CN105766120A - 一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法。操作步骤包括:1.设置沟槽,2.在沟槽内设置还田秸秆层,3.沟槽覆土,4.常规耕作,5.次年冬小麦收获后播种夏玉米,实施免耕措施,在小麦‑玉米轮作体系中每年只进行一次秸秆全量深施还田。本发明通过在每年冬小麦种植前实施小麦秸秆深施还田技术,并在次年冬小麦收获后,以免耕的形式种植夏玉米,有效克服了传统秸秆还田技术对作物生长的不利影响,同时提高了作物产量,改善了土壤质量,且这种技术对作物产量和土壤质量的改善作用不受年降雨量的影响,能够在砂姜黑土分布区的旱地农业中进行推广应用。

Description

一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法
技术领域
[0001] 本发明属于土肥技术领域,具体涉及一种秸杆深施还田方法。
背景技术
[0002] 作物秸杆还田不仅能够提高农田土壤有机质水平,同时有利于改善土壤氮磷钾元 素有效性,提高作物产量。然而,传统的秸杆还田技术易导致大量秸杆聚集在农田表层土壤 中,不利于农业机械进行耕作,降低了作物籽粒发芽率,进而影响作物产量(Daiet al. 2013)。相比传统秸杆还田技术,目前应用于稻麦轮作系统中的秸杆深施还田技术 (Ditch-buriedstrawmethod)能够降低猜杆还田对作物生长的不利影响,但其同样存在 着缺点和局限性(图l)(Wangetal.2015)(朱利群等,2010)。由于作物秸杆还田后其腐解 速率与土壤含水量、温度紧密相关(Wangetal.2012),而现有的秸杆深施还田技术则建立 在每个生长季作物秸杆全量还田的基础之上,因此秸杆深施还田技术目前只能在水稻和其 他作物轮作的系统中进行实施,无法在砂姜黑土分布区的旱地农业中进行推广。
[0003] 砂姜黑土分布区的旱地农业其典型作物轮作系统为小麦-玉米和小麦-大豆。长期 传统小麦秸杆还田技术虽然能够提高该地区作物产量,改善土壤肥力和养分有效性,但农 田耕作层较浅(15cm左右)的现状没有发生根本性的变化。因此,改进现有的秸杆深施还田 技术,在砂姜黑土分布区的旱地农业中进行推广具有现实和积极意义。
发明内容
[0004] 为了解决砂姜黑土分布区旱地农业传统秸杆还田模式对土壤及作物生长和产量 的不利影响,本发明提供一种利用秸杆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法,从而改 善砂姜黑土分布区的旱地农田深层土壤有机质水平、微生物群落结构和活性,提高了作物 产量。
[0005] 本发明利用秸杆深施还田提高土壤肥力和作物产量的具体操作步骤如下:
[0006] 1、设置沟槽
[0007] 小麦种植前设置沟槽,沟槽的宽度和深度相同,均为18~22cm,相邻沟槽之间的距 离为0.8~1.2m,所有沟槽面积占整个农田面积的15%~20% ;
[0008] 2、设置还田秸杆层
[0009] 小麦秸杆的敷设量为7500kg/ha,每个沟槽铺设的秸杆量按以下公式计算获得:
[0010] 单个沟槽秸杆还田量=7500kgX耕地面积(单位:ha)/沟槽个数;
[0011] 3、沟槽覆土
[0012] 清除覆土中存在的大土块,整理耕地,保持平整;
[0013] 4、常规耕作处理
[0014] 冬小麦种植前撒施化肥,常规耕作(耕层15cm),冬小麦在每年10月25日之前完成 播种;
[0015] 5、次年6月冬小麦收获后播种夏玉米,实施免耕措施,直接将夏玉米播种在收获冬 小麦的麦茬地里,在小麦-玉米轮作体系中每年只进行一次秸杆全量深施还田。
[0016] 进一步优化的具体操作方法如下:
[0017] 所述步骤1中沟槽挖掘时间避免一天中日光最强的时刻,降低阳光照射,减少土壤 水分蒸发量。
[0018] 所述步骤2中作物秸杆为小麦秸杆,小麦秸杆来源于每年6月冬小麦收获后所得, 小麦秸杆还田之前要经过3-4个月的自然降解,还田时小麦秸杆长度为8-12cm小段。
[0019]所述步骤3中沟槽覆土时间必须在沟槽开挖后的48小时之内完成,避免土壤水分 大量蒸发。所述4步骤中常规耕作的耕作深度为15cm。
