CN113951077A

CN113951077A - 一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法

Info

Publication number: CN113951077A
Application number: CN202111324062.4A
Authority: CN
Inventors: 邓小华; 王新月; 张阳; 张仲文; 谢会雅; 肖汉乾; 江智敏; 章程; 黄杰; 邓永晟
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-01-21

Abstract

本发明公开一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，本发明通过垂直深旋耕、施用石灰、施用秸秆腐解剂、覆盖黑色地膜等各个步骤及参数的协同配合，激发晚稻秸秆快速腐解，达到晚稻秸秆资源化利用提高稻田土壤养分，秸秆腐解养分释放强度与烤烟养分需求吻合，促进烤烟早生快发和正常落黄成熟，提高烟叶产量和工业可用性，保证烤烟优质丰产，减少晚稻秸秆焚烧对环境污染。

Description

一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法

技术领域

本发明涉及农业种植技术领域，尤其涉及一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法。

背景技术

烟稻复种(在一年内，烤烟收获后再种植水稻)是南方烟区主要种植模式。由于晚稻多是采用机械化收割，留稻桩较高(40cm以上)，如何将晚稻秸秆资源化利用提高土壤有机质和改良土壤，其处理方式一直是生产中的痛点。

针对上述问题的解决方法有：焚烧晚稻秸秆，或将晚稻秸秆移出田外制作有机肥还田。而焚烧晚稻秸秆因污染环境和浪费秸秆资源，已被严格禁止的。

而晚稻秸秆移出田外制作有机肥还田，则存在①收集稻秸(包括较高的稻桩和粉碎的稻穗)困难且需要较高人工成本；②通过堆沤制作有机肥需要一定技术和生产资料成本；③将堆沤好的有机肥还田，不仅劳动强度大，而且有机肥较难在大田分布均匀，还会在旋耕时缠绕旋耕刀片。特别是在目前从事农业生产人员减少和劳动力成本趋高的南方稻作烟区，晚稻秸秆移出田外制作有机肥还田，采用此方法成本较高，其优势荡然无存，烟农无法接受，因此将此方法在稻作烟区继续推广存有非常大的困难。

因此直接在晚稻田翻耕起垄的方法更具有优势，目前，烟区采用较多的方法是直接在晚稻田翻耕起垄，一般采用先旋耕再起垄的两步法，也有采用旋耕起垄一体机的一步法。无论是两步法还是一步法耕作，晚稻秸秆没有扎短、大部分裸露，加之冬季温度低和垄体水分时多时少，不利土壤微生物活动，至第二年春季移栽烟苗时，晚稻秸秆几乎没有腐烂。这些没有腐烂的晚稻秸秆在春季腐解过程中，参与腐解的微生物与烟苗生长存在争氮矛盾，影响烟苗早生快发；随着晚稻秸秆在烟田的缓慢腐解，至烤烟成熟期晚稻秸秆腐烂释放的养分强度大，烤烟难以分层落黄成熟，导致烟叶质量下降和上部烟叶的烟碱含量偏高，影响烟叶的工业可用性。与此同时，没有腐烂的稻桩成为害虫越冬的场所，导致第二年虫害发生加剧。一般旋耕机械为水平旋耕机，翻耕层浅(13-15cm)，垄体矮而不饱满，且土块大，不利烤烟根系发育，对烤烟早生快发和稳定产量不利。因此，在晚稻田直接旋耕起垄，让晚稻秸秆自然腐烂还田，也存在许多弊端。

发明内容

因此，基于以上背景，本发明提供一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其既可加速秸秆腐解早提供养分，以可解决原位旋耕还田中秸秆腐解慢导致养分释放与烤烟养分需求强度不吻合等，又可加深耕层，还可减少养分流失和田间杂草，促进烤烟早生快发，保证稻茬烤烟优质丰产。

