CN103688620B

CN103688620B - 一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法

Info

Publication number: CN103688620B
Application number: CN201310684335.5A
Authority: CN
Inventors: 张晴雯; 陈尚洪; 刘定辉; 杨正礼; 张爱平
Original assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Current assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103688620A

Abstract

本发明涉及一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，包括以下步骤：窄行等高覆膜移栽、宽行施土壤抗蚀调理剂及一次性合理施肥。本发明对坡地等高地膜覆盖、施用土壤抗蚀调理剂、施用缓释肥等单一技术进行集优补缺，可以减少水土及养分流失和改善土壤质量。本发明横坡等高地膜覆盖与高分子化学物理调控剂、增效缓释肥料相结合，相对减少了劳动力和资金投入。与传统单纯横坡垄作、秸秆覆盖、过量施用化肥相比，本发明能够提高含水量5%～9%，土壤容重降低0.05g/cm³～0.1g/cm³，地表径流量降低15%左右。

Description

一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法

技术领域

本发明涉及一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，具体涉及一种紫色土区春玉米坡耕地抗蚀增效减少面源污染的方法，属于农田面源污染控制领域。

背景技术

紫色土是我国南方重要耕作土壤之一，紫色土坡耕地约占四川丘陵区耕地面积的70％。玉米是四川省主要雨养旱粮作物，近年来播种面积在1800万亩左右，其中，间套作春玉米播种面积占玉米播种面积90％以上。由于紫色土母岩物理风化快而抗蚀性弱，土壤比较贫瘠，该区域雨量丰富且相对集中，雨滴在土壤表面打击破坏土壤结构，易引起土壤表面封闭形成结皮增加径流，导致玉米生长季水土流失极为严重。同时，由于降雨时空分布不均匀，川中丘陵区季节性干旱频发，玉米全生育期内，春旱、夏旱和伏旱发生频率分别为89％、92％和62％。土地开垦过度，造成土壤板结，有机质含量下降，受劳动力缺乏和生产习惯的影响，为求高产普遍存在过量使用化学肥料，农民多在春季采用“一炮轰”，大量肥料易经降雨等途径流失，易造成玉米后期营养供应不足。因此，在玉米生产季，暴雨径流和季节性干旱、过量施肥和肥料利用率低同时存在，高强度水土流失和低肥料利用率不仅降低了土地生产能力，也是造成农业面源污染严重的重要原因之一。

农业面源污染是伴随地表水文过程发生的，降雨过程中水肥在地表径流或壤中流作用下从坡面流失。坡耕地传统农业面源污染防治措施是起垄耕作和增加秸秆覆盖，起到集雨防蚀的作用。但是，在春玉米生产区特别是紫色土丘陵区，一方面，由于坡耕地地块分散、坡度大以及一年多熟的间套作种植制度制约了农业机械化生产发展；另一方面，间套作种植条件下，小麦收获后，早春玉米已经达到拔节生长期，小麦秸秆翻埋还田无法操作。因此，在我国北方干旱半干旱地区推广应用的秸秆粉碎还田技术在四川丘陵区均难以实现。国内外提高肥料利用率的主要方法是使用缓释肥，或是普通尿素配施尿酶抑制剂和硝化抑制剂等氮肥增效剂来提高肥料氮的肥效，或者应用单一化学制剂进行坡地农业面源污染防治，但主要是各单项技术的应用，考虑的防污途径比较单一，影响应用效果。因此，探寻既能提高坡耕地抗蚀能力并配合简便合理的施肥措施，是紫色土区坡地农业面源污染防治重点解决的问题。

发明内容

本发明针对紫色土春玉米坡耕地土壤抗蚀性差，暴雨和季节性干旱作用下，水、土、肥流失严重，加上现有施肥技术不合理导致农田面源污染加剧的问题，提供一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，包括以下步骤：