[0020]本发明的有益技术效果体现在以下方面:
[0021] 1.相比传统秸杆还田技术,本发明在降雨量正常的年份可以提高砂姜黑土分布区 旱地小麦和玉米产量7.08%和3.36%,在降雨量稀少的旱季提高小麦和玉米均为1.63%和 91.10%;相比单独使用无机肥,本发明在降雨量正常的年份可以提高砂姜黑土分布区旱地 小麦和玉米产量分别为9.25 %和16.56%,在降雨量稀少的年份提高小麦和玉米分别为 7.79%和 112.92%。
[0022] 2.本发明能够改善旱地农田深层土壤有机质水平、微生物群落结构和活性;相比 传统秸杆还田技术,本技术实施后在干旱(2013年)和降雨量正常年份(2014年)冬小麦生长 季结束时能够提高15-30cm土层有机质11.79%和33.06%,0-15cm土层微生物总量 23.41%;相比单施无机肥处理,本技术实施后在干旱和正常降雨量年份提高15-30cm土层 有机质18.41 %和37.02%,微生物总量105.31 %。
[0023] 3.相比水稻小麦轮作系统中的秸杆深施还田技术(图1),本发明每年只进行一次 秸杆还田且还田后继作物进行免耕处理(图2),能够在砂姜黑土分布区的旱地农业系统中 进行推广,克服了之前秸杆深施还田技术对水分的依赖性与推广上的区域局限性。
附图说明
[0024]图1为水稻小麦轮作系统中的秸杆深施还田示意图。
[0025]图2为本发明进行一次秸杆还田且还田后继作物进行免耕处理示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例,对本发明作进一步地说明。
[0027] 实施例1:
[0028] 秸杆深施还田干旱年份对作物产量的影响(地点:安徽省蒙城县马店村)
[0029] 试验时间为2012年10月-2013年10月,2013年1月-9月的总降雨量为718.0mm,其中 小麦生长季1月-5月的降雨量为197.3mm,玉米生长季7月-9月的降雨量为496.6mm。
[0030] 一种秸杆深施还田技术包括以下五个操作步骤:
[0031] 1、设置沟槽:在砂姜黑土分布区的夏季玉米收获后小麦种植前,将玉米秸杆移出 农田,挖掘沟槽,沟槽挖掘时间定在当天的7:00-10:00和16:00以后,降低阳光照射,减少土 壤水分蒸发,沟槽的宽度和深度相同,均为20cm,相邻沟槽之间的距离为1.0m,所有沟槽面 积占整个农田面积的18 %。
[0032] 2、设置还田秸杆层:沟槽挖掘完毕,立即设置还田秸杆层,还田秸杆保持干燥,秸 杆的敷设量为7500kg/ha,每条沟槽铺设的秸杆量按以下公式计算获得:
[0033]单条沟槽秸杆还田量=7500kgX耕地面积(单位:ha) /沟槽个数。
[0034] 3、沟槽覆土:沟槽底部秸杆层铺设均匀后,立即对沟槽进行覆土,清除覆土中存在 的大土块,覆土结束后整理耕地,保持平整。
[0035]操作步骤1-3在24小时之内完成。
[0036] 4、常规耕作处理:对秸杆深施还田处理后的农田进行闲置,在冬小麦种植前撒施 化肥,并设置旋耕机耕作深度为15cm,每年10月25日之前冬小麦播种工作;
[0037] 5、13年6月冬小麦收获后,实施免耕措施,直接将夏玉米播种在收获冬小麦的麦茬 地里,在冬小麦-玉米轮作体系中每年只进行一次秸杆全量深施还田。
[0038]在2012年10月冬小麦种植前按照本发明提高的方法处理土壤为90m2。
[0039] 表1 2013年小麦秸杆深施还田(NH(DW)、传统秸杆还田(NH(WS)和单施无机肥 (CK0)对作物产量的影响
Figure CN105766120AD00051
[0041 ] 表2 2013年小麦秸杆深施还田(NH(DW)、传统秸杆还田(NH(WS)和单施无机肥 (CK0)对土壤有机质(SOM) (g/kg)的影响
Figure CN105766120AD00052
[0043] 由表1可知,常规秸杆还田和单独施用无机肥的处理在2013年的小麦和玉米产量 分别为6130kg/ha,1110kg/ha和5780kg/ha,996.25kg/ha,而猜杆深施处理后其小麦、玉米 产量比传统秸杆还田和单独施用无机肥分别提高1.63%、91.10%和7.79%、112.92%。
