CN106358495B - 一种在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法。本发明的土体营造方法包括如下步骤：(1)、取第一预定量的马兰黄土；步骤(2)、将所述马兰黄土平铺在目标区域形成马兰黄土底层；步骤(3)、取第二预订量的离石黄土；步骤(4)、将所述离石黄土粉碎；步骤(5)、将粉碎后的离石黄土按预定厚度平铺在所述马兰黄土层上方形成离石黄土层；步骤(6)、通过机械旋耕的方式对所述马兰黄土底层和所述离石黄土土层进行混合，得到离石黄土和马兰黄土复合层。本发明的提高新增耕地土壤持水能力的土体营造方法，使得改造后的新增耕地具有良好的持水性，为作物的生长发育提供了良好的水土环境，可显著提高作物的产量性状。

Description

一种在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法

技术领域

本发明属于土地整治和农耕资源领域，具体涉及一种提高治沟造地新增耕地土壤持水能力的土体营造方法及在黄土高原地区进行作物种植，尤其是饲料油菜种植的方法。本发明的土体营造方法尤其适合用在黄土高原治沟造地过程中。

背景技术

黄土高原丘陵沟壑区沟壑纵横、地形复杂，水土流失严重，自20世纪 90年代末期以来大力推进了退耕还林工程，生态建设取得显著成效。但是，退耕还林后墚峁坡面的耕地大幅减少，日益影响到农户生计和粮食安全，沟道由此成为黄土高原治沟造地后土地集约利用的重要切入点。长期以来，由于深沟洪水侵蚀、基础设施建设滞后，沟道土地利用的难度大、效率低。土地整治作为适时补充耕地、盘活存量土地、优化城乡用地、强化集约用地、提升土地产能的重要手段，是新时期统筹城乡、惠及三农、强村富民的“民生工程”。近年来，以延安市为典型的黄土高原丘陵沟壑区推进了中央财政支持的治沟造地土地整治重大工程，规划整治沟道土地50万亩，财政投资48亿。新近研究表明，治沟造地对于保障沟道安全、提高沟道基础设施水平、提升沟道农业生产能力起到了积极作用。

但是，治沟造地面临着耕层营造特别是表土营造新难题。黄土丘陵区原有表土多分布在支离破碎的冲沟内，显著区别于平原农区土地整治项目区的表土分布特征，采取表土剥离措施的成本巨大、可行性欠佳。传统治沟造地工程施工技术模式下，新增耕地多为特性差别较大的混合土体，与优质土壤应有的理化特性相去甚远。提高持水能力是旱作土壤改良的重要途径。影响土壤持水能力的因素众多，包括：土壤结构、土壤盐分、土壤有机质、土壤总孔隙度、土壤黏粒含量、毛管孔隙度、土壤粉粒含量等。其中，土壤孔隙度以及粘粒含量为主要影响因素，改善土壤持水能力也主要从这两个方面入手。目前，土壤持水能力改善方法主要有土壤免耕与秸秆覆盖、土壤混合法以及使用保水剂三种方法。从改造后土体稳定性与可持续性效果来看，土壤混合法是一种比较理想的改善方法。

因此，根据当地土地资源禀赋特征，以不同土壤的理化性质差异为突破点，着力营造具有经济性、实用性的表土层，成为改善黄土高原丘陵沟壑区农业生产条件以及解决沟道整治中表土营造难题的关键技术。

发明内容

针对现有技术的需求，本发明的目的在于提供一种提高黄绵土持水能力的土体营造方法，以实现改善作物生长的水土环境，同时提高作物的产量。此外，本发明还提供了一种适合用于油菜种植的混合型表层土壤及利用其进行油菜种植的方法。

具体而言，一方面，本发明提供一种提高黄绵土持水能力的土体营造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)、取第一预定量的马兰黄土；

