CN104987206B - 一种秸秆翻压还田方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆翻压还田方法，先收集秸秆，晾干、粉碎，再将粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸，然后将熏蒸后的秸秆密封放置，最后将密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液。本发明的秸秆翻压还田方法不仅为土壤中的微生物提供营养成分，避免了幼苗营养不足，还能为土壤提供氮源，减少氮肥施用量。
Description
技术领域
本发明属于农作物应用技术领域，具体涉及一种秸秆翻压还田方法。
背景技术
秸秆是农作物的主要副产品，同时也是一种重要的可再生有机资源，其含有丰富的碳、氮、磷、钾以及中微量元素等养分。我国是世界秸秆资源大国，根据2010年统计年鉴(中国国家统计局，2010)，估算我国2009年秸秆总量达到了69922.1万吨，其中居前三位的分别是玉米、水稻和小麦秸秆，秸秆数量分别达到了22464.4、18925.0和11856.9万吨，分别占秸秆总量的32.1％、27.1％和17.0％。研究表明，秸秆直接还田是培肥地力、提高作物产量和高效利用稻秆养分资源简便而有效的方法。秸秆养分资源的合理利用，不仅关系到农业生产系统中物质的高效转化和能量的稳定循环，而且已成为涉及到整个农业生态系统中的土壤肥力提升、环境质量改善以及农业和农村社会经济等可持续发展的重要问题。
秸秆的不合理利用如焚烧、堆积和遗弃等，既造成资源浪费，又造成环境污染。秸秆未经任何处理直接用于肥料、燃料和饲料的传统应用模式，限制了秸秆利用率，制约了经济效益的进一步提高。研发新的秸秆还田技术成为人们发展可持续农业和改善土地资源所关注的焦点。目前我国主要研究的秸秆还田技术种类很多，主要分为直接法和间接法两种。直接还田技术是将作物的秸秆直接施入土壤中，使其不断熟化的过程，此种方法比较方便、快速，可大大减少用工，且还田数量较多，其中翻压还田是最常用的直接还田方式之一。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种秸秆翻压还田方法，该方法不仅为土壤中的微生物提供营养成分，避免了幼苗营养不足，还能为土壤提供氮源，减少氮肥施用量。
技术方案：
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯10～35g/L、海藻酸钠8～23g/L、四水硝酸钙5～12g/L、硝酸钾6～15g/L、磷酸氢二铵8～30g/L、七水硫酸镁12～20g/L、硫酸锰7～18g/L、烟酰胺9～25g/L。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在5～10cm。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为5～10L。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中熏蒸温度为80～120℃，时间为2～5h。
作为上述发明的进一步改进，步骤2所述处理液中钛酸四丁酯27g/L、海藻酸钠13g/L、四水硝酸钙9g/L、硝酸钾12g/L、磷酸氢二铵22g/L、七水硫酸镁16g/L、硫酸锰15g/L、烟酰胺21g/L。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中密封环境内充满CO2。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中密封放置温度为40～70℃，时间为1～3h，真空度为0.08～0.1MPa。
作为上述发明的进一步改进，步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸20～100g/kg、正丁基硫代磷酸三胺15～60g/kg、膨润土20～70g/kg、硼砂10～65g/kg、蕨麻30～90g/kg、赤霉素25～70g/kg。
有益效果：
翻压还田是在作物收割过程中有意留茬或直接机械化粉碎，撒入农田并在耕田过程中翻压入土，该方法的优点在于省时、省力，还草量大。但由于秸秆还田量过大或不均匀，容易造成土壤中微生物在分解、转化秸秆中纤维素等营养成分时，与作物幼苗争夺营养成分，从而导致幼苗营养不足，出现黄苗、死苗、减产等现象。同时由于作物秸秆中的碳氮比例较高，玉米为53:1，小麦为87:1，为满足作物秸秆腐烂所需的20:1～25:1的碳氮比，所以在秸秆直接还田后必须要追加一定比例的氮肥。本发明先将秸秆粉碎成颗粒，再进行熏蒸和酸化密封处理，然后在有机肥中添加复合增效剂(聚天门冬氨酸、正丁基硫代磷酸三胺、膨润土、硼砂、蕨麻、赤霉素)，不仅为土壤中的微生物提供营养成分，避免了幼苗营养不足，还能为土壤提供氮源，减少氮肥施用量。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯10g/L、海藻酸钠8g/L、四水硝酸钙5g/L、硝酸钾6g/L、磷酸氢二铵8g/L、七水硫酸镁12g/L、硫酸锰7g/L、烟酰胺9g/L。
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在5cm。
步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为5L。
步骤2中熏蒸温度为80℃，时间为5h。
步骤3中密封环境内充满CO2。
步骤3中密封放置温度为40℃，时间为3h，真空度为0.08MPa。
步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸20g/kg、正丁基硫代磷酸三胺15g/kg、膨润土20g/kg、硼砂10g/kg、蕨麻30g/kg、赤霉素25g/kg。
实施例2