[0044] 用秸杆深施处理后的15-30cm土层有机质含量显著提高(见表2)。相比传统秸杆还 田和单独施用无机肥处理,本发明处理后的15-30cm土层有机质含量分布提高11.79%和 18.41%〇
[0045] 实施例2:
[0046] 秸杆深施还田降雨量正常年份对作物产量的影响(地点:安徽省蒙城县马店村)
[0047] 试验时间为2013年10月-2014年10月,2014年1月-9月的总降雨量为955.4mm,其中 小麦生长季1月_5月的降雨量为246.4mm,玉米生长季7月-9月的降雨量为660.4mm。
[0048]沟槽的宽度和深度相同,均为20cm,相邻沟槽之间的距离为1.0m,所有沟槽面积占 整个农田面积的18% ;猜杆的敷设量为7500kg/ha。
[0049] 利用秸杆深施还田的方法同实施例1,秸杆为当年冬小麦,秸杆处理土地面积为 90m2。在2013年冬小麦种植之前按照本发明提供的方法处理土壤90m2。
[0050] 表3 2014年小麦秸杆深施还田(NH(DW)、传统秸杆还田(NH(WS)和单施无机肥 (CK0)对作物产量的影响
[0051]
Figure CN105766120AD00061
[0052] 其中CKO为单独施用无机肥,NPKWS为传统秸杆还田,NPKDW为秸杆深施还田。
[0053] 表4 2014年小麦秸杆深施还田(NH(DW)、传统秸杆还田(NH(WS)和单施无机肥 (CK0)对土壤有机质(S0M)(g/kg)和微生物总量(MBC)(mg/kg)的影响
Figure CN105766120AD00062
[0055]由表3可知2014年小麦秸杆传统还田方式和单施无机肥处理下冬小麦、夏玉米产 量分别为5864kg/ha,6400kg/ha和5747kg/ha,5675kg/ha,而猜杆深施处理后其小麦、玉米 产量比传统秸杆还田和单独施用无机肥分别提高7.08%、3.36%和9.26%、16.56%。
[0056]用秸杆深施处理后的15-30cm土层有机质含量显著提高(见表4)。相比传统秸杆还 田和单独施用无机肥处理,本技术处理后的15-30cm土层有机质含量分布提高33.06%和 37.02.41%。此外,秸杆深施还田处理可以显著提高0-15cm土层微生物总量。相比传统秸杆 还田和单独施用无机肥处理,本技术处理后的〇-15cm土层微生物碳(MBC)含量分布提高 23.41%和 105.31%。

Claims (5)

1. 一种利用秸杆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法,其特征在于包括以下操作 步骤: 1.1、 设置沟槽 小麦种植前设置沟槽,沟槽的宽度和深度相同,均为18~22cm,相邻沟槽之间的距离为 0.8~1.2m,所有沟槽面积占整个农田面积的15%~20% ; 1.2、 设置还田秸杆层 小麦秸杆的敷设量为7500kg/ha,每个沟槽铺设的秸杆量按以下公式计算获得: 单个沟槽秸杆还田量=7500kg X耕地面积(单位:ha)/沟槽个数; 1.3、 沟槽覆土 清除覆土中存在的大土块,整理耕地,保持平整; 1.4、 常规耕作处理 冬小麦种植前撒施化肥,常规耕作,冬小麦在每年10月25日之前完成播种; 1.5、 次年6月冬小麦收获后播种夏玉米,实施免耕措施,直接将夏玉米播种在收获冬小 麦的麦茬地里,在小麦-玉米轮作体系中每年只进行一次秸杆全量深施还田。
2. 根据权利要求1所述的一种秸杆深施还田的方法,其特征在于:所述1.1步骤中沟槽 挖掘时间避免一天中日光最强的时刻,降低阳光照射,减少土壤水分蒸发量。
3. 根据权利要求1所述的一种秸杆深施还田的方法,其特征在于:所述1.2步骤中作物 秸杆为小麦秸杆,小麦秸杆来源于每年6月冬小麦收获后所得,小麦秸杆还田之前要经过3-4个月的自然降解,还田时小麦秸杆长度为8-12cm小段。
4. 根据权利要求1所述的一种秸杆深施还田的方法,其特征在于:所述1.3步骤中沟槽 覆土时间必须在沟槽开挖后的48小时之内完成,避免土壤水分大量蒸发。
5. 根据权利要求1所述的一种秸杆深施还田的方法,其特征在于:所述1.4步骤中常规 耕作的耕层深度为15cm 〇
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