CN103626536B - 培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，针对华中早-晚双季稻轮作区低产黄泥田土壤不同田间时令收获后所得秸秆，并按照如下步骤进行：A）、使用收割机对新鲜水稻秸秆进行田间直接粉碎，粉碎后的碎片段长3～5cm，边粉碎边以180～220kg干重/亩的用量就地撒铺于田间地表，并确保撒铺均匀，形成还田秸秆；B）、分为早稻、晚稻，分别对应的进行调节还田秸秆的C/N比；C）、土地翻耕：将步骤B）所得的调节C/N比后的还田秸秆进行翻耕或旋耕，使调节C/N比后的还田秸秆与土壤充分混合并被土壤覆盖，保持耕翻深度在15～20cm，并保持土壤至适宜湿度至下次水稻移栽前。
Description
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种针对不同田间时令稻秆还田快速腐解培肥华中双季稻区低产黄泥田土壤的处理方法。
背景技术
水稻是我国主要粮食作物之一，稻秆还田可将其自身养分回馈以培肥改土，并减少烟尘污染，是高产田建设的基本措施，对我国农业有机废弃物循环利用、耕地土壤肥力提高和农业可持续发展有重大意义。广泛采用的机械粉碎直接还田能及时大量处理田间滞留秸秆，但受限于稻秆自然腐解效率低、影响后茬插秧及根系生长等问题而制约其进一步推广应用；不同时令环境下还田也会出现因不合理水肥管理造成养分不合宜的释放浪费，该现象在华中双季稻区的作物多熟种植模式下常见，在我国南方低产水稻土类型中更亟待解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于不同时令条件的田间稻秆快速腐解、有利于土壤保蓄碳氮、缓冲酸度的培肥华中双季稻区低产黄泥田土壤的秸秆还田快速腐解处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，针对华中早-晚双季稻轮作区低产黄泥田土壤不同田间时令收获后所得秸秆，并按照如下步骤进行：
A）、使用收割机对新鲜水稻秸秆进行田间直接粉碎，粉碎后的碎片段长3～5cm，边粉碎边以180～220kg（较佳为200kg）干重/亩的用量就地撒铺于田间地表，并确保撒铺均匀，形成还田秸秆；
B）、分为早稻、晚稻，分别对应的进行以下的调节还田秸秆的C/N比：
当为夏季早稻时：将秸秆腐熟剂与氮肥混合后所得的混合物撒铺于还田秸秆之上；所述每亩田地对应的秸秆腐熟剂的用量为1.9～2.1kg（较佳为2kg），氮肥的用量为控制还田秸秆的C/N比（碳氮比，即含碳质量与含氮质量之比）至25:1；
当为冬季晚稻时：将氮肥撒铺于还田秸秆之上；氮肥的用量为控制还田秸秆的C/N比（碳氮比）至25:1；
C）、土地翻耕：
将步骤B）所得的调节C/N比后的还田秸秆进行翻耕或旋耕，使调节C/N比后的还田秸秆与土壤充分混合并被土壤覆盖，保持耕翻深度在15～20cm，并保持土壤至适宜湿度至下次水稻移栽前；
具体为：
当为收获夏季早稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前（即直至当年晚稻灌水移栽前）维持田间持水量的90～100%；
当为收获冬季晚稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前（即直至次年早稻灌水移栽前）维持田间持水量35～45%。
备注说明：
一般而言，夏季早稻收割时约为7月（7月上、中、下旬都有可能），即，夏季早稻秸秆还田时间约为7月（7月上中下旬都有可能），而当年晚稻灌水移栽约7月底～8月初；因此整个维持田间持水量的时间约为7～30天；
同理，一般而言，冬季晚稻收割时约为10月下旬～11月上旬，即，冬季晚稻秸秆还田的时间约为10月下旬～11月上旬，而次年早稻灌水移栽约为次年的3月～4月；因此整个维持田间持水量的时间约为3.5～5.5个月。
