CN107580819A - 一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法，包含以下几个步骤：1)构建土层的结构；2)对土壤的pH值进行改良；3)快速提升土壤中的有机质含量。经过土壤改良后的新垦造水田单产的每亩产量与南方地区传统水稻田的产量基本一致，极大提高了土壤肥力的可持续性，具有良好的保水性能。

Description

一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法

技术领域

本发明涉及土壤改良领域，特别涉及一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法。

背景技术

我国水稻主产区包括东北地区、长江流域和珠江流域，水稻播种面积约占全国粮食作物面积的四分之一，其产量则占到了粮食作物的一半以上。水稻除可食用外，还可以用于酿酒、制糖和饲料。水稻土的形成受到人为活动和自然成土因素的双重作用，在长期淹水种稻的条件下形成了氧化与还原环境的不断交替。随着种植过程中水稻土物质的不断淋溶、淀积，水稻田土壤会相应形成特有剖面特征，通常下层土壤较为粘重。水稻土的地域分布广泛，母土多种多样，母土间有机质和其他养分含量差异很大，但在其成土过程中逐步规格化，大大缩小了有机质和养分含量的差距，趋于一致和稳定。由于水稻土形成过程中存在的规格化现象，这也为水稻土人工快速构建技术的标准化推广提供了可能性。

适合水稻种植的耕作层土壤条件主要考虑以下参数，土壤pH值、土壤质地、土壤容重、土层厚度和有机质含量等。土壤pH值以5.0～6.5为宜，土壤质地最低需达到砂壤土，土壤容重以1.0～1.4g/cm3为宜，耕作层土壤厚度需大于15cm，土壤有机质含量需达到1％以上(部分地区需达到1.5％以上)。因此水稻田耕作层的快速构建需具体考虑上述各参数，在实际操作中需结合客土、土壤改良等相关技术手段，构建适宜于水稻生长的耕作层。

发明内容

本发明的目的在于公开一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法。

本发明所采取的技术方案是：一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法，包含以下几个步骤：1)构建土层的结构；2)对土壤的pH值进行改良；3)快速提升土壤中的有机质含量。

优选的，土层的结构分为五层，分别是细沙、黄壤土、塘泥、犁地层、母土层。

优选的，细沙层8cm、黄壤土8cm、塘泥8cm、犁地层10cm。

优选的，土层的结构分为三层，分别是砂土和黏土混合层、犁地层、母土层。

优选的，砂土和黏土混合层20cm，犁地层10cm。

优选的，土壤的pH值进行改良的方法是：采样获得土壤的pH，对于pH<5的土壤，土掺入生石灰。

优选的，采样的方法是：在田块中央设置1个采样点，然后将田块平方为4小块，在每个小块的中央均设置1个采样点。利用环刀采集环状土样，并采集0～20cm深度土壤，5个采样点的土壤样品分别作为5个平行样，送检测单位进行土壤样品分析，最终结果取平均值。

优选的，掺入生石灰的用量通过下式进行计算：

M＝S×d×ρ_b×(CEC÷100)×(1-BS)×CaO×(1/2)；其中，M为生石灰需要量，S为水稻田总面积， d为耕作层厚度，ρ_b为土壤容重，CEC为离子交换量，BS为盐基饱和度，CaO为生石灰的摩尔质量，1/2为实验室测定值与田间实际情况的差异系数。

优选的，快速提升土壤中的有机质含量的方法是：将植物质有机肥、生物炭按比例充分混合后，借助田间加样机，将所得混合物均匀铺洒在田块上；随后使用耙地机在田块上反复耙地2～3次，充分混匀。

优选的，植物质有机肥的施加量可按照以下公式进行计算：

T＝{S×d×ρ_b×[C_e×(1+30％)-C_0]-S×1kg/m^2}÷50％；其中，T为植物质有机肥的需要量，S 为水稻田总面积，d为耕作层厚度，ρ_b为土壤容重，C_e为土壤有机质的考核标准，C_0 为耕作土层构建完成后取样测定的土壤有机质含量，30％为考虑工程损耗的目标加成，1kg/m²为生物炭施加后对每平米水稻田的有机质增加量，50％为植物质有机肥的有机质含量。

