CN107046901A - 设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，属于农用施肥技术领域。该方法包括1）设施菜地堆肥增碳：设施土壤增碳包括秸秆堆肥还田和施用腐熟有机肥料两部分，结合整地，将两部分施入土壤表层后翻耕，与设施土壤混合均匀；2）设施蔬菜减量施氮：在步骤1）的基础上，综合考虑蔬菜作物需氮量及灌溉水带入氮量，通过土壤养分的实时监测，严格控制氮肥用量。本发明氮肥减施30%以上，肥料投入成本每公顷节约900元，在减少氮肥投入的基础上，作物产量与农民常规基本持平；土壤物种丰富度和酶活性显著增加，土壤碳氮比提高5%，容重降低10%；每公顷年均增收2500元；N2O平均减排28.5%，N肥年均利用率提高近1倍。

Description

设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法
技术领域
本发明涉及农用施肥技术领域，具体地说是一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法。
背景技术
设施蔬菜的发展不仅极大地满足了人民生活水平提高的需要，而且已成为改造传统农业走向现代农业的重要手段。上世纪90年代中期以来，我国设施蔬菜面积一直稳居世界第一，目前约占世界的90％(农业部种植业管理司，2009)。设施蔬菜尤其是节能日光温室的快速发展，反季节、超时令蔬菜数量充足、品种丰富，蔬菜周年均衡供应水平大大提高。据统计，2008年全国设施蔬菜总产值4100多亿元，占蔬菜总产值的51％，对农民人均纯收入贡献370元左右(农业部种植业管理司，2009)。山东寿光有的村镇，农民人均设施蔬菜收入高达15000元以上。由此可见，设施蔬菜的生产与供应，不仅在人们的生活中占重要地位，而且在农村产业结构调整，增加农民收入，脱贫致富，乃至实现农业产业化，发展农村经济等方面都有重要意义。
设施栽培依靠人工创造、调节及控制环境以满足作物生长发育需要，是一种受人为作用十分强烈的土地利用方式。由于种植习惯、技术限制和市场等原因，长期以来，许多地区设施蔬菜生产中“片面追求高产”的理念仍广泛存在，不合理的生产管理使得设施菜地土壤可持续生产能力不断降低，对土壤环境质量与设施蔬菜产业可持续发展构成巨大威胁。主要表现在：
1、土壤环境质量日趋恶化。农用化学品的过量投入不但使得养分在土壤中大量累积，土壤农药与重金属污染加剧，土壤退化严重。高新昊等(2014)研究表明，随种植年限增加，土壤pH值明显下降，土壤EC值和盐分含量显著升高，土壤C/N比下降。而全国范围内菜区土壤有机质含量普遍较低，仅有10％的菜田达到沃菜田标准(黄绍文等，2011)。而菜田中细菌、放线菌数量随种植年限呈下降趋势(张乃明和董艳，2004)。李树辉等(2010)研究显示，设施菜地0-20cm土层中，Cd、Cu和Zn随种植年限的增加，分别以0.027、1.153和2.83mg/kg速度积累。
2、肥料不合理投入现象明显。据相关调查，2007年山东寿光设施蔬菜生产中氮磷钾肥投入量高达2427.3kg/hm2、2022.3kg/hm2、2033.2kg/hm2，其中有机肥带入1272.3kg/hm2、1375.6kg/hm2、1084.5kg/hm2，氮磷钾肥投入量超出科学施肥量的2倍。大量养分在土壤中累积，并向土壤深层迁移。李俊良等(2002)研究发现，番茄收获后0-200cm土层土壤NO3 --N含量随土壤深度增加而递增，硝酸盐淋洗状况相当严重。山东寿光地下水中硝态氮含量高达39.96mg/L,严重超出了世界卫生组织及我国国家饮用水中硝态氮含量10mg/L的水质标准(黄化刚等，2007)。设施系统中未被吸收利用的氮素除了造成水体污染外，一部分以N2O和NO等形式进入大气，产生温室效应。研究表明，设施栽培土壤N2O释放通量比露地蔬菜栽培土壤高1.41倍(张光亚等，2004)，高出粮田十几至几十倍(丁洪等，2004)。由于过量使用化肥、不合理使用农药和重茬连作，导致土壤和环境污染，病虫害不断加重，广大菜农为维持生产，不得不进一步大量使用农药和化肥，使得蔬菜产品内在质量与生产环境污染加重，硝酸盐和亚硝酸盐含量增高，对消费者的身体健康构成严重威胁.周泽义等(1999)对我国13个大中城市蔬菜中硝酸盐的卫生质量进行评价，发现根茎和叶菜类蔬菜的硝酸盐污染最为严重，处于重度污染(1440mg/kg)和严重污染(3100mg/kg)程度的样品占所调查城市的73.3％，硝酸盐累积量最高可达8921mg/kg。
