CN115349412B

CN115349412B - 一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法

Info

Publication number: CN115349412B
Application number: CN202211110054.4A
Authority: CN
Inventors: 刘胜群
Original assignee: Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Current assignee: Northeast Institute of Geography and Agroecology of CAS
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2042-09-13
Also published as: CN115349412A

Abstract

一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米‑覆盖作物休耕轮耕栽培方法，涉及玉米种植领域，尤其涉及一种东北地区玉米‑覆盖作物休耕轮耕栽培方法。是要解决现有玉米秸秆还田碳氮比高的问题。方法：一、选择地块；二、整地；三、起垄；四、玉米播种；五、豆科覆盖作物播种；六、田间管理；七、玉米穗收；八、翌年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田；九、第三年、第四年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田；十、第四年收获后深翻作业。本方法在秸秆覆盖还田条件下将休耕、轮耕和间作相结合，可有效降低玉米秸秆的碳氮比，提高土壤中有机碳含量。本发明用于东北地区玉米和覆盖作物栽培。

Description

一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法

技术领域

本发明涉及玉米种植领域，尤其涉及一种东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法。

背景技术

东北作为世界三大黑土带之一，黑土地面积广阔。黑土作是极其珍贵的不可再生资源，因此保护黑土十分重要。黑土地保护的关键在于解决好用地和养地的问题。

耕地休耕和轮作是保护耕地，提高耕种效益和实现耕地可持续利用的有效技术，这种技术是在一定时期内采取的以保护、养育、恢复地力为目的的更换作物(轮作)或不耕种 (休耕)措施。实行耕地轮作和休耕，有利于耕地资源的可持续利用和农业可持续发展。通过多休，可以让耕地得到休养生息。但是，现有方法以轮作为先，休耕为辅。也就是说，现有的技术中休耕和轮作是分开进行的。

秸秆还田是将作物秸秆归还田间的措施，是世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施。秸秆还田能增加土壤有机质，改善土壤结构，使土壤疏松，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，促进土壤微生物活力和作物根系的发育。玉米是东北黑土区种植面积最大的作物，近年来，我国东北地区重视玉米秸秆还田，玉米秸秆还田面积不断增加。但玉米秸秆由于具有较高的碳氮比(75-100):1，而适宜土壤微生物活动的碳氮比为(25-30):1，如果土壤中氮素不足，就会导致微生物和玉米竞争氮素，从而影响作物正常生长。因此，生产中亟待解决玉米秸秆还田碳氮比高的问题。

发明内容

本发明是要解决现有玉米秸秆还田碳氮比高的问题，提供一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法。

本发明基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，包括以下步骤：

一、选择地块

在玉米种植区域内，选择地势平坦、坡度小于15°且土壤肥力均匀的田块；

二、整地

在秋季或者第二年春季利用农用机械进行深翻或耙地作业；

三、起垄

春季播种前，在整地完成后的地块，用起垄机进行起垄作业；所述垄为均匀垄；

四、玉米和播种

在田间0-10cm土层温度达到待播状态时，进行玉米播种，结合播种施入基肥；

每个宽垄上种植玉米两行，一行距垄的左侧5cm，另一行距垄的左侧35cm，两个玉米苗带之间间隔30cm，玉米的基肥施入位置为玉米苗带右下方12-15cm的位置；

五、豆科覆盖作物播种

在玉米苗长至3片全展叶时，在距离垄左侧45-75cm的位置上，种植多年生豆科覆盖作物，种植宽度为30cm；

六、田间管理

玉米田不喷洒除草剂，其他田间管理均与普通玉米田相同；在玉米生长期间，及时人工清除田间杂草；

七、玉米穗收

待玉米生理成熟后进行收获，玉米的收获方法采用人工收获或者机械穗收；

若采用人工收获的方式，收获玉米果穗后的玉米秸秆，留茬高度为20-30cm，秸秆其余部分放入两行根茬之间的空隙；而后，将豆科覆盖作物的地上部分弋割，同样放入两行玉米根茬内；

