CN103651028B - 一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法。该方法包括如下步骤：（1）将水稻秧苗进行稀植栽插；（2）在所述水稻秧苗的行距和/或株距之间覆盖秸秆；（3）对所述水稻秧苗进行田间管理。本发明集成了水稻优化稀植覆盖秸秆的栽培技术，优化了作物秸秆快速腐解利用与水稻高产优质、节本增效的技术体系，设计出配套的节水节肥调控方案，本发明不仅可以提高水稻产量、节约成本、还可保水保肥、改善土壤结构、增加水稻群体的透光与透风，且低碳节能、保护环境，对促进农业的可持续发展具有重要的经济价值和应用前景。

Description

一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法

技术领域

本发明涉及一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法。

背景技术

农作物秸秆中富含大量的营养元素和矿物元素（氮、磷、钾、碳的平均含量分别达0.6%、0.3%、10.0%、45.0%），秸秆还田对保持和提高土壤肥力以及农业的可持续发展均有重要作用。我国是世界秸秆总产量最大的国家，仅2011年秸秆总产量达到8.63亿吨，约占世界总产量的30%。但随着农村劳动力的转移，农民为了抢农时，节约人力，对秸秆通常的处理方式以私自焚烧为主，这不仅对环境造成污染，同时也导致资源浪费。研究表明：秸秆焚烧后，有机质与氮素的残留量几乎为零，磷、钾的残留也仅为70%左右。同时，随着化肥的广泛运用，堆沤秸秆制有机肥迅速减少，且人们为追求作物高产而盲目的增加化肥用量（尤其是氮肥），从FAO提供的资料来看，1961～1999年，全球氮肥用量（以纯氮计），从11.6×10⁶t增加到85.5×10⁶t，增加了6.4倍，目前，我国苏南地区的施氮量已达到300kg·hm^-2，而与此同时，我国化肥氮的利用效率却一直只有30%左右。这不仅导致氮肥的极度浪费，更造成了土壤微生物群落种类与数量、土壤酶活性、土壤有机质等土壤理化性质的极度下降。

而秸秆还田能均衡土壤养分、改善土壤理化性质、显著提高稻谷产量及品质，并提高氮肥利用率，同时秸秆养分的释放能够减少施肥量。

目前秸秆还田的技术主要有以下几种方式：

1、深沟填埋，即于田块内挖一定深度的沟壑，然后将作物秸秆放入沟壑中并用土覆盖。

2、秸秆焚烧处理，即秸秆私自就地焚烧。

3、秸秆的工业化处理，将秸秆作为原材料，并用于工业生产，如秸秆造纸、造砖、合成木材等。

4、秸秆常规直接还田，在作物籽粒收获时直接将秸秆直接还于田块中。

现有的处理方式主要存在以下缺点：

1、对于深沟填埋而言，其太费时、费力且劳动强度大。

2、对于秸秆焚烧而言，其不但造成了严重的环境污染，同时也造成了大量的资源浪费。

3、对秸秆工业化处理来说，其秸秆原料消耗较少，难以实现于大规模秸秆处理。

4、对于常规秸秆还田而言，常出现田间管理不方便，水稻早期栽插立苗困难，水稻生育期由于秸秆的腐熟导致病虫害高发多发等。

5、在实际生产中，往往由于秸秆量大，旋耕困难，移栽后漂集成堆，在管水、追肥时往往由于水肥淤阻，造成田间生长不均匀，整齐度差。

而目前我国的水稻种植主要存在以下问题：

1、我国乃至全世界秸秆产量的巨大且呈现快速增加的趋势；同时农作物秸秆中富含大量的氮磷钾等营养成分。目前多农作物秸秆的处理方式大多为私自就地焚烧，造成了严重的环境污染与资源浪费。秸秆还田可以实现秸秆资源有效利用与减少秸秆焚烧产生的环境污染的双赢。

2、我国无机化肥特别是氮肥的大量投入，造成土壤肥效利用率低、土壤酸化、产量增幅的不明显。秸秆还田能够实现无机化肥的减少施用，改善土壤理化性质与增加水稻产量。

3、目前秸秆还稻田的栽培方式还主要为常规栽培方式，在秸秆还田后常出现病虫害的高发，而水稻稀植秸秆覆盖能够有效通风、透光、减少病虫害的发生。

4、水稻优化稀植秸秆覆盖栽培模式下，配套的水肥管理技术上存在空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法。

