CN106900198B - 解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法，以抑制或延迟还田秸秆腐解为技术思想，通过控制还田秸秆碎块体积大小，对还田秸秆腐解进行前期抑制后期解抑制，同时辅以特定化学肥料使用配比和剂量，解决还田秸秆自然腐解导致的作物减产问题。本发明突破了现有科研思路中通过加速还田秸秆腐解解决其与作物争氮肥的技术思路，进行反向试验设计让腐解过程延缓进行，将秸秆腐解过程中微生物固氮与小麦等下季作物吸氮在时间和空间上分开，从而使秸秆腐解争氮对小麦生长的不利影响降到最低。

Description

解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法
技术领域
本发明涉及农业生产技术领域，尤其是针对还田秸秆自然腐解争氮导致的作物减产问题提供了一种有效的解决方案，适用于冬小麦—夏玉米轮作种植区域。
背景技术
秸秆还田是农业废弃物资源化利用的重要手段。小麦玉米轮作制度下，玉米秸秆粉碎还田是目前秸秆处理的主要方式。秸秆还田能够有效遏制由于秸秆焚烧带来的环境污染问题，并且还能够增加土壤有机质积累，改善土壤结构，培肥土壤。
秸秆还田与不还田相比，增加了养分投入，应该有利于提高小麦产量。然而，许多研究发现，秸秆还田对小麦出苗、分蘖、总茎数等有不利影响，进而影响小麦产量。尤其是在不施氮肥或氮肥用量较低时，秸秆还田反而会引起小麦的减产，这一现象在陕西、安徽等地秸秆还田试验中均有体现。增加氮肥底施比例或降低秸秆还田量，则能够消除由于秸秆还田对小麦生长带来的不利影响，提高小麦产量。其主要原因是秸秆腐解与小麦生长争氮所致。由于秸秆具有较高的C/N比，微生物在分解过程中需要吸收利用外源氮素，这样就会降低土壤中速效氮含量，出现了所谓“秸秆腐解争氮”的问题。
小麦播种后20天左右进入三叶期，种子胚乳已全部耗尽，植株自此完全转为自养，并且此时次生根开始生长、分蘖开始进行。而有研究表明此时是秸秆腐解固氮最严重的时期，玉米秸秆腐解第16天左右，土壤速效氮含量达最低值；如果不加氮素，或氮素施入量不足，土壤速效氮甚至处于耗竭状态。即使配施氮肥，40天以内土壤中速效氮含量仍低于秸秆不还田的土壤。此时正值小麦冬前分蘖的关键时期，土壤中速效氮供应不足，势必会影响小麦生长、降低分蘖数量。
目前，几乎所有调控秸秆腐解的研究、措施、方法均以促进秸秆腐解为调控方向，其最主要的方式是加入微生物菌剂，以加速秸秆腐解，而带来的后果是加剧土壤速效氮的固定程度。除非有一种方法能够使还田秸秆在小麦根系吸收土壤养分以前完全腐解，大约在两周内完全分解掉。但是目前的技术好像还不能达到。即使能够找到一种菌剂可以在大田环境下两周内完全分解玉米秸秆，如此快的分解速度可能会带来更严重的环境问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法，以抑制或延迟还田秸秆腐解为技术思想，通过控制还田秸秆碎块体积大小，对还田秸秆腐解进行前期抑制后期解抑制，同时辅以特定化学肥料使用配比和剂量，解决还田秸秆自然腐解导致的作物减产问题。
作为本发明的一种优选技术方案，将还田秸秆的粉碎处理改换为切段处理，切段长度为3-10cm。
作为本发明的一种优选技术方案，将还田秸秆的粉碎处理改换为切段处理，切段长度为3-6cm。
作为本发明的一种优选技术方案，玉米秸秆还田且下一个生产季种植冬小麦时，化学肥料配比和施用剂量为：底肥N 60-120 kg.hm-2，P2O5 75-150 kg.hm-2，K2O 45-90kg.hm-2。
作为本发明的一种优选技术方案，化学肥料配比和施用剂量为：底肥养分用量为N90 kg.hm-2，P2O5 120 kg.hm-2，K2O 60 kg.hm-2。
作为本发明的一种优选技术方案，在底肥施用的基础上，选择在秸秆集中腐解前期单独追施氮肥。
作为本发明的一种优选技术方案，选择在春季3-4月秸秆集中腐解前期追施氮肥N80-150kg.hm-2。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明突破了现有科研思路中通过加速还田秸秆腐解解决其与作物争氮肥的技术思路，进行反向试验设计让腐解过程延缓进行，将秸秆腐解过程中微生物固氮与小麦等下季作物吸氮在时间和空间上分开，并在小麦根系发达健壮有较大的养分吸收空间和较强的吸收能力之后，再让秸秆进入腐解高峰期，从而使秸秆腐解争氮对小麦生长的不利影响降到最低。
进一步的，为了达到还田秸秆延迟腐解的效果，需要对秸秆腐解进行前期抑制后期解抑制。为此可以采用诸多手段，如添加防腐剂、通过在不同时期添加不同种类的微生物菌种、通过添加不同菌种的诱导剂或熟化剂等。本发明通过系统的对比试验，摸索出了一种相较上述各种方法在操作上更为简便，且在效果上更为优良的方法——即通过控制还田秸秆的切段大小，同时辅以特定配方和剂量的化学肥料来实现。玉米秸秆切段3-6cm还田，与常规粉碎还田相比能够减少秸秆与土壤的接触面积从而减缓秸秆的腐解过程，再辅以与切段大小相适应的底肥施用，实现了对秸秆腐解的前期抑制和后期解抑制，从而将秸秆腐解过程中微生物固氮与小麦等下季作物吸氮在时间和空间上分开，同时能够显著提高小麦对底施氮肥的利用率，有效的提高小麦等作物的亩穗数和总产量。
附图说明
图1为实施例2中小麦底施氮素利用率的统计图。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。
实施例1、夏玉米秸秆切段还田田间操作方法。
夏玉米收获机械选用只收穗不粉碎秸秆的玉米收获机。玉米收获后如果土壤水分含量较低，先进行灌水造墒，水量一定要控制在50方/亩以内。待土壤含水量适宜机械下地操作后，选用切段式玉米秸秆粉碎机进行秸秆切段处理，秸秆切段长度3-6cm。秸秆切段后撒肥，并及时进行翻耕或旋耕操作，然后播种小麦。
实施例2、夏玉米秸秆切段还田田间试验。
2.1 材料与方法。
小麦品种石新828。试验在河北省藁城市马庄农场进行，试验区属季风暧温带半湿润大陆性气候。供试土壤为壤质褐土，有机质含量19.44g/kg、全氮含量1.26g/kg、碱解氮86.71mg/kg、速效磷26.21mg/kg、速效钾91.50mg/kg。
大田试验设2个处理：1）秸秆常规粉碎还田；2）秸秆抑腐切段还田养分用量分别为N 210 kg.hm-2，P2O5 100 kg.hm-2，K2O 75 kg.hm-2。小区面积60m2，3次重复，随机区组排列。肥料选用尿素（含N 46%）、重过磷酸钙（含P2O5 43%）、氯化钾（含K2O 60%）。
氮十五示踪微区试验同样设置2个处理，同大田试验，微区面积0.15平米。微区制作方法：微区在大田中制作，采用原状原位土柱，先将土柱以外的土壤挖出，留下直径43.7cm、深100 cm 的原位原状土柱，然后用塑料膜将土柱包裹，使土柱底部与大田土壤连接而四周隔离，最后将四周土壤回填，形成试验微区。微区施用氮十五标记尿素（氮十五丰度10.15%），磷肥施用重过磷酸钙（含P2O5 43%）、钾肥施用氯化钾（含K2O 60%）。重复3次。
2.2 试验结果。
2.2.1 玉米秸秆不同处理还田方式对小麦产量及构成因素的影响。玉米秸秆切段还田能够显著增加小麦籽粒产量，与常规粉碎还田相比，小麦籽粒产量增加12.50%（表1）。在养分施用量、其它农艺管理措施均一致的情况下，只是秸秆还田处理方式的改变，就能够显著提高小麦产量，说明玉米秸秆切段还田处理与常规粉碎还田相比具有明显的优越性。
表1 不同秸秆还田方式对小麦产量及其构成因素的影响
Figure DEST_PATH_IMAGE001
通过分析小麦产量构成因素可得，小麦产量的提高主要是由于切段处理显著提高了小麦收获亩穗数，与常规粉碎相比提高了18.75%。对小麦穗粒数和千粒重提高幅度不大。
2.2.2 玉米秸秆不同处理还田方式对小麦底施氮肥利用率的影响。通过氮十五示踪试验可知（附图1），切段处理小麦底施氮素利用率为33.85%，常规粉碎处理为28.11%，秸秆还田切段处理与粉碎相比，显著提高了小麦底施氮利用率，提升了5.74个百分点，提升幅度为20.42%。
综合以上结果可知，玉米秸秆切段还田能够显著提高小麦产量、小麦收获亩穗数和小麦底施氮肥利用率。主要是由于切段处理减少了秸秆腐解争氮对小麦苗期生长的影响，使底施氮肥更多的被小麦吸收利用，同时也显著提高了小麦对底施化肥中氮肥的利用率，从而促进了小麦的分蘖和成穗数，最终提高了小麦产量。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (2)