申请号的201010223402.X提供一种“保护地茄果类蔬菜营养套餐肥料”，该套餐养分配比适合茄果类蔬菜对不同生育期的需求。但是也有不足之处，比如没有充分利用秸秆中的有机质，未考虑C/N比对土壤结构的影响，未添加有机肥，长期使用易加重土壤板结。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，在保证农产品和环境安全的前提下做到培肥土壤，合理有效地施用氮肥，促进设施蔬菜优质生产和可持续发展是当前我国设施蔬菜发展过程中亟待解决的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，包括步骤如下：
1)设施菜地堆肥增碳
设施土壤增碳包括秸秆堆肥还田和施用腐熟有机肥料两部分，结合整地，将两部分施入土壤表层后翻耕，具体如下：
a)秸秆堆肥还田：选用C/N比在60-100范围的秸秆，按每公顷7.5-10t的量将秸秆机械粉碎或切成＜5cm长的小段，加入13.5-18t清水、7.5-10kg秸秆腐熟剂和37.5-50kg尿素，混匀后在40-60℃下堆置24h以上至秸秆腐熟；
b)腐熟有机肥料：每公顷腐熟有机肥料施用量与步骤a)中秸秆的质量比为1-2:1，折合成N为0.4-0.6t；
c)结合整理地，将秸秆堆肥还田和腐熟有机肥料，撒施到土壤表层后翻耕，与设施土壤混合均匀；
2)设施蔬菜减量施氮
在步骤1)的基础上，综合考虑蔬菜作物需氮量及灌溉水带入氮量，通过土壤养分的实时监测，严格控制氮肥用量，一般每公顷施纯氮450-750kg，施肥方法选自测土配方施肥。
可选地，步骤a)中，秸秆选用风干秸秆，便于秸秆堆肥还田过程中含水量的控制。
可选地，步骤a)中，所述秸秆选自玉米、小麦或水稻中的至少一种。
可选地，步骤a)中，采用铡草机或铡刀，将秸秆切成3～4cm长的小段。
可选地，步骤a)中，所述腐熟有机肥料选自牛粪、鸡粪、猪粪中的一种。
可选地，步骤2)中，结合滴灌时，氮肥用量控制在450-525kg/hm2；常规灌溉时，氮肥用量控制在600-750kg/hm2。
可选地，步骤2)中，所述蔬菜作物选自番茄、茄子、辣椒、西葫芦等茄果类蔬菜作物、或黄瓜、丝瓜等瓜类蔬菜作物。
可选地，步骤2)中，所述秸秆腐熟剂选自市售产品，主要由能强烈分解纤维素、半纤维素、木质素的嗜热、耐热细菌、真菌、放线菌和生物酶组成。
本发明的一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，与农民常规技术相比，所产生的有益效果是：
1)节本，氮肥减施30％以上，肥料投入成本每公顷节约900元；
2)培肥，土壤物种丰富度和酶活性显著增加，土壤碳氮比提高5％，土壤容重降低10％；
3)稳产，在减少氮肥投入的基础上，作物产量基本与农民常规持平；
4)增收，平均较农民常规技术每公顷年均增收2500元；
5)增效，设施蔬菜生产中，技术模式下N2O平均减排28.5％，N肥年均利用率提高近1倍，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。
具体实施方式
下面对本发明的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法作以下详细说明，但不限于以下实施例。
本发明的秸秆腐熟剂选自市售产品(亿安秸秆腐熟剂)，主要由能强烈分解纤维素、半纤维素、木质素的嗜热、耐热细菌、真菌、放线菌和生物酶组成。
实施例一
本发明的一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，包括步骤如下：