本发明所提供的一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法，包括如下步骤：

（1）将水稻秧苗进行稀植栽插；

（2）在所述水稻秧苗的行距和/或株距之间覆盖秸秆；

（3）对所述水稻秧苗进行田间管理。

上述的节水节肥调控方法中，步骤（1）中，所述稀植栽插的密度为：每公顷栽插12～18万穴，每穴为单株栽插；而常规的水稻栽培方法中，栽植密度为每公顷18～22.5万穴，单株或双株栽插。

上述的节水节肥调控方法中，步骤（1）中，所述稀植栽插具体可采用三角形的栽植方式、宽窄行的栽植方式或等行距的栽植方式。

上述的节水节肥调控方法中，具体采用所述三角形的栽植方式时，行距和株距均可为30～40cm；

具体采用所述宽窄行的栽植方式时，宽行的间距可为33～43cm，窄行的间距可为22～27cm，株距可为17～20cm；

具体采用所述等行距的栽植方式时，行距可为30～33cm，株距可为18～20cm。

上述的节水节肥调控方法中，步骤（2）中，前茬农作物为小麦，将前茬农作物秸秆按照下述任一种方式进行覆盖：

1）将所述前茬农作物秸秆直接覆盖于所述水稻秧苗的行距和/或株距之间，保证不压倒所述水稻秧苗即可；

2）将所述前茬农作物秸秆切碎后铺撒于所述水稻秧苗的行距和/或株距之间，保证不压倒所述水稻秧苗即可；

上述的节水节肥调控方法中，步骤（2）中，前茬农作物为油菜，将前茬农作物秸秆粉碎后铺撒于所述水稻秧苗的行距和/或株距之间，然后可将油菜荚壳和上部细小分枝直接均匀撒入田内，使油菜秸秆不压倒水稻秧苗即可。

上述的节水节肥调控方法中，步骤（3）中，所述田间管理包括施肥管理，施肥量具体可为：120～180千克氮肥/公顷，所述氮肥以N的重量计，如135千克氮肥/公顷；75～90千克磷肥/公顷，所述磷肥以P₂O₅的重量计，如90千克氮肥/公顷；60～150千克钾肥/公顷，所述钾肥以K₂O的重量计，如150千克氮肥/公顷。

上述的节水节肥调控方法中，步骤（3）中，所述磷肥和所述钾肥作为底肥施用；

所述氮肥质量的30%～40%作为底肥施用，如30%作为底肥施用；

所述氮肥质量的30%作为分蘖肥，其中15%的所述氮肥在移栽所述水稻秧苗后的5～7天后施用，15%的所述氮肥在移栽所述水稻秧苗后的15～20天后施用；

所述氮肥质量的30%～40%作为穗肥，如40%作为穗肥，在孕穗期施用或分别于倒4叶和倒2叶抽出时等量施用。

上述的节水节肥调控方法中，步骤（3）中，所述田间管理包括灌溉管理，所述灌溉管理如下：所述水稻秧苗经稀植栽插后的5天～7天内，使田面保持1～2cm水层。

本发明的节水节肥调控方法中，可配合常规的除草操作和病虫害防治管理。

本发明的节水节肥调控方法可以显著提高水稻产量和氮肥利用效率。

本发明方法适用于四川及类似生态区，水源基本有保证、排灌方便的稻田。

本发明提供的一种利用优化稀植秸秆附带下水稻高产、节水节肥的水肥调控方法，该方法采用水稻优化稀植栽植下进行秸秆覆盖，并配合施用无机化肥，对水稻的整个生育期进行定量的灌溉调控和肥料运筹管理；其中的秸秆为水稻前茬农作物秸秆，无机化肥为尿素(氮肥)、过磷酸钙(磷肥)、氯化钾(钾肥)的配方肥或复混肥或复合肥。本发明采用的是水稻前茬农作物秸秆全量还田，并且设计一套高效成熟的田间管理技术，因而能够实现秸秆的大规模还田，实现技术的大面积推广，本发明集成了水稻优化稀植覆盖秸秆的栽培技术，优化了作物秸秆快速腐解利用与水稻高产优质、节本增效的技术体系，设计出配套的节水节肥调控方案，本发明不仅可以提高水稻产量、节约成本、还可保水保肥、改善土壤结构、增加水稻群体的透光与透风，且低碳节能、保护环境，对促进农业的可持续发展具有重要的经济价值和应用前景。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法的大田试验

（1）试验地点与方法

试验于2013年在四川省成都市温江区四川农业大学水稻研究所八角村试验田进行，选用杂交稻F优498为试材。试验田耕层土壤质地为沙壤土，中等肥力。

4月3日播种，旱育秧，5月19日移栽，优化稀植（宽窄行(宽行间距为40cm，窄行间距为26.7cm，株距为16.7cm)），单株栽插，栽植密度为17.98万穴/公顷，同时只在行距和株距间进行秸秆覆盖处理。试验采用2因素裂区设计，秸秆覆盖为主区，氮肥运筹为副区。

