一種砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法與流程

2023-10-10 07:45:29 3

本發明屬於農學技術領域，具體涉及一種用於有效改善土壤結構以及理化性狀，對促進農業可持續發展具有積極的作用的秸稈還田方法及相應的播種方法。

背景技術：

安徽省小麥/玉米種植區域土壤屬砂姜黑土，該類型土壤總體上為「旱、澇、僵、瘦」，嚴重影響作物的正常生長，導致土壤生產效率較低。秸稈還田主要通過改善土壤理化性狀、提高土壤有機質來實現對土壤的改良作用。

土壤固碳主要通過提高土壤有機質含量來實現，而土壤中的所有有機碳源最初都來源於空氣。作物通過光合作用將空氣中的二氧化碳轉化為有機碳，進入作物體內。植物死亡後，一部分作物體如秸稈、根等，作為新鮮的有機物直接回歸土壤，一部分作物體則經過動物代謝間接回歸土壤，進而被土壤微生物分解，降解後形成腐殖質。腐殖質是一種穩定的有機膠體混合物，它是土壤有機質的重要組成成分，不僅能改變土壤的黏性和砂性，促進團粒結構的形成，增加土壤的孔隙度，而且能為作物生長提供養分和蓄水保肥。秸稈還田是作物殘體的一種管理方式，通過還田，秸稈中8％-35％的有機碳會以有機質形式保存到土壤中。

秸稈是農業生產的副產品，資源豐富，也是農業生產上一項重要的有機肥源。已有研究結果顯示，秸稈覆蓋可以提高土壤有機碳，但短期內有降低產量的趨勢，並且存在不少弊端，如秸稈覆蓋會對作物種子發芽、出苗及幼苗生長產生抑制作用，主要表現為發芽率降低，出苗期推遲，幼苗生長減緩，因此，秸稈還田初期，尤其是秸稈還田的第1、2年，往往出現一播出苗率僅為85％-90％的現象。

技術實現要素：

為了解決這些問題，發明人針對土壤的不良性狀和障礙因素，以及還田初期對麥苗生長的影響，採取相應的物理和化學措施，施入各類有機肥料，增加耕層土壤有機質含量，改善土壤理化和生物學性質，提高土壤肥力，提高一播出苗率，增加作物產量。

本發明經過四年的田間試驗，提出了砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗技術，該技術能提高秸稈還田的作業質量、增加施肥量，通過開展灌溉等，有助於秸稈腐解，從而提高出苗率和促進幼苗生長。因此，採用本發明的秸稈還田及播種方法，不會帶來發芽率降低，出苗期推遲，幼苗生長減緩的問題，而是可以實現一播全苗。本發明所涉及的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗技術對提高農業生產產量、促進農業可持續發展具有積極的作用。

本發明所提供的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法來源於生產經驗並能應用於生產。

具體而言，本發明提供一種砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法，其特徵在於：所述方法包括下述步驟：

(1)在每年玉米成熟後，對玉米進行收穫時，對玉米秸稈進行收割，割茬高度不大於30釐米；

(2)將所獲得的玉米秸稈中的至少部分粉碎，均勻拋撒覆蓋地表；

(3)對施以粉碎後秸稈的土地施以基肥；

(4)進行耕地整理及秸稈翻埋；

(5)進行小麥播種；

(6)播後對目標土地根據當前含水量進行灌溉。

在一種優選實現方式中，對於玉米秸稈，切碎後的粉碎長度為3-5釐米。

在另一種優選實現方式中，秸稈粉碎合格率≥90％，鋪放不均勻度≤20％。

在另一種優選實現方式中，所述步驟(4)包括旋耕和深耕，旋耕作業耕深≥15釐米，耕幅誤差≤5釐米，深耕作業耕深≥20釐米。

在另一種優選實現方式中，所述步驟(4)的整地作業後地表平整，平整度誤差≤5釐米，重耕率和漏耕率≤1％。

在另一種優選實現方式中，在所述步驟(3)的施肥過程中，與標準施用量相比，增加氮肥的施用量，並減少磷肥和鉀肥的施用量。

在另一種優選實現方式中，所述方法還包括：

在播種之前，將預定量的殺菌劑和/或殺蟲劑與小麥種子混合均勻。

在另一種優選實現方式中，所述方法還包括：每畝用50％辛硫磷一瓶，兌水，噴灑在玉米秸稈上面，隨耕翻或旋耕入土。

在另一種優選實現方式中，所述灌溉過程包括：使土壤含水量達到田間持水量的75％-85％。

在一種優選實現方式中，旋耕作業耕深≥15釐米，以打破犁底層為佳，作業後地表平整，耕幅一致，耕幅誤差≤5釐米，重耕率和漏耕率≤1％。

此外，在傳統秸稈還田方法中，在秸稈還田初期，施足底肥，即施用三元複合肥(N:P:K＝15：15：15)或玉米專用肥40千克/畝，尿素15～20千克/畝，商品有機肥100千克/畝。