1)设施菜地堆肥增碳
设施土壤增碳包括秸秆堆肥还田和施用腐熟有机肥料两部分，结合整地，将两部分施入土壤表层后翻耕，具体如下：
a)秸秆堆肥还田：选用C/N比在80-90范围的玉米秸秆，风干后，按每公顷7.5t的量将玉米秸秆机械粉碎，加入13.5t清水、7.5kg秸秆腐熟剂和37.5kg尿素，混匀后在40℃下堆置24h至秸秆腐熟；秸秆腐熟剂用量为玉米秸秆总量的1‰。
b)腐熟有机肥料：每公顷腐熟有机肥料施用量为7.5t，折合成N为0.4t，与步骤a)中秸秆的质量比为1:1；腐熟有机肥料选自牛粪。
c)结合整理地，将秸秆堆肥还田和腐熟有机肥料，撒施到土壤表层后翻耕，与设施土壤混合均匀。
2)设施蔬菜减量施氮
在步骤1)的基础上，综合考虑蔬菜作物需氮量及灌溉水带入氮量，通过土壤养分的实时监测，严格控制氮肥用量，氮肥选用尿素，一般每公顷施纯氮450-750kg，施肥方法选自测土配方施肥。番茄、黄瓜结合滴灌时，氮肥用量控制在450kg/hm2；常规灌溉时，氮肥用量控制在600kg/hm2。
实施例二
本发明的一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，包括步骤如下：
1)设施菜地堆肥增碳
设施土壤增碳包括秸秆堆肥还田和施用腐熟有机肥料两部分，结合整地，将两部分施入土壤表层后翻耕，具体如下：
a)秸秆堆肥还田：选用C/N比在60-80范围的小麦秸秆，风干后，按每公顷10t的量，采用铡草机或铡刀切成3-4cm长的小段，加入15t清水、20kg秸秆腐熟剂和45kg尿素，混匀后在50℃下堆置32h至秸秆腐熟；秸秆腐熟剂用量为小麦秸秆总量的1‰。
b)腐熟有机肥料：每公顷腐熟有机肥料施用量为15t，折合成N为0.5t，与步骤a)中秸秆的质量比为1:1；腐熟有机肥料选自猪粪、鸡粪按质量比3:1的混合。
c)结合整理地，将秸秆堆肥还田和腐熟有机肥料，撒施到土壤表层后翻耕，与设施土壤混合均匀。
2)设施蔬菜减量施氮
在步骤1)的基础上，综合考虑蔬菜作物需氮量及灌溉水带入氮量，通过土壤养分的实时监测，严格控制氮肥用量，氮肥选自尿素和碳酸氢铵的组合，一般每公顷施纯氮450-750kg，施肥方法选自测土配方施肥。番茄、黄瓜结合滴灌时，氮肥用量控制在500kg/hm2；常规灌溉时，氮肥用量控制在700kg/hm2。
实施例三
本发明的一种设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，包括步骤如下：
1)设施菜地堆肥增碳
设施土壤增碳包括秸秆堆肥还田和施用腐熟有机肥料两部分，结合整地，将两部分施入土壤表层后翻耕，具体如下：
a)秸秆堆肥还田：选用C/N比在70-100范围的水稻秸秆，风干后，按每公顷8t的量，采用铡草机或铡刀切成3-4cm长的小段，加入18t清水、12kg秸秆腐熟剂和50kg尿素，混匀后在60℃下堆置48h至秸秆腐熟；秸秆腐熟剂用量为水稻秸秆总量的1.5‰。
b)腐熟有机肥料：每公顷腐熟有机肥料施用量为16t，与步骤a)中秸秆的质量比为2:1；腐熟有机肥料选自牛粪、鸡粪、猪粪按质量比2:1：5的混合。
c)结合整理地，将秸秆堆肥还田和腐熟有机肥料，撒施到土壤表层后翻耕，与设施土壤混合均匀。
2)设施蔬菜减量施氮
在步骤1)的基础上，综合考虑蔬菜作物需氮量及灌溉水带入氮量，通过土壤养分的实时监测，严格控制氮肥用量，氮肥选自尿素和氯化铵的组合，一般每公顷施纯氮450-750kg，施肥方法选自测土配方施肥。番茄、黄瓜结合滴灌时，氮肥用量控制在525kg/hm2；常规灌溉时，氮肥用量控制在750kg/hm2。
应用例一
将实施例一中的施肥方法在2015年至2016年时间应用于大田生产，与目前生产中的农民常规技术模式进行比较。
供试番茄品种选择毛粉，供试黄瓜品种选择世纪星。
农民常规技术模式如下：施肥量、时间及方式完全按照农民习惯生产方式进行，基施有机肥4.6t/hm2，追肥(商品冲施肥)12次，化肥N投入790kg/hm2，灌溉(沟灌)19次，灌溉量为1240mm。技术模式按照实施例一中的执行，与农民常规技术在施肥时间、方式、灌溉量和其他管理方式上一致。
