CN115191303A - 一种冬水田减排固碳水稻栽培方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，包括以下步骤：选取土壤容重＜1g/cm3的冬水田，将秸秆粉碎还田，并施加发酵有机肥、生物质炭和化学合成肥料；选用节水节肥水稻品种幼苗，采用免耕进行栽培；水稻栽培后集雨浅水灌溉，35‑45d后，排水晒田至水稻开始拔节，然后，集雨深水灌溉至齐穗；齐穗后14‑16d，排水晒田，然后水稻收割。本发明与水稻常规栽培技术相比，总氮淋失率降低30％以上，N2O和CH4减排30％以上，周年单位面积土壤固碳量增加29％以上，为冬水田耕地土壤有机质提升，农业温室气体的减排和农业的可持续发展提供技术支撑，对确保我国的粮食安全及农业的可持续发展具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及水稻栽培技术领域，具体涉及一种冬水田减排固碳水稻栽培方法。
背景技术
农业生产过程排放了大量温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)，减少农田土壤CH4和N2O排放以及提高土壤碳库储量(简称“固碳减排”)，对于缓解全球气候变暖以及确保粮食安全至关重要。已有研宄表明，农田生态系统既有温室气体排放，又有吸收，是地气界面温室气体交换的活跃区域，农业是大气温室气体的重要排放源，特别是稻田生态系统是大气的重要排放源，稻田对温室效应的贡献不可小视，在各种类型的稻田中，冬水田的温室气体排放备受关注，冬水田是我国南方及西南地区一种常见的稻田生态系统，冬水田的特殊性在于秋季水稻收获后蓄水休闲至次年移栽水稻，掩水时间长，温室气体排放通量大，同时，冬水田等农田的温室气体排放受农业管理措施对其影响较大，如水分管理、翻耕、施肥等均可引起其土壤理化环境变化，从而影响微生物活动，温室气体排放也会随之变化。因此，通过改变稻田的水肥管理等途径可以达到改变温室气体排放模式的目的，然而，目前冬水田减排固碳水稻栽培技术没有较好的效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，以解决现有冬水田减排固碳水稻栽培技术效果差的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，包括以下步骤：
(1)选取土壤容重＜1g/cm3的冬水田，将秸秆粉碎还田，并施加发酵有机肥、生物质炭和化学合成肥料；
(2)选用节水节肥水稻品种幼苗，采用免耕方式进行栽培；
(3)水稻栽培后集雨浅水灌溉，35-45d后，排水晒田至水稻开始拔节，然后，集雨深水灌溉至齐穗；
(4)齐穗后14-16d，排水晒田，然后收割头季稻；
(5)头季稻收割后灌水泡田，发苗至抽穗期浅水灌溉，齐穗后湿润灌溉至成熟，收割再生稻。
本发明的有益效果为：本发明与水稻常规栽培技术相比，总氮淋失率降低30％以上，N2O和CH4减排30％以上，周年单位面积土壤固碳量增加了29％以上，为冬水田耕地土壤有机质提升，农业温室气体的减排和农业的可持续发展提供了技术支撑，对确保我国的粮食安全及农业的可持续发展具有重大意义。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，步骤(1)中耕层厚度为5-30cm。
进一步，步骤(1)中发酵有机肥用量以纯N计为45-60kg/hm2。
进一步，步骤(1)中生物质炭用量为8-12t/hm2。
进一步，步骤(1)中化学合成肥料为氮肥、磷肥和钾肥的混合物；其中，氮肥用量以纯N计为25-35kg/hm2，磷肥用量以P2O5计为55-65kg/hm2，钾肥用量以K2O计为55-65kg/hm2。
进一步，步骤(2)中节水节肥水稻品种的氮素利用率＞50％。
进一步，步骤(2)中节水节肥水稻品种的耐旱性指数＞0.9。
进一步，步骤(2)中节水节肥水稻品种的收获指数＞0.56。
进一步，步骤(3)中全田茎蘖苗数达到165-195万/hm2时，开始排水晒田。
进一步，步骤(4)中晒田至脚踩不陷泥，不粘泥。
本发明具有以下有益效果：
1、节水节肥：本发明通过节水节肥品种选育，高效的水分管理技术，与当前大面积推广水稻栽培技术相比，减少了肥料总量，可减少N 90kg/hm2、P2O5 90kg/hm2和K2O 90kg/hm2，同时大幅度减少了灌溉水用量。
2、丰产增效：本发明与水稻栽培常规技术相比，水稻平均增产900kg/hm2以上，增产率10％以上，通过晒田的措施可实现冬水田水稻种植机械化操作，实现丰产增效。
3、提升地力：本发明与水稻栽培常规技术相比，通过秸秆全量粉碎还田，增施发酵有机肥和生物质炭，以改善土壤理化性状，提高了土壤肥力。
附图说明
图1为翻耕和免耕水稻产量差与免耕年限线性相关图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，包括以下步骤：