1)按照160～200cm开厢，冬麦预留玉米种植带的间距为60～100cm，行距为40～45cm，株距为22～25cm，在玉米种植带的中间开一条沟，然后在沟内一次性施入有机肥和化肥，然后回土；其中，所述有机肥的施肥量为2500～3500kg/hm²，

所述化肥为缓释肥与普通化肥的复配，所述化肥的施肥量(kg/亩)为：(作物单位产量养分吸收量×目标产量-土壤养分测定值×0.15)/

(肥料养分含量×肥料利用率)；

一次性施入有机肥和复配化肥，可减少施肥次数、提高肥料利用率，削减养分流失量。

2)冬麦收获后，先进行翻耕和整地，然后将土壤抗蚀调理剂和干细土按质量比1:100混合撒施在间距80～100cm的裸露地带的土壤表面，一次性施入，施入后洒上水至土面湿润；若撒施后遇耕作措施破坏了表土结构，需要进一步补施。

3)施肥后，在玉米种植带的两侧各开一条沟，形成W型的双槽瓦背床，覆土盖膜，然后在槽内打孔移栽玉米苗，玉米苗的第一片叶一律向外且叶片伸展方向与行向垂直，错窝种植，栽后用细土盖窝，微膜覆盖，不留缝隙，以增强抗蚀增温保湿性能。玉米移栽饶水后，必须将玉米窝穴四周用泥土压实。

本发明的有益效果是：

1、本发明对坡地等高地膜覆盖、施用土壤抗蚀调理剂、施用缓释肥等单一技术进行集优补缺，可以减少水土及养分流失和改善土壤质量。本发明横坡等高地膜覆盖与高分子化学物理调控剂、增效缓释肥料相结合，相对减少了劳动力和资金投入。与传统单纯横坡垄作、秸秆覆盖、过量施肥化肥相比，本发明能够提高含水量5％～9％，土壤容重降低0.05g/cm³～0.1g/cm³，地表径流量降低15％左右。

2、本发明全年一次性施肥，省工省时；不同释放期控释肥的混用，延长了施肥作用时间，并满足了春玉米各生长期对肥料的需求，提高了肥料利用率；与速效化肥的配合，也弥补了控释肥前期养分释放缓慢，与作物需求相匹配。与传统的施肥方法相比，本发明节氮30～50％，节磷15～22％，经济效益提高30～48％，有利于春玉米高产和紫色土坡耕地土壤肥力的改良。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在步骤1)中，所述冬麦预留玉米种植带的间距是根据坡耕地坡度和坡地地形而定，当坡度小于10°时，所述冬麦预留玉米种植带的间距为80～100cm；当坡度大于10°时，所述冬麦预留玉米种植带的间距为60～80cm。

进一步，在步骤1)中，所述沟的深度为15～20厘米，宽度为20厘米。

进一步，在步骤2)中，所述撒施方法为干粉撒施。

进一步，在步骤2)中，当坡耕地坡度小于5°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为9～15kg/hm²，当坡耕地坡度为5°～10°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为12～18kg/hm²；当坡耕地坡度为10°～15°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为15～21kg/hm²；当坡耕地坡度大于15°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为20～30kg/hm²。

进一步，在步骤3)中，所述在槽内打孔移栽玉米苗的工艺条件为：所述移栽玉米苗是沿坡耕地水平等高线横坡定向移栽，且移栽玉米苗的行距为40～45cm，并按株距20～25cm的定距打孔移栽玉米苗，单株移栽，亩植为3000～4000株。

进一步，所述土壤抗蚀调理剂为聚丙烯酰胺类混合物。

采用上述进一步方案的有益效果是，聚丙烯酰胺是一种高分子化合物，是有多个同样的丙烯酰胺和相关的单体经聚合而形成的，可维持团聚体稳定和抑制结皮发育，破除板结表土，改善土壤的通透性，减少径流、提高土壤抗蚀能力。土壤抗蚀能力与土壤稳定结构有关，具有连通结构的土壤能很好地抵抗降水对土壤的侵蚀，可耕地的本质是土壤中有足够多的有机物能把黏土颗粒黏结成水稳性好的团聚体。