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯27g/L、海藻酸钠13g/L、四水硝酸钙9g/L、硝酸钾12g/L、磷酸氢二铵22g/L、七水硫酸镁16g/L、硫酸锰15g/L、烟酰胺21g/L。
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在8cm。
步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为7L。
步骤2中熏蒸温度为105℃，时间为3h。
步骤3中密封环境内充满CO2。
步骤3中密封放置温度为55℃，时间为2h，真空度为0.09MPa。
步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸65g/kg、正丁基硫代磷酸三胺40g/kg、膨润土50g/kg、硼砂35g/kg、蕨麻60g/kg、赤霉素55g/kg。
实施例3
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯20g/L、海藻酸钠14g/L、四水硝酸钙9g/L、硝酸钾11g/L、磷酸氢二铵26g/L、七水硫酸镁19g/L、硫酸锰9g/L、烟酰胺13g/L。
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在6cm。
步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为7L。
步骤2中熏蒸温度为90℃，时间为4h。
步骤3中密封环境内充满CO2。
步骤3中密封放置温度为65℃，时间为1.5h，真空度为0.08MPa。
步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸75g/kg、正丁基硫代磷酸三胺25g/kg、膨润土65g/kg、硼砂30g/kg、蕨麻80g/kg、赤霉素30g/kg。
实施例4
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯35g/L、海藻酸钠23g/L、四水硝酸钙12g/L、硝酸钾15g/L、磷酸氢二铵30g/L、七水硫酸镁20g/L、硫酸锰18g/L、烟酰胺25g/L。
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在10cm。
步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为10L。
步骤2中熏蒸温度为120℃，时间为2h。
步骤3中密封环境内充满CO2。
步骤3中密封放置温度为70℃，时间为1h，真空度为0.1MPa。
步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸100g/kg、正丁基硫代磷酸三胺60g/kg、膨润土70g/kg、硼砂65g/kg、蕨麻90g/kg、赤霉素70g/kg。
对比例1
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例的步骤2中秸秆颗粒熏蒸时不加入处理液，具体如下：
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在8cm。
步骤2中熏蒸温度为105℃，时间为3h。
步骤3中密封环境内充满CO2。
步骤3中密封放置温度为55℃，时间为2h，真空度为0.09MPa。
步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸65g/kg、正丁基硫代磷酸三胺40g/kg、膨润土50g/kg、硼砂35g/kg、蕨麻60g/kg、赤霉素55g/kg。
对比例2
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中没有密封放置步骤。具体如下：
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯27g/L、海藻酸钠13g/L、四水硝酸钙9g/L、硝酸钾12g/L、磷酸氢二铵22g/L、七水硫酸镁16g/L、硫酸锰15g/L、烟酰胺21g/L。
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在8cm。
步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为7L。
步骤2中熏蒸温度为105℃，时间为3h。
步骤3中有机肥中还含有聚天门冬氨酸65g/kg、正丁基硫代磷酸三胺40g/kg、膨润土50g/kg、硼砂35g/kg、蕨麻60g/kg、赤霉素55g/kg。
对比例3
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中有机肥不含有复合增效剂。具体如下：
一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯27g/L、海藻酸钠13g/L、四水硝酸钙9g/L、硝酸钾12g/L、磷酸氢二铵22g/L、七水硫酸镁16g/L、硫酸锰15g/L、烟酰胺21g/L。
步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在8cm。
步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为7L。
步骤2中熏蒸温度为105℃，时间为3h。
步骤3中密封环境内充满CO2。
步骤3中密封放置温度为55℃，时间为2h，真空度为0.09MPa。
性能测定
选择玉米-小麦轮作高产旱地土壤作为试验田，试验前釆集耕层土壤分析其基本理化性质和供试秸秆的养分含量，结果如下：
表一供试土壤的基本理化性质
表二供试秸秆的基本养分(％)
