纤维素酶酶在土壤中的应用研究 - 生态环境学报.DOC

还田秸秆配施外源纤维素酶效应研究 韩 玮，聂俊华*，李 飒，王欣英 山东农业大学资源与环境学院，山东 泰安 271018 摘要：为探求促进秸秆降解的新途径，采用室内培养法研究了外源纤维素酶对秸秆降解速率及土壤速效养分的影响。结果表明，整个培养期内，小麦秸秆，玉米秸秆加酶处理与不加酶处理降解率都存在极显著差异（p0.01），到培养结束时小麦秸秆加酶处理降解率高出不加酶处理7.10％～11.86％，玉米秸秆高出8.01％～14.04％；整个培养期内，小麦秸秆，玉米秸秆加酶处理与不加酶处理间土壤速效氮、磷、钾含量都存在极显著差异（p0.01），培养结束时，小麦秸秆最优处理速效氮、磷、钾含量高出对照4.15 mg·kg-1，3.60 mg·kg-1，32.35 mg·kg-1，玉米秸秆高出6.50 mg·kg-1，4.27 mg·kg-1，47.97 mg·kg-1。结果说明添加外源纤维素酶能够提高秸秆降解速率，促进秸秆养分矿化。 关键词：外源纤维素酶；秸秆；小麦秸秆；玉米秸秆 中图分类号：S154.2；S158.3 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）06-0936-05表1 供试秸秆基本性状 Table 1 The main properties of tested straws 供试材料 w(全碳) /% w(全氮) /% w(全磷P2O5)/% w(全钾K2O)/% w(C)/w(N) w(纤维素)/% 小麦秸秆 49.86 0.52 0.15 0.98 80.42 38.14 玉米秸秆 42.82 0.78 0.39 0.89 55.79 35.27 我国是一个农业大国，每年约产生农作物秸秆6.2亿t。目前我国农村对农作物秸秆的有效利用率很低，有很多秸秆被直接烧掉，不仅浪费资源而且造成环境污染。秸秆还田则是增加土壤有机质，全面提高地力的有效途径，对增加土壤肥力和作物产量，促进农业的良性循环起重要作用[1(3]。但是秸秆还田后出现了分解速度慢，影响后季作物生根，降解时微生物与作物争夺养分，造成作物的氮饥饿现象等一系列问题，影响了该技术的推广。 秸秆中纤维素含量很高，小麦秸秆、玉米秸秆中的纤维素含量均占35%以上，纤维素类物质在自然状态下的降解速度非常缓慢，因此加快秸秆物料中纤维素的分解速度，是提高秸秆腐解率，促进秸秆还田技术推广的关键。土壤中纤维素酶对秸秆降解有很重要的促进作用，但是自然条件下土壤中纤维素酶的活性较低，为探求促进秸秆降解的新途径，笔者将外源纤维素酶应用于还田秸秆，研究了纤维素酶对秸秆降解速率以及发酵效率的影响。 1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 供试土壤 棕壤，质地轻壤，采自山东农业大学南校区教学基地，采样深度0～10 cm[4]，风干磨碎，过1 mm筛，土壤基本理化性质为：pH值6.8，有机质含量12.1 g·kg-1，碱解N 68.98 mg·kg-1，速效P 25.22 mg·kg-1，速效K 81.73 mg·kg-1。 1.1.2 供试酶制剂 纤维素酶（活力：1000 U·g-1。产地：北京）。 1.1.3 供试秸秆 小麦秸秆，玉米秸秆，取自泰安郊区（当年产），其主要性质见表1。 1.2 研究纤维素酶对秸秆降解率影响的培养实验 秸秆配施的纤维素酶设5 U·g-1，10 U·g-1，50 U·g-1，100 U·g-1四个水平，小麦秸秆、玉米秸秆分别设以下5种处理，即：1）对照，仅5 g秸秆；2）5 g秸秆+0.025 g纤维素酶；3）5 g秸秆+0.05 g纤维素酶；4）5 g秸秆+0.25 g纤维素酶；5）5 g秸秆+0.5 g纤维素酶。每处理设12个重复。 将小麦秸秆剪为8 cm长小段，玉米秸秆剪为1～2 cm长小段，70 ℃烘干。纤维素酶以1∶10的比例溶于水中，配成纤维素酶液[5]，每盆中装棕壤1 kg，用涤纶布袋装5 g小麦或玉米秸秆，喷洒对应量的纤维素酶液后埋入土壤中，埋深5 cm，室温培养（20~25 ℃）,调节到饱和含水量的80%[6]，分别于15、30、45和90 ｄ进行破坏性取样，在每处理中各取出3个重复，充分洗净，70 ℃烘干后进行干物质质量测定。 1.3 研究秸秆添加纤维素酶对土壤速效养分影响的培养实验 秸秆配施的纤维素酶设 5 U·g-1，10 U·g-1，50 U·g-1，100 U·g-1四个水平，小麦秸秆和玉米秸秆各设5个处理，即：1）对照，200 g土+10 g秸秆；2）200 g土+10 g秸秆+0.05 g纤维素酶；3）200 g土+10 g秸秆+0.1 g纤维素酶；4）200 g土+10 g秸秆+0.5 g纤维素酶；5）200 g土+10 g秸秆+1 g纤维素酶。每个处理设2