CN116806641A - 一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在小麦‑玉米‑向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法，属于农作物栽培和土壤改良技术领域。本发明在小麦‑玉米‑向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法为：(1)在小麦收获后种植绿肥，待绿肥盛花期翻压还田；(2)次年玉米和绿肥间种作，待绿肥初花期翻压还田；(3)第3年向日葵套复种绿肥，待绿肥盛花期翻压还田。本发明通过在小麦‑玉米‑向日葵轮作体系中间套复种绿肥，一方面可满足作物生长过程中对养分的需求，提高作物产量，另一方面还能够提高土壤中有机碳的含量，促进土壤固碳，为减少化学肥料的施用，保护土壤资源提供了新的途径。
Description
技术领域
本发明涉及农作物栽培和土壤改良技术领域，尤其涉及一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法。
背景技术
农作物生长需要从土壤中汲取水分和和氮磷钾肥及多种微量元素，以满足生长需求。连年种植会消耗土壤养分库，降低农作物的产量和生产效率，为了提高土壤肥力和作物产量，额外施加化肥成为重要手段。但化肥的施用也有很多负面影响，例如，化肥中氮肥因为易挥发、流失，利用率只有30％～50％；磷肥的利用率才10％～25％，因为磷酸根化学活性活泼，施入土壤后大部分磷与土壤中的Zn2+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+等阳离子结合形成难溶性磷肥；钾的利用率也只有50％左右；且化肥不含有机质、腐殖质，长期施用会造成土壤团粒结构破坏，土壤板结。
轮作是利用不同作物对土壤中养分需求规律不同的特点，同一块地上有计划地按顺序轮种不同类型的作物的复种形式，以均衡利用土壤中的营养元素，保证土壤菌群的平衡，减少化肥的使用量，避免土壤理化特性的改变，增加生物多样性，甚至可免除或减少某些连作所特有的病虫草的危害。常见的轮作模式包括禾谷类轮作、禾豆轮作、粮食和经济作物轮作，水旱轮作、草田轮作等，但目前的轮作模式多是基于作物产量和经济效益发展起来的，对于土壤资源的再生利用研究较少，长期轮作，无法有效防止土壤中的营养成分的下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法。本发明通过在小麦-玉米-向日葵轮作体系中间套复种绿肥，一方面可满足作物生长过程中对养分的需求，提高作物产量，另一方面还能够提高土壤中有机碳的含量，促进土壤固碳，为减少化学肥料的施用，保护土壤资源提供了新的途径。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法，所述方法为：
(1)在小麦收获后种植绿肥，待绿肥盛花期翻压还田；
(2)次年玉米和绿肥间种作，待绿肥初花期翻压还田；
(3)第3年向日葵套复种绿肥，待绿肥盛花期翻压还田。
优选的，步骤(1)所述小麦的种植时间为3月上中旬，所述小麦的播种量为350～400kg/hm2；所述绿肥的种植时间为小麦收获后的10天内。
优选的，步骤(2)所述玉米和绿肥的种植时间为4月下旬，所述绿肥的收获时间为玉米拔节期。
优选的，所述玉米的种植方式为大小行覆膜种植，大行距为60～80cm，小行距为30～50cm，大行行间种植绿肥；所述玉米的种植株距为20～30cm，种植密度为70000～80000株/hm2。
优选的，步骤(3)所述绿肥的种植时间为4月下旬，所述向日葵的种植时间为5月下旬～6月上旬，所述绿肥的收获时间为向日葵8叶期。
优选的，所述向日葵的种植方法为大小行覆膜种植，大行距为80～100cm，小行距为40～50cm，大行行间种植绿肥；所述向日葵的种植株距为40～60cm，种植密度为30000～35000株/hm2。
优选的，步骤(1)所述绿肥的种植量为70～80kg/hm2；步骤(2)所述绿肥的种植量为40～50kg/hm2；步骤(3)所述绿肥的种植量为40～50kg/hm2。
优选的，所述绿肥为毛叶苕子。