步骤(2)、将所述马兰黄土按预定厚度平铺在目标区域形成马兰黄土底层；

步骤(3)、取第二预订量的离石黄土；

步骤(4)、将所述离石黄土粉碎；

步骤(5)、将粉碎后的离石黄土按预定厚度平铺在所述马兰黄土层上方形成离石黄土层；

步骤(6)、通过机械旋耕的方式对所述马兰黄土底层和所述离石黄土土层进行混合，得到离石黄土和马兰黄土复合层。

在一种优选实现方式中，所述马兰黄土和离石黄土的复合层的厚度为 25-40cm。

在另一种优选实现方式中，所述第一预定量与所述第二预定量的比例为，1：1、2：1或5：1。

在另一种优选实现方式中，在所述步骤(4)中，对所述离石黄土粉碎后的粒径小于3cm。

在另一种优选实现方式中，所述离石黄土为在黄土高原地区发育在中更新世的土壤。

另一方面，本发明提供一种在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法，所述黄土高原地区的主要土壤为黄绵土，其特征在于，所述方法包括：

步骤(1)、在目标区域进行黄绵土的挖掘，挖取第一预定厚度的黄绵土；

步骤(2)、取预定量的马兰黄土；

步骤(3)、将马兰黄土平铺在挖取出所述黄绵土的目标区域位置处形成马兰黄土层，平铺厚度为第二预定厚度；

步骤(4)、取预定量的离石黄土；

步骤(5)、将所述离石黄土粉碎；

步骤(6)、将粉碎后的离石黄土平铺在所述马兰黄土层上方形成离石黄土层，平铺厚度为第三预定厚度；

步骤(7)、通过机械旋耕的方式对所述马兰黄土层和所述离石黄土层进行混合，得到第四预定厚度的离石黄土和马兰黄土复合层；

步骤(8)、在所述马兰黄土和离石黄土复合层上进行饲料油菜的种植。

在另一种优选实现方式中，所述第二预定厚度与所述第三预定厚度的比例为，1：1、2：1或5：1。

在另一种优选实现方式中，所述马兰黄土和离石黄土复合层的厚度和为25-40cm。

在另一种优选实现方式中，在所述步骤(5)中，对所述离石黄土粉碎后的粒径小于3cm。

需要说明的是，本发明中所提到的技术术语“黄绵土”、“离石黄土”、“马兰黄土”等均为本领域的常用技术术语，本领域技术人员了解其所指代的土壤类型。

本发明所提到的黄土高原地区指的是以“黄绵土”为主要表层土壤的高原地区，尤其是至中国西北的黄土高原地区。

有益效果

本发明的土体营造方法可有效提高黄土高原地区治沟造地新增耕地土壤的持水能力，进而改善当地作物生长的水土环境。饲料油菜是喜水作物，幼苗期以及蕾苔期对土壤水分要求较高，原来的耕作层多为黄绵土土质，土壤适耕性和通透性好，但是保水性差，难以满足饲料油菜对水分的需求。利用该方法改善的黄绵土种植饲料油菜，可显著提高饲料油菜的生长及产量性状。

本发明通过对比实验证实，在对黄土高原地区进行改造时发现，马兰黄土与离石黄土的组合所实现的效果远好于其它土壤与黄绵土的组合。

附图说明

图1为本发明一个实施例中，对土体进行水文监测的示意图(图中土壤已混合完成)。

图2为本发明一个实施例中，在铺好预混合土壤之后，土壤复配混合前的土体结构。

图3为在本发明的实施例中，对不同土壤进行油菜种植的生长情况对比。

图4为油菜种植的生长情况的实景图(图中由左到右依次为区一、区二、区三和区四)。

具体实施方式

以下结合附图及其实施例对本发明进行详细说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例描述的范围之中。

马兰黄土为晚更新世黄土也称为新黄土，典型风力堆积物，淡灰黄色、疏松、无层理，颗粒较均匀，以粉砂为主，垂直节理发育。延安地区马兰黄土土壤中小于0.002毫米粘粒含量为12.92％左右，粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石和少量高岭土、针铁矿等。延安市宝塔区李渠镇羊圈沟村治沟造地项目区新增耕地主要以马兰黄土为主，其质地和理化性质都比较典型，以粉砂粒为主，粗粘粒为辅。

离石黄土是发育在中更新世的一种土壤，该类土以细粉粒或粗粘粒为主，小于0.002毫米的粘粒在30～40％之间，具有无水时质地坚硬、遇水松软的特点，其渗透性差，板结性强。在离石黄土上种植农作物时，由于其质地致密，植物根系难以穿插，严重阻碍了植物根系对水分和养分的吸收；而黄绵土的特点是疏松多孔，孔隙度大，透水速度通常大于0.5mm/s，表层水分易流失，在作为植物生长的基床时漏水漏肥；单一的离石黄土或马兰黄土均无法为农作物生长提供良好的水土环境，不过，本申请的发明人发现，二者理化性质具有互补性。如果能够合理利用二者的性质，将显著改善土体的生长环境。

