CN113316987A - 一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法 - Google Patents
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- A01B79/00—Methods for working soil
- A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
Abstract
本发明属于土壤培肥的技术领域,本发明提供了一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法。包括如下步骤:(1)秸秆还田第一年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为40~50cm;(2)秸秆还田第二年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为30~35cm;(3)秸秆还田第三年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为15~20cm;(4)以步骤(1)~(3)为一个轮回,以后按上述顺序进行秸秆还田。本发明提供的秸秆还田培肥土壤耕层的方法能够显著提高作物产量,试验期间玉米平均产量为10762kg/hm2,与免耕相比增产了64.76%,大豆平均产量为3330kg/hm2,与免耕相比增产了34.93%。
Description
技术领域
本发明涉及土壤培肥的技术领域,尤其涉及一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法。
背景技术
我国东北黑土地是世界上最肥沃的土壤之一,土壤环境质量良好,适合优质农产品生产。东北黑土地是我国粮食安全的压舱石,粮食产量占全国的1/4,商品粮占全国的1/4,调出粮占全国的1/3。黑土地的开发始于清朝末年,开垦十分缓慢,第一次大面积开垦始于20世纪50年代末至60年代初。开垦初期错误的认为肥沃的黑土地可以在没有任何投入的情况下持续利用,进而以掠夺性的生产方式贯穿整个黑土地的开垦过程中,导致东北黑土地质量快速下降,生产上必须依赖投入大量的化肥才能获得高产。至此,人们意识到肥沃的黑土地并不是取之不尽的自然资源,也提出了众多的保护措施。
目前,东北黑土地的主要保护和培肥措施有:作物轮作、有机肥还田、秸秆还田等方式。通过作物轮作能够保持土壤肥力、改善土壤结构、降低病虫害发生、缩短或缩小有害生物链和生物网,但是在实际种植过程中,人们为了追求更高的经济效益,一般会选择连作经济效益更高的作物,往往忽视了轮作的效益;有机肥还田能够提高土壤养分含量,增加黑土地表层腐殖质,有利于黑土地的保育,但有机肥多以畜禽粪便为原料,尤其是养殖场的畜禽粪污含有超量的重金属,例如,牛粪中重金属Cu和Zn的含量分别为200和800mg/kg;猪粪中Cu、Zn、Cd和As的平均含量分别为506、2088、0.83和9.1mg/kg;鸡粪中Cu、Zn、Cd和As的平均含量分别为61、429、0.53、11.31mg/kg。重金属超标的畜禽粪便若是被作为黑土地保护中的有机肥培肥土壤,一段时间后重金属累计增加,土壤就会被严重污染。而秸秆还田会比有机肥还田更加安全,目前,秸秆还田的主要方式有:秸秆离田沤制有机肥、秸秆覆盖还田和秸秆混土还田。秸秆离田沤制有机肥操作复杂、沤制工艺不易控制,且需要专门的设备和技术人员,因此限制了农民的使用;秸秆覆盖还田操作简单,只需将收割的秸秆覆盖在农田上即可,但是秸秆覆盖地面后,土壤解冻提温慢,影响种子发芽出苗,同时还存在春季播种困难的问题,该项技术的应用也受到了限制。秸秆混土还田是将秸秆与土壤混合后还田的方法,该方法不仅操作简单,而且不会影响土壤解冻提温、种子发芽出苗,更不会影响春耕。但是秸秆混土还田后,也不必然能够起到保水保墒、改善土壤结构的作用。例如,秸秆还田深度过浅时,不仅不能增加土壤养分,还会容易跑墒,加速原有养分的流失。因此,有必要提供一种有效的秸秆还田方式,保护东北黑土地、提高黑土地质量。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供了一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,包括如下步骤:
(1)秸秆还田第一年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为40~50cm;
(2)秸秆还田第二年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为30~35cm;
(3)秸秆还田第三年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为15~20cm;
(4)以步骤(1)~(3)为一个轮回,以后按上述顺序进行秸秆还田。
优选的,秸秆还田第一年所述秸秆的长度为6~8cm;秸秆还田第二年所述秸秆的长度为4~6cm;秸秆还田第三年所述秸秆的长度为2~4cm。
