一种适用于白土稻田的秸秆轻简化还田方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于江淮丘陵白土稻田的秸秆轻简化还田方法，集成了小麦收获、秸秆粉碎和直接还田技术、增施氮肥调节秸秆碳氮比技术、施用秸秆腐熟剂加快秸秆腐烂降解技术、深翻土壤埋压秸秆并改良白土不良土体构型的耕作技术、泡田沤肥并调节土壤酸度技术、整地和水稻优化平衡施肥技术等等内容。
【专利说明】一种适用于白土稻田的秸秆轻简化还田方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农作物秸杆还田综合利用和土壤改良【技术领域】，具体是一种适用于白 土稻田的秸杆轻简化还田方法。
【背景技术】
[0002] 中国是农业大国，农产品及农业副产品数量巨大。秸杆是农业生产的主要副产品， 通常农作物秸杆产量占作物生物总量的50%左右，因此我国也是各种农作物秸杆的生产大 国，据估算我国秸杆生产量每年高达7亿吨左右，尤其是小麦、水稻和玉米等粮食作物秸杆 数量巨大，资源极其丰富。
[0003] 数量巨大的秸杆若是不能被有效利用和消化处理，不但不是资源，相反还会成为 一种社会负担。近年，随着我国工农业生产的发展，农村能源结构发生了很大变化，农作物 秸杆已经不再是农村传统能源的主力军。耕牛的减少也使得秸杆消耗量及过腹还田量急剧 下降，导致秸杆利用空间变窄、利用量减少，秸杆就地焚烧现象日趋严重，尽管国家有关部 门和地方各级政府三令五申禁烧秸杆，花费大量人力物力财力严密防范，秸杆焚烧现象仍 屡禁不止。目前我国秸杆资源利用率还很低，其中只有5%左右应用于工业，食用菌、沼气等 消耗的秸杆也很有限，大量的农作物秸杆未被有效利用，而是被农民就地焚烧，或随意堆放 在田边地头沟渠任其腐烂，这样不仅造成资源的极大浪费，也严重污染了环境。大量焚烧秸 杆产生的烟雾致雾霾天气既影响交通运输安全，也影响人民群众身体健康。因此，庞大秸杆 的有效处理成为当务之急，需要寻找新的突破口加以利用。
[0004] 秸杆含有大量的氮磷钾和多种中量及微量营养元素，是一种重要的可再生有机肥 料养分资源。有关研究表明，秸杆还田能培肥土壤，保持和提高土壤肥力，促进作物生长发 育，提高产量。研究开发并推广应用秸杆还田新技术是消化我国庞大秸杆资源特别是小麦、 水稻等粮食作物秸杆、治理和解决雾霾天气的有效和重要途径之一，也是促进我国农业生 态系统健康发展的有效手段。国家每年投入大量人力、物力和财力推广应用秸杆还田工作。
[0005] 秸杆还田有多种方法，目前主要有过腹还田、堆腐还田、沼气化沼液还田、食用菌 栽培后还田和直接还田等。过腹还田主要将小麦水稻等秸杆作为牛驴等大型牲畜的饲料， 消化后成为有机肥料还田。但是近年农村牛驴的饲养量急剧减少，除养殖场外过腹还田基 本不可能。秸杆堆腐还田需要将秸杆收集起来并加肥料、水和腐熟剂等物料，封闭堆放，腐 烂后还要运到田间施用，耗费大量人力，农民不愿意应用，推广难度也很大。秸杆沼气化和 食用菌栽培后还田，也存在相似问题。秸杆直接还田虽然较为省力，但若还田方法不当，不 能将秸杆深埋于土壤之下，影响作物播种出苗或秧苗移栽，病虫害严重，导致减产，农民也 不愿意接受。因此，研究开发秸杆轻简化高效直接还田技术，具有重要意义。
