一种塑造农田生态系统养分循环完整性的方法与流程

本发明属于土壤培肥及环境保护技术领域，具体涉及一种塑造农田生态系统养分循环完整性的方法。

背景技术：

农田土壤养分的供应能力是影响作物产量的关键因素。由于人为干扰，比如农作物收获带走了大量的营养元素，农田生态系统养分循环不再完整，农田土壤养分含量减少，影响了作物产量。为了保证农田土壤养分供应能力，当前农业上大量施用化肥以及畜禽粪便。但是，大量施用导致相当大部分营养不被作物吸收和利用，而是通过渗漏、径流等途径进入水体。因此，化肥以及禽畜粪便大量施用带来的农业非点源污染已经成为水环境的主要影响因素，这直接导致我国的河流、湖泊或水库严重富营养化。因此，研发出既培肥土壤、又减少甚至避免农业非点源污染的施肥技术，已成为当前农业迫切需求。

作物秸秆中的营养元素经分解能够转成易利用的无机形态，供作物再次吸收利用。但是，仅秸秆还田无法维持农田生态系统养分循环的完整性，影响农田土壤养分供应能力，因为作物收获后，作物籽粒会带走的一些营养元素。本发明将作物秸秆全部还田，并用猪粪替代作物籽粒还田--即通过测定禽畜粪便和作物籽粒的氮含量，使施用的禽畜粪便的总氮量等于作物籽粒总氮量，以塑造农田生态系统养分闭合性循环，解决因人为干扰而造成的农田生态系统养分循环的不完整性，维持土壤养分的持续供应能力。本发明既实现了培肥土壤的目的，又因合理施用禽畜粪便而减少了甚至是避免了农业非点源污染。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的不足，采用下述技术方案予以实现：

一种塑造农田生态系统养分循环完整性的方法，包括以下步骤：

(1)收获农田作物后，称量作物籽粒产量；

(2)检测作物籽粒氮含量；

(3)计算作物籽粒总氮量；

(4)检测畜禽粪便氮含量；

(5)计算畜禽粪便施用量；

(6)施用畜禽粪便；

(7)将作物秸秆全部粉碎还田。

步骤(5)中计算畜禽粪便施用量时，畜禽粪便总氮量等同于作物籽粒总氮量。

畜禽粪便总氮量的计算方法为：畜禽粪便施用量×畜禽粪便氮含量。

步骤(3)的作物籽粒总氮量的计算方法为：籽粒产量×籽粒氮含量。

优选的，作物为小麦、玉米或水稻。

优选的，畜禽粪便为猪粪、牛粪或鸡粪。

本发明塑造了农田生态系统养分闭合性循环，解决因人为干扰而造成的农田生态系统养分循环的不完整性，保证农田土壤可持续的养分供应能力；合理施用禽畜粪便，减少甚至是避免过量施用造成的农业非点源污染；将蓄禽粪便施入土壤，避免蓄禽粪便因废弃而产生水体污染、空气污染；将秸秆还田，避免秸秆焚烧而造成的大气污染；成本低，环境友好，极具环保性，符合生态系统自然规律，有利于农业的可持续发展。

附图说明

图1：本发明一种塑造农田生态系统养分循环完整性的方法流程图；

图2：本发明实施例小麦产量图；

图3：本发明实施例土壤氮径流图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

1.玉米收获后，选择三块3m×3m的农田土壤作为实验样地，该试验样地为小麦-玉米轮作。在一块土壤上塑造农田生态系统养分闭合性循环，在另外一块土壤上常规施肥，余下一块土壤作为对照。

2.对三块地分别处理如下：

塑造农田生态系统闭合性循环：(1)玉米收获后，称量该块农田玉米籽粒产量，为6kg；(2)测量玉米籽粒氮含量，为17g/kg；(3)计算该块农田的玉米籽粒总氮量，为100g；(4)测量猪粪氮含量，为29g/kg；(5)换算相当于该块农田玉米籽粒总氮量的猪粪量，即含有100g氮的猪粪量，为3.5kg猪粪；(6)将3.5kg猪粪均匀撒施在农田土壤表层；(7)将玉米秸秆粉碎，均匀撒施在农田土壤表层。

常规施肥：玉米收获后，秸秆移除，施用化肥氮120g、磷40g、钾35g，施用禽畜粪便65kg。

对照处理：玉米收获后，秸秆移除，既不施用禽畜粪便也不施用化肥。

3.种植小麦。待小麦收获后，测定小麦产量和土壤氮径流。如图1和图2所示，通过塑造农田生态系统闭合性循环，小麦产量比对照提高42％，土壤氮径流比常规施肥降低了48％。

通过实施例及实验得出：小麦、玉米、水稻籽粒氮含量分别为2.2、15、12g/kg左右，鸡粪、猪粪、牛粪的氮含量分别为20、23、15g/kg左右，本方案实现了较理想的提升农田土壤肥力并减少非点源污染，对比不施肥的农田提高产量；对比无限制无节制施肥的农田减少了氮流失。

实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于培肥地力和环境保护技术领域，公开了一种塑造农田生态系统养分循环完整性的方法，包括以下步骤：1.收获农田作物后，称量作物籽粒产量；2.检测作物籽粒氮含量；3.计算作物籽粒总氮量；4.检测畜禽粪便氮含量；5.计算畜禽粪便施用量；6.施用畜禽粪便；7.将作物秸秆全部粉碎还田。本发明塑造了农田生态系统养分闭合性循环，解决因人为干扰而造成的农田生态系统养分循环的不完整性，保证农田土壤可持续的养分供应能力，完美匹配自然规律，成本低，成效高，极具环保性。

技术研发人员：吕美蓉;李忠佩;范萍萍;刘岩;李雪莹;邹妍;石小梅;孔祥峰;吕婧;张颖颖;侯广利;程岩;王茜;吴丙伟;张颖;刘东彦;王昭玉;曹璐;高扬;曹煊;马然;褚东志;郭翠莲;张述伟;吴宁;袁达;史倩
受保护的技术使用者：山东省科学院海洋仪器仪表研究所
技术研发日：2017.04.17
技术公布日：2017.08.15