(1)选取耕层厚度为8cm且土壤容重＜1g/cm3的冬水田，将秸秆粉碎还田，并施加发酵有机肥、生物质炭和化学合成肥料；其中，发酵有机肥用量以纯N计为50kg/hm2；生物质炭用量为10t/hm2，化学合成肥料为氮肥、磷肥和钾肥的混合物，氮肥用量以纯N计为30kg/hm2，磷肥用量以P2O5计为60kg/hm2，钾肥用量以K2O计为60kg/hm2；
(2)选用氮素利用率＞50％、耐旱性指数＞0.9和收获指数＞0.56的节水节肥水稻品种幼苗，采用免耕方式进行栽培；
(3)水稻栽培后集雨浅水灌溉，40d后，全田茎蘖苗数达到180万/hm2时，开始排水晒田至水稻开始拔节，然后，集雨深水灌溉至齐穗；
(4)齐穗后15d，排水晒田至脚踩不陷泥，不粘泥，然后收割头季稻；
(5)头季稻收割后灌水泡田，发苗至抽穗期浅水灌溉，齐穗后湿润灌溉至成熟，收割再生稻。
实施例2：
一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，包括以下步骤：
(1)选取耕层厚度为30cm且土壤容重＜1g/cm3的冬水田，将秸秆粉碎还田，并施加发酵有机肥、生物质炭和化学合成肥料；其中，发酵有机肥用量以纯N计为60kg/hm2；生物质炭用量为12t/hm2，化学合成肥料为氮肥、磷肥和钾肥的混合物，氮肥用量以纯N计为35kg/hm2，磷肥用量以P2O5计为65kg/hm2，钾肥用量以K2O计为65kg/hm2；
(2)选用氮素利用率＞50％、耐旱性指数＞0.9和收获指数＞0.56的节水节肥水稻品种幼苗，采用免耕方式进行栽培；
(3)水稻栽培后集雨浅水灌溉，45d后，全田茎蘖苗数达到195万/hm2时，开始排水晒田至水稻开始拔节，然后，集雨深水灌溉至齐穗；
(4)齐穗后16d，排水晒田至脚踩不陷泥，不粘泥，然后收割头季稻；
(5)头季稻收割后灌水泡田，发苗至抽穗期浅水灌溉，齐穗后湿润灌溉至成熟，收割再生稻。
实施例3：
一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，包括以下步骤：
(1)选取耕层厚度为5cm且土壤容重＜1g/cm3的冬水田，将秸秆粉碎还田，并施加发酵有机肥、生物质炭和化学合成肥料；其中，发酵有机肥用量以纯N计为45kg/hm2；生物质炭用量为8t/hm2，化学合成肥料为氮肥、磷肥和钾肥的混合物，氮肥用量以纯N计为25kg/hm2，磷肥用量以P2O5计为55kg/hm2，钾肥用量以K2O计为55kg/hm2；
(2)选用氮素利用率＞50％、耐旱性指数＞0.9和收获指数＞0.56的节水节肥水稻品种幼苗，采用免耕方式进行栽培；
(3)水稻栽培后集雨浅水灌溉，35d后，全田茎蘖苗数达到165万/hm2时，开始排水晒田至水稻开始拔节，然后，集雨深水灌溉至齐穗；
(4)齐穗后14d，排水晒田至脚踩不陷泥，不粘泥，然后收割头季稻；
(5)头季稻收割后灌水泡田，发苗至抽穗期浅水灌溉，齐穗后湿润灌溉至成熟，收割再生稻。
对比例1：
一种冬水田水稻栽培方法，包括以下步骤：
采用翻耕方式进行栽培，其余同实施例1。
对比例2：
一种冬水田水稻栽培方法，包括以下步骤：
秸秆不还田，不施加发酵有机肥、生物质炭，只施加化学合成肥料，其中，氮肥施入量以纯N计为180kg/hm2、磷肥施入量以P2O5计为150kg/hm2、钾肥施入量以K2O计为150kg/hm2，其余同实施例1。
对比例3：
一种冬水田水稻栽培方法，包括以下步骤：
头季稻全生育期保持一定水层，头季稻收割后不灌水泡田，集雨灌溉至再生稻成熟，其余同实施例1。
对比例4：
一种冬水田水稻栽培方法，包括以下步骤：
(1)选取耕层厚度为8cm且土壤容重＜1g/cm3的冬水田，施加化学合成肥料；其中，氮肥施入量以纯N计为180kg/hm2、磷肥施入量以P2O5计为150kg/hm2、钾肥施入量以K2O计为150kg/hm2；
(2)选用普通水稻品种幼苗，采用翻耕方式进行栽培；
(3)头季稻全生育期保持一定水层，然后收割头季稻；
(4)头季稻收割后集雨灌溉至再生稻成熟，收割再生稻。
试验例
一、土壤物理性质和肥力变化
将实施例1和对比例1长期栽培后的冬水田土壤物理性质和肥力变化进行检测，土壤物理性具体检测方法为：土壤容重采用环刀法测定，土壤孔隙度采用环刀法测定，结果见表1。土壤肥力的具体检测方法为：土壤有机碳含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，土壤全氮采用凯氏定氮法测定，土壤全磷含量采用碱熔法测定，土壤全钾含量采用碱熔法测定，土壤水解性氮含量采用碱解扩散法测定，土壤有效磷含量采用比色法测定，土壤速效钾含量采用乙酸铵浸提法测定，土壤硝态氮含量采用酚二磺酸比色法测定，土壤铵态氮含量采用靛酚蓝比色法测定，结果见表2。
表1土壤物理性质
| 项目 | 土壤容重mg/cm<sup>3</sup> | 孔隙度％ |
| 实施例1 | 109.5 | 58.89 |
| 对比例1 | 76.62 | 72.18 |
表2土壤肥力