[0006] 长江-秦岭淮河之间的江淮丘陵地区，包括安徽、江苏、湖北、浙江和河南等省的 江淮丘陵及周边区域，是我国重要的农业产区，光热水资源丰富，农业生产发达，物产丰裕， 是我国水稻、小麦和油菜重要产区，小麦一水稻和油菜一水稻轮作是当地主要的轮作方式。 近年由于油菜生产受自然灾害的影响产量低而不稳，生产机械发展缓慢，价格受进口油菜 籽的影响一直低迷，种植面积不断萎缩。与此同时，小麦生产实现了轻简化机械操作，产量 持续提高，种植面积不断扩大，小麦一水稻轮作成为主要的轮作方式，小麦秸杆资源极为丰 富。目前，由于缺少有效的秸杆利用和处理方式，小麦秸杆已经成为一种负担，大多被农民 就地焚烧，造成一系列生态环境和社会问题。
[0007] 白土是江淮丘陵地区主要土壤类型之一，耕层浅薄，粘粒含量少、粉砂多，容重大， 土体紧实，蓄水保肥能力差，有机质含量低，有效养分缺乏，水稻等农作物产量长期低而不 稳，是我国南方地区一种典型低产类型水稻土。有关研究表明，实施小麦秸杆直接还田，能 有效改良培肥低产白土，提高水稻产量，促进农业可持续发展。秸杆还田也减少了秸杆焚 烧，保护了生态环境。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种适用于南方江淮丘陵地区白土稻田小麦秸杆轻简化还田方法， 集成了小麦秸杆直接还田包括调节碳氮比技术、土壤深翻埋压秸杆和改造白土不良土体构 型技术、泡田怄肥调节土壤酸度技术和耕作整地、水稻优化施肥技术等创新而成。应用本方 法，小麦收获后可以实施秸杆轻简化快速直接还田，秸杆快速腐烂降解，释放氮磷钾及中量 和微量营养元素供水稻利用，充分利用秸杆中肥料养分资源，提高肥料利用率，减少化肥施 用量，降低农业生产成本；同时改良培肥中低产白土，提高土壤有机质含量，促进团粒结构 形成，改善土壤物理性状，提高白土保肥保水能力，增加水稻产量，促进农业可持续发展。秸 杆还田也减少了秸杆焚烧量，减轻了大气和水源污染，保护了生态环境。
[0009] 本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：包括以下操作步骤：
[0011] (1)秸杆直接还田
[0012] 每年5月下旬至6月上旬，白土稻田的小麦或大麦成熟后及时使用带有切割装置 的联合收割机收割小麦或大麦，收割时将小麦或大麦秸杆切割、切碎至8-lOcm长度，保留 的小麦或大麦茬高度为l〇_12cm ;小麦或大麦秸杆还田量为4000-5000kg/hm2,将小麦或大 麦秸杆用农具撒施均匀并摊开，避免成堆；
[0013] (2)施用氮肥
[0014] 施用氮肥，将直接还田的小麦或大麦秸杆的碳氮比调节至4. 5-5. 5:1，将肥料均 匀撒施至小麦或大麦秸杆上；
[0015] (3)施用秸杆腐熟剂
[0016] 施用秸杆腐熟剂以加快小麦或大麦秸杆的腐烂降解，秸杆腐熟剂施用量为 40-50kg/hm2,均匀撒施至小麦或大麦秸杆上；
[0017] (4) 土壤深翻埋压秸杆
[0018] 用带深耕犁的机械深翻土壤，把耕层以下的粘壤土翻犁上来，埋压小麦或大麦秸 杆，并增加耕层物理性粘粒含量，使得耕层粒径〈〇. OOlmm的粘粒含量较基础土壤提高2-5 个百分点，白土耕作层砂粘比例降低0. 5-1. 2个数值，翻耕深度18-20cm，翻扣垡片严密，将 90-95%的小麦或大麦秸杆翻埋于10-15cm的土壤中；
[0019] (5)泡田怄肥和调酸
[0020] 土壤深翻后及时灌水，进行泡田和怄肥，灌溉充足充分，保持田间水层深度高于土 壤表面2-3cm，泡田后期撒施120-150kg/hm2生石灰调节土壤酸度至6. 5-7. 5 ;
[0021] (6)施肥和整地
[0022] 泡田5-7天后施用基肥，包括全部P205、K20、ZnO肥和55-65%的N肥，于插秧前整 地时施用；施肥后用小型拖拉机带着小型铁耙进行耙田整地，轻轻耙平即可，深度8-lOcm ; 整地后及时插秧；余下的N肥作追肥，分两次于水稻分蘖期和孕穗期分别等量施用。