如果采用机械穗收的方式，将玉米秸秆和覆盖作物秸秆切断粉碎混合后，第二年春季播种前将混合秸秆归在两行玉米根茬内；

八、翌年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田

待第二年春季玉米播种时，在距离垄左侧85cm和115cm的位置分别进行玉米苗带播种，两个玉米苗带之间的距离是30cm，原第一年种植玉米的区域处于休耕状态；

第二年不种植覆盖作物，收获覆盖作物的地上部生物残体，其他田间管理措施与第一年田间管理措施相同；

第二年收获玉米后，将玉米和覆盖作物秸秆放置在当年玉米苗带之间的30cm区域内；

九、第三年、第四年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田

待第三年春季玉米播种时，在距离垄左侧5cm和35cm的位置分别进行玉米苗带播种，两个玉米苗带之间的距离是30cm，原第二年种植玉米的区域处于休耕状态；收获覆盖作物的地上部生物残体，其他田间管理措施与第一年田间管理措施相同；第三年收获玉米后，将玉米和覆盖作物秸秆放置在当年玉米苗带之间的30cm区域内；

待第四年春季玉米播种时，在距离垄左侧85cm和115cm的位置分别进行玉米苗带播种，两个玉米苗带之间的距离是30cm，第三年种植玉米的区域处于休耕状态；其他田间管理措施与第二年田间管理措施相同；

十、第四年收获后深翻作业

第四年玉米收获后，采用秸秆粉碎深翻还田方法将玉米秸秆和覆盖作物深翻还田。

进一步的，步骤一中所述玉米种植区域内年有效积温在2500℃以上。

进一步的，步骤三中垄的高度为28-32cm，垄宽为120cm。

进一步的，步骤四中玉米播种采用机械播种或者人工播种的方式进行。

进一步的，步骤四中所述基肥为掺混肥或复合肥。

进一步的，步骤五中所述豆科覆盖作物种类为二年生或多年生豆科植物，优选紫云英、苜蓿、黄花草木樨等。

进一步的，步骤五中豆科覆盖作物的种植采用撒播的方式。

进一步的，步骤九中若覆盖作物选择的是二年生的豆科植物，则第三年覆盖作物需要重新播种，播种方法和位置与第一年相同。

进一步的，步骤十中深翻的深度为20-26cm。

本发明的有益效果：

本发明是一种东北黑土区的玉米和覆盖作物的栽培方法，在秸秆覆盖还田条件下将休耕、轮耕和间作相结合。借助多年生覆盖作物的栽培，实现利用覆盖作物调节玉米秸秆还田地的碳氮比，结合玉米轮作，实现部分土壤空间休耕的目的。

1、本发明利用不同年度间的不同空间位置进行交错休耕，实现了用地和养地的有机结合。本方法是在同一田块的不同位置同时实现休耕、轮耕和间作，将三者有机结合在一起，充分发挥各种方式的优势。在传统休耕条件下，土地是不种植作物的，所以当年休耕的地块没有作物产量；而在本发明中，玉米秸秆和覆盖作物秸秆覆盖的位置，处于休耕状态，而与之相邻的位置种植作物，作物生长可以利用休耕条带的太阳光能，休耕地块的秸秆覆盖可以起到蓄水保墒的作用；休耕的地块，秸秆经过一年的腐解，翌年结合条带整地播种玉米，玉米相当于播种在既休闲过土地，又秸秆还田的地块，对玉米生长极为有利；玉米苗带旁边种植覆盖作物，是玉米与豆科覆盖作物的间作模式，这种模式具备间作的所有优势；同时其生物残体中的高氮含量，可有效降低玉米秸秆的碳氮比。

2、本发明的玉米秸秆还田方式为条带还田。这种还田方式的玉米秸秆放置在当年生长的行间，其他地方无秸秆覆盖，这样有效规避了由于玉米秸秆覆盖对下一年玉米播种和出苗的影响。

3、本发明利用覆盖作物生物残体碳氮比低的特点，将其与玉米秸秆混合，可有效调节玉米秸秆碳氮比高的问题。

附图说明

图1为本发明方法第一年栽培模式示意图，1为玉米，2为覆盖作物；

图2为本发明方法第二年栽培模式示意图，1为玉米，2为覆盖作物，3为玉米根茬，4为玉米秸秆与覆盖作物残体；

图3为本发明方法第三年栽培模式示意图，1为玉米，2为覆盖作物，3为玉米根茬，4为玉米秸秆与覆盖作物残体。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，包括以下步骤：

