CN109757147B - 一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了农业（蔬菜）栽培技术领域内的一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，其特征在于包括如下步骤：对于因过量施用N肥导致土壤盐渍化的大棚；在大棚内种植适于表土充分湿润栽培的挺立生长型湿生作物；选择高碳含量的草本作物秸秆，将秸秆平铺在畦沟内；通过沟灌或喷淋使得畦面充分湿润、畦沟内短时间持水；在施肥、打药、采收等农事操作时，踩踏畦沟内的秸秆；当畦沟内秸秆腐解完且时间允许，若畦沟土表仍有紫球藻或绿苔，则继续往畦沟内添加秸秆；若畦沟内未见紫球藻或绿苔，则表示土壤盐渍化得到缓解。本发明能够实现耗解土壤中富余的NO₃ ^‑离子，缓解土壤盐渍化。

Description

一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法

技术领域

本发明属于农业（蔬菜）栽培技术领域，特别涉及一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法。

背景技术

目前，设施蔬菜连作障碍已成为蔬菜优质安全生产的瓶颈问题，土壤盐渍化是连作障碍的主要因素之一。生产过程中过量施肥、复种指数高和重茬严重，是产生土壤盐渍化的重要原因。与其他肥料相比，N肥是设施农业生产中施用最多、最集中的肥料。根据“盐随水走”的原理，在种植常规旱生蔬菜的情况下，以NO₃ ^-离子为主的土壤盐分主要在表土积聚，NO₃ ^-离子易溶于水，灌水后畦面土壤中多余水分向畦沟流淌，带着NO₃ ^-离子向畦沟内积聚，因此畦沟内表土的NO₃ ^-离子浓度最高。盐分浓度过高的标志可以从沟内出现绿苔（绿藻）和紫球藻而直观地体现，随着设施内土壤表面盐分的积聚，藻类的颜色会从嫩绿逐渐转为深绿和暗绿色，继而会间有紫红色，以至全为紫红色藻类所占有，土壤水分多处，愈益明显。一般先出现绿苔，盐分浓度大约为0.3%，继而出现紫球藻，则盐分浓度一般都在0.5%以上了。曾多次测定，紫球藻着生的0.5cm表土的含盐量，均在1％以上。

现有技术中，可用于缓解土壤盐渍化的秸秆生物反应堆技术，一是需要混合秸秆腐解菌、二是需要将秸秆深埋；用工量较大，比较费时。

中国专利数据库公开了一种解决设施农业连作障碍的耕作方法，其专利申请公布号为CN 103907422 A；该方法选取时间在每年 7-8 月农业大棚休闲季节；包含深翻埋畜禽粪便、秸秆，灌水，闷棚，放风，施入生物有机肥等关键步骤。该方法可降低土壤次生盐渍化，但是其不足之处在于：需要通过将秸秆切段、粉碎后通过耕翻与土壤混合、深埋，步骤复杂，实现操作成本较高。

中国专利数据库公开了一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法，其专利申请公布号为 CN 103597925 A；该方法以商品有机肥与秸秆混合，或秸秆与 1% 壳聚糖混合作为改良剂 ；按商品有机肥亩均施用量1 ～ 3 吨，秸秆亩均施用量0.2～0.6吨，壳聚糖溶液亩均施用量 1.1 ～ 3.3 吨，按一定的施用量混合配比方式，将商品有机肥与秸秆或秸秆与壳聚糖溶液充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。该方法能快速降解土壤盐分和改变土壤中的各类离子含量，但是其不足之处在于：将秸秆与肥料或壳聚糖溶液混合的步骤较为繁琐、成本较高。

申请公布号为CN 102349408 A的中国发明专利公开了一种干旱区盐渍化荒漠种植罗布麻的方法，该方法在盐渍化土壤环境铺设滴灌设施，按“一管一行”方式布设毛管滴灌带，以条播方式将罗布麻种子种植在毛管带两侧，在播种区覆盖秸秆并及时滴水，减少蒸发损失，节约了水资源，利用节水滴灌技术创造罗布麻种子萌发和幼苗生长的低盐环境，实现幼苗建植。该方法利用秸秆覆盖抑制水分蒸发结合滴管使土表盐分下渗而缓解表土盐渍化。