进一步，所述有机肥为玉米专用有机肥，有机质≥30％，N+P₂O₅+K₂O≥5％。

进一步，所述普通化肥为氮肥、磷肥和钾肥的混合物；或者用不同养分含量的复合肥与单质肥混合使用

所述缓释肥为由脲甲醛(UreaForm,UF)工艺合成速效加长效的缓释氮肥；

所述缓释氮肥的施肥量(纯氮)为9～12kg/亩。

进一步，所述氮肥为尿素或碳酸氢铵；所述磷肥为过磷酸钙；所述钾肥为硫酸钾；所述缓释氮肥的质量复配比例为普通氮肥(速效)：中效缓释肥(一亚甲基二尿素)：长效缓释肥(二亚甲基三尿素)＝3：4：3。

本发明的方法中没有特别限定的，按本领域常规技术选择即可。

本发明还有以下有益效果：

1、增加入渗+水肥固持+缓释高效

2、本发明针对紫色土坡耕地抗蚀力差，使用平做结合聚丙乙酰胺施用可以实现玉米苗期至拔节期增温保墒，拔节后雨季来临时提升土壤抗侵蚀力、削减因水土流失引起的农田面源污染，本方法效果明显，简便易行。

3、本发明针对农民盲目性施肥，根据作物目标产量、土壤供肥力及肥料利用率计算施肥量，能够做到按需施肥，养分结构均衡，提高了肥料利用率，并节约资源。

4、针对当地劳动力缺乏，本发明使用全年一次性施肥，且用横坡平做种植，不用起垄，省工省时，易于推广。

5、本发明使用的控释肥价格较普通肥料略贵，一定程度上增加了肥料成本；但其能够增产，并且用量少，施肥次数减少1～2次，降低了劳动成本，经济效益不降反增，农民可以放心使用。

6、本发明由坡耕地抗蚀保墒管理与一次性科学施肥组成，是从改良土壤微地形环境和增加玉米对氮肥利用率两方面提高坡耕地玉米种植过程中面源污染控制的能力，两者可以单独使用，但综合使用效果最佳。

7、本发明通过有效的地面管理及一次性科学施肥，不但培肥地力，提高肥料利用率，降低水土流失，还增加了产量和收益。

附图说明

图1为本发明移栽玉米的示意图。

具体实施方式

以下结合附图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。

实施例中未详加说明的均按本领域现有技术。所用的有机肥、普通化肥、缓释氮肥、聚丙乙酰胺均为常规市售。所用的有机肥购自四川德阳绿安生物科技有限公司，缓释氮肥购自住商肥料有限公司，聚丙乙酰胺购自北京金元易生态研究中心；化肥配比比例均为质量比。

实施例1

XX省XX县XX镇XX村一块坡耕地，品种为成单30，有机肥为绿安牌商品有机肥，坡耕地坡度4～6°，土壤为紫色土，种植模式为小麦/春玉米。抗蚀增效保墒管理方法如下：

步骤一：窄行等高覆膜移栽。按照200cm开厢，冬麦预留的玉米种植带距平均为100cm，玉米种植带行距50cm，在预留玉米种植带左右两侧各开1条沟，形成W型的双槽瓦背床，覆土盖膜，在槽内株距25cm打孔移栽玉米苗，错窝种植，栽后用细土盖窝。移栽玉米图具体见图1。

步骤二：宽行施土壤抗蚀调理剂。在冬麦收获后间距100cm的裸露地带施入土壤抗蚀调理剂，使用方法为干粉撒施，聚丙烯酰胺的施用量为亩施1.5kg，施用时将土壤抗蚀调理剂和干细土按质量比1:100混合施用，翻耕和整地之后撒施在土壤表面，一次性施入，施入后浇洒少量水，若撒施后遇耕作措施破坏了表土结构，需要进一步补施。