| 全碳 | 全氮 | 全磷 | 全钾 | |
| 玉米 | 47.94 | 0.651 | 0.123 | 1.114 |
| 小麦 | 47.13 | 0.732 | 0.0952 | 1.395 |
按实施例和对比例中所述方法进行试验，自玉米播种后至收获总共约90d，施入种子后，各处理每30d取样一次，整个种植期共取3次；自小麦播种后至收获总共约90d，施入种子后，各处理每30d取样一次，整个种植期共取3次。
取样后样品经洗净、80℃烘干，利用失重法测定秸秆腐解率，稻秆腐解率(％)＝(原秸秆重—稻秆残留量)/原稻秆重×100。
分别测定小麦秸秆和玉米秸秆原始样的全碳、全氮、全磷、全钾养分含量。每次取样后测定秸秆的全碳、全氮、全磷、全钾量，计算秸秆养分释放率。取样秸秆以H2SO4-H2O2消煮后，重铬酸钾容量法-外加热法测含碳量；凯氏定氮法测定含氮量；钼锑钪比色法测含磷量；火焰光度法测含钾量。养分释放率(％)＝(原始秸秆某养分量－剩余稻杆养分量)/原始秸秆养分量×100。
结果如下：
表三玉米秸秆腐解率(％)
| 0d | 30d | 60d | 90d | |
| 实施例1 | 0 | 37 | 63 | 90 |
| 实施例2 | 0 | 41 | 70 | 93 |
| 实施例3 | 0 | 36 | 64 | 89 |
| 实施例4 | 0 | 39 | 68 | 90 |
| 对比例1 | 0 | 29 | 51 | 75 |
| 对比例2 | 0 | 32 | 49 | 77 |
| 对比例3 | 0 | 34 | 52 | 75 |
表四小麦秸秆腐解率(％)
表五玉米秸秆养分释放率90d(％)
| 全碳 | 全氮 | 全磷 | 全钾 | |
| 实施例1 | 68.3 | 69.9 | 68.9 | 67.2 |
| 实施例2 | 71.2 | 72.4 | 69.9 | 68.7 |
| 实施例3 | 69.4 | 71.5 | 68.3 | 66.9 |
| 实施例4 | 68.5 | 71.2 | 66.7 | 65.9 |
| 对比例1 | 43.2 | 46.5 | 44.9 | 43.9 |
| 对比例2 | 44.6 | 47.6 | 43.6 | 45.4 |
| 对比例3 | 42.9 | 43.6 | 40.2 | 42.5 |
表六小麦秸秆养分释放率90d(％)
| 全碳 | 全氮 | 全磷 | 全钾 | |
| 实施例1 | 70.2 | 68.4 | 72.1 | 70.5 |
| 实施例2 | 73.6 | 69.2 | 73.5 | 73.5 |
| 实施例3 | 71.5 | 68.1 | 71.5 | 72.3 |
| 实施例4 | 69.7 | 67.9 | 72.1 | 71.5 |
| 对比例1 | 38.9 | 48.5 | 45.9 | 50.2 |
| 对比例2 | 37.3 | 46.9 | 42.7 | 48.9 |
| 对比例3 | 39.1 | 45.4 | 41.6 | 46.5 |
由以上结果可知，本发明提供的秸秆还田方法中，玉米秸秆和小麦秸秆的腐解率90天内均可达到90％以上，玉米秸秆和小麦秸秆的养分释放率90天内均可达到70％左右。而对比例中玉米秸秆和小麦秸秆的腐解率仅有75％、玉米秸秆和小麦秸秆的养分释放率在35～50％，这可能是因为秸秆经过粉碎、处理液熏蒸、酸化密封处理，掩埋进田沟后施加的有机肥中加入了复合增效剂(聚天门冬氨酸、正丁基硫代磷酸三胺、膨润土、硼砂、蕨麻、赤霉素)，使秸秆所含的各种纤维能完全降解，从而大大提高了秸秆的分解效率和养分释放率。
Claims (8)
1.一种秸秆翻压还田方法，包括以下步骤：
步骤1，收集秸秆，晾干、粉碎；
步骤2，将步骤1粉碎后的秸秆颗粒放入处理液中，进行熏蒸；
步骤3，将步骤2熏蒸后的秸秆密封放置；
步骤4，将步骤3密封放置后的秸秆掩埋进田沟，施入有机肥，覆土镇压；
步骤2所述处理液为钛酸四丁酯、海藻酸钠、四水硝酸钙、硝酸钾、磷酸氢二铵、七水硫酸镁、硫酸锰和烟酰胺的水溶液，其中，钛酸四丁酯10～35g/L、海藻酸钠8～23 g/L、四水硝酸钙5～12 g/L、硝酸钾6～15 g/L、磷酸氢二铵8～30 g/L、七水硫酸镁12～20 g/L、硫酸锰7～18 g/L、烟酰胺9～25 g/L。
2.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤1中粉碎后的秸秆颗粒大小在5～10cm。
3.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤2中每1kg秸秆颗粒的处理液用量为5～10L。
4.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤2中熏蒸温度为80～120℃，时间为2～5h。
5.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤2所述处理液中钛酸四丁酯27g/L、海藻酸钠13 g/L、四水硝酸钙9 g/L、硝酸钾12 g/L、磷酸氢二铵22g/L、七水硫酸镁16g/L、硫酸锰15 g/L、烟酰胺21 g/L。
6.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤3中密封放置时密封环境内充满CO2。
7.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤3中密封放置温度为40～70℃，时间为1～3h，真空度为0.08～0.1MPa。
8.根据权利要求1所述的秸秆翻压还田方法，其特征在于：步骤4中有机肥中还含有聚天门冬氨酸20～100g/kg、正丁基硫代磷酸三胺15～60g/kg、膨润土20～70g/kg、硼砂10～65g/kg、蕨麻30～90g/kg、赤霉素25～70g/kg。
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