一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法。操作步骤包括：1.设置沟槽，2.在沟槽内设置还田秸秆层，3.沟槽覆土，4.常规耕作，5.次年冬小麦收获后播种夏玉米，实施免耕措施，在小麦‑玉米轮作体系中每年只进行一次秸秆全量深施还田。本发明专利技术通过在每年冬小麦种植前实施小麦秸秆深施还田技术，并在次年冬小麦收获后，以免耕的形式种植夏玉米，有效克服了传统秸秆还田技术对作物生长的不利影响，同时提高了作物产量，改善了土壤质量，且这种技术对作物产量和土壤质量的改善作用不受年降雨量的影响，能够在砂姜黑土分布区的旱地农业中进行推广应用。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术属于土肥
，具体涉及一种秸秆深施还田方法。

技术介绍

作物秸秆还田不仅能够提高农田土壤有机质水平，同时有利于改善土壤氮磷钾元素有效性，提高作物产量。然而，传统的秸秆还田技术易导致大量秸秆聚集在农田表层土壤中，不利于农业机械进行耕作，降低了作物籽粒发芽率，进而影响作物产量(Daietal.2013)。相比传统秸秆还田技术，目前应用于稻麦轮作系统中的秸秆深施还田技术(Ditch-buriedstrawmethod)能够降低秸秆还田对作物生长的不利影响，但其同样存在着缺点和局限性(图1)(Wangetal.2015)(朱利群等，2010)。由于作物秸秆还田后其腐解速率与土壤含水量、温度紧密相关(Wangetal.2012)，而现有的秸秆深施还田技术则建立在每个生长季作物秸秆全量还田的基础之上，因此秸秆深施还田技术目前只能在水稻和其他作物轮作的系统中进行实施，无法在砂姜黑土分布区的旱地农业中进行推广。
砂姜黑土分布区的旱地农业其典型作物轮作系统为小麦-玉米和小麦-大豆。长期传统小麦秸秆还田技术虽然能够提高该地区作物产量，改善土壤肥力和养分有效性，但农田耕作层较浅(15cm左右)的现状没有发生根本性的变化。因此，改进现有的秸秆深施还田技术，在砂姜黑土分布区的旱地农业中进行推广具有现实和积极意义。