本发明的有益效果是：经过土壤改良后的新垦造水田单产的每亩产量与南方地区传统水稻田的产量基本一致，极大提高了土壤肥力的可持续性，具有良好的保水性能。

附图说明

图1为土层结构图1。

图2为土层结构图2。

图3为采样方法示意图。

具体实施方式

1土层构建

本底土壤若过砂或过粘，可相应通过掺入粘土或砂土的方式对土壤质地进行改良，结合前期的本底土壤质地分析结果，以实现砂粒含量达到50％为构建目标。考虑到工程成本问题，应首先遵循就地取材的原则，其次再考虑从外地运土的方式。

在本底土壤条件较差且需完全采用客土法方能实现耕作土层构建的情况下，可采用如下两个方案进行耕作土层构建。

1)原料包括2种，粘土、砂土。取上述2类土壤，借助建筑搅拌机，按照1:1的比例混合，然后按照20cm的厚度均匀铺于新垦造水田(如图1)。2种土的土方挖取量均按照以下公式计算：

土方挖取量＝水稻田面积×0.1(m)

2)原料包括3种，塘泥、黄壤土和砂土。取上述3种材料，按照塘泥、黄壤土、砂土的顺序依次铺设于新垦造水田的犁地层上，铺设厚度均为8cm(如图2)。

随后借助农用旋耕机反复耙地4～5次，使三种材料混合均匀。3种材料的土方挖取量均按照以下公式计算：

土方挖取量＝水稻田面积×0.08(m)

2土壤pH值的改良：

耕作土层构建完成后，需首先取土测定土壤相关指标，具体包括：土壤pH值、土壤容重 (ρ_b)、离子交换量(CEC)和盐基饱和度(BS)。土壤样品的采集采用对角线法，田块中共设置5个土壤采样点(如图3)：

在田块中央设置1个采样点，然后将田块平方为4小块，在每个小块的中央均设置1个采样点。利用环刀采集环状土样，并采集0～20cm土壤(5个采样点的土壤样品分别作为5个平行样)，送检测单位进行土壤样品分析，最终结果取平均值。

对于过酸土壤(pH<5)，土壤pH值的改良以掺入生石灰作为改良方式，生石灰的施加量通过下式进行计算：

M＝S×d×ρ_b×(CEC÷100)×(1-BS)×CaO×(1/2)

其中，M为生石灰需要量(kg)，S为水稻田总面积(m²)，d为耕作层厚度(m)，ρ_b为土壤容重(kg/m³)，CEC为离子交换量(cmol/kg)，BS为盐基饱和度(％)，CaO为生石灰的摩尔质量(0.056kg/mol)，1/2为实验室测定值与田间实际情况的差异系数。

生石灰施加方法：均匀铺洒生石灰，施撒后借助农用旋耕机翻耕入土，翻耕深度以20厘米较为合适。石灰施加后，间隔3～4天方可进行有机肥及其他土壤改良剂的施加作业。

3耕作层有机质的快速提升：

耕作土层构建完成后，需首先取土测定土壤有机质含量，土壤样品采集以“(2)土壤pH 值的改良”中所列方法进行。

用于土壤有机质提升的改良材料包括2种，生物炭和植物质有机肥。二者皆可作为碳源，同时生物炭作为土壤改良剂还可以起到保水保肥、降低有机质损失速率和提高肥效的作用。生物炭施加量为1吨/亩，考虑到市面上生物炭产品的有机碳含量一般约为33％，按每亩施加 1吨计算，约可使每平方米农田增加1kg有机质。此外，市面上植物质有机肥的有机质含量一般为50％。

新垦造水稻田耕作层土壤有机质的考核标准通常为1％，但对于沿海台地区水稻田土壤的有机质含量考核标准为1.5％，此外在不同文件中也相应存在不同标准，因此需具体问题具体分析。考虑到工程作业的损耗，实际达成目标需有30％的加成，故植物质有机肥的施加量可按照以下公式进行计算：