1.一种解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法，用于夏玉米收获后的秸秆处理，其特征在于：该方法以抑制或延迟还田秸秆腐解为技术思想，通过控制还田秸秆碎块体积大小，将还田秸秆的粉碎处理改换为切段处理，夏玉米收获机械选用只收穗不粉碎秸秆的玉米收获机，玉米收获后，且待土壤含水量适宜机械下地操作后，选用切段式玉米秸秆粉碎机进行秸秆切段处理，秸秆切段长度3-6cm，秸秆切段后撒肥，并及时进行翻耕或旋耕操作，然后播种小麦；选择在春季3-4月秸秆集中腐解前期单独追施氮肥N 80-150kg.hm-2；对还田秸秆腐解进行前期抑制后期解抑制，同时辅以特定化学肥料使用配比和剂量，解决还田秸秆自然腐解导致的作物减产问题；
玉米秸秆还田且下一个生产季种植冬小麦时，化学肥料配比和施用剂量为：底肥N 60-120 kg.hm-2，P2O5 75-150 kg.hm-2，K2O 45-90 kg.hm-2。
2.根据权利要求1所述的解决还田秸秆腐解争氮的秸秆处理方法，其特征在于：化学肥料配比和施用剂量为：底肥养分用量为N 90 kg.hm-2，P2O5 120 kg.hm-2，K2O 60 kg.hm-2。
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