本发明提供的技术方案为：

一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其包括如下步骤：

S1：选择晚稻收割后0-30d；

S2：在稻田上均匀撒施石灰以降酸促腐解；

S3：在稻田上均匀撒施腐解剂激发秸秆腐解；

S4：对稻田进行旋耕和起垄，旋耕深度控制在30-40cm，起垄高度控制在35-45cm，垄体饱满；

S5：在垄体上覆盖黑色除草地膜，地膜幅宽110-120cm，压实四周密封地膜；

S6：第2年春天，不揭膜直接在垄体上开穴施基肥，移栽烟苗即可。

进一步地，步骤S1中的稻田土壤水分含量25％-30％。

进一步地，步骤S4中采用垂直深旋耕起垄一体机或粉垄深耕深松机对稻田进行旋耕和起垄。

进一步地，步骤S2中的石灰可采用生石灰或熟石灰，熟石灰的用量为1500-2250kg/hm²，生石灰的用量为750-1125kg/hm²。

进一步地，步骤S3中的腐解剂的用量为15-22.5kg/hm²。

采取上述技术方案，具有的有益效果如下：

①本发明采用垂直深旋耕起垄、石灰和秸秆腐解剂激发土壤微生物、黑色地膜覆盖优化秸秆腐解环境，农机与农艺融合，各个步骤及参数的协同配合，实现了晚稻秸秆原位还田，加深了土壤耕作层，提高土壤有机质和养分，秸秆腐解释放养分时间与强度与烤烟养分需求吻合，能够促进烤烟早生快发和正常落黄成熟，有利烤烟生长发育和提高烟叶产量与质量，降低生产成本，增加烟农收入，保证烤烟优质丰产。同时，在湖南稻茬烟区经过了两年的试验示范，结果表明其适合大规模推广应用。

②本发明通过垂直深旋耕和起垄一次作业完成，此耕作方法不仅可将稻秸切短后与土壤搅拌均匀，还可加深稻田耕作层和细碎土壤；不仅可促进烤烟根系发育，还降低稻田土壤整理成本和劳动强度，有利实现晚稻秸秆原位还田。

③本发明通过覆盖黑色除草地膜，增温、保湿和减少雨淋土壤，不仅为土著微生物和外援微生物激发秸秆腐解创造了条件，还可减少秸秆腐解释放的养分淋失，减少杂草滋生和害虫越冬场所，保证了晚稻秸秆原位还田。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例2的试验过程流程图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其包括如下步骤：

S1：选择晚稻收割后0-30d，稻田土壤水分含量25％-30％；选用的稻田过晚翻耕，会造成秸秆腐解时间短且不充分，稻秸还田效果差；

并且翻耕适宜土壤含水量优选为25％-30％，一是适宜含水量与土壤宜耕性有关，土壤含水量高，土壤易沾刀和成团，且难以将稻秸与土壤混匀；土壤含水量低，翻耕时机械阻力大，增加翻耕成本。二是适宜含水量可保持秸秆腐解剂的微生物活性，有利于稻秸快速腐解。