但是，本發明發現傳統的還田施肥方式的氮磷鉀比例並不利於小麥生長和秸稈腐蝕。因此，本發明為促進秸稈腐解需增肥補氮，將氮磷鉀比例調整為N:P:K＝25:10:10，即提高氮肥的絕對施用量，降低磷和鉀的絕對施用量(本發明發現在秸稈還田情況下降低其絕對施用量反而利於小麥出苗)，從而防止農作物黃苗，培育壯苗，進而提高壯苗率，其中氮以尿素為好。

此外，在調整氮磷鉀比例的基礎上，本發明將傳統的基肥為主施肥法改為追肥為主施肥法，即將基肥∶拔節肥＝5∶5改為基肥∶拔節肥∶孕穗肥＝3∶5∶2，使氮肥後移和春氮後移，可控制春季無效分櫱，改善中後期群體光合性能，達到提高單穗重和最終產量的目的。

採用本發明的一播全苗方法，在還田首年即不會出現發芽率降低，出苗期推遲，幼苗生長減緩的現象，而且，在經過還田四年後，可以顯著改善土地的質量。本發明的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法能夠在進行秸稈還田處理後，僅通過單次播種，就可以保證所播小麥不出現漏苗、缺苗現象，使出苗率高於99％。

本發明的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法，能改善土壤理化和生物學特性，提高土壤肥力，增加作物產量，能使耕層土壤容重降低，含水量提高。

進行秸稈還田4年後，玉米收穫期0-20釐米土層的土壤容重和含水量，在秸稈還田和未還田的狀況相比存在顯著差異。秸稈還田較秸稈移除(未還田)土壤容重降低2.5％-9.2％，土壤含水量提高8.2％-28.5％，表層土壤貯水量提高4.1％-19.9％。

本發明的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法能使耕層土壤有機質提高。秸稈還田4年後，土壤總有機質和活性有機質增加幅度分別為2.38％-10.61％和9.10％-44.74％。

本發明的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法能使土壤有機碳儲量增加。本發明的砂姜黑土地區秸稈還田條件下小麥一播全苗方法能使耕層土壤孔隙度增加，能使土壤碳庫管理指數(CPMI)提高。本發明所述的土壤碳庫管理指數(CPMI)反映外界管理措施對土壤有機質總量的影響，也反映了土壤有機質組分的變化情況。碳庫管理指數上升表明農業措施對土壤肥力有促進作用，反之則表明抑制土壤肥力的提高。

附圖說明

圖1為玉米收穫、秸稈粉碎作業圖和玉米秸稈粉碎滅茬作業圖；

圖2為玉米秸稈粉碎翻埋還田和小麥旋耕施肥播種覆土鎮壓一體化播種方式的作業圖；

圖3小麥耕播及土層深度示意圖；

圖4為旋耕開溝施肥播種覆土鎮壓一體化機械播種出苗及壯苗生長的效果圖。

具體實施方式

以下結合附圖及其實施例對本發明進行詳細說明，但並不因此將本發明的保護範圍限制在實施例描述的範圍之中。

實施例1

1.準備工作

上季收穫和整地。收穫前10～15天，對玉米的倒伏程度、種植密度和行距、果穗的下垂度、最低結穗高度等情況，做好田間調查，並適時對倒伏的玉米進行人工摘穗及適當處理。作業前3～5天，對田塊中的溝渠、壟塊進行平整。

準備機械。由於安徽省小麥、玉米兩種作物種植方式的差異，其前茬秸稈的處理方式、適用機具均有所不同。用於玉米秸稈還田的機具有玉米聯合收割機、與大中型拖拉機配套的秸稈粉碎還田機及鏵式犁、旋耕機等。本發明採用80馬力以上大馬力玉米聯合收穫機械，在玉米聯合收穫機加裝秸稈粉碎拋撒裝置，推廣大馬力動力(80馬力以上)拖拉機，推廣高速旋耕機(三級變速)，新型小麥旋耕施肥開溝播種覆土鎮壓一體化播種機(西安亞奧、許昌豪豐、蚌埠淮豐)和小麥玉米播種機加裝鎮壓保墒裝置以及推廣機開溝。