优选的,秸秆还田第一年所述秸秆的还田量为12~15t/hm2;秸秆还田第二年所述秸秆的还田量为8~10t/hm2;秸秆还田第三年所述秸秆的还田量为8~10t/hm2。
优选的,步骤(1)~(3)中所述秸秆随秋整地翻入土壤后,还进行第二次翻耕。
优选的,所述第二次翻耕的深度与第一次翻耕的深度相同。
优选的,所述第二次翻耕在第一次翻耕后的2~5天进行。
优选的,所述土壤为东北黑土地。
本发明提供的秸秆还田培肥土壤耕层的方法能够提高土壤耕层中的有机质含量和土壤含水量、降低土壤容重,能够显著提高作物产量,试验期间玉米平均产量为10762kg/hm2,与免耕相比增产了64.76%,大豆平均产量为3330kg/hm2,与免耕相比增产了34.93%。
具体实施方式
本发明提供了一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,包括如下步骤:
(1)秸秆还田第一年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为40~50cm;
(2)秸秆还田第二年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为30~35cm;
(3)秸秆还田第三年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为15~20cm;
(4)以步骤(1)~(3)为一个轮回,以后按上述顺序进行秸秆还田。
在本发明中,在秸秆还田第一年,所述翻耕深度优选为40~50cm,进一步优选为40cm、41cm、42cm、43cm、44cm、45cm、46cm、47cm、48cm、49cm、50cm,再进一步优选为50cm。
在本发明中,在秸秆还田第一年,所述秸秆的长度优选为6~8cm,进一步优选为6cm、7cm、8cm,再进一步优选为7cm。
在本发明中,在秸秆还田第一年,所述秸秆的还田量优选为12~15t/hm2,进一步优选为12t/hm2、13t/hm2、14t/hm2、15t/hm2,再进一步优选为12t/hm2。
在本发明中,在秸秆还田第二年,所述翻耕深度优选为30~35cm,进一步优选为30cm、31cm、32cm、33cm、34cm、35cm,再进一步优选为35cm。
在本发明中,在秸秆还田的第二年,所述秸秆的长度优选为4~6cm,进一步优选为4cm、5cm、6cm,再进一步优选为5cm。
在本发明中,在秸秆还田第二年,所述秸秆的还田量优选为8~10t/hm2,进一步优选为8t/hm2、9t/hm2、10t/hm2,再进一步优选为10t/hm2。
在本发明中,在秸秆还田第三年,所述翻耕的深度优选为15~20cm,进一步优选为15cm、16cm、17cm、18cm、19cm、20cm,再进一步优选为20cm。
在本发明中,在秸秆还田第三年,所述秸秆的长度优选为2~4cm,进一步优选为2cm、3cm、4cm,再进一步优选为3cm。
在本发明中,在秸秆还田第三年,所述秸秆的还田量优选为8~10t/hm2,进一步优选为8t/hm2、9t/hm2、10t/hm2,再进一步优选为8t/hm2。
本发明以步骤(1)~(3)为一个轮回,以后按上述顺序进行秸秆还田。
本发明在步骤(1)~(3)中所述秸秆随秋整地翻入土壤后,还优选进行第二次翻耕。
在本发明中,所述第二次翻耕的深度与第一次翻耕的深度相同。
在本发明中,所述第二次翻耕优选在第一次翻耕后的2~5天进行,进一步优选为第一次翻耕后的2~3天进行,再进一步优选为第一次翻耕后的第3天进行。
在本发明中,所述土壤优选为东北黑土地。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例的试验设置于中国东北黑土地中心地带,行政隶属于黑龙江省海伦市胜利村。该区域属于温带大陆性季风气候,年平均降水量为550mm,降水集中在7~9月份,年均有效积温2450℃,年均日照时数2600h~2800h,年无霜期125d。土壤类型为中厚层黑土。试验始于2008年10月份,秋季收获后。
本试验设置三个试验区,试验区一为试验组(即按照本发明的方法进行耕作的试验田),试验区二和三为对照组;试验开始前测得三个试验区的土壤有机质含量、土壤含水量、土壤容重,数据见表1。
表1试验前三个试验区的土壤有机质含量、土壤含水量、土壤容重
项目 | 试验区一 | 试验区二 | 试验区三 |
土壤有机质含量/g/kg | 36.50 | 36.35 | 36.14 |
土壤含水量/mm | 31.25 | 31.10 | 30.89 |
土壤容重/g/cm<sup>3</sup> | 1.13 | 1.15 | 1.12 |
注:表中土壤有机质含量和土壤容重均是0~35cm土层处的数据;土壤含水量为0~15cm处的数据,下同。
试验区一至三的具体耕作方式如下:
试验区一:
2008年10月将玉米秸秆处理成7cm,按照12t/hm2还田,并随秋整地翻入土壤,深耕50cm,深耕后的第3天再次深耕50cm,翌年5月播种;
2009年10月将玉米秸秆处理成5cm,按照10t/hm2还田,并随秋整地翻入土壤,深耕35cm,深耕后的第2天再次深耕35cm,翌年5月播种;