S2：在稻田上均匀撒施石灰可中和秸秆腐解的产酸，可降酸促腐解，保持土壤有一个适宜微生物生活环境，有利秸秆腐解；

石灰可采用生石灰或熟石灰，熟石灰的用量为1500-2250kg/hm²，生石灰的用量为750-1125kg/hm²；

S3：在稻田上均匀撒施腐解剂激发秸秆腐解，腐解剂的用量为15-22.5kg/hm²，以此可更好激发土壤微生物活性，加速秸秆腐解；

S4：对稻田采用垂直深旋耕起垄一体机或粉垄深耕深松机进行旋耕和起垄，旋耕深度控制在30-40cm，起垄高度控制在35-45cm，垄体饱满；

本发明的此步骤主要目的是加深耕层，粉碎土壤，切短晚稻秸秆，将秸秆与耕层土壤混匀，加速秸秆腐解，有利于烤烟生长。

本发明的旋耕方式采用的为垂直旋耕，目前的旋耕方式有水平旋耕和垂直旋耕，其刀具是不同的。相较于垂直旋耕，水平旋耕动力要求小，但旋耕的深度浅，且土块大，对于本身熟化程度就低的水稻土，不利于具有发达根系的烤烟生长。而垂直深旋耕机械或粉垄机械，是采用转轴垂直于被耕地面的立式螺旋形钻头实现深耕、深松、碎土等深旋耕作业；既具有犁翻耕的深松作用，同时具有旋耕后土壤疏松、土粒粉碎均匀的特点；不仅可调节翻耕深度，而且还可将稻秸切短并与土壤混匀，促进稻秸腐解。

而采用垂直深旋耕起垄一体机或粉垄深耕深松机对稻田进行旋耕和起垄，则可减少工序，降低成本。

本步骤中的旋耕深度控制30-40cm，经试验发现，稻田旋耕过深，会破坏犁底层；旋耕较浅，起不到加深耕层的作用，也不便于高起垄；

而起垄高度控制在35-45cm，一是便于稻作烟区的烟田排水；二是垄体饱满，耕层深厚，有利烤烟根系发育。

S5：在垄体上覆盖黑色除草地膜或可降解的黑色除草地膜，地膜幅宽110-120cm，压实四周密封地膜；

本步骤中覆盖黑色可降解的除草地膜一是地膜可对稻田增温保湿，有利于微生物活动，激发秸秆腐解；二是地膜可减少降雨对土壤养分的淋失；三是黑色地膜防止杂草生长；四是地膜自行降解，可减少揭膜用工，减少地膜对环境的污染。经试验对比发现，如果采用白色地膜，虽然增温效果好，但更有利于杂草生长，会给烤烟栽培带来困难。

而地膜幅宽控制在110-120cm，要求密封压实地膜四周，主要是为了提高覆膜效果。地膜幅宽小，难以覆盖整个垄体，更不方面将四周压实密封，起不到增温保湿效果，不利于秸秆腐解。地膜幅宽大，增加生产成本。

S6：第2年春天，不揭膜直接在垄体上开穴施基肥，移栽烟苗即可，以此不仅可减少用工，降低生产成本，穴施基肥可提高肥料利用率。

实施例2：基地试验

1)本试验于2020-2021年在湘南某试验基地进行。

试验田为烟稻轮作田，土壤类型为水稻土，供试烤烟品种为云烟87。

垂直深旋耕起垄一体机由湖南田野现代智能装备有限公司提供。

石灰为熟石灰，用量为2250kg/hm²；秸秆腐解剂由泰谷生态科技集团股份有限公司提供，施用量为22.5kg/hm²。黑色除草地膜，幅宽120cm。

2)本实施例试验设3个处理组，分别为T1、T2、T3(试验过程流程图见图1)，

T1：垂直深旋耕+激发式秸秆还田+覆膜；

T2：垂直深旋耕+激发式秸秆还田；

T3，水平旋耕+传统秸秆还田。

11月上旬，待晚稻收割完毕后，调查晚稻田土壤水分含量，当土壤水分含量适宜旋耕时，先均匀撒施石灰，再均匀撒施秸秆腐解剂，然后采用垂直深旋耕起垄一体机作业，人工覆地膜，压实四周密封。第2年3月上旬，在垄体上开穴，施基肥，10d以后移栽烟苗，其他栽培措施参照当地烤烟栽培技术规程。