由表1-2可知，连续免耕后，8cm耕层土壤容重提高了42.9％，孔隙度降低了18.4％，与翻耕相比，免耕显著提高了土壤水解性氮和有机碳含量，免耕具有明显的固碳作用。
二、长期免耕水稻产量变化
将实施例1和对比例1长期栽培后的冬水田水稻产量进行统计，将对比例1和实施例1的产量差值和年限做图，结果见图1(NT和CT分别表示免耕和翻耕)，由图1可知，翻耕和免耕水稻产量差与年限呈线性正相关，免耕年限越长，免耕与翻耕的产量差越大，因此，免耕年限是影响翻免耕水稻产量差的重要因素，长期免耕不利于水稻产量的形成，但是，免耕具有明显的固碳作用，因此，当冬水田土壤容重小于1g/cm3的稻田，采用免耕栽培；土壤容重大于1g/cm3的稻田，采用刀辊最大回转半径小于245mm，水耕耕深小于18cm的旋转机进行旋耕，如此，既能发挥免耕的固碳作用又能利于水稻产量的形成，且能满足机械化作业对稻田耕层容重的要求。
三、不同施肥方式对水稻产量的影响
将实施例1和对比例2栽培后水稻产量进行统计，结果见表3。由表3可知，冬水田采用秸秆全量粉碎还田，增施发酵有机肥和生物质炭，以改善土壤理化性状，提高土壤肥力，化学合成肥料采用机械深施，能实现冬水田区氮肥减施并显著提高水稻产量水平，因此，以本发明的施肥方法能够显著提高水稻产量。
表3水稻产量
四、不同水分管理对水稻产量的影响
将实施例1和对比例3栽培后头季稻和再生稻产量进行统计，结果见表4-5。
表4头季稻产量
表5再生稻产量
由表4-5可知，不同水分处理，头季稻产量和穗粒结构差异达极显著水平，本发明的水分管理方法产量显著高于常规方法，主要原因是本发明的水分管理方法显著增加了头季稻最高苗和有效穗数量，增加了再生稻有效穗，因此，以本发明的栽培方法能够显著提高水稻产量。
五、不同水稻品种的产量
将实施例1的水稻品种更换为不同的水稻品种，按实施例1的栽培方法进行栽培，统计总产量，结果见表6。
表6不同水稻品种的产量
由表6可知，采用本发明的耐旱指数、氮肥回收利用率和收获指数高的品种更能获得高产。
六、示范验证
分别按实施例1和对比例4的栽培方法，2018-2021年在四川省泸县、富顺县等典型冬水田区域对本方法进行示范验证，结果见表7。由表7可知，本发明的冬水田减排固碳水稻栽培方法与水稻常规栽培技术相比，总氮淋失率降低30.0％以上，N2O和CH4减排30.0％以上，周年单位面积土壤固碳量增加了29％以上，减少N90kg/hm2、P2O5 90kg/hm2、K2O 90kg/hm2，水稻平均增产900kg/hm2以上，增产率10％以上。
表7本发明方法和常规技术的效果对比
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取土壤容重＜1g/cm3的冬水田，将秸秆粉碎还田，并施加发酵有机肥、生物质炭和化学合成肥料；
(2)选用节水节肥水稻品种幼苗，采用免耕方式进行栽培；
(3)水稻栽培后集雨浅水灌溉，35-45d后，排水晒田至水稻开始拔节，然后，集雨深水灌溉至齐穗；
(4)齐穗后14-16d，排水晒田，然后收割头季稻；
(5)头季稻收割后灌水泡田，发苗至抽穗期浅水灌溉，齐穗后湿润灌溉至成熟，收割再生稻。
2.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(1)中耕层厚度为5-30cm。
3.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(1)中发酵有机肥用量以纯N计为45-60kg/hm2。
4.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(1)中生物质炭用量为8-12t/hm2。
5.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(1)中化学合成肥料为氮肥、磷肥和钾肥的混合物；其中，氮肥用量以纯N计为25-35kg/hm2，磷肥用量以P2O5计为55-65kg/hm2，钾肥用量以K2O计为55-65kg/hm2。
6.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(2)中节水节肥水稻品种的氮素利用率＞50％。
7.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(2)中节水节肥水稻品种的耐旱性指数＞0.9。
8.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(2)中节水节肥水稻品种的收获指数＞0.56。
9.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(3)中全田茎蘖苗数达到165-195万/hm2时，开始排水晒田。
10.根据权利要求1所述的冬水田减排固碳水稻栽培方法，其特征在于，步骤(4)中晒田至脚踩不陷泥，不粘泥。
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