设施内浅水田土表覆盖稻麦秸秆技术，结合设施蔬菜水旱轮作防控连作障碍生态模式，在设施水生蔬菜行间土表覆盖稻麦秸秆，维持5cm左右水层，既能淹杀危害旱生蔬菜的病虫草害、降低其基数，又能利用秸秆腐解释放的养分提高当季水生蔬菜产量品质、或部分替代化学肥料，还能利用设施内高温高湿环境条件，加快秸秆腐解，改良土壤性质（严吴炜，2017），但需要维持浅水层，难以在水资源贫乏地区应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，能够通过种植湿生作物，将秸秆铺在畦沟内，通过经常性的喷淋或灌溉，使畦面及畦沟土表的NO₃ ^-离子溶解析出，与畦沟内的秸秆融合，从而加速秸秆腐解，实现耗解土壤中富余的NO₃ ^-离子，缓解土壤盐渍化。

本发明的目的是这样实现的：一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，包括如下步骤：

（1）选择因过量施用N肥导致土壤盐渍化的大棚；

（2）在大棚内种植适于表土充分湿润栽培的挺立生长型湿生作物；

（3）选择高碳含量的草本作物秸秆，将秸秆平铺在畦沟内；

（4）通过沟灌或喷淋使得畦面充分湿润、畦沟内短时间持水；

（5）在农事操作时，踩踏畦沟内的秸秆；

（6）当畦沟内秸秆腐解完，若畦沟表土仍有紫球藻或绿苔，则继续往畦沟内添加秸秆；若畦沟内未见紫球藻或绿苔，则表示土壤盐渍化得到缓解。

本发明的缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法通过种植湿生作物，在畦沟内撒铺秸秆，秸秆铺设高度以不影响种植作物生长为准，通过沟灌或喷淋后使得畦沟内短时间持水，积聚在表土层的NO₃ ^-离子会析出并溶解于畦沟内泥水中，与畦沟内下层的高碳含量的秸秆融合、上层的部分秸秆也能通过吸附水分而融合NO₃ ^-离子，踩踏既可促进融合秸秆和含有硝酸根离子的水融合，而且可以使秸秆破损而促进腐解，从而形成合理的C/N比促进秸秆腐解菌繁殖；畦沟内持水短时间下渗后避免长时间淹水形成厌氧环境、有利于好气性腐解菌繁殖、减少NO₃ ^-离子反硝化造成N肥浪费；大棚设施内的高温加上本方法造成的高湿环境可促进秸秆腐解菌繁殖、秸秆能较快腐解；有效耗解土壤中富余的NO₃ ^-离子，使之与秸秆腐解后形成优质有机肥。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：土壤中NO₃ ^-离子能溶解于水中，与短时间浸入水中的秸秆充分融合，避免长时间保持水层导致NO₃ ^-离子下渗或侧渗发生面源污染；简便易行，秸秆腐解后可及时添加；稻麦等秸秆量大易得，也可以利用没有相同病虫为害的蔬菜秸秆。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（1）中，通过观察前茬畦沟土表产生明显的绿苔或紫球藻，判定大棚的土壤盐渍化。出现绿苔时，土壤盐分浓度大约为0.3%，出现紫球藻时，则盐分浓度一般都在0.5%以上了。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中，本发明试验的湿生作物为蕹菜、湿栽水芹或芋。利用湿生作物生长需要较高土壤水分含量特性，需较高频率对土壤进行沟灌或喷淋，积聚在表土层的NO₃ ^-离子会析出并溶解于畦沟内水中。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（3）中，秸秆为稻秸秆或麦秸秆。稻、麦秸秆量大易得，获得成本低，可以直接铺设到畦沟中。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（4）中，每次沟灌或喷淋后，畦沟内的水在2~48h内下渗进土壤。田间持水根据土壤粘性不同，一般都会在1~2天的较短时间内下渗，沙性土壤下渗快些、粘性土壤下渗慢些；喷淋或沟灌使得畦沟内短时间持水的目的一是使土表的硝酸根离子溶解于水中，二是使秸秆吸附含有硝酸根离子的水形成C/N混和融合并促进腐解菌繁殖，三是畦沟内持水短时间下渗后避免淹水形成厌氧环境、有利于好气性腐解菌繁殖，四是少量持水即使下渗也不会大量外渗而致面源污染。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（5）中，农事操作为施肥、打药或采收。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（6）中，如果在让茬前有时间全部腐解，则添加秸秆；如果没有时间进行充分腐解、会影响让茬后耕翻，则不再添加秸秆。