2010年10月将玉米秸秆处理成3cm,按照8t/hm2还田,并随秋整地翻入土壤,浅耕20cm,浅耕后的第3天再次浅耕20cm,翌年5月播种;
以2008年秋~2011年春的耕作模式为一个轮回,2011年秋~2014春年按照上述轮回耕作。
试验区二:连续六年(2008秋~2014年春)将玉米秸秆处理成5cm,按照10t/hm2还田,随秋整地翻入土壤,深耕35cm,深耕后的第2天再次深耕35cm,翌年5月播种。
试验区三:免耕,翌年5月播种。
为防止连作导致的病虫害问题,本试验每连作2年玉米后轮作1年大豆;即2009年、2010年、2012年、2013年种植玉米,2011年和2014年种植大豆。收获后统计不同年份不同试验区玉米和大豆的产量,如表2。
表2 2009~2014年产量统计结果
由表2可知,试验区一玉米平均产量为10762kg/hm2,试验区二玉米平均产量为9904.5kg/hm2,试验区三玉米平均产量为6532kg/hm2。与试验区三相比试验区二的玉米产量平均增产51.63%,试验区一的玉米产量平均增产64.76%。试验区一大豆平均产量为3330kg/hm2;试验区二大豆平均产量为2769kg/hm2;试验区三大豆平均产量为2468kg/hm2;与试验区三相比试验区二的大豆产量平均增产12.20%,试验区一的大豆产量平均增产34.93%。由此可见,秸秆混土还田处理相比于免耕处理能够大幅度提高作物产量,而本发明提供的以三年为一轮回的不同翻耕深度和不同秸秆还田量的秸秆还田方式相比于每年均按照同一翻耕深度同一秸秆还田量的秸秆还田方式更能够提高作物产量。
耕作6年后,即2014年秋季收获后,在每个试验区取6个土样,混合为一个样品,测定土壤有机质含量、土壤含水量和土壤容重。测定结果如表3。
表3不同试验区6年后的土壤有机质含量、土壤含水量和土壤容重
项目 | 试验区一 | 试验区二 | 试验区三 |
土壤有机质含量/g/kg | 39.53 | 38.87 | 33.31 |
土壤含水量/mm | 35.26 | 33.21 | 31.53 |
土壤容重/g/cm<sup>3</sup> | 0.95 | 1.03 | 1.19 |
由表1和表3的测定结果可知,(1)6年后的土壤有机质含量相比于试验开始前,试验区一增加了3.03g/kg,增长了8.3%;试验区二增加了2.52g/kg,增长了6.9%;但试验区三减少了2.83g/kg,降低了7.8%;(2)6年后的土壤含水量相比于试验开始前,试验区一增加了4.01mm,增长了12.83%;试验区二增加了2.11mm,增长了6.78%;试验区三增加了0.64mm,增长了2.07%;(3)6年后的土壤容重相比于试验开始前,试验区一减少了0.18,下降了15.93%;试验区二减少了0.12,下降了10.43%;但试验区三增加了0.07,增长了6.25%。
由上述实施例可知,本发明提供的秸秆还田培肥土壤耕层的方法能够提高土壤耕层中的有机质含量和土壤含水量、降低土壤容重,对提高作物产量具有显著作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)秸秆还田第一年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为40~50cm;
(2)秸秆还田第二年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为30~35cm;
(3)秸秆还田第三年,秸秆随秋整地翻入土壤,翻耕深度为15~20cm;
(4)以步骤(1)~(3)为一个轮回,以后按上述顺序进行秸秆还田。
2.如权利要求1所述的一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,秸秆还田第一年所述秸秆的长度为6~8cm;秸秆还田第二年所述秸秆的长度为4~6cm;秸秆还田第三年所述秸秆的长度为2~4cm。
3.如权利要求1或2所述的一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,秸秆还田第一年所述秸秆的还田量为12~15t/hm2;秸秆还田第二年所述秸秆的还田量为8~10t/hm2;秸秆还田第三年所述秸秆的还田量为8~10t/hm2。
4.如权利要求1所述的一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,步骤(1)~(3)中所述秸秆随秋整地翻入土壤后,还进行第二次翻耕。
5.如权利要求4所述的一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,所述第二次翻耕的深度与第一次翻耕的深度相同。
6.如权利要求4或5所述的一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,所述第二次翻耕在第一次翻耕后的2~5天进行。
7.如权利要求1所述的一种秸秆还田培肥土壤耕层的方法,其特征在于,所述土壤为东北黑土地。
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