本发明的离石黄土采自陕西省延安市宝塔区李渠镇羊圈沟村。申请人经过相关测定，该采样点离石黄土的感官、质地和物理化学性质以及雨水后的特征都比较典型。

下面详细介绍本发明的实施例中所采用的提高土壤持水能力的土体营造方法。

本发明在一块试验区上进行多个试验的同时进行，进而保证对比的有效性。

试验小区划分及监测设备安装

具体而言，本发明将试验田划分为4个小区，每个小区规格为 500cm×800cm；每个小区之间间隔100cm，防止土壤水分及土壤养分相互渗透；水文监测管长度规格为2m，监测管安装在每个试验田的中位置，进行定点多时段监测(图2)。

然后，在小区划分完成后，分别在每个小区进行不同的土体营造，并且进行类似的种植试验。

试验基地布设四个小区，每个小区面积分别为5m×8m。试验区一为空白对照组，不进行覆土操作；试验区二内进行覆土操作，上面加覆30cm厚的营造土壤，用作耕作层，下层为马兰黄土15cm，上层覆离石黄土15cm，旋耕机翻耕，离石黄土与马兰黄土体积比为1:1；试验区三内的表面耕作层 30cm中，下层为马兰黄土20cm，上层覆离石黄土10cm，旋耕机翻耕，离石黄土与黄绵土体积比为1:2；试验区四内表面耕作层30cm中，下层为黄绵土25cm，上层覆离石黄土5cm，旋耕机翻耕，离石黄土与黄绵土体积比为1:5。

下面以试验区二为例介绍各个区内的土体营造方法的细节。

(一)土壤复配操作流程及监测系统构建

1、复配土的前期处理

离石黄土一般土质粘重，块体较大、硬度较高，不利于作物生长，不能直接用于土壤复配试验。因此，发明人在对离石黄土进行复配之前进行了粉碎预处理，并且保证土壤块体直径小于3cm。

黄绵土与马兰黄土土质疏松，易粉碎，一般在土壤混合过程中即可达到适宜粒径大小。

2、土壤复配操作流程

在本实施例中，采用离石黄土和马兰黄土混合进行土体营造。本实施例中，以离石黄土与马兰黄土1:1为例，土壤复配操作如下(图1、图2)： (1)平整基底层土壤；(2)将马兰黄土层平铺在基底层上，平铺厚度为15cm； (3)将粉碎预处理后的离石黄土平铺在马兰黄土上面，平铺厚度为15cm； (4)通过旋耕机翻耕，将离石黄土和马兰黄土充分混合。

混合均匀之后，即可获得相应的营造土壤层，用于进行两方面的实验，一是持水能力试验，一是植物种植试验。

以下是申请人提供的关于上述技术方案中的相关参数优化试验，以对本发明的技术方案作理论、效果支持说明。

试验中的马兰黄土和离石黄土是采自延安宝塔区李渠镇羊圈沟村

试验1、土壤持水保水性试验

本试验是以相关理论指标为依据，以使营造土体的持水能力达到优化的试验。

上面已经详细介绍了小区的划分方式，下面仅仅介绍试验方法

在每个试验小区的中心位置安置2m深的水文监测管，通过TDR时域反射法在雨后一定时间段内定点监测不同小区的表层土壤水分含量变化差异。运用土壤体积含水率和土体水分变化率等指标定量评估不同土体营造下土壤持水保水能力。

3试验结果

土壤水是农作物生长的必要条件，尤其是陕北黄土高原易旱气候区，土壤水分条件决定了农作物产量的高低。相同灌溉(降雨)条件下，不同土体中水分含量的高低表征了该土体的持水性强弱，因此通过TDR时域反射法监测不同营造土体中土壤水分含量差异，以及不同时段内土壤水分含量变化率可用以表达不同土体持水能力的强弱。观测结果参见表1。