作为本发明的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法的改进：
秸秆腐熟剂选用湖北金帝农业科技有限公司的鱼米香秸秆快腐剂。
作为本发明的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法的进一步改进：
在所述步骤B）的调节还田秸秆的C/N比（碳氮比）中，
当为夏季早稻还田时，所述氮肥为尿素或腐熟完全的猪粪，
当为冬季晚稻还田时，所述氮肥为腐熟完全的猪粪。
备注说明：
根据秸秆的还田量以及根据秸秆的碳氮比，以及根据尿素的氮含量、腐熟完全的猪粪的氮含量能计算出调节C/N比至25:1所需辅施的氮肥用量；
尿素的氮含量例如可通过其包装袋上的标注得知，腐熟完全的猪粪的氮含量可采用半微量开氏法（《土壤农化分析》第三版鲍士旦主编P44-P49）检测得知。
作为本发明的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法的进一步改进：
所述步骤C中：
当为夏季早稻时：将秸秆腐熟剂与尿素或腐熟完全的猪粪混合后所得的混合物撒铺于还田秸秆后的1～2天内进行翻耕或旋耕；
当为冬季晚稻时：将腐熟完全的猪粪撒铺于还田秸秆后的3～5内进行翻耕或旋耕（目的是使物料充分接触反应，即确保腐熟完全的猪粪与还田秸秆的充分接触；原因是：因为冬季晚稻还田温度相对低，需要足够时间使物料之间接触反应）。
作为本发明的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法的进一步改进：
所述步骤C中：
当为收获夏季早稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前（即直至当年晚稻灌水移栽前）维持田间持水量的100%；
当为收获冬季晚稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前（即直至次年早稻灌水移栽前）维持田间持水量40%。
在本发明中，秸秆腐熟剂选用湖北金帝农业科技有限公司的鱼米香秸秆快腐剂，也可按照专利号201010228347制备而得。
腐熟完全的猪粪的制备方法为：将由新鲜猪粪与秸秆或木屑、菇渣组成的混合物（新鲜猪粪占混合物总重的80-90%，其余为秸秆或木屑、菇渣；备注说明：秸秆或木屑、菇渣为新鲜的或干燥后的秸秆或木屑、菇渣均可）混拌发酵，混合物的建堆高度为1.5～2m，当物料呈黑褐色，温度自然降至室温时（整个过程一般5～7天），表明腐熟完全发酵完成。
备注说明：猪粪腐熟完全的指标之一是C/N比为10-16。
上述水稻秸秆腐熟培肥方法，在所述B步骤中撒施氮肥尿素和腐熟完全猪粪的用量以调节C/N比至25:1即可，其不但有助于调节微生物活性，还作为肥料被作物吸收且减少肥料使用浪费。
本发明解决现有技术问题的关键在于按照产区即时温度条件，应用高效的秸秆腐解剂、配合灵活稳健的水肥管理措施为微生物的生物化学反应创造适宜的条件，这样就能在不同时间维度下最大化地平衡稻秆快速腐解、养分释放利用与土壤碳氮保蓄培肥的关系，具有广阔推广应用前景。
本发明适宜于解决早-晚稻秆直接还田后快速腐解、碳氮保蓄等问题，所述方法适用于华中双季稻区，尤其是浙江省中部金衢盆地双季稻种植模式下的低产黄泥田，以及气候条件和土壤条件相似的其他南方稻田。