步骤三：一次性施肥。玉米移栽时一次性侧条施入有机肥及化肥。有机肥为玉米专用有机肥，亩施有机肥200kg；施肥量＝(作物单位产量养分吸收量×目标产量-土壤养分测定值×0.15)/(肥料养分含量×肥料利用率)；磷肥用过磷酸钙；化肥质量复配比例为普通氮肥：中效缓释氮肥1(控释期为3个月)：长效缓释氮肥2(控释期为6个月)＝3：4：3。本实施例目标产量7300kg/hm²，施肥量N-P₂O₅-K₂O＝1.0-0.6-0.8kg/hm²。

实施效果：玉米宽窄行种植，窄行地膜覆盖，宽行增施土壤结构调理剂，一次性施入有机肥加缓施肥，创造了能快速吸收、储存、释放水分与养分的“小水库”，能改善土壤结构、减少土壤板结，解决了时间上降雨相对集中于作物需水分散的矛盾，空间上作物需水相对集中和降雨分散的矛盾，提高坡耕地抗蚀保墒性能，减少降雨侵蚀。本发明提高了土壤团聚力，抑制地表径流造成的土壤流失，利用本发明处理后的增加了土壤水稳性团粒含量，减少了地表径流造成的土壤流失量。

实施例2

XX省XX县XX镇,XX省农科院径流试验场进行，坡耕地坡度10°，品种为成单30，土壤为紫色土，种植模式为小麦/春玉米，试验设3个处理，分别是：

处理(1)：顺坡耕作+清耕+农民习惯施肥作为对照，普通复合肥纯氮5.0kg/亩，P₂O₅2.25kg/亩，k₂O2.75kg/亩。玉米顺坡移栽，冬麦收获后在玉米种植带行间休闲，并经常中耕除草；

处理(2)：秸秆覆盖+农民习惯施肥。普通复合肥纯氮5.0kg/亩，P₂O₅2.25kg/亩，k₂O2.75kg/亩。在玉米种植带用秸秆覆盖，种植带之间冬麦收获后休闲，并经常中耕除草；

处理(3)：本发明实施例1中的地面管理+一次性施肥。沿坡耕地水平等高线横坡定向种植，按照166cm开厢，冬麦预留的玉米种植带距平均为83cm，玉米种植带行距40cm，在预留玉米种植带左右两侧各开1条沟，形成W型的双槽瓦背床，株距25cm，覆土盖膜，单株移栽，密度3200株/亩。在冬麦收获后间距83cm的裸露地带施入土壤抗蚀调理剂，使用方法为干粉撒施，聚丙烯酰胺的施用量为亩施2.0kg，施用时将土壤抗蚀调理剂和干细土按质量比1:100混合施用，翻耕和整地之后撒施在土壤表面，一次性施入，施入后浇洒少量水。玉米移栽时一次性侧条施入有机肥及化肥。有机肥为玉米专用有机肥，亩施有机肥200kg；施肥量＝(作物单位产量养分吸收量×目标产量-土壤养分测定值×0.15)/(肥料养分含量×肥料利用率)；磷肥用过磷酸钙；化肥质量复配比例为普通氮肥：中效缓释氮肥1(控释期为3个月)：长效缓释氮肥2(控释期为6个月)＝4：4：2。本实施例目标产量7000kg/hm²，施肥量N-P₂O₅-K₂O＝1.0-0.5-0.6kg/hm²。

实施效果：

经本土壤坡面处理后的土壤物理特性明显不同于对照土壤，本发明改善了土壤团聚体结构和稳定性，抑制土壤表面的封闭作用和结皮的形成，降低了雨水溅蚀和地表径流对土表的破坏程度，提高了土壤的持水性和抗蚀性，减少了水土及养分的流失量。与顺坡清耕对照相比，本发明处理后的土壤水稳性团粒含量增加40％左右，土壤入渗量增加35～50％，地表径流造成的土壤流失量减少65％以上，氮磷流失量减少60％。地面秸秆覆盖使雨滴打击地面的动能变弱，因而水分有充分的时间可以向土壤深处渗透，减缓地表径流，但在降雨强度大时秸秆覆盖处理的产流速度反而增加，与秸秆覆盖的处理相比，本发明处理可减少土壤流失量50％。秸杆覆盖产流滞后的原因：一是秸杆对水分的吸收，二是秸杆对雨水的阻挡，三是延长水土相互作用的时间而增加雨水的入渗。本发面是因为土壤抗蚀调理剂对土壤表面结构良好的维护，保持了土壤孔隙的连通性。

