CN102577728A - 干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法。该法采用达标处理的养殖废水,并充分利用农田滴灌系统的优势,确定小麦和玉米养殖污水的最大农田灌溉量及合理的灌溉频次,在保证作物产量和品质及环境安全的前提下,形成一套具有北方干旱-半干旱地区生态特色的水肥一体化大宗作物养殖废水灌溉体系。该方法在保证农作物获得高产的情况下,既能使养殖业废水得到有效的消纳,又能减少化学氮肥的施用量,进而减少面源污染。
Description
技术领域
本发明涉及农业技术领域,具体涉及一种干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法。
背景技术
为了提高粮食产量,淮河流域化肥施用量已从1990年的495万吨增加到目前的702万吨,平均每公顷化肥用量约500公斤,而当地化肥的传统施用方式多为撒施,且多为一次性施入,从面使其有效利用率平均只有30%~35%左右,多余的化学肥料造成了大量的面源污染,这些污染物不仅随地表径流直接进入地表水体,污染河流与湖泊,而且渗入地下,污染土壤和地下水。而被污染的地下水亦最终排向地表水体,加剧了河流与湖泊的污染。
畜牧业是河南农业经济的重要支柱产业之一,占农业总产值的42%。沙颍河流域在河南省畜牧养殖业中占有重要地位。截至2007年,该流域已有集约化畜禽养殖场1000余个,每年的粪便产生量达1.70亿t,尿液排放量1.02亿t,是2007年的工业、生活污水量4%;COD排放量106.99万t、氨氮排放量10.48万t,分别是工业、生活排放量的1.5倍和1.2倍。由于经济、政策和技术等原因,当前畜禽养殖业粪便和废水处理率较低,畜禽养殖场每天所产生的大量废水多数未经处理而直接排放,其对周边水环境的污染风险已经大于工业、生活污水。同时,养殖废水中含有高量的有机质、氮、磷、钾等营养元素, 用其进行农田灌溉利用,不仅可有效地促进农作物生长和土壤肥力提高,而且还能部分替代化学肥料,降低农田化肥施用量,降低农田面源污染风险。因此, 农田灌溉利用被认为是养殖污水处理的一种简单而有效的方式。但是,在干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统典型生态条件下,如何建立养殖废水合理的灌溉方法,例如合理的灌溉量、灌溉时机、灌溉频次以及根据养殖废水的灌溉量确定养殖规模,都是迫切需要研究解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法,该方法在保证农作物获得高产的情况下,既能使养殖业废水得到有效的消纳,又能减少化学氮肥的施用量,进而减少面源污染。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法,包括:
(1)在小麦季,按照如下步骤进行养殖废水的滴灌,其它管理措施按当地高产小麦栽培措施进行:
播种前灌一次底墒水,灌溉定额28~30吨/667m2;10月中旬至11月中旬,灌一次越冬水,灌溉定额28~30吨/667m2;3月中旬至4月中旬灌拔节水,每5天灌溉一次,共6次,每次18~20吨/667m2;五月上半月灌抽穗水,每4天灌溉一次,共4次,每次18~20吨/667m2;五月下半月灌灌浆水,每4天灌溉一次,共4次,每次18~20吨/667m2;
(2)在玉米季,按照如下方法进行养殖废水滴灌,其它管理措施按当地高产玉米栽培措施进行:
在玉米播种至出苗期间,计划灌水湿润层0-40cm,每次灌水18~20吨/667m2使土壤含水量为75~85%,每5天灌一次,共4次;玉米苗期计划灌水湿润层0-40cm,每次灌水20~24吨/667m2以使土壤含水量达到65~75%,每5天灌一次,共3次;拔节期计划灌水湿润层0-60cm,每次灌水17~20吨/667m2以使土壤含水量达至70~80%,每5天灌一次,共6次;抽雄-灌浆期计划灌水湿润层0-80cm,每次灌水20~22吨/667m2以使土壤含水量为75~85%,每5天灌一次,共6次;灌浆-成熟期灌水湿润层0-80cm,每次灌水18~20吨/667m2使土壤含水量68~75%,每7天灌一次,共4次。
上述养殖废水符合GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。
在所述步骤(1)中,与当地当季常规施肥量相比,以纯N计,减施氮肥3.5~4.5kg/667m2。
在所述步骤(2)中,与当地当季常规施肥量相比,以纯N计,减施氮肥4.5~5.5kg/667m2。
本发明具有积极有益的效果:
本发明系统参考了典型生态区的土壤类型、养分和污染物在土体中吸附、迁移规律、作物营养特性、作物耗水规律及水分和养分的土壤运移特征等,采用达标处理的养殖废水,并充分利用农田滴灌系统的优势,确定小麦和玉米养殖污水的最大农田灌溉量及合理的灌溉频次,在保证作物产量和品质及环境安全的前提下,形成一套具有北方干旱-半干旱地区生态特色的水肥一体化大宗作物养殖废水灌溉技术,为养殖废弃物农田资源化利用提供了一条很好的途径。
在干旱—半干旱小麦—玉米轮作区,利用本发明方法进行农田滴灌,在小麦和玉米两季内可安全消耗养殖废水734~824吨/667m2。参照GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》,采用干清粪工艺的万头猪场每天的废水排放量按照120~180吨计算,1个万头猪场每年的养殖废水排放量为43800~65700吨,用于6.7~10.0公顷左右的农田进行灌溉利用较为科学、合理。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中所涉及的方法,如无特别说明均为常规方法。
实施例1 该养殖废水滴灌方案分别于2009年-2010年和2010年-2011年度在新郑市薛店镇菜园马村进行了实施,土壤质地类型为砂土。所用养殖废水中主要营养成分含量:N 50mg/L,P 10mg/L。
(1)小麦季:
播种前灌1次底墒水,灌溉定额30吨/667m2;10月中旬-11月中旬,灌1次越冬水,灌溉定额30吨/667m2;3月中旬-4月中旬,灌拔节水,每5天灌溉一次,共6次,每次20吨/667m2,共120吨水/667m2;五月上半月,灌抽穗水,每4天灌溉一次,共4次,每次20吨/667m2,共80吨水/667m2;五月下半月,灌灌浆水,每4天灌溉一次,共4次,每次20吨/667m2,共80吨水/667m2。冬小麦整个生育期内共灌水340吨污水/667m2,具体灌溉方案见表1。
表1 冬小麦养殖污水滴灌量
按当地播种时间进行播种,本区域小麦需肥量为N 12kg/667m2、P2O5 6kg/667m2、K2O 3 kg/667m2,采用养殖废水灌溉,可减施化肥氮肥(纯N)4 kg/667m2,磷肥、钾肥和所施化学氮肥作为基肥施入土壤后,按当地耕地方式进行整地后播种,播种量11kg/667m2左右,按照如上方法进行养殖废水灌溉,其它管理措施按当地高产小麦栽培措施进行。在小麦生长期间发现,采用养殖废水滴灌后,小麦整个生育时期长势良好,土壤含水率稳定保持在田间持水量的65%左右,小麦产量达400㎏/667m2,保证了产量基本不降低。
(2)夏玉米季
在玉米播种-出苗期间(21天),每次灌20吨/667m2,每5天灌一次,共4次,该生育期共灌水80吨/667m2;玉米苗期(14天),每次灌20吨/667m2,每5天灌一次,共3次,该生育期共灌水60吨水/667m2;拔节期(28天),每次灌20吨/667m2,每5天灌一次,共6次,该生育期每亩共灌水120吨/667m2;抽雄-灌浆期(28天),每次灌20吨/667m2,每4天灌一次,共7次,该生育期共灌水140吨/667m2;灌浆-成熟期(28天),每次灌20吨/667m2,每7天灌一次,共4次,该生育期共灌水80吨/667m2。
整个生育期共灌养殖废水480吨/667m2,具体灌溉方案见表2。
表2 玉米养殖废水滴灌量
玉米季:小麦收获后,小麦秸秆全量还田,按当地时间进行播种。本区域玉米需肥量为N 14kg/667m2、P2O5 6kg/667m2、K2O 3 kg/667m2,采用养殖废水灌溉,可减施化学氮肥(纯N)5 kg/667m2,磷肥、钾肥和所施化学氮肥作为基肥施入土壤后,按当地耕地方式进行整地后播种,播种量3 kg/亩,按照如上方法进行养殖废水滴灌,其他管理措施按当地高产玉米栽培措施进行。在玉米生长期间发现,养殖废水滴灌提高了土壤含水率,土壤水分含量保持在田间持水量的65%左右,玉米苗期长势良好,养分供应充足,玉米抽雄期叶片叶绿素含量提高6%左右,株高提高5%左右。玉米成熟后产量达450kg/667m2,穗长和百粒重无明显降低,保证了产量不降低。
实施例2:该养殖废水滴灌方法于2010年-2011年度在新郑市薛店镇格大张村和郑州市航空港区“农业部华北小麦-玉米轮作营养与施肥科学观测实验站”进行了实施,土壤质地类型为轻壤土。所用养殖废水中主要营养成分含量:N 50mg/L,P 10mg/L。
(1)小麦季:
播种前灌1次底墒水,灌溉定额25吨/667m2;10月中旬-11月中旬,灌1次越冬水,灌溉定额25吨/667m2;3月中旬-4月中旬,灌拔节水,每6天灌溉一次,共5次,每次20吨/667m2,共100吨水/667m2;五月上半月,灌抽穗水,每4天灌溉一次,共4次,每次20吨/667m2,共80吨水/667m2;五月下半月,灌灌浆水,每4天灌溉一次,共4次,每次20吨/667m2,共80吨水/667m2。冬小麦整个生育期内共灌水310吨污水/667m2,具体灌溉方案见表3。
