一年一熟玉米種植農田儲雪減蒸水分高效利用調控方法與流程

2023-04-29 19:23:46 3

本發明屬於農田儲雪節水水分高效利用的
技術領域：
，涉及一年一熟玉米種植農田儲雪減蒸節水水分高效利用調控方法。本發明為一年一熟玉米種植條件下下，綜合考慮高產玉米留茬高度與留茬密度、秸稈覆蓋量、秸稈粉碎長度與土壤墒情的關係，可操作性強，節水環保效果明顯。
背景技術：
：在加拿大等歐美國家，冬季為了將降雪留在田間，油菜地和春小麥地，採用留茬25-30cm阻雪儲雪技術，提高農田儲水。中國內蒙古等地也進行了一系列關於留茬高度與臨界侵蝕風速、輸沙量、土壤風侵蝕的研究。加拿大等研究側重於土壤儲水和對下茬作物生長的影響，而對風蝕率缺乏研究，中國更多側重於殘茬對固沙防揚塵的研究。目前相關研究都缺乏在一定風速和一定墒情下，留茬高度與殘茬蓋度(對地表的面積覆蓋率)互作效應，土壤墒情與茬口以上秸稈粉碎後對土壤保墒作用的相關研究。河北省環繞京津，農業生產具有保障口糧安全和維繫生態可持續的雙重意義。小麥生產耗水量過大導致地下水超採，而不種小麥，玉米收穫後，地面裸露造成塵大量水分無效蒸發和風沙揚對環境造成壓力，又沒有合適的替代作物和農田管理方法，一直困擾著京津冀農業的發展。技術實現要素：本發明為解決上述問題，提供了一種一年一熟玉米種植農田儲雪減蒸節水水分高效利用調控方法。本發明為實現其目的採用的技術方案是：一年一熟玉米種植農田儲雪減蒸節水水分高效利用調控方法，玉米收穫後，對農田進行如下處理：控制秸稈粉碎長度和留茬高度；a、秸稈粉碎長度按如下方程進行控制：l＝5×(100％-w)+25w，l表示秸稈粉碎長度，cm，w表示0-50cm土壤相對含水量，％；b、留茬高度按如下方式控制，若h＞h，則留茬高度為h；若h＞h，則留茬高度為h：①根據如下方程式計算，y＝31.818×(h×λ)+6.25(r2＝0.9722),y表示風速，m/s，h表示留茬高度，cm，λ表示殘茬蓋度，％；②根據如下方程式計算，h＝h1×(100％-w)，h表示留茬高度，cm，h1表示平均穗位高度，m，w表示0-50cm土壤相對含水量，％。還包括玉米種植操作，選擇生育期長、秸稈粗壯、耐密性強的玉米品種，控制玉米的種植密度為4700-5200株/畝，於春季降雨或正常年份播期不早於5月1日，不晚於6月1日，足墒下種或播後及時小畦快灌蒙頭水，播種前滅茬一次，進行單粒點播，種子全部通過包衣處理。玉米種植和生長過程中進行施肥，施肥時增加鉀肥的施肥量，具體施肥量如下：每畝施n25-30kg、k2o8-10kg、p2o57-8kg、znso41kg、mnso41kg，k2o、p2o5、znso4、mnso4作為種肥，n分次施用，種肥施用20％、大喇叭口期施50％-60％、抽雄至吐絲期施20％-30％。適期晚收，收穫期不早於10月5日，保證籽粒灌漿期60天以上。步驟b中殘茬蓋度λ＝n×s×100％，其中，n表示植株分布密度，每平方米麵積上植株的個數，s表示單株莖稈的平均豎向投影面積，cm2。玉米生長過程中，苗期注意防治薊馬、黏蟲、棉鈴蟲、二點委夜蛾、瑞典蠅蟲害，穗期注意防治褐斑病、葉斑病、莖腐病、玉米螟病蟲害。採用深松免耕施肥播種聯合機進行單粒點播，作業速度不超過4公裡/小時，控制單粒點播要比預定密度增加200-300粒，60cm等行距播種。本發明的有益效果是：通過本發明方程式控制留茬高度和秸稈粉碎長度，在一定風速和一定墒情下，留茬高度與殘茬蓋度互作效應，土壤墒情與茬口以上秸稈粉碎長度對土壤保墒作用，提高土壤儲水量實現有效節水，節水量70mm以上。通過本發明玉米種植技術，玉米高產栽培，為玉米貯存足夠多生物產量，為秸稈保墒除塵爭取主動權；利於農田保墒和第二年水分高效利用，促高產形成。本發明通過上述控制，達到了有效防治農田土壤風蝕的目的，具有很好的防風蝕效果，防治秸稈碎片吹飛和沙塵形成；具有阻風固雪作用。附圖說明圖1表示4種留茬高度下風速與留茬高度×殘茬蓋度的關係圖。