本发明提供了一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法。本发明通过在小麦-玉米-向日葵轮作体系中套种绿肥，并在特定时期将绿肥收获后翻压还田，可满足作物生长过程中对营养成分的需求，既提高作物产量，还能够提高土壤中有机碳的含量，促进土壤固碳。通过本发明的方法，可减少化学肥料的使用量，节约种植成本，为土壤资源的再生利用提供了新的途径。
附图说明
图1为实施例12015年和2018年小麦和绿肥的种植示意图。
图2为实施例12016年和2019年玉米和绿肥的种植示意图。
图3为实施例12017年和2020年向日葵和绿肥的种植示意图。
具体实施方式
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
本实施例提供了一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法，过程如下：
1.试验时间：2015年～2020年
2.试验地点：巴彦淖尔市农牧业科学院园子渠试验基地
3.试验田地理条件：位于河套灌区腹地，海拔1035m，年平均气温3.7～7.6℃，年日照时数3100～3300h，有效积温2900～3200℃，无霜期130～150d，年降水量139～222mm，年蒸发量2030～3180mm，为典型的中温带大陆性季风气候。年降水少而蒸发高，依靠黄河水和井水灌溉，没有灌溉就没有农业。试验田地势平坦，排灌方便，土壤为壤土，作物收获后于10月下旬秋翻后灌水保墒。试验地前茬为玉米。
4.试验品种：小麦品种为永良4号，玉米品种为西蒙168，向日葵品种为食用向日葵杂交种SH363，绿肥品种为土库曼毛叶苕子。
5.试验过程：按照表1所示，分别设置对照组和实验组1～4，每组3个小区，每个小区长10m，宽4m，面积为40m2。小区随机排列分布。对照组和实验组1～4的作物类型、种植时间、收获时间如表1所示。
表1各组作物的种植时间和收获时间记录表
其中，对照组不施肥；实验组1仅施加氮磷钾化肥；实验组2在施加氮磷钾化肥的同时在绿肥花期全部翻压还田；实验组3在施加氮磷钾化肥的同时，在绿肥花期全部翻压还田。实验组2和实验组3的区别在于，在向日葵种植季，绿肥种植时间调整为向日葵种植之后。
实验组1～3的化肥施用量如表2所示。其中，磷肥全部做种肥基施，70％钾肥做种肥，30％钾肥结合灌水进行追施(小麦和玉米在拔节期、向日葵在现蕾期)，30％氮肥做种肥基施，70％氮肥结合灌水进行追施(小麦和玉米在拔节期、向日葵在现蕾期)。
表2各处理氮、磷和钾养分施入量(kg/ha)
本实施例额外所施加的肥料类型及其养分种类和含量如表3所示。
表3肥料类型及其养分种类和含量
其中，小麦采用不覆膜种植，播种量为375kg/hm2，试验田采用地面灌溉方式浇水，总灌水量为3150m3/hm2，全生育期灌水3次(三叶期、拔节期、开花期，675mm3/hm2/次)，秋灌1次(1125mm3/hm2)。实验组2和3的小麦收获后种植绿肥，绿肥的播种量为75kg/hm2，绿肥盛花期收获，并全部打碎翻压还田。其中，对照组/实验组1～3小麦的种植方式如图1中“a)”所示，实验组2和3小麦和绿肥的种植方法如图1中“b)”所示。
玉米采用大小行覆膜种植，大行70cm，小行40cm，株距24cm，密度75000株/hm2，试验田采用地面灌溉方式浇水，总灌水量为3825m3/hm2，全生育期灌水4次(播种期，拔节期，抽穗期，灌浆期，675m3/hm2/次)，秋浇1次(1125m3/hm2)。实验组2和3还在玉米的大行行间套种绿肥，种植示意图如图2所示，绿肥的播种量45kg/hm2，绿肥盛花期收获，并就地打碎翻压于行间。其中，对照组/实验组1～3玉米的种植方式如图2中“a)”所示，实验组2和3玉米和绿肥的种植方法如图2中“b)”所示。
向日葵采用大小行种植，大行80cm，小行40cm，株距50cm，密度33000株/hm2，试验田采用地面灌溉方式浇水，总灌水量为2175m3/hm2，全生育期灌水1次(现蕾期，675m3/hm2)，春灌1次(1500m3/hm2)。实验组2和3还在向日葵大行行间种植绿肥，种植示意图如图3所示，播种量45kg/hm2，绿肥盛花期收获，并就地打碎翻压于行间。其中，对照组/实验组1～3向日葵的种植方式如图3中“a)”所示，实验组2和3向日葵和绿肥的种植方法如图3中“b)”所示。
6.试验期间的气候条件：如表4所示。
表4试验区2015～2020年生育期气象资料