2.操作過程

步驟1、玉米收穫與秸稈粉碎。玉米成熟後使用帶滅茬裝置的聯合收割機收穫並粉碎玉米秸稈。切碎後秸稈長度不大於5釐米，並均勻拋撒，留茬高不大於8釐米(如圖1)。秸稈粉碎合格率≥90％，鋪放不均勻度≤20％。

步驟2、秸稈還田與耕整地。玉米秸稈切碎並均勻拋撒後，小麥的播種需要採取耕整地後進行播種的方式，因此在玉米秸稈粉碎後、耕整地前增施基肥，使用與拖拉機配套的旋耕機或鏵式犁進行土地耕整。旋耕使秸稈和肥料翻埋於土壤中，並與土壤均勻結合；連續兩年旋耕作業後要進行深耕，以加深耕層，或進行土壤深松，以打破犁底層為宜，增加作物根系吸收土壤養分的土層深度。深耕(深松)可2-3年進行一次。深耕時，利用鏵式犁深耕翻埋秸稈並耙透、整平、鎮實。整地時，旋耕機旋埋秸稈還田一般作業兩遍，第一遍慢速，旋耕深度較淺，第二遍速度稍快，達到規定耕深。兩遍作業方向應交叉(如圖2所示)。

優選地，採用大馬力旋耕施肥開溝播種覆土鎮壓一體化小麥精播機，力求精量勻播，深淺一致(3-5cm)，適當縮小行距，行距以18-22cm為宜(如圖4)。防止「露籽、叢籽、深籽、缺籽」現象。

步驟3、肥料配合施用。在秸稈還田初期，施足底肥(底肥的施用與步驟2是同步進行的)，後續逐漸再補充施加氮肥。為促進秸稈腐解需增肥補氮，使N:P:K＝25:10:10(重量比)。(換言之，通常情況下，在傳統的還田方式中，在還田初期使用三元複合肥，該複合肥的N、P、K含量是15：15：15，但是我們經過研究有所創新，為了更好的使秸稈腐解，需要增加氮肥的比例，由原來的三個15，減少磷肥鉀肥施用量，使比例調整為25：10：10。具體肥料的調配和施用均屬於農業領域普遍存在的大田常識，這裡不再詳述)，即提高氮肥的施用量，降低磷和鉀的施用量，從而防止農作物黃苗，培育壯苗，進而提高壯苗率，其中氮以尿素為好。具體措施為小麥季正常畝施氮16千克，為了不影響產量，玉米秸稈全量還田後畝施氮量需增加2-3千克，較秸稈不還田小麥增產4.2％-9.3％。

步驟4、秸稈還田條件下播種和壯苗。小麥宜採用帶圓盤開溝器的播種機、旋耕施肥播種機等機械播種並鎮壓，保證播種均勻，播深一致，不重播，不漏播；行間距離及播種深度需根據作物品種、種植密度進行調整。如果播種機械不帶鎮壓裝置，播後需使用鎮壓輥進行鎮壓。

步驟5、秸稈還田條件下保墒及灌溉速腐。播後要適時澆水，使土壤含水量達到田間持水量的75％-85％，以加速土壤沉實和秸稈腐解，避免秸稈還田對作物出苗和後期生長的影響。

步驟6、秸稈還田條件下病蟲害綜合防治。

⑴藥劑拌種。小麥紋枯病、白粉病重發地區，推行殺菌劑拌種技術，每50公斤小麥種子用有效成份戊唑醇溼拌劑2克，或三唑酮20克；地下害蟲重發地區推行殺蟲劑拌種技術，每50公斤小麥種子用有效成份辛硫磷25克，或甲基異柳磷20克；病蟲害都需防治地區，藥劑拌種可選用以上殺菌劑和殺蟲劑各一混配使用，也可單選50％甲柳·酮乳油50毫升。

拌種時將藥劑放入噴霧器內，加水3公斤攪勻邊噴邊拌，待麥種晾乾即可播種，播種深度不宜超過5釐米。藥劑拌種時要按規定藥量使用，不能隨意加大用量，防止產生藥害。

⑵噴灑藥劑防治地下害蟲。每畝用50％辛硫磷一瓶，兌水1-2桶，噴灑玉米秸稈上面，隨即耕翻或旋耕入土。可防治蠐螬、地老虎、金針蟲等地下害蟲。

採用上面的方式進行小麥種植，基本可以實現一播全苗，無需再補苗。

實施例2

在本實施例中，採用與實施例1基本相同的步驟1-6，只是在本實施例中添加了防除雜草步驟。

具體而言，於11月上中旬，小麥3～4葉期，日平均溫度在10℃以上時及時防除麥田雜草。

闊葉雜草每畝用75％苯磺隆1g或15％噻磺隆10g，抗性雙子葉雜草每畝用5.8％雙氟磺草胺(麥喜)懸浮劑10ml或20％氯氟吡氧乙酸(使它隆)乳油50～60ml，兌水30kg噴霧防治。單子葉雜草每畝用3％甲基二磺隆(世瑪)乳油30ml，兌水30kg噴霧防治。