试验主区分别设置油菜和小麦两种秸秆覆盖处理，以无秸秆覆盖为对照，两种秸秆覆盖均为异地秸秆全田还田。秸秆全田还田量均为四川省小麦秸秆与油菜秸秆的平均产量（全田小麦、油菜秸秆还田量分别为：5000kg/hm²和7000kg/hm²）。在油菜、小麦秸秆收获后，将秸秆切成5～10cm小段，于水稻移栽完成后立即覆盖于宽行间（麦秆用量1.54kg/行、油菜杆用量2.156kg/行）。

试验副区氮肥施用量为尿素135kg/hm²（四川地区平均施肥量为150kg左右，作物秸秆含氮量约为20-30kg/hm²），分别设置基肥：蘖肥：穗肥处理，其配比为以下3种：（1）N₁-5:3:2，（2）N₂-3:3:4，（3）N₃-3:1:6。基肥于水稻移栽当天施用，蘖肥分别于返青后7天和20天（质量比为1：1）施用，穗肥在孕穗期施用。N₁与N₂穗肥一次性施用，N₃穗肥分别于按5：5分两次施用。过磷酸钙：磷肥(P₂O₅)有效成分90kg/hm²）和氯化钾：钾肥(K₂O)有效成分150kg/hm²）做基肥一次性施用。

灌溉管理如下：

返青期：移栽后由于秸秆腐烂发酵过程中产生有毒物质抑制稻苗根系的发生和吸收功能造成水稻僵苗。稻苗栽后5天～7天内，田面保持浅水（1～2cm），使秧苗返青成活。随后干湿交替的灌溉模式，灌水（1～2cm）1～2天，通气2～3天，再灌水，持续4～5次，切忌深水长沤、通气不畅而影响水稻生长。

分蘖期：分蘖前期采取湿润灌溉，即保持厢沟沟内有水，厢面湿润，促进根系生长和分蘖早生快发。

分蘖后期采取“够苗晒田”方法，以提高分蘖成穗率至70%以上，即当田间总苗数达到预定穗数的80%左右时排水晒田，控制无效分蘖发生，建高质量群体。对水源保障不好或群体生长一般的稻田，可采取多次轻度晒田。

孕穗期至抽穗期：采取湿润灌溉，保持沟内满沟水，促进大穗。

（2）试验测定项目

1）植株干物质积累

分别于移栽后20天移栽后30天、拔节期、齐穗期与成熟期，每小区按各小区平均茎蘖数各取3株具有代表性的水稻植株，分茎、叶、穗（齐穗期、成熟期），置于恒温烘箱中，105℃杀青30min（使养分不损失），在80℃下烘干直至恒重时称重。

2）水稻各时期氮素积累

将1）中各时期烘干并称重后的植株茎、叶、穗磨碎成粉（过80目筛），用浓H₂SO₄和定氮催化剂消煮，并用FOSS-8400凯氏定氮仪测定氮含量。

3）考种与计产

成熟期各小区随机取3株（每株茎蘖数为各小区的平均茎蘖数）为一个样本，室内考种，测定穗粒数、实粒数、千粒重，计算结实率等性状。各小区按实收株数计产。测定结果如表1和表2中所示。

表1优化稀植下不同秸秆覆盖与氮肥运筹对稻谷产量的影响

表2优化稀植下不同秸秆覆盖与氮肥运筹对水稻氮素吸收利用的影响

（3）产量及其构成因素

由表1可见，秸秆覆盖对水稻有效穗、穗粒数、结实率以及产量都有显著或极显著的影响。与S1无秸秆覆盖相比，S2和S3处理除结实率与千粒重有所下降外，其产量、有效穗与穗粒数均显著提高，其产量分别比S1提高了7.7%和6.6%，有效穗数与穗粒数分别提高了5.8%、5.3%、3.7%和4.9%。S2与S3相比，其在有效穗、穗粒数、结实率、千粒重以及产量均有明显提高。这表明小麦秸秆覆盖较油菜秸秆覆盖与无秸秆覆盖能够显著提高水稻有效穗、穗粒数以及结实率，进而提高产量。对各处理而言，随着氮肥后移的逐渐增加，油菜秸秆覆盖与无秸秆覆盖处理下有效穗逐渐减少，穗粒数与结实率均逐渐增加趋势。而小麦秸秆覆盖处理下两者均表现为先增加后减少的趋势。秸秆覆盖与氮肥运筹虽然分别对产量等均有显著或极显著的影响，以S₁N₁增产最为显著，但对各指标均无显著的互作效应。