从表4可以看出，2015年4月至2015年7月小麦生长季总降水量24.6mm，总日照时数1090.6h，总积温1927.5℃；2016年4月至2016年10月玉米生长季总降水量116.9mm，总日照时数1344.4h，总积温3019.0℃；2017年5月至2017年9月向日葵生长季总降水量168.0mm，总日照时数1203.8h，总积温2679.2℃；2018年3月至7月小麦生长季总降水量34.0mm，总日照时数1173.5h，总积温2064.9℃；2019年4月至10月玉米生长季总降水量89.6mm，总日照时数1331.0h，总积温3076.0℃；2020年5月至9月向日葵生长季总降水量151.2mm，总日照时数1072.9h，总积温2566.7℃。
7.试验结果：
7.1产量：
对照组和实验组1～3的产量情况，如表5所示。
表5各组作物产量情况
从表5可以看出，对照组采用轮作制，在不施肥的情况下，小麦、玉米和向日葵的产量呈现持续下降趋势。实验组1～3在2015年种植的小麦产量均明显高于对照组，但轮作三年后(即2018年)，实验组1和3的小麦产量明显下降，实验组2的小麦产量较为平稳，下降趋势不明显。实验组1～3在2016年种植的玉米产量均明显高于对照组，轮作三年后(即2019年)，实验组1和3的玉米产量明显下降，实验组2的玉米产量较为平稳，下降趋势不明显。实验组2～3在2017、2020年种植的向日葵产量均明显高于对照组，且显著高于实验组1。
7.2土壤有机碳含量
2015年试验开始后，于每年12月中旬，在各组试验田采集0～20cm深的土壤样本，采用重铬酸钾氧化-分光光度法检测试验田土壤有机碳含量，每块试验田取10个样本，取结果平均值，统计结果如表6所示。
表6各组土壤有机碳含量(g/kg)
从表6可以看出，对照组在不施肥的情况下，试验田中的土壤有机碳含量由于作物的吸收，整体上呈现下降趋势。实验组1～3的土壤有机碳自2016年就显著高于对照组，而到2020年，实验组2～3的土壤有机碳显著高于实验组1，其中以实验组2最高。相比于2015年，实验组2的有机碳含量提高了15.31％。
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 (8)
1.一种在小麦-玉米-向日葵轮作体系中促进土壤固碳的方法，其特征在于，所述方法为：
(1)在小麦收获后种植绿肥，待绿肥盛花期翻压还田；
(2)次年玉米和绿肥间种作，待绿肥初花期翻压还田；
(3)第3年向日葵套复种绿肥，待绿肥盛花期翻压还田。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述小麦的种植时间为3月上中旬，所述小麦的播种量为350～400kg/hm2；所述绿肥的种植时间为小麦收获后的10天内。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述玉米和绿肥的种植时间为4月下旬，所述绿肥的收获时间为玉米拔节期。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述玉米的种植方式为大小行覆膜种植，大行距为60～80cm，小行距为30～50cm，大行行间种植绿肥；所述玉米的种植株距为20～30cm，种植密度为70000～80000株/hm2。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述绿肥的种植时间为4月下旬，所述向日葵的种植时间为5月下旬～6月上旬，所述绿肥的收获时间为向日葵8叶期。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述向日葵的种植方法为大小行覆膜种植，大行距为80～100cm，小行距为40～50cm，大行行间种植绿肥；所述向日葵的种植株距为40～60cm，种植密度为30000～35000株/hm2。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述绿肥的种植量为70～80kg/hm2；步骤(2)所述绿肥的种植量为40～50kg/hm2；步骤(3)所述绿肥的种植量为40～50kg/hm2。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述绿肥为毛叶苕子。
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