野燕麥、看麥娘等禾本科雜草每畝用6.9％精惡唑禾草靈(驃馬)水乳劑60～70ml或10％精惡唑禾草靈(驃馬)乳油30～40ml，兌水30kg噴霧防治。

實施例3

安徽省內地形複雜，雖然有很多平原地區，還有大量耕地是在坡地上，本發明方法的一個至關重要的環節就是要在增施氮肥的同時，將秸稈打碎旋埋入土，並增加土壤溼度。對於平地而言維持土壤溼度並不困難，但是，對於坡地，維持土壤溼度尤其是坡中上部分的土壤溼度卻相對困難。安徽存在大面積的砂姜黑土地，這些土地的持水效果亦不理想。

對此，我們對實施例1的種植方式進行了改進，以便使其更好地適應坡地的種植需要。

在本實施例中，對實施例1的步驟1、2和4進行了調整。在步驟1中，玉米成熟後使用帶滅茬裝置的聯合收割機收穫並粉碎玉米秸稈，每4-5畝地，留出一畝地的秸稈暫不粉碎，而是預留備用。

在步驟2中，在玉米秸稈粉碎後，調整秸稈的拋撒量，利用粉碎後的4-5畝地的秸稈，拋撒5-6畝地。旋耕和深耕的方式與實施例1相同。

在步驟4中，在耕地和播種之前，將之前預留的秸稈粉碎。在耕地和播種時根據坡度來調整壟的方向，使得壟的方向與坡度方向成60-80度的夾角，當坡地寬度較大時，每間隔100-200米，調整一次壟的走向，比如，當坡地下方已經播種完畢之後，從坡地下方向上150米的位置處，改變壟的走向，使壟的走向與坡度方向(沿坡向上方向)成100-120度夾角，這樣，使得坡上方的壟與下方的壟之間呈Z字形往復。然後，在播種的同時，在壟溝中拋撒收穫時留存的秸稈，最好在播種時對壟溝也進行鎮壓，然後拋撒秸稈。之所以採用這種播種方式，主要目的在於保證含水量的同時，在雨水過大的情況下，避免由於積水和水流衝擊導致的大面積倒伏，對於小麥，尤其是冬小麥，其在結穗時，若出現大面積倒伏，將對產量產生嚴重影響。

相應地，當採用這種種植方式時，灌溉採用從坡上向下灌溉量逐漸減小的灌溉方式。

我們分別在相隔一定距離的2塊坡地試驗田上進行了對比實驗，在第一塊試驗田上，申請人按照實施例1的秸稈還田方式，即全部秸稈都打碎一次性鋪灑在土地上，旋耕深埋，種植方向為垂直於坡度方向(類似梯田方式，這種方式是傳統上最有利於持水的種植方式)。在第二塊試驗田上，採用本實施例的還田方式，預留部分秸稈然後沿著壟溝進行鋪灑。

然後，在小麥種植之後，採用相同的灌溉量對兩塊試驗田進行灌溉。在灌溉10天後分別對兩塊試驗田的含水量進行測試，結果發現第二塊試驗田的平均持水量可以維持在60％以上，而第一塊試驗田的平均持水量卻僅有52％。申請人仔細研究後發現，實際上壟臺的持水能力相對於壟溝而言明顯減弱，因此，在對粉碎後的秸稈進行均勻鋪灑之後，秸稈在土地中所起的持水作用是有限的，而本發明通過將部分秸稈預留出來，鋪灑在壟溝內，而壟溝又有很強的持水作用，加蓋秸稈碎削之後，保水能力增強，因此，可以保持更大的持水量。