技术实现思路

为了解决砂姜黑土分布区旱地农业传统秸秆还田模式对土壤及作物生长和产量的不利影响，本专利技术提供一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法，从而改善砂姜黑土分布区的旱地农田深层土壤有机质水平、微生物群落结构和活性，提高了作物产量。
本专利技术利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的具体操作步骤如下：
1、设置沟槽
小麦种植前设置沟槽，沟槽的宽度和深度相同，均为18～22cm，相邻沟槽之间的距离为0.8～1.2m，所有沟槽面积占整个农田面积的15％～20％；
2、设置还田秸秆层
小麦秸秆的敷设量为7500kg/ha，每个沟槽铺设的秸秆量按以下公式计算获得：
单个沟槽秸秆还田量＝7500kg×耕地面积(单位：ha)/沟槽个数；
3、沟槽覆土
清除覆土中存在的大土块，整理耕地，保持平整；
4、常规耕作处理
冬小麦种植前撒施化肥，常规耕作(耕层15cm)，冬小麦在每年10月25日之前完成播种；
5、次年6月冬小麦收获后播种夏玉米，实施免耕措施，直接将夏玉米播种在收获冬小麦的麦茬地里，在小麦-玉米轮作体系中每年只进行一次秸秆全量深施还田。
进一步优化的具体操作方法如下：
所述步骤1中沟槽挖掘时间避免一天中日光最强的时刻，降低阳光照射，减少土壤水分蒸发量。
所述步骤2中作物秸秆为小麦秸秆，小麦秸秆来源于每年6月冬小麦收获后所得，小麦秸秆还田之前要经过3-4个月的自然降解，还田时小麦秸秆长度为8-12cm小段。
所述步骤3中沟槽覆土时间必须在沟槽开挖后的48小时之内完成，避免土壤水分大量蒸发。所述4步骤中常规耕作的耕作深度为15cm。
本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：
1.相比传统秸秆还田技术，本专利技术在降雨量正常的年份可以提高砂姜黑土分布区旱地小麦和玉米产量7.08％和3.36％，在降雨量稀少的旱季提高小麦和玉米均为1.63％和91.10％；相比单独使用无机肥，本专利技术在降雨量正常的年份可以提高砂姜黑土分布区旱地小麦和玉米产量分别为9.25％和16.56％，在降雨量稀少的年份提高小麦和玉米分别为7.79％和112.92％。
2.本专利技术能够改善旱地农田深层土壤有机质水平、微生物群落结构和活性；相比传统秸秆还田技术，本技术实施后在干旱(2013年)和降雨量正常年份(2014年)冬小麦生长季结束时能够提高15-30cm土层有机质11.79％和33.06％，0-15cm土层微生物总量23.41％；相比单施无机肥处理，本技术实施后在干旱和正常降雨量年份提高15-30cm土层有机质18.41％和37.02％，微生物总量105.31％。
3.相比水稻小麦轮作系统中的秸秆深施还田技术(图1)，本专利技术每年只进行一次秸秆还田且还田后继作物进行免耕处理(图2)，能够在砂姜黑土分布区的旱地农业系统中进行推广，克服了之前秸秆深施还田技术对水分的依赖性与推广上的区域局限性。
附图说明
图1为水稻小麦轮作系统中的秸秆深施还田示意图。
图2为本专利技术进行一次秸秆还田且还田后继作物进行免耕处理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本专利技术作进一步地说明。
实施例1：
秸秆深施还田干旱年份对作物产量的影响(地点：安徽省蒙城县马店村)
试验时间为2012年10月-2013年10月，2013年1月-9月的总降雨量为718.0mm，其中小麦生长季1月-5月的降雨量为197.3mm，玉米生长季7月-9月的降雨量为496.6mm。
一种秸秆深施还田技术包括以下五个操作步骤：
1、设置沟槽：在砂姜黑土分布区的夏季玉米收获后小麦种植前，将玉米秸秆移出农田，挖掘沟槽，沟槽挖掘时间定在当天的7:00-10:00和16:00以后，降低阳光照射，减少土壤水分蒸发，沟槽的宽度和深度相同，均为20cm，相邻沟槽之间的距离为1.0m，所有沟槽面积占整个农田面积的18％。
2、设置还田秸秆层：沟槽挖掘完毕，立即设置还田秸秆层，还田秸秆保持干燥，秸秆的敷设量为7500kg/ha，每条沟槽铺设的秸秆量按以下公式计算获得：
单条沟槽秸秆还田量＝7500kg×耕地面积(单位：ha)/沟槽个数。
3、沟槽覆土：沟槽底部秸秆层铺设均匀后，立即对沟槽进行覆土，清除覆土中存在的大土块，覆土结束后整理耕地，保持平整。
操作步骤1-3在24小时之内完成。
4、常规耕作处理：对秸秆深施还田处理后的农田进行闲置，在冬小麦种植前撒施化肥，并设置旋耕机耕作深度为15cm，每年10月25日之前冬小麦播种工作；
5、13年6月冬小麦收获后，实施免耕措施，直接将夏玉米播种在收获冬小麦的麦茬地里，在冬小麦-玉米轮作体系中每年只进行一次秸秆全量深施还田。
在2012年10月冬小麦种植前按照本专利技术提高的方法处理土壤为90m2。
表12013年小麦秸秆深施还田(NPKDW)、传统秸秆还田(NPKWS)和单施无机肥(CK0)对作物产量的影响
表22013年小麦秸秆深施还田(NPKDW)、传统秸秆还田(NPKWS)和单施无机肥(CK0)对土壤有机质(SOM)(g/kg)的影响
由表1可知，常规秸秆还田和单独施用无机肥的处理在2013年的小麦和玉米产量分别为6130kg/ha，1110kg/ha和5780kg/ha，996.25kg/ha，而秸秆深施处理后其小麦、玉米产量比传统秸秆还田和单独施用无机肥分别提高1.63％、91.10％和7.79％、112.92％。
用秸秆深施处理后的15-30cm土层有机质含量显著提高(见表2)。相比传统秸秆还田和单独施用无机肥处理，本专利技术处理后的15-30cm土层有机质含量分布提高11.79％和18.41％。
实施例2：
秸秆深施还田降雨量正常年份对作物产量的影响(地点：安徽省蒙城县马店村)
试验时间为2013年10月-2014年10月，2014年1月本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法，其特征在于包括以下操作步骤：1.1、设置沟槽小麦种植前设置沟槽，沟槽的宽度和深度相同，均为18～22cm，相邻沟槽之间的距离为0.8～1.2m，所有沟槽面积占整个农田面积的15％～20％；1.2、设置还田秸秆层小麦秸秆的敷设量为7500kg/ha，每个沟槽铺设的秸秆量按以下公式计算获得：单个沟槽秸秆还田量=7500kg×耕地面积（单位：ha）/沟槽个数；1.3、沟槽覆土清除覆土中存在的大土块，整理耕地，保持平整；1.4、常规耕作处理冬小麦种植前撒施化肥，常规耕作，冬小麦在每年10月25日之前完成播种；1.5、次年6月冬小麦收获后播种夏玉米，实施免耕措施，直接将夏玉米播种在收获冬小麦的麦茬地里，在小麦‑玉米轮作体系中每年只进行一次秸秆全量深施还田。

【技术特征摘要】
1.一种利用秸秆深施还田提高土壤肥力和作物产量的方法，其特征在于包括以下操作步骤：
1.1、设置沟槽
小麦种植前设置沟槽，沟槽的宽度和深度相同，均为18～22cm，相邻沟槽之间的距离为0.8～1.2m，所有沟槽面积占整个农田面积的15％～20％；
1.2、设置还田秸秆层
小麦秸秆的敷设量为7500kg/ha，每个沟槽铺设的秸秆量按以下公式计算获得：
单个沟槽秸秆还田量=7500kg×耕地面积（单位：ha）/沟槽个数；
1.3、沟槽覆土
清除覆土中存在的大土块，整理耕地，保持平整；
1.4、常规耕作处理
冬小麦种植前撒施化肥，常规耕作，冬小麦在每年10月25日之前完成播种；
1.5、次年6月冬小麦收获后播种夏玉米，实施免耕措施，直接将夏玉米播种在收获冬小麦的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志彬，王道中，花可可，何传龙，万水霞，
申请(专利权)人：安徽省农业科学院土壤肥料研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34