表1技术模式对黄瓜氮肥投入和土壤质量的影响
农民习惯技术模式如下：有机肥30t/hm2及化肥N 720kg/hm2，灌溉为畦灌，生长季共灌溉12次，总灌溉量为380mm，技术模式(畦灌)和技术模式(滴灌)按照实施例一中的执行，其中技术模式(畦灌)与农民习惯技术模式在施肥时间、方式、灌溉量和其他管理方式上一致，技术模式(滴灌)与农民习惯技术模式在施肥时间和其他管理方式上一致，追肥方式改冲施为滴灌，灌溉方式为滴灌，总灌溉量为300mm。
表2技术模式对设施番茄产量和温室气体排放的影响
由表1和表2可知，与农民常规技术相比，设施蔬菜“堆肥增碳控氮”技术模式，氮肥减施30％以上，肥料投入成本每公顷节约900元；土壤物种丰富度和酶活性显著增加，土壤碳氮比提高5％，土壤容重降低10％；在减少氮肥投入的基础上，番茄产量基本与农民常规平产；平均较农民常规技术每公顷年均增收2500元；设施番茄生产中，技术模式下N2O平均减排28.5％，N肥年均利用率提高近1倍。该技术具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

Claims (8)

1.设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，该方法包括：
1）设施菜地堆肥增碳
设施土壤增碳包括秸秆堆肥还田和施用腐熟有机肥料两部分，结合整地，将两部分施入土壤表层后翻耕，具体如下：
a）秸秆堆肥还田：选用C/N比在60-100范围的秸秆，按每公顷7.5-10 t的量将秸秆机械粉碎或切成＜5 cm长的小段，加入13.5-18 t清水、7.5-20 kg秸秆腐熟剂和37.5-50 kg尿素，混匀后在40-60℃下堆置24 h以上至秸秆腐熟；
b）腐熟有机肥料：每公顷腐熟有机肥料施用量与步骤a）中秸秆的质量比为1-2:1，折合成N为0.4-0.6 t；
c）结合整理地，将秸秆堆肥还田和腐熟有机肥料，撒施到土壤表层后翻耕，与设施土壤混合均匀；
设施蔬菜减量施氮
在步骤1）的基础上，综合考虑蔬菜作物需氮量及灌溉水带入氮量，通过土壤养分的实时监测，严格控制氮肥用量，一般每公顷施纯氮450-750 kg，施肥方法选自测土配方施肥。
2.根据权利要求1所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤a）中，秸秆选用风干秸秆，便于秸秆堆肥还田过程中含水量的控制。
3.根据权利要求1或2所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤a）中，所述秸秆选自玉米、小麦或水稻中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤a）中，采用铡草机或铡刀，将秸秆切成3～4 cm长的小段。
5.根据权利要求1或2所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤a）中，所述腐熟有机肥料选自牛粪、鸡粪、猪粪中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤2）中，结合滴灌时，氮肥用量控制在450-525 kg/hm2；常规灌溉时，氮肥用量控制在600-750 kg/hm2。
7.根据权利要求1或2所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤2）中，所述蔬菜作物选自茄果类蔬菜作物、或瓜类蔬菜作物。
8.根据权利要求1或2所述的设施蔬菜“堆肥增碳控氮”减排施肥方法，其特征在于，步骤a）中，所述秸秆腐熟剂组成包括强烈分解纤维素、半纤维素、木质素的嗜热、耐热细菌、真菌、放线菌和生物酶，用量为秸秆总量的1‰-2‰。
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