T＝{S×d×ρ_b×[C_e×(1+30％)-C₀]-S×1kg/m²}÷50％

其中，T为植物质有机肥的需要量(kg)，S为水稻田总面积(m²)，d为耕作层厚度(m)，ρ_b为土壤容重(kg/m³)，C_e为土壤有机质的考核标准(1％、1.5％或其他数值)，C₀为耕作土层构建完成后取样测定的土壤有机质含量(％)，30％为考虑工程损耗的目标加成，1kg/m²为生物炭施加后对每平米水稻田的有机质增加量，50％为植物质有机肥的有机质含量。

生物炭和植物质有机肥的施加方法：将植物质有机肥、生物炭按比例充分混合后，借助田间加样机(带漏斗)，将所得混合物均匀铺洒在田块上。随后使用耙地机在田块上反复耙地 2～3次，使耕作层土壤与“生物炭+植物质有机肥”混合物充分混匀。

4、效果分析：

新垦造水田在各项验收参数上，均符合《广东省土地整治垦造水田建设标准(试行)》的具体要求。比如，土壤有机质含量可达2％，耕作层厚度大于15cm，土壤质地为砂壤土，土壤容重在1.2～1.3g/cm³之间，土壤pH值在5.5～6.0之间，土壤重金属含量符合《GB15618-1995 土壤环境质量标准》。

垦造前的田块基本不可用于水稻种植，种植其他作物的产量也十分低。经过土壤改良后的新垦造水田单产的每亩产量大于800斤，略高于或与南方地区传统水稻田的产量基本一致。土壤改良措施完成后，土壤肥力的损耗速率约较传统水稻田低30～50％，极大提高了土壤肥力的可持续性。种植过程中，新垦造水田的水面下降速率大约为每天0.5～1cm，与传统水稻田的每天1～2cm的水面下降速率相比，新垦造水稻田的保水性能较好。

Claims (10)

1.一种新垦造水稻田耕作层快速构建的方法，包含以下几个步骤：1)构建土层的结构；2)对土壤的pH值进行改良；3)快速提升土壤中的有机质含量。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，土层的结构从地表到地下依次分为五层，分别是细沙、黄壤土、塘泥、犁地层、母土层。

3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，细沙层8cm、黄壤土8cm、塘泥8cm、犁地层10cm。

4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，土层的结构从地表到地下依次分为三层，分别是砂土和黏土混合层、犁地层、母土层。

5.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于，砂土和黏土混合层20cm，犁地层10cm。

6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，土壤的pH值进行改良的方法是：采样获得土壤的pH，当土壤pH<5时，掺入生石灰。

7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，采样的方法是：在田块中央设置1个采样点，然后将田块平分为4小块，在每个小块的中央均设置1个采样点；采集0～20cm深度土壤，5个采样点的土壤样品分别作为5个平行样，送检测单位进行土壤样品分析，最终结果取平均值。

8.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，掺入生石灰的用量通过下式进行计算：M＝S×d×ρ_b×(CEC÷100)×(1-BS)×CaO×(1/2)；其中，M为生石灰需要量，S为水稻田总面积，d为耕作层厚度，ρ_b为土壤容重，CEC为离子交换量，BS为盐基饱和度，CaO为生石灰的摩尔质量，1/2为实验室测定值与田间实际情况的差异系数。

9.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，快速提升土壤中的有机质含量的方法是：将植物质有机肥、生物炭充分混合后，铺洒在田块上；反复耙地2～3次。

10.根据权利要求9所述的构建方法，其特征在于，植物质有机肥的施加量可按照以下公式进行计算：T＝{S×d×ρ_b×[C_e×(1+30％)-C₀]-S×1kg/m²}÷50％；其中，T为植物质有机肥的需要量，S为水稻田总面积，d为耕作层厚度，ρ_b为土壤容重，C_e为土壤有机质的考核标准，C₀为耕作土层构建完成后取样测定的土壤有机质含量，30％为考虑工程损耗的目标加成，1kg/m²为生物炭施加后对每平米水稻田的有机质增加量，50％为植物质有机肥的有机质含量。