表3 冬小麦养殖污水滴灌量
按当地播种时间进行播种,本区域小麦需肥量为N 12kg/667m2、P2O5 6kg/667m2、K2O 3 kg/667m2,采用养殖废水灌溉,可减施化肥氮肥(纯N)4 kg/667m2,磷肥、钾肥和所施化学氮肥作为基肥施入土壤后,按当地耕地方式进行整地后播种,播种量11kg/667m2左右,按照如上方法进行养殖废水灌溉,其他管理措施按当地高产小麦栽培措施进行。在小麦生长期间发现,采用养殖废水滴灌后,小麦整个生育时期长势良好,土壤含水率稳定保持在田间持水量的70%左右,小麦产量达500㎏/667m2左右,保证了产量。
(2)夏玉米季
在玉米播种-出苗期间(21天),每次灌20吨/667m2,每7天灌一次,共3次,共灌水60吨/667m2;玉米苗期(14天),每次灌20吨/667m2,每7天灌一次,共2次,共灌水40吨水/667m2;拔节期(28天),相当于每次灌20吨/667m2,每5天灌一次,共6次,共灌水120吨/667m2;抽雄-灌浆期(28天),每次灌20吨/667m2,每4天灌一次,共7次,共灌水140吨/667m2;灌浆-成熟期(28天),每次灌20吨/667m2,每7天灌一次,共4次,共灌水80吨/667m2。
整个生育期共灌养殖废水440吨/667m2,具体灌溉方案见表4。
表4玉米养殖废水滴灌量
玉米季:小麦收获后,小麦秸秆全量还田,按当地时间进行播种。本区域玉米需肥量为N 14kg/667m2、P2O5 6kg/667m2、K2O 3 kg/667m2,采用养殖废水灌溉,可减施化学氮肥(纯N)5 kg/667m2,磷肥、钾肥和所施化学氮肥作为基肥施入土壤后,按当地耕地方式进行整地后播种,播种量3 kg/667m2,按照如上方法进行养殖废水滴灌,其他管理措施按当地高产玉米栽培措施进行。在玉米生长期间发现,养殖废水滴灌提高了土壤含水率,土壤水分含量保持在田间持水量的70%左右,玉米苗期长势良好,养分供应充足,玉米抽雄期叶片叶绿素含量提高7%左右,株高提高4%左右。玉米成熟后产量达600kg/667m2左右,穗长和百粒重无明显降低,保证了产量。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法,包括:
(1)在小麦季,按照如下步骤进行养殖废水的滴灌,其它管理措施按当地高产小麦栽培措施进行:
播种前灌一次底墒水,灌溉定额28~30吨/667m2;10月中旬至11月中旬,灌一次越冬水,灌溉定额28~30吨/667m2;3月中旬至4月中旬灌拔节水,每5天灌溉一次,共6次,每次18~20吨/667m2;五月上半月灌抽穗水,每4天灌溉一次,共4次,每次18~20吨/667m2;五月下半月灌灌浆水,每4天灌溉一次,共4次,每次18~20吨/667m2;
(2)在玉米季,按照如下方法进行养殖废水滴灌,其它管理措施按当地高产玉米栽培措施进行:
在玉米播种至出苗期间,计划灌水湿润层0-40cm,每次灌水18~20吨/667m2使土壤含水量为75~85%,每5天灌一次,共4次;玉米苗期计划灌水湿润层0-40cm,每次灌水20~24吨/667m2以使土壤含水量达到65~75%,每5天灌一次,共3次;拔节期计划灌水湿润层0-60cm,每次灌水17~20吨/667m2以使土壤含水量达至70~80%,每5天灌一次,共6次;抽雄-灌浆期计划灌水湿润层0-80cm,每次灌水20~22吨/667m2以使土壤含水量为75~85%,每5天灌一次,共6次;灌浆-成熟期灌水湿润层0-80cm,每次灌水18~20吨/667m2使土壤含水量68~75%,每7天灌一次,共4次。
2.根据权利要求1所述的干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法,其特征在于,所述养殖废水符合GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。
3.根据权利要求1所述的干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,与当地当季常规施肥量相比,以纯N计,减施氮肥3.5~4.5kg/667m2。
4.根据权利要求1所述的干旱-半干旱地区小麦-玉米轮作系统养殖废水滴灌方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,与当地当季常规施肥量相比,以纯N计,减施氮肥4.5~5.5kg/667m2。
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