由表2可见，各秸秆覆盖处理下水稻各时期氮素吸收量来看，与S1相比，S2在各生育阶段的积累量均显著或极显著高于S1，而S2则呈现小-大-小的变化趋势。S2与S3相比，S2在齐穗期以前的氮素积累量均高于S3，但在齐穗期至成熟期阶段S3的氮素积累量迅速增加，并高于S1约15.6%。从总吸氮量来看：S2>S1>S3，且S2、S3显著高于S1；同时，随着总吸氮量的增加氮肥表观利用率均显著上升。在氮肥生理利用率与氮肥农学利用率方面，与S2和S3相比，S1均最低。S2和S3处理随着氮肥吸收总量的增加氮肥生理利用效率增加，氮肥农学利用效率下降。氮肥运筹对水稻的总吸氮量与氮肥利用效率均有极显著的影响。各处理均表现为：施氮条件下的氮素积累量极显著高于不施氮处理，不施氮处理的氮肥利用率均高于施氮处理。在施氮条件下，随着氮肥逐渐后移，氮肥总吸收量与氮肥表观利用率逐渐增加，而氮肥生理利用率和氮肥农学利用率则根据不同的秸秆覆盖处理有所波动。如，在S2处理下，氮肥农学利用率和氮肥生理利用率分别随着氮肥后移增加呈现先增后减与先减后增的趋势，而油菜秸秆覆盖处理下两者均呈现先增后减的趋势。

氮肥运筹与秸秆覆盖之间的互作对水稻生育前期氮素吸收、氮肥生理利用效率与氮肥农学利用效率均产生显著或极显著影响。其中S1N2、S2N2、S3N3处理在总氮积累量、氮素利用率均高于其对应处理下的氮肥运筹方式，而S2N2较其余两个处理而言，其在氮素积累总量与氮素利用效率均表现为更显著优势。

从以上试验结果可以看出，本发明的利用优化稀植与秸秆覆盖的节水节肥调控方法能显著提高水稻产量和氮肥利用效率。

Claims (4)

1.一种利用水稻优化稀植与覆盖秸秆的节水节肥调控方法，包括如下步骤：

(1)将水稻秧苗进行稀植栽插；

(2)在所述水稻秧苗的行距和/或株距之间覆盖秸秆；

(3)对所述水稻秧苗进行田间管理；

其中，步骤(1)中，所述稀植栽插采用三角形的栽植方式、宽窄行的栽植方式或等行距的栽植方式；

采用所述三角形的栽植方式时，行距和株距均为30～40cm；

采用所述宽窄行的栽植方式时，宽行的间距为33～43cm，窄行的间距为22～27cm，株距为17～20cm；

采用所述等行距的栽植方式时，行距为30～33cm，株距为18～20cm；

步骤(3)中，所述田间管理包括灌溉管理，所述灌溉管理如下：所述水稻秧苗经稀植栽插后的5天～7天内，使田面保持1～2cm水层；

步骤(3)中，所述田间管理包括施肥管理，施肥量为：120～180千克氮肥/公顷，所述氮肥以N的重量计；75～90千克磷肥/公顷，所述磷肥以P₂O₅的重量计；60～150千克钾肥/公顷，所述钾肥以K₂O的重量计；

步骤(3)中，所述磷肥和所述钾肥作为底肥施用；

所述氮肥的质量的30％～40％作为底肥施用；

所述氮肥的质量的30％作为分蘖肥，其中15％的所述氮肥在移栽所述水稻秧苗后的5～7天后施用，15％的所述氮肥在移栽所述水稻秧苗后的15～20天后施用；

所述氮肥的质量的30％～40％作为穗肥，在孕穗期施用或分别于倒4叶和倒2叶抽出时等量施用。

2.根据权利要求1所述的节水节肥调控方法，其特征在于：步骤(1)中，所述稀植栽插的密度为：每公顷栽插12～18万穴，每穴为单株栽插。

3.根据权利要求1或2所述的节水节肥调控方法，其特征在于：步骤(2)中，前茬农作物为小麦，将前茬农作物秸秆按照下述任一种方式进行覆盖：

1)将所述前茬农作物秸秆直接覆盖于所述水稻秧苗的行距和/或株距之间；

2)将所述前茬农作物秸秆切碎后铺撒于所述水稻秧苗的行距和/或株距之间。

4.根据权利要求1或2所述的节水节肥调控方法，其特征在于：步骤(2)中，前茬农作物为油菜，将前茬农作物秸秆粉碎后铺撒于所述水稻秧苗的行距和/或株距之间。