一、选择地块

二、整地

在秋季或者第二年春季利用农用机械进行深翻或耙地作业，深翻或耙地作业的要求是使土壤疏松，耕层深厚，地表平整；

三、起垄

四、玉米播种

五、豆科覆盖作物播种

六、田间管理

七、玉米穗收

本方法将玉米秸秆和豆科覆盖作物地上部放着一起，也就是将玉米秸秆和覆盖作物残体混合在一起的过程，这样覆盖作物残体和玉米残体混合后，可以利用豆科覆盖作物残体碳氮比低的特点，覆盖作物残体和玉米残体混合的混合可有效解决玉米秸秆碳氮比高的问题。同时，将覆盖作物残体和玉米秸秆混合物归行，其他地面可以裸露，用以种植作物。这是因为一方面秸秆覆盖在地表，会影响初春地表温度的升高，地表耕层温度不高，有可能影响春季作物播种，另外，秸秆覆盖还有可能影响播种质量和幼苗质量。

八、翌年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田

第二年不种植覆盖作物，但由于覆盖作物为二年生或者多年生，所以第二年不需要种植覆盖作物，收获覆盖作物的地上部生物残体，其他田间管理措施与第一年田间管理措施相同；第二年收获玉米后，将玉米和覆盖作物秸秆放置在当年玉米苗带之间的30cm区域内；

利用覆盖作物两年生的特点，第二年不进行播种作业，覆盖作物由于宿根的存在，而第二年自动长出幼苗，这样可以减少第二年种植覆盖作物的田间播种作业，进而减少土壤扰动和降低田间播种作业的成本。

本方法当年种植的玉米苗带，经过一个生长季以后，收获玉米雌穗或者玉米子粒，玉米秸秆放置在当年生长的玉米苗带内，第二年这个位置是秸秆覆盖区域，是不进行耕作的休耕区，休耕区的设置，一方面可以使种植一年的土地休耕，另一方面，地上部秸秆覆盖一方面可以起到防风固土的作用，此外，覆盖作物在此区域一年，可以保证有足够的时间腐解，而不影响耕种。第三年，这个区域重新种植玉米，因为秸秆经过一年的腐解，秸秆还田效果好，土壤肥料好，在此种植玉米，有利于玉米生长。

十、第四年收获后深翻作业

前三年的操作，由于是局部休耕和轮耕交替进行，所以大田所有区域没有全部翻耕。为了保证田间土壤的疏松，需要相隔一定时间进行翻动土壤，用以保证土壤具有良好的物理结构和通透性。

玉米与多年生覆盖作物间作的东北黑土区秸秆覆盖休耕轮耕栽培方法的一个周期(四年)完成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述玉米种植区域内年有效积温在2500℃以上。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中垄的高度为 28-32cm，垄宽为120cm。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤四中玉米播种采用机械播种或者人工播种的方式进行。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中所述基肥为掺混肥或复合肥。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤五中所述豆科覆盖作物种类为二年生或多年生豆科植物。其它与具体实施方式一至五之一相同。

本实施方式豆科覆盖作物具体选择紫云英、苜蓿、黄花草木樨等。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五中豆科覆盖作物的种植采用撒播的方式。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤九中若覆盖作物选择的是二年生的豆科植物，则第三年覆盖作物需要重新播种，播种方法和位置与第一年相同。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤十中深翻的深度为20-26cm。其它与具体实施方式一至八之一相同。

下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

本实施例基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，包括以下步骤：

一、选择地块与整地

在吉林省长春市中国科学院东北地理与农业生态研究所试验田，选择地势平坦、坡度小于15°、土壤肥力均匀的田块；所述种植区域内年有效积温在2500℃以上。

二、整地

在秋季用农用深翻机械进行深翻作业，达到表层土壤疏松，耕层深厚，地表平整。

三、起垄

春季播种前，在整地完成后地块，用起垄机进行起垄作业。垄为均匀垄，垄的高度为 30cm，垄宽为120cm。

四、玉米和豆科覆盖作物播种

在田间0-10cm土层温度稳定在8℃以上时，进行玉米播种。玉米播种采用机械播种的方式进行，结合播种施入基肥。所述基肥为市售的复合肥(N:P₂O₅:K₂O为15:15:15)。