本发明具备如下有益效果：将秸秆适量机械粉碎就地还田利用，提高秸秆腐熟速率，避免对下茬作物影响；引入效果良好的秸秆腐熟剂，针对时令差异结合不同的水肥条件（主要指对早晚稻实施不同的田间水分和N肥管理，通过在冬夏两个温度有差异的休耕期调节水分含量和选择不同类型氮肥，达到最大化培肥土壤或减少还田带来的秸秆慢腐弊端。）来释放养分，能有效地培肥改土或被作物吸收利用；对环境要求不严苛，方法简单易于田间农事操作，省工省力可大面积推广实施。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
方式一、针对夏季早稻成熟时，依次进行以下步骤：
A）、在夏季早稻成熟后（平均气温25～35℃，约为7月）立即机械收割，采用行走式联合收割机使水稻秸秆直接粉碎还田，且水稻秸秆的还田量控制为每亩200kg干重；此时，水稻秸秆被粉碎成长度3～5cm片段均匀平铺田间，尽量不要成堆，从而形成还田秸秆；
备注说明：水稻秸秆的重量一般占水稻总生物量的50%左右，而水稻秸秆中的含水率一般为18%左右；因此，以水稻产量计算秸秆量肯定多于200Kg，具体实施前应根据产量计算，然后人工移除多余部分。
B）、将秸秆腐熟剂与氮肥混合后所得的混合物撒铺于还田秸秆之上；每亩田地对应的秸秆腐熟剂的用量为2kg，氮肥的用量为控制还田秸秆的C/N比（碳氮比）至25:1；
秸秆腐熟剂的目的是加速秸秆腐熟，采用市售产品如“鱼米香”腐熟剂，由湖北金帝农业科技有限公司生产，总有效菌活数大于0.5亿/g；
氮肥选用尿素（其加入量以调C/N比至25为宜，秸秆干重计），也可用腐熟完全的猪粪代替尿素。
一般而言，尿素中的含氮量约为46～46.67%，腐熟完全的猪粪中的含氮量约为0.5%～3%。
以上所述尿素和腐熟完全的猪粪除用来调节C/N比外，有助于调节微生物活性，同时还可作为肥料被作物吸收利用。
备注说明：
撒铺时需留意天气情况，不要选择雨天撒铺；一般，可将秸秆腐熟剂与氮肥搅匀后所得的混合物直接撒施；若遇强风天气，则需与地头（地表）0～20cm土壤掺混撒施（一般而言，掺入土量为每亩25～30kg）。
C）、土地翻耕：
将步骤B）所得的调节C/N比后的还田秸秆1～2天内进行翻耕或旋耕，即，将秸秆腐熟剂与尿素或腐熟完全的猪粪混合后所得的混合物撒铺于还田秸秆后的1～2天内进行翻耕或旋耕；从而使调节C/N比后的还田秸秆（即包括秸秆、腐熟剂、氮肥）与土壤充分混合并被土壤覆盖，保持耕翻深度在15～20cm（即，需要严格保证翻压和整地质量），翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前（即直至当年晚稻灌水移栽前，为7月底～8月初）维持田间持水量的100%。
备注说明：
本发明在实施时，禁止带病水稻秸秆还田。
方式二、针对冬季晚稻成熟时，依次进行以下步骤：
A）、在冬季晚稻成熟后（平均气温13～19℃，约为10月下旬～11月上旬）立即机械收割，采用行走式联合收割机使水稻秸秆直接粉碎还田，且水稻秸秆的还田量控制为每亩200kg干重；此时，水稻秸秆被粉碎成长度3～5cm片段均匀平铺田间，尽量不要成堆，从而形成还田秸秆；
B）、将作为氮肥的腐熟完全的猪粪撒铺于还田秸秆之上；氮肥的用量为控制还田秸秆的C/N比（碳氮比）至25:1；
腐熟完全的猪粪除用来调节C/N比外，有助于调节微生物活性，同时还可作为肥料被作物吸收利用。
备注说明：
撒铺时需留意天气情况，不要选择雨天撒铺；一般，可将腐熟完全的猪粪直接撒施；若遇强风天气，则需与地头（地表）0～20cm土壤掺混撒施（一般而言，掺入土量为每亩25～30kg）。
C）、土地翻耕：
将步骤B）所得的调节C/N比后的还田秸秆3～5天内进行翻耕或旋耕，即，将腐熟完全的猪粪撒铺于还田秸秆后的3～5天内进行翻耕或旋耕；从而使调节C/N比后的还田秸秆（即包括秸秆、氮肥）与土壤充分混合并被土壤覆盖，保持耕翻深度在15～20cm（即，需要严格保证翻压和整地质量），翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前（即直至次年早稻灌水移栽前，约为次年的3月-4月）维持田间持水量的40%。