圖2表示5種留茬高度下風速與留茬高度×殘茬蓋度的關係圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。1)玉米品種選擇：生育期長，秸稈粗壯、耐密性強的高產節水玉米品種。2)均衡施肥，增施鉀肥，提高玉米秸稈強度和耐旱能力。3)根據單位面積秸稈的密度和秸稈的投影面積，計算殘茬蓋度λ。根據當地多年統計的最大風速，確定殘茬蓋度一定條件下，殘茬留取高度(留茬高度)。4)根據土壤墒情決定玉米粉碎秸稈的覆蓋量，確定留茬高度。5)合步驟(3)和步驟(4)，最終確定玉米秸稈殘茬留取高度。一、具體實施例實施例12015-2016年度，2015年5月18日播種，10月4日收穫。玉米品種選用先玉335。為提高玉米產量，在增施鉀肥的前提下，玉米增施有機肥，平衡土地養分，有機肥如牛糞等用m3來衡量，每畝施用量3m3。玉米密度4900株/畝莖稈平均直徑2.44cm,0-50cm土壤相對含水量73.04％。平均穗位高1.15m。對照農田為玉米收穫後，當地採用深耕備種的農田。計算：殘茬蓋度λ＝n×s×100％＝7.35×3.14×1.22×1.22×0.0001×100％＝0.3435(％)；留茬高度h，x＝h×0.3435，x為殘茬蓋度與留茬高度之積，參照歷年最高風速，近10年來，衡水地區以2012年3月23日記錄極大風速為16.8m/s(記錄風速的標準桅杆高度3米)，該條件下地表風速為9.7m/s，為方便操作和計算，以10m/s為記，帶入方程y＝31.818x+6.25，解得方程h＝34.31cm；0-50cm土壤相對含水量為73.04％，平均穗位高度1.15m,因此根據墒情估算留茬高度為：h＝1.15×(1-73.04％)＝31.01cm；h＞h，最終留茬高度確定為34.31cm。殘茬以上秸稈粉碎長度計算：l＝5×(1-73.04％)+25×73.04％＝19.61cm。由表1可見，經過本發明技術處理土壤儲水量比對照提高71.2mm，有效提高含水量23.23％。由於2015年冬季降雪較少，因此儲雪蓄水的作用較小。如果降雪量較大，本發明效果更好。表1效果對比同時本發明還能實現高產的效果，結果如下，項目本發明kg/畝對照kg/畝籽粒產量740kg/畝650kg/畝二、技術分析1、玉米秸稈殘茬蓋度λ與側影蓋度的計算：分布密度為n，表示單位面積上的個數；殘茬蓋度為λ，表示對地表的面積覆蓋率；側影蓋度為表示單位面積上所有莖稈的迎流面積總和。若單個莖稈的平均豎向投影面積為s＝πr2,r為平均半莖粗；平均迎流側影面積為s2＝h×2r，h為留茬高度,則λ＝ns和於是有本發明將殘茬蓋度λ與留茬高度h的乘積與風速建立回歸方程，λ×h＝n×s×h＝n×πr2×h,因此λ×h涵蓋了側影蓋度的基本參數，並簡化了計算過程。2、利用相關分析確定玉米殘茬蓋度和留茬高度的相關參數與防風蝕效果關聯繫驗證數據藉助孫悅超測定結果(表2)。表2不同植被蓋度和殘茬高度下保護性農田的抗風蝕效率註：不同植被蓋度試驗是在30cm殘茬高度條件下進行，不同殘茬高度試驗是在30％植被蓋度下進行。根據表2的數據，分別列出各參數對應的風蝕率(見表3)。表3不同茬高、覆蓋度、風速等對應的保護性農田的風蝕效率通過數據分析(見表4)，相關係來看，雖然留茬高度與殘茬蓋度都與抗風蝕率顯著正相關。對相關度以留茬高度×殘茬蓋度和留茬高度×殘茬蓋度×風速最高。表4不同留茬高度、殘茬蓋度、風速等與對應的保護性農田的風蝕效率的相關性分析**表示在0.01水平上極顯著相關。3、秸稈臨界吹動風速與茬高蓋度關係確定秸稈粉碎長度8cm,試驗地塊4867株/畝，單株平均半徑r＝1.56cm,蓋度計算：每平方米麵積上植株的個數n＝7.3，單株莖稈的平均豎向投影面積s＝7.64(cm2)，ns＝7.3*7.64＝55cm2,殘茬蓋度λ＝0.55(％)。在殘茬蓋度一定條件下，做不同秸稈留茬高度風洞試驗，監測吹動秸稈的臨界風速(見表5)。