具体实施方式

实施例1

选择畦沟土表出现紫球藻的大棚，经测定5cm表土含盐量为0.87%。

本实施例的缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，包括如下步骤：

（1）选择因过量施用N肥导致土壤盐渍化的大棚；通过观察前茬畦沟土表产生明显的紫球藻，判定大棚的土壤盐渍化；经测定5cm表土含盐量为0.8%、硝酸根离子含量为5500mg/kg；土质为沙壤土。

（2）春季3月上旬开始在大棚内种植适于表土充分湿润栽培的挺立生长型湿生作物芋（子芋类型）；

（3）5月上旬结合抑制子芋侧芽萌发，在子芋植株周边和畦沟内覆盖40cm年前晒干后收集存放在室内的稻草，畦面上子芋植株周边覆盖的稻草用于部分替代壅土、兼有耗解硝酸根离子的作用，畦沟内覆盖的稻草主要用于耗解硝酸根离子；

（4）通过喷淋使得畦面充分湿润、畦沟内约有5cm积水为止；停止喷淋后，畦沟内的持水在2h内下渗进土壤；

（5）晴天条件下每隔2-3天重复（4）的操作，阴雨天则相应延长；

（6）在有其它田间操作如追肥、打药时，在畦沟内踩踏以促进稻草秸秆与含有硝酸根离子的泥水混合；

（7）观察到畦沟内稻草下陷（腐解）较快，7月下旬已全部腐解，畦沟土表未见绿苔产生；畦面上则仍有较多稻草尚未腐解；

（8）8月上旬子芋采收前取5cm表土测定，含盐量分别为畦面0.23%、畦沟0.12%，硝酸根离子含量分别为畦面638mg/kg、畦沟485 mg/kg。

实施例2

选择畦沟土表出现绿苔的大棚，经测定5cm表土含盐量为1.32%。

本实施例的缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，包括如下步骤：

（1）选择因过量施用N肥导致土壤盐渍化的大棚；通过观察前茬畦沟土表产生明显的绿苔，判定大棚的土壤盐渍化；经测定5cm表土含盐量为1.32%、硝酸根离子含量为3600mg/kg；土质为粘壤土。

（2）春季2月上旬开始在大棚内直播蕹菜，常规旱栽管理；

（3）3月下旬棚内晴天中午温度超过30℃时，在畦沟内撒铺年前晒干后收集存放在室内的稻秸秆，稻秸秆厚度与畦面持平；

（4）通过沟灌使得畦面充分湿润、停止灌水后水流停滞时畦沟内约有5-10cm积水，畦沟内的持水在48h内下渗进土壤；

（5）晴天条件下每隔5-7天重复（4）的操作，阴雨天则相应延长；

（6）在有其它田间操作如追肥、采收时，在畦沟内踩踏以促进稻秸秆与含有硝酸根离子的泥水混合；

（7）6月中旬稻秸秆已全部腐解，畦沟近畦面的土表仍见有绿苔产生，表示土壤仍有中度盐渍化；

（8）正值小麦收获季节，收集机械收割后打捆的小麦秸秆、秸秆长度15-20cm，重复（3）-（6）的操作；

（9）8月中旬蕹菜种植结束让茬前取5cm表土测定，硝酸根离子含量分别为畦面586mg/kg、畦沟425 mg/kg。

实施例3

选择畦沟土表出现绿苔的大棚，经测定5cm表土含盐量为0.58%。

本实施例的缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，包括如下步骤：

（1）8月下旬在大棚内种植湿栽水芹，9月下旬发现畦沟土表有明显绿苔，经测定5cm表土含盐量为0.58%、硝酸根离子含量为4300mg/kg；土质为壤土（沙壤土和粘壤土的中间形态）；