每个宽垄上种植玉米两行，一行距垄的左侧5cm，另一行距垄的左侧35cm，两个玉米苗带之间间隔30cm。玉米的基肥施入位置为玉米苗带右下方15cm的位置。

五、豆科覆盖作物播种

在玉米苗长至3片全展叶时，在距离垄左侧60cm的位置上，种植紫云英，紫云英的种植采用撒播的方式进行，种植宽度为30cm。

六、田间管理

玉米田的管理，不喷洒除草剂，其余田间管理均与普通玉米田相同。在玉米生长期间，有田间杂草，需及时人工清除。

七、玉米穗收

待玉米生理成熟后，选择合适的时间进行收获。玉米的收获方法采用机械穗收。将玉米秸秆和覆盖作物秸秆切断粉碎混合后，第二年春季播种前将混合秸秆归在两行玉米根茬内。

八、翌年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田

待第二年春季玉米播种时，在距离垄左侧85cm和115cm的位置分别进行玉米苗带播种，两个玉米苗带之间的距离是30cm。原第一年种植玉米的区域处于休耕状态。

第二年不种植覆盖作物，但由于覆盖作物为二年生或者多年生，所以第二年不需要种植覆盖作物，但可以收获覆盖作物的地上部生物残体。其他田间管理措施与第一年田间管理措施相同。

第二年收获玉米后，将玉米和覆盖作物秸秆放置在当年玉米苗带之间的30cm区域内。

待第三年春季玉米播种时，在距离垄左侧5cm和35cm的位置分别进行玉米苗带播种，两个玉米苗带之间的距离是30cm。原第二年种植玉米的区域处于休耕状态。第三年覆盖作物需要重新播种，播种植物选择紫花苜蓿，播种方法和位置与第一年相同。其他田间管理措施与第一年田间管理措施相同。第三年收获玉米后，将玉米和覆盖作物秸秆放置在当年玉米苗带之间的30cm区域内。

待第四年春季玉米播种时，在距离垄左侧85cm和115cm的位置分别进行玉米苗带播种，两个玉米苗带之间的距离是30cm。第三年种植玉米的区域处于休耕状态。其他田间管理措施与第二年田间管理措施相同。

十、第四年收获后深翻作业

测定结果显示，传统的均匀垄种植玉米产量为761kg/亩，玉米秸秆的C/N为61.6，秸秆离田地块的土壤有机质含量为2.04％，用本实施例方法种植的玉米产量为761.5kg/亩，玉米秸秆的C/N为51.3，土壤有机质含量秸秆离田地块的土壤有机碳含量为2.56％。相比之下，二者的玉米产量差异不显著，采用本方法种植玉米的田块，土壤有机质含量提高了0.52％，还田的混合秸秆的C/N下降了9.3。

Claims

1.一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

一、选择地块

二、整地

在秋季或者第二年春季利用农用机械进行深翻或耙地作业；

三、起垄

四、玉米播种

五、豆科覆盖作物播种

六、田间管理

七、玉米穗收

八、翌年玉米播种和田间管理、收获和秸秆残体还田

十、第四年收获后深翻作业

第四年玉米收获后，采用秸秆粉碎深翻还田方法将玉米秸秆和覆盖作物深翻还田；

步骤三中垄的高度为28-32cm，垄宽为120cm；

步骤五中所述豆科覆盖作物种类为二年生或多年生豆科植物。

2.根据权利要求1所述的一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于步骤一中所述玉米种植区域内年有效积温在2500℃以上。

3.根据权利要求1所述的一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于步骤四中玉米播种采用机械播种或者人工播种的方式进行。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于步骤四中所述基肥为掺混肥或复合肥。

5.根据权利要求4所述的一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于步骤五中豆科覆盖作物的种植采用撒播的方式。

6.根据权利要求1所述的一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于步骤九中若覆盖作物选择的是二年生的豆科植物，则第三年覆盖作物需要重新播种，播种方法和位置与第一年相同。

7.根据权利要求6所述的一种基于秸秆和覆盖作物还田的东北地区玉米-覆盖作物休耕轮耕栽培方法，其特征在于步骤十中深翻的深度为20-26cm。