试验结果如下：

(1)垄体温度和湿度分析

对3组处理组的土壤不同深度的下午2点(14时)(此时土壤温度最高)的温度和湿度进行跟踪，结果见表1。从表1可以看出，在晴天的中午下午2点观测，T1处理的土壤温度均显著高于T2、T3处理，5cm、15cm、25cm的土壤温度T1较T2、T3分别高4.5-4.2℃、6.9-7.4℃、1.5-1.9℃；土壤湿度表现为T1＞T2＞T3(差异显著)，5cm、15cm、25cm的土壤湿度T1较T2、T3分别高91.4％-162.2％、22.1％-47.5％、10.2％-30.2％。在阴天的下午2点观测，T1处理在5cm和15cm处的土壤温度的均显著高于T2、T3处理，分别高8.1-8.2℃、4.1-4.3℃；在25cm处的3个处理土壤温度差异不显著；土壤湿度表现为T1＞T2＞T3(且差异显著)，5cm、15cm、25cm的土壤湿度T1较T2、T3分别高62.5％-97.5％、17.1％-28.3％、12.5％-22.5％。以此可说明，地膜覆盖具有非常显著的增温和保湿的效果，垂直深旋耕对较深耕层的保湿效果要好于普通旋耕。这种增温和保湿效应，有利于提高土壤微生物活性，加速晚稻秸秆腐解。

表1：不同处理的14时土壤温湿度状况

(2)秸秆累计腐解率分析

对不同处理的晚稻秸秆累计腐解率进行统计分析，结果见表2。由表2可知，从晚稻秸秆还田至烤烟移栽时，T1、T2、T3处理的秸秆累计腐解量分别为78.2％、47.8％、30.8％；烤烟伸根期T1、T2、T3处理的秸秆累计腐解量分别为11.3％、14.6％、27.0％；烤烟旺长期T1、T2、T3处理的秸秆累计腐解量分别为3.7％、11.8％、10.1％；烤烟成熟前期T1、T2、T3处理的秸秆累计腐解量分别为2.4％、8.2％、12.5％。T1处理的稻秸腐解主要是在移栽前，占2/3；T2处理的秸秆附件主要在移栽前和大田生长前期(团棵期和旺长期)；T3处理的稻秸腐解主要在大田生长前期，成熟前期腐解量也相对较大。T2处理的大田前期烤烟生长与稻秸腐解需氮存在矛盾，T3处理不仅存在稻秸腐解需氮与生长需氮存在矛盾，还在成熟期提供较多养分，不利烤烟正常落黄成熟。也就是说，T2和T3处理的稻秸腐解提供的养分与烤烟需要养分的强调不吻合，特别是T3处理，这种矛盾更加突出。以上分析表明，T1处理可加速晚稻秸秆腐解，特别是烤烟移栽前秸秆腐解量在2/3以上，对减缓秸秆腐解与烤烟前期生长需氮矛盾，秸秆腐解供应养分与烤烟前期生长养分需求匹配，有利于烤烟前期生长。

表2：不同处理的晚稻秸秆累计腐解率(％)动态

(3)土壤主要养分和微生物酶活性分析

对烤烟移栽期不同处理的土壤主要养分和微生物酶活性进行统计，结果见表3。由表3可知，T3处理的土壤pH较T2低0.2个单位、较T3高0.5个单位，但处理间差异不显著。T3处理的土壤有机质较T2、T3分别高12.9％、20.2％。T3处理的土壤碱解氮较T2、T3分别高62.8％、76.5％。T3处理的土壤有效磷较T2、T3分别高3.3％、10.2％。T3处理的土壤速效钾较T2、T3分别高77.2％、88.1％。T3处理的土壤脲酶活性较T2、T3分别高190.9％、1013.1％。T3处理的土壤蛋白酶活性较T2、T3分别高117.4％、615.7％。由此可见，T1处理可显著提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，提高土壤酶活性，既有利于激发秸秆腐解，还明显提高土壤养分。

表3：烤烟移栽期不同处理的土壤主要养分和微生物酶活性

(4)烤烟生长发育分析

对不同处理组的烤烟打顶期农艺性状进行统计，结果见表4。由表4可知，在烤烟打顶后，T1烟株的株高、叶片数、叶长、叶宽及叶面积显著高于T2、T3；T2烟株的株高、叶片数、叶长、叶宽及叶面积显著高于T3。由此可见，T1和T2处理有利于烤烟营养生长，促进烤烟早生快发，特别是T1处理的促进烤烟早生快发的效果更好。