（2）10月下旬正值水稻收获季节，畦沟内覆盖机械收割水稻时打捆的水稻秸秆、秸杆长度15-20cm，秸秆厚度与畦面持平；

（3）通过喷淋使得畦面充分湿润、畦沟内约有3-5cm积水为止；喷淋结束后，畦沟内的持水在9h内下渗进土壤；

（4）当畦面表土开始发白，表示畦面土壤湿度低于90%，重复（3）的操作；

（5）在有其它田间操作如追肥、打药、采收时，在畦沟内踩踏以促进稻秸秆与含有硝酸根离子的泥水混合；

（6）翌年4月上旬湿栽水芹结束种植让茬前取5cm表土测定，含盐量分别为畦面0.35%、畦沟0.12%，硝酸根离子含量分别为畦面296mg/kg、畦沟162 mg/kg。

从各实施例可以得知，通过本方法处理后的土表含盐量、硝酸根离子含量都会下降，因此本方法可以缓解设施土壤盐渍化的问题。

本发明的优点在于：（1）利用土壤中硝酸根离子易溶解于水中的原理，与短时间浸入水中的秸秆充分融合，利用设施内高温高湿环境促进腐解菌繁殖及秸秆腐解；（2）湿润栽培作物灌溉需水量较低，可在国内现有土壤栽培的设施蔬菜基地应用。（3）喷淋主要溶解畦面表层土壤中的硝酸根离子进入畦沟内与秸秆融合供腐解菌繁殖而转化为不易流失的铵态氮，沟灌则主要耗解畦沟内积聚、又不易被作物吸收利用的硝酸根离子。（4）既能避免淹水栽培长时间保持水层导致硝酸根离子大量下渗或侧渗导致面源污染；又能有效耗解土壤中富余的硝酸根离子，使之与秸秆腐解后形成优质有机肥、减少硝酸根离子反硝化造成N肥浪费；（5）简便易行，秸秆腐解后可根据盐渍化缓解效果、之前秸秆腐解速率和作物让茬时间等综合考量后再次添加相应秸秆；（6）覆盖秸秆后既便于在畦沟内行走而不易在鞋上粘粘烂泥，畦沟内踩踏秸秆又能促进秸秆与硝酸根离子融合；（7）稻麦等秸秆量大易得。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，例如本发明所指的“秸秆”，可以是容易腐解的稻麦秸秆，也可以选用瓜类、豆类等草本蔬菜秸秆，若是蔬菜秸秆如芦笋秸秆有分叉，则应先行适当切段再铺设到畦沟内而避免影响种植作物的正常生长和工人的田间操作，且应避免有相同病虫为害的种类，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种缓解土壤盐渍化的秸秆利用方法，包括如下步骤：

（1）选择因过量施用N肥导致土壤盐渍化的大棚；通过观察前茬畦沟土表产生明显的紫球藻，判定大棚的土壤盐渍化；经测定5cm表土含盐量为0.8%、硝酸根离子含量为5500mg/kg；土质为沙壤土；

（2）春季3月上旬开始在大棚内种植适于表土充分湿润栽培的挺立生长型湿生作物芋；

（3）5月上旬结合抑制子芋侧芽萌发，在子芋植株周边和畦沟内覆盖40cm年前晒干后收集存放在室内的稻草，畦面上子芋植株周边覆盖的稻草用于部分替代壅土、兼有耗解硝酸根离子的作用，畦沟内覆盖的稻草主要用于耗解硝酸根离子；

（4）通过喷淋使得畦面充分湿润、畦沟内有5cm积水为止；停止喷淋后，畦沟内的持水在2h内下渗进土壤；

（5）晴天条件下每隔2-3天重复（4）的操作，阴雨天则相应延长；

（6）在有其它田间操作追肥、打药时，在畦沟内踩踏以促进稻草秸秆与含有硝酸根离子的泥水混合；

（7）观察到畦沟内稻草下陷腐解较快，7月下旬已全部腐解，畦沟土表未见绿苔产生；畦面上则仍有较多稻草尚未腐解；

（8）8月上旬子芋采收前取5cm表土测定，含盐量分别为畦面0.23%、畦沟0.12%，硝酸根离子含量分别为畦面638mg/kg、畦沟485 mg/kg。