具體方法與簡易裝置：風源為鼓風機，風道長3米，高0.5m，寬0.6m,在進風口1m處，設可插擋板的插口，通過調節擋板面積，調節風道出口處風速。利用風速測量儀監測出口風速。地面鋪設5cm厚，長度8cm的秸稈，觀察並記錄吹動秸稈的臨界風速。低於該風速，冬季降雪可儲存到農田，農田秸稈有效覆蓋，可以防治沙塵飛揚。降低水土流失風險，減小沙塵暴對該地區的環境威脅。由於留茬高度0的處理，誤差較大，採用回歸分析的方法確定該留茬高度下的臨界風速，參見圖1，4種高度下風速與留茬高度、殘茬蓋度的擬合方程，由圖1可見，擬合方程為y＝31.818x+6.25(r2＝0.9459),當x＝0時，y＝6.25，即當留茬高度為0時，風速為6.25m/s，具體數值見表5。4種留茬高度是指，0.1m，0.2m,0.3m,0.4m。表5不同高度條件下殘差高度與吹動秸稈的臨界風速根據表5做擬合方程，如圖2所示，5種高度下風速與留茬高度×殘茬蓋度的擬合方程，最終確定風速與留茬高度×殘茬蓋度的擬合方程為：y＝31.818x+6.25(r2＝0.9722)。5種留茬高度是指在0.1m，0.2m,0.3m,0.4m基礎上，回歸計算出留茬高度為0cm的風速，總計5種留茬高度。衡水地區地面最高風速一般不超過10m/s，因此，建議殘茬蓋度×留茬高度為0.55的條件下，21.43cm。本發明以y＝31.818x+6.25(r2＝0.9722)為通用公式，估算不同秸稈粉碎長度下的不同殘茬蓋度地塊不同留茬高度，可謂是傻瓜式實用技術的指導思想，簡化了計劃操作，方便操作和計算。4、根據墒情決定留茬高度經研究，土壤含水量越高，蒸散量越大，需要覆蓋的秸稈越多，秸稈留茬越高，抗風蝕效果越好，為了平衡這一對矛盾，結合收穫時收割機無法保留穗位以上秸稈，以地面-平均穗位高度為的計算高度調控範圍。衡水地區計算為例，穗位高度h1，0-50cm土壤相對含水量為w，推薦留茬高度h計算方法：h＝h1×(1-w)如：以0.55參茬蓋度為背景，假設0-50釐米相對含水量為70％和85％兩種情況，進行計算：穗位高度以1.1米計算，10月2日，0-50釐米相對含水量為70％，留茬高度h＝1.1×(1-70％)＝33cm；與上述「3、秸稈臨界吹動風速與茬高蓋度關係確定」中計算的留茬高度進行對比，該條件下，33cm＞21.43cm，因此留茬高度為33cm。另一種情況為風速決定的留茬高度大於墒情決定的留茬高度，如：穗位高度以1.1米計算，0-50釐米相對含水量為85％，留茬高度h＝1.1×(1-85％)＝16.5cm；與上述「3、秸稈臨界吹動風速與茬高蓋度關係確定」中計算的留茬高度進行對比，該條件下，16.5cm＜21.43cm。留茬高度低於風速臨界允許高度，秸稈將被吹走，因此留茬高度為21.43cm。土壤相對含水量和穗位高度決定秸稈覆蓋量，當秸稈覆蓋量小於參茬高度時，以覆蓋量決定留茬高度；當秸稈覆蓋量大於參茬高度時，以蓋度和多年最高風速決定最小留茬高度為最終留茬高度。5、根據秸稈覆蓋量，計算秸稈粉碎長度秸稈量大，秸稈粉碎長度長，增加單個秸稈重量，防止秸稈被風吹走，造成秸稈流失；秸稈量少，秸稈粉碎小，確保秸稈鋪嚴農田，減少水分蒸發，同時增大粗糙元覆蓋，增強農田儲雪能力。選擇秸稈長度5cm-25cm之間。在此範圍內計算秸稈粉碎長度l，土壤相對含水量為w，充分考慮以上因素，結合生產實際：l＝5×(100％-w)+25w即當土壤含水量為0時，土壤含水量少，留茬高度高，可有效防風吹蝕農田，秸稈粉碎最小5cm，即滿足土地蓋嚴。土壤含水量100時，地面覆蓋厚，留茬高度低，秸稈粉碎長可有效防風吹蝕農田，秸稈粉碎最大25cm。土壤含水量在50％以上，本方法可以保證秸稈適當留長，從而減小秸稈粉碎而造成的動力磨損，降低生產成本。實例：當w＝70％，l＝5×(100％-70％)+25×70％＝19cm即可；當w＝80％，l＝5×(100％-85％)+25×85％＝22cm即可。當前第1頁12