表4：不同处理对烤烟打顶期农艺性状的影响

(5)烤烟干物质积累及分配分析

对不同处理组的烤烟干物质积累和分配进行统计，结果见表5。由表5可得，T1烤烟干物质积累总量较T2高10.7％，较T3高26.8％，且差异显著。从根、茎、叶器官看，T1烤烟根干物质积累量较T2高5.5％，较T3高10.9％，且差异显著；T1烤烟茎干物质积累量较T2高7.7％，较T3高15.9％，且差异显著；T1烤烟叶物质积累量较T2高16.0％，较T3高37.8％，且差异显著。表明T1和T2处理能显著促进烤烟干物质积累，特别是T1处理的效果更加明显。

表5：不同处理对烤烟干物质积累和分配的影响(60d)

(6)烟叶工业可用性(化学成分)分析

对不同处理组的烟叶化学成分(B2F等级)进行分析，结果见表6。由表6可见，T1烟叶总糖、还原糖和钾含量比T2烟叶显著高12.9％、10.8％、16.7％，较T3分别高16.5％、12.4％、33.3％。T1烟叶烟碱含量较T2、T3分别低3.8％、11.5％。T1处理的烟叶化学成分可用性指数较T2、T3分别高8.0％、11.2％，且差异达显著水平。由此可见，T1和T2处理可提高烟叶钾和糖含量，降低烟碱含量，烤后烟叶化学成分可用性更协调。其中，T1处理的效果明显优于T2，即T1处理组所产烤烟的工业可用性更好。

表6：不同处理对烟叶化学成分(B2F等级)的影响

(7)烤烟经济性状分析

对不同处理组的烤烟的经济性状进行分析，结果见表7。T1和T2处理的烟叶上等烟比例大于T3。T1烟叶产量较T2、T3处理分别高127.6kg/hm²、192.3kg/hm²；T1烟叶产值(单价按当年烟叶收购价格)较T2、T3处理分别高5874.5元/hm²、9096.4元/hm²。说明T1处理可增产增效，增加烟农收入，这主要与激发式秸秆还田提高土壤养分，可促进烤烟早生快发，打下了烤烟丰产架子，保证了烤烟优质丰产。

表7：不同处理对烤烟经济性状的影响

(8)投入和产出分析

对不同处理组的投入与产出进行统计分析，结果见表8。由表8可见，T1的农机和地膜投入成本较T3高，T2的农机和地膜投入成本较T3低。T1和T2用工量较T3均高。由于采用激发式秸秆还田，提高了烟叶产量和产值，T1和T2处理的收入较T3分别高7296.4元/hm²、3371.9元/hm²，T1较T2处理的收入高3924.5元/hm²。T1的产投比和利润率均高于T2、T3。表明，T1处理虽然投入和用工成本增加，其经济效益是最好的。

表8：不同处理投入与产出

注：经济效益为烟叶产值减去农机、地膜、石灰、腐解剂、劳动成本后的净产值，没有包括肥料、农药、育苗等成本。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其特征在于，

其包括如下步骤：

S1：选择晚稻收割后0-30d；

S2：在稻田上均匀撒施石灰以降酸促腐解；

S3：在稻田上均匀撒施腐解剂激发秸秆腐解；

2.根据权利要求1所述的一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其特征在于，

步骤S1中的稻田土壤水分含量25％-30％。

3.根据权利要求1所述的一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其特征在于，

步骤S4中采用垂直深旋耕起垄一体机或粉垄深耕深松机对稻田进行旋耕和起垄。

4.根据权利要求1所述的一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其特征在于，

步骤S2中的石灰可采用生石灰或熟石灰，熟石灰的用量为1500-2250kg/hm²，生石灰的用量为750-1125kg/hm²。

5.根据权利要求1所述的一种烟稻复种烟田的稻秸激发式原位还田耕作方法，其特征在于，

步骤S3中的腐解剂的用量为15-22.5kg/hm²。