备注说明：
本发明在实施时，禁止带病水稻秸秆还田。
实例
以位于浙江省中部金衢盆地的低产双季黄泥稻田为例，该区域多受亚热带季风气候影响，四季分明且夏季长春秋短，光热资源丰富；年内降雨分配不均匀，梅雨季节较多而夏秋季晴热干旱。年均温17.3℃，七月均温29.4℃，一月为5.1℃。
实施例1：一种培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，夏季早稻还田管理按照上述方式一进行。
备注说明：选用尿素作为氮肥。
在按照上述早稻秸秆快速腐熟还田处理方法处理下，对秸秆腐解量（CO2释放量计）、土壤有机碳量（SOC）、易利用成分含量（水溶性C（DOC）、总水溶性氮（TDN））、土壤无机氮量（NH4 +/NO3 -）、酸度（pH）几个指标定期采样测定。CO2释放量以静态密闭气室法测定，其它都采取新鲜土壤样品测定。其中碳损失量=第n天SOC量-第0天SOC量，碳净增量=第n天SOC量-原土壤SOC量（10.96g C/Kg），氮净矿化量=第n天无机氮量-第0天无机氮量，净硝化量=第n天硝态氮量-第0天硝态氮量，测定结果如表1所示。
对比例1-1、取消实施例1中的秸秆腐熟剂的使用，其余等同于实施例1。
对比例1-2、将实施例1中的“维持田间持水量的100%”改成“维持田间持水量的40%”，其余等同于实施例1。
与不使用腐熟剂及40%田间持水量的对照处理相比，早稻秸秆还田7d后（秸秆被翻耕从而被土壤覆盖的7天后），以本发明方法处理可获得显著高的秸秆平均分解量（1481.7mg/kg土）；与40%田间持水量对照相比，在30天内还有显著较高的有机碳损失量、DOC释放量、净硝化量，较低的有机碳净增量、TDN释放量及净矿化量，而且降低了土壤pH值。上述数据说明本发明方法处理的秸秆腐熟能快速启动，前7天配施腐熟剂效果明显，100%田间持水量能获得较快腐解速率，缓解早稻还田腐解速率慢、影响晚稻插秧及根系生长等问题，易溶性C素更多为微生物利用，无机氮素释放更多为后茬作物吸收，但极强硝化作用对土壤酸缓冲体系不利。
表1本发明早稻秸秆还田快腐及土壤培肥方法的效果表
实施例2：一种培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，夏季早稻还田管理按照上述方式一进行。
备注说明：选用腐熟完全的猪粪作为氮肥。
对比例2-1、取消实施例2中的秸秆腐熟剂的使用，其余等同于实施例2。
对比例2-2、将实施例2中的“维持田间持水量的100%”改成“维持田间持水量的40%”，其余等同于实施例2。
与不使用腐熟剂及40%田间持水量的对照处理相比，早稻秸秆还田7d后以本发明方法处理可获得显著更高的秸秆平均分解量（见表2）；与40%田间持水量对照相比，在30天内各指标的差异更加明显。与实施例1所述方法相比在C素方面影响方向相同都能促进短期快腐且能释放出更多DOC，但存在负的TDN值及相比方法1更强烈的N净矿化和稍弱的净硝化作用，这也产生了轻微的pH提升作用。上述数据说明本发明实施例2所述方法处理的秸秆腐解同样能快速启动发生，前7天配施腐熟剂效果明显，与实施例1所述方法相比，100%田间持水量使更多的无机氮素矿化供后茬作物利用，但同时也使水溶性氮素过分被微生物所固定，稍弱的硝化作用使土壤氮素矿化的同时也将土壤短期内维持相对恒定酸度范围内。
以上实施例1和实施例2所述的两方法针对早稻秸秆还田，由于双季稻“双抢”的存在使该周期较短，因此两过程均侧重快腐，对土壤固碳不利，侧重缓酸和氮素矿化，但强矿化与硝化也让短期内pH因添加氮肥的不同存在差异。
表2本发明早稻秸秆还田快腐及土壤培肥方法2效果表
实施例3：一种培肥华中双季稻区低产黄泥田土壤的秸秆还田快速腐解处理方法，冬季晚稻还田管理依照上述方式二进行。