此外，本實施例中的Z字形布壟方式在異常天氣的年份，可以兼顧排水和持水。

為了驗證Z字形布壟與沿坡度橫向布壟相比對抗倒伏的情況，我們在2015年和2016年分別在兩塊坡地試驗田選取出30m*30m尺寸的土地，分別在抽穗期進行人工噴灑式灌溉(以模擬雨季提前出現的情況，按300mm降水量計算等額灌溉用水)，結果發現，隨著灌溉量的增加，橫向布壟的方式首先出現倒伏現象。而且，當最終灌溉完成後，橫向布壟的倒伏面積要明顯的大於Z字形布壟的倒伏面積(因倒伏區域並不規則，無法計算準確面積，不過經測算，橫向布壟的倒伏面積預估達到25％以上，而Z字形布壟的倒伏面積不到15％)。若沿其他方向布壟，則不能很好地保證持水量，會導致持水量的快速降低。

實施例4

在本實施例中，我們為了更好地確定施氮量的最佳比例，分別在多塊不同的試驗田上進行不同施氮量的對比實驗。

在相同年份和土質相近的連續試驗田中，分別選取出40塊試驗田，每塊試驗田施以不同的氮肥量，相鄰兩塊的施氮量(純氮量而非肥量)增加0.3千克/畝(相應分別降低磷和鉀0.15千克)，年施氮量從10.8千克/畝增加到22.5千克/畝。實驗發現，當施氮量從10.8增加到18.9千克/畝時，小麥產量則以1.3％-6.2％的增加率上升，但施氮量以18.9千克/畝增加到21.6千克/畝時，產量不再增加，反而下降了0.4％。說明秸稈還田條件下過量施用氮肥並不能有效提高小麥產量。小麥季在施氮量降低時，秸稈還田有降低產量的趨勢，但施氮量增加至18.9千克/畝(總施肥量不變，而是增加氮肥比例，減少磷肥和鉀肥比例)時，其產量比等比例施肥多19.1千克/畝，比秸稈移除田地的產量多26千克/畝，增幅最高。

此外，我們為了驗證磷肥和鉀肥的遞增是否對秸稈還田條件下小麥的產量能夠帶來同樣影響，我們進行了類似的實驗，發現磷肥和鉀肥施用量在上述施用量基礎上增加，但產量變化不大。

本發明在生產上考慮安全播期與播量，提出了「三增三減」技術。一增玉米秸稈還田和有機肥施用量，減少化肥使用量；二增追肥量，減少基肥量；三增中後期追肥量，減少前中期追肥量。由傳統的基肥為主施肥法改為追肥為主施肥法，即將傳統的基肥∶拔節肥＝5∶5改為基肥∶拔節肥∶孕穗肥＝3∶5∶2，使氮肥後移和春氮後移，可控制春季無效分櫱，改善中後期群體光合性能，達到提高單穗重和最終產量的目的。

本發明所採用的秸稈粉碎還田技術參數和技術要點

⑴秸稈粉碎 秸稈粉碎長度不大於5釐米，秸稈粉碎合格率≥90％，鋪放不均勻度≤20％；旋耕作業耕深≥15釐米；耕幅一致，耕幅誤差≤5釐米；作業後地表平整，平整度誤差≤5釐米；重耕率和漏耕率≤1％。

⑵灌溉 播後適墒情和雨情灌溉一遍，補充灌溉促秸稈腐爛和種子與土壤密接以防止苗期乾旱。

⑶栽培 一是提高種子質量；二是提高秸稈還田質量；三是提高整地質量；四是提高播種質量；重點是提高播種質量，關鍵是整地質量和秸稈還田質量。適當加大播種密度10％；基肥適當增氮減磷降鉀10％，基肥補充速效氮肥3-5公斤/畝尿素防苗期黃苗；播後鎮壓或噴灌、溝灌補墒；推廣包衣種子和藥劑拌種技術，要及時防地下害蟲和苗期害蟲；秸稈覆蓋還田要及時苗後莖葉化除。力爭大馬力旋耕施肥開溝播種覆土鎮壓一體化。

本發明首先推廣了「三個堅持」培育壯苗技術，這一技術是實現壯苗抗寒越冬、抗旱保苗、壯稈大穗和後期防早衰的關鍵(如圖4)。即堅持秸稈粉碎還田、增施有機肥和施足基肥；堅持大馬力機耕、機耙、機旋、機械精量勻播；堅持種子包衣或藥劑拌種土壤藥劑處理。「三個堅持」是實現苗全、苗齊、苗勻和苗壯，確保小麥壯苗安全越冬和實現壯稈大穗的根本技術。

雖然上面結合本發明的優選實施例對本發明的原理進行了詳細的描述，本領域技術人員應該理解，上述實施例僅僅是對本發明的示意性實現方式的解釋，並非對本發明包含範圍的限定。實施例中的細節並不構成對本發明範圍的限制，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，任何基於本發明技術方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在本發明保護範圍之內。