依据,主要结果和结论如下:(1)利用傅里叶变换光谱仪分析各处理高粱和玉米秸秆腐解过程中官能团变化,结果表明高粱和玉米秸秆腐解过程中官能团变化基本相似:在腐解过程中碳水化合物和糖类含量逐渐减少,氨基酸、有机酸等可溶性有机物分解,甲基、亚甲基及酰胺类化合物含量降低,羧基含量增多,脂肪性减弱。腐解30 d时,贵州土壤微生物浸提液培养的秸秆在吸收峰为2917 cm~(-1),2850 cm~(-1),1033 cm~(-1)的吸收峰强度下降幅度大于山西土壤微生物浸提液培养的秸秆,表明与山西土壤比较贵州土壤促进秸秆分解;高粱秸秆在吸收峰为2917 cm~(-1),2850 cm~(-1),1033 cm~(-1),890 cm~(-1)吸收峰强度下降幅度大于玉米秸秆,表明高粱秸秆碳水化合物含量的降低、脂肪性的减弱速度要快于玉米秸秆;调节C/N后两种秸秆在吸收峰为2917 cm~(-1),2850 cm~(-1),1457 cm~(-1)吸收强度下降明显,说明调节C/N促进秸秆分解。(2)采用失重法测定秸秆腐解速率,结果表明高粱和玉米秸秆均表现出前期腐解快(培养前30 d)后期慢(培养第30~90 d)的趋势。在培养结束时未调节C/N比的高粱和玉米秸秆腐解率分别为60.50%和49.38%,其中培养前30 d的分解率为总分解率的53.93%和51.40%;调节C/N比的高粱和玉米秸秆腐解率分别为63.00%和54.25%,培养前30 d的分解率为各总分解率的53.02%和58.07%。与山西土壤比较贵州土壤促进了秸秆的分解,但差异不显著。高粱、玉米秸秆的纤维素和木质素的分解趋势与总腐解率变化一致。(3)采用Biolog ECO微平板法研究高粱、玉米秸秆腐解过程中的秸秆中微生物对碳源利用情况,结果表明分解30 d时各处理秸秆中微生物对碳水化合物和氨基酸利用率最高,其次为脂类和酸类;腐解90 d时秸秆中微生物主要利用氨基酸和酸类。聚类分析表明在腐解30 d时,不调节C/N时两种土壤的玉米秸秆的微生物具有相似的碳源利用能力,进一步与S-G以山西土壤培养的调节C/N的处理具有相似性。培养结束时,微生物对碳源利用能力的聚类分析表明G-G与G-YN,S-G与S-YN,G-Y与S-Y,G-GN与S-GN聚类在一起;进一步前两者又聚在一起,后两类聚在一起;说明同一浸提液培养下,高粱秸秆和调节C/N比的玉米秸秆碳源利用率相似;不同浸提液培养下的同一种C/N比处理的同一种秸秆碳源利用率相似。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S141.4
【图文】：

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图 3.1 供试高粱和玉米秸秆的红外光谱图3 腐解过程不同处理的红外光谱变化图 3.2 至图 3.4 为不同处理在不同腐解时期（30、90 d）的红外光谱图。从以看出，高粱秸秆和玉米秸秆在各腐解阶段的红外光谱图图形基本相近，也有征峰及其强度出现了变化，与秸秆原样光谱特征比较，在腐解过程中秸秆残渣特征表现为主要吸收峰强度降低，腐解后逐渐变平缓。高粱、玉米秸秆的各处理在 2917、2850、1240、1033、890cm-1的吸收峰强着腐解的进行逐渐下降，而在 1646、1602、1507、1457cm-1处的吸收峰强度为先下降后增强，最终秸秆在培养后 90 d 与秸秆原样比较表现为降低。1730 吸收峰强度在腐解第 30 d 到 90 d 增强。在培养后 30 d，与秸秆原样光谱特征比较，调节 C/N 后秸秆残渣的光谱特为在 2917、2850、1457 cm-1的吸收峰强度明显的下降，890 cm-1则在 30 d 到现明显的下降，而未调节 C/N 比的秸秆处理在 30d，90d 下降强度均低于调节

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不同C/N比处理秸秆的红外光谱图

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高粱和玉米秸秆腐解特性比较研究12图 3.1 供试高粱和玉米秸秆的红外光谱图3.3 腐解过程不同处理的红外光谱变化图 3.2 至图 3.4 为不同处理在不同腐解时期（30、90 d）的红外光谱图。从图中可以看出，高粱秸秆和玉米秸秆在各腐解阶段的红外光谱图图形基本相近，也有一些特征峰及其强度出现了变化，与秸秆原样光谱特征比较，在腐解过程中秸秆残渣的光谱特征表现为主要吸收峰强度降低，腐解后逐渐变平缓。高粱、玉米秸秆的各处理在 2917、2850、1240、1033、890cm-1的吸收峰强度都随着腐解的进行逐渐下降，而在 1646、1602、1507、1457cm-1处的吸收峰强度则表现为先下降后增强，最终秸秆在培养后 90 d 与秸秆原样比较表现为降低。1730 cm-1处吸收峰强度在腐解第 30 d 到 90 d 增强。在培养后 30 d，与秸秆原样光谱特征比较，调节 C/N 后秸秆残渣的光谱特征表现为在 2917、2850、1457 cm-1的吸收峰强度明显的下降，890 cm-1则在 30 d 到 90 d出现明显的下降，而未调节 C/N 比的秸秆处理在 30d，90d 下降强度均低于调节 C/N的处理（图 3.2）。利用贵州土壤微生物浸提液培养高粱和玉米秸秆均表现出在腐解30 d 时 2917、2850、1033 cm-1的吸收峰强度下降幅度均大于山西土壤微生物浸提液培养的秸秆（图 3.3）。就玉米和高粱秸秆而言

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