对比例3-1、将实施例3中的氮肥由“腐熟完全的猪粪”改成“尿素”，其余等同于实施例3。
对比例3-2、将实施例3中的“维持田间持水量的40%”改成“维持田间持水量的100%”，其余等同于实施例3。
与施用尿素对照处理相比，晚稻秸秆还田后以本发明方法处理可获得显著较高的秸秆碳净增量及较低的氮净矿化量（见表3）；与100%田间持水量对照相比，可获得显著较低的30天内土壤碳损失量、较低的DOC释放及较高的TDN释放与净硝化量。更关键的是上述处理都提升了土壤pH。上述数据说明本发明方法处理的秸秆还田在40%田间持水量和辅施猪粪条件下，秸秆腐解虽然偏缓有利农田固碳，低水分含量更易保持养分使更多无机氮素被微生物固定而非矿化损失，微弱硝化作用也使土壤pH长时间内稳中有升。晚稻还田忽略环境条件腐解慢劣势，长周期节水减少有机质损失最大限度固定碳素，配合施用有机肥培肥土壤固持氮素，可以缓解黄泥田酸、粘、板和缺乏有机质等障碍因子，改善土壤肥力。
表3本发明早稻秸秆还田快腐及土壤培肥方法3效果表
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，其特征在于：针对华中早-晚双季稻轮作区低产黄泥田土壤不同田间时令收获后所得秸秆，并按照如下步骤进行：
A)、使用收割机对新鲜水稻秸秆进行田间直接粉碎，粉碎后的碎片段长3～5cm，边粉碎边以180～220kg干重/亩的用量就地撒铺于田间地表，并确保撒铺均匀，形成还田秸秆；
B)、分为早稻、晚稻分别调节还田秸秆的C/N比：
当为夏季早稻时：将秸秆腐熟剂与氮肥混合后所得的混合物撒铺于还田秸秆之上；每亩田地对应的秸秆腐熟剂的用量为1.9～2.1kg，氮肥的用量为控制还田秸秆的C/N比至25:1；
当为冬季晚稻时：将氮肥撒铺于还田秸秆之上；氮肥的用量为控制还田秸秆的C/N比至25:1；
当为夏季早稻还田时，所述氮肥为尿素或腐熟完全的猪粪，
当为冬季晚稻还田时，所述氮肥为腐熟完全的猪粪；
C)、土地翻耕：
将步骤B)所得的调节C/N比后的还田秸秆进行翻耕或旋耕，使调节C/N比后的还田秸秆与土壤充分混合并被土壤覆盖，保持耕翻深度在15～20cm，并保持土壤至适宜湿度至下次水稻移栽前；
具体为：
当为收获夏季早稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前维持田间持水量的90～100％；
当为收获冬季晚稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前维持田间持水量35～45％。
2.根据权利要求1所述的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，其特征在于：
秸秆腐熟剂选用湖北金帝农业科技有限公司的鱼米香秸秆快腐剂。
3.根据权利要求2所述的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，其特征在于：
所述步骤C中：
当为夏季早稻时：将秸秆腐熟剂与尿素或腐熟完全的猪粪混合后所得的混合物撒铺于还田秸秆后的1～2天内进行翻耕或旋耕；
当为冬季晚稻时：将腐熟完全的猪粪撒铺于还田秸秆后的3～5内进行翻耕或旋耕。
4.根据权利要求3所述的培肥华中双季稻区低产黄泥田的还田秸秆快腐处理方法，其特征在于：
所述步骤C中：
当为收获夏季早稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前维持田间持水量的100％；
当为收获冬季晚稻还田时，翻耕或旋耕入土后直至下季水稻移栽前维持田间持水量40％。
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