表1不同试验小区土壤表层水分含量及变化率差异

依据表1中9月12日观测数据可以看出，在相同降雨和灌溉条件下，仅区二(覆离石黄土15cm)和区三(覆离石黄土10cm)两个小区的土壤含水量高于对照组区一(不覆土)，区四(覆离石黄土5cm)与区一(不覆土)较为接近。同时，我们也可发现，随着离石黄土混合比例的增加，土壤含水量也呈逐渐增加趋势。这说明，离石黄土和黄绵土混合后，对黄绵土的持水能力具有正向改良作用与预计结果相符。

通过多时段的土壤含水量变化监测，我们可以发现，随着观测日期推移，各土体的土壤含水量均呈下降趋势，而不同土体的土壤含水量变化率却存差异性。区二(覆离石黄土15cm)虽然在观测初期土壤含水量高于对照组区一，但是由于该土体的土壤水分变化率高于对照组区一，在9月14 日的时候，其土壤水分监测值便小于对照组区一。说明该配比类型下的混合土土壤水分含量变化率较大，不具有很好的持水能力。而区三不仅土壤水分含量高于对照组区一，而且该土体的土壤水分变化率仅为1.7％，低于对照组区一。说明该比例类型的离石黄土与马兰黄土混合土可提高土壤的持水能力。区四初期土壤水分含量与对照组含量相当，仅略小于对照组，但是该配比类型土壤的水分含量变化率小于对照组。说明该比例类型的离石黄土与马兰黄土混合土也可提高土壤的持水能力。

从上面的含水量变化可以看出，区三的含水量变化竟然能够实现两天变化仅为1.7％，这种持水效果是远远超过预期的。

综上，经过试验和分析计算，可控制离石黄土与黄绵土的配比为1:2 和1:5，优选为1:2。

经过上述分析说明，本发明的提高土壤持水能力的土体营造方法可有效提高治沟造地新增耕地土壤持水能力，改善农作物生长的水土环境。

为了验证本发明的土体营造方法的效果，同时找到适合黄土高原地区种植的作物，本发明在上述试验的基础上进行了油菜种植试验。油菜为喜水性作物，对不同处理下油菜生长状况的分析，可为评判本发明的实际效果提供佐证。

(三)农作物种植试验

按常规的油菜种植方法在所设计的试验区种植油菜。每个试验区中的种植方法及后期管护相同。各试验区作物的生长指标见图3。

由图3、图4所示结果可知，在七种不同覆土条件下，油菜长势差异较为显著；其中，区三即离石黄土与马兰黄土体积比为1:2条件下，油菜株高性状最好。播种后第66天，区三的油菜株高达到25.2cm。播种后第99天，区三油菜株高已达到52.3cm，长势最好。同时，从植被盖度来看，区三的油菜植被盖度也较其他几个试验小区较好。依上述结果可知，离石黄土与马兰黄土体积比为1:2的土体营造方法，可有效改善土壤持水能力并为作物提供良好的水土环境，促进作物生长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的保护范围之内。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法，所述黄土高原地区的主要土壤为黄绵土，其特征在于，所述方法包括：

步骤(1)、在目标区域进行黄绵土的挖掘，挖取第一预定厚度的黄绵土；

步骤(2)、取预定量的马兰黄土；

步骤(3)、将马兰黄土平铺在挖取出所述黄绵土的目标区域位置处形成马兰黄土层，平铺厚度为第二预定厚度；

步骤(4)、取预定量的离石黄土；

步骤(5)、将所述离石黄土粉碎；

步骤(6)、将粉碎后的离石黄土平铺在所述马兰黄土层上方形成离石黄土层，平铺厚度为第三预定厚度；

步骤(7)、通过机械旋耕的方式对所述马兰黄土层和所述离石黄土层进行混合，得到第四预定厚度的离石黄土和马兰黄土复合层；

步骤(8)、在所述马兰黄土和离石黄土复合层上进行饲料油菜的种植。

2.根据权利要求1所述的在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法，其特征在于，

所述第二预定厚度与所述第三预定厚度的比例为1：1、2：1或5：1。

3.根据权利要求1所述的在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法，其特征在于，所述离石黄土和马兰黄土复合层的厚度和为25-40cm。

4.根据权利要求1所述的在黄土高原地区进行饲料油菜种植的方法，其特征在于，

在所述步骤(5)中，对所述离石黄土粉碎后的粒径小于3cm。