本发明既能保障春玉米前期生长需要的速效养分，又有春玉米中后期生长需要的缓释养分，可以达到农民希望的一次性施肥中后期不再追肥的效果。本发明根据玉米需肥规律将肥料中速效与缓释二种养分配比，使肥料释放养分的速度与玉米需要养分的量一致，从而达到一次施肥，满足作物整个生长周期对养分的需求，使肥料利用率达到最高，减少因过量施肥造成的面源污染。与传统的顺坡种植对照相比，本发面玉米产量提高10％左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

所述化肥为缓释肥与普通化肥的复配，所述化肥的施肥量为：

(作物单位产量养分吸收量×目标产量-土壤养分测定值×0.15)/

(肥料养分含量×肥料利用率)；

2)冬麦收获后，先进行翻耕和整地，然后将土壤抗蚀调理剂和干细土按质量比1:100混合撒施在间距80～100cm的裸露地带的土壤表面，一次性施入，施入后洒上水至土面湿润；

3)施肥后，在玉米种植带的两侧各开一条沟，形成W型的双槽瓦背床，覆土盖膜，然后在槽内打孔移栽玉米苗，玉米苗的第一片叶一律向外且叶片伸展方向与行向垂直，错窝种植，栽后用细土盖窝，微膜覆盖，不留缝隙。

2.根据权利要求1所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于，在步骤1)中，所述冬麦预留玉米种植带的间距是根据坡耕地坡度和坡地地形而定，当坡度小于10°时，所述冬麦预留玉米种植带的间距为80～100cm；当坡度大于10°时，所述冬麦预留玉米种植带的间距为60～80cm。

3.根据权利要求1所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于，在步骤1)中，所述沟的深度为15～20厘米，宽度为20厘米。

4.根据权利要求1所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于，在步骤2)中，所述撒施方法为干粉撒施。

5.根据权利要求1所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于，在步骤2)中，当坡耕地坡度小于5°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为9～15kg/hm²，当坡耕地坡度为5°～10°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为12～18kg/hm²；当坡耕地坡度为10°～15°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为15～21kg/hm²；当坡耕地坡度大于15°时，土壤抗蚀调理剂的施用量为20～30kg/hm²。

6.根据权利要求1所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于：在步骤3)中，所述在槽内打孔移栽玉米苗的工艺条件为：所述移栽玉米苗是沿坡耕地水平等高线横坡定向移栽，且移栽玉米苗的行距为40～45cm，并按株距20～25cm的定距打孔移栽玉米苗，单株移栽，亩植为3000～4000株。

7.根据权利要求1至6任一项所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于：所述土壤抗蚀调理剂为聚丙烯酰胺类混合物。

8.根据权利要求1至6任一项所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于：所述有机肥为玉米专用有机肥，有机质≥30％，N+P₂O₅+K₂O≥5％，上述百分比为重量比。

9.根据权利要求1至6任一项所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于：所述普通化肥为氮肥、磷肥和钾肥的混合物；所述缓释肥为由脲甲醛工艺合成速效加长效的缓释氮肥，所述缓释氮肥的施肥量为9～12kg/亩。

10.根据权利要求9所述的春玉米坡耕地抗蚀增效的面源污染控制方法，其特征在于：所述氮肥为尿素或碳酸氢铵；所述磷肥为过磷酸钙；所述钾肥为硫酸钾；所述缓释氮肥的质量复配比例为普通氮肥：一亚甲基二尿素：长二亚甲基三尿素＝3：4：3。