[0023] 所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：所述的白土稻 田为江淮丘陵水稻土地区漂洗水稻土亚类的白土型稻田，或者潴育水稻土亚类的黄白土型 稻田。
[0024] 所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：步骤（2)中氮 肥施用量以纯N量计为25-30kg/hm 2,氮肥种类为碳酸氢铵，用量150-180kg/hm2。
[0025] 所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：步骤（6)中N、 P205、K20、ZnO 施用量分别依次为 180-240kg/hm2、40-60kg/hm2、60-90kg/hm2和 4-6kg/hm2。
[0026] 所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：Ρ205、Κ 20、Ζη0肥 料种类分别为过磷酸钙、氯化钾和七水硫酸锌，用量依次为360-510kg/hm2,100-150kg/hm 2 和20-30kg/hm2,全部作基肥施用。
[0027] 所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：步骤（6)中氮 肥的基肥种类为碳酸氢铵，施用量为630-840kg/hm 2;步骤￠)中氮肥的追肥品种为尿素， 用量为 150-210kg/hm2。
[0028] -种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，包括以下操作步骤：
[0029] (1)秸杆直接还田每年5月下旬至6月上旬，江淮丘陵白土水稻土地区，小麦或大 麦成熟后抢时间及时收获。使用带有切割装置的联合收割机收割小麦或大麦，收获的同时 将小麦或大麦秸杆切割切碎至8?IOcm长度，保留的小麦或大麦茬高度为10-12cm。视小 麦或大麦长势，小麦或者大麦結杆一般全量还田，适宜还田量为4000?5000kg/hm 2。将小 麦或者大麦秸杆用农具摊开并撒施均匀，避免成堆。
[0030] (2)施用氮肥根据还田小麦或者大麦秸杆养分含量和还田量施用氮肥，将小麦或 者大麦秸杆碳氮比调节至4. 5-5. 5:1，防止前期秸杆腐烂降解过程中吸收土壤有效态氮而 与水稻争夺氮素，影响水稻正常生长发育。氮肥施用量以纯N计为25?30kg/hm 2,种类为 碳酸氢铵，用量150?180kg/hm2。将肥料均匀撒施至小麦或者大麦秸杆上。
[0031] (3)施用秸杆腐熟剂施用秸杆快速腐熟剂，以加快小麦或者大麦秸杆的腐烂降 解，促进养分释放。秸杆腐熟剂施用量，视生产质量和规格的不同，一般为40?50kg/hm 2， 均匀撒施至小麦或大麦秸杆上。腐熟剂量少时，可拌和适量干细土撒施。
[0032] (4) 土壤深翻埋压秸杆上述工作完成后，实施土壤深翻耕作。用带深耕犁的 拖拉机深翻土壤，把耕层以下的粘壤土翻犁上来，增加耕作层物理性粘粒含量，使得粒 径〈0. OOlmm的耕层粘粒含量较基础土壤提高2-5个百分点，白土耕作层砂粘比例降低 0. 5-1. 2个数值，改良白土耕层粉砂含量过高的不良性状，提高土壤保水保肥能力。翻耕深 度18?20cm，翻扣垡片严密，将90-95 %的小麦或大麦秸杆翻埋于10-15cm的土壤耕作层 中，余下的小麦或大麦秸杆可能翻埋于O-IOcm的土壤中或存在于表层。
[0033] (5)泡田怄肥和调酸土壤深翻后即放水或灌水，进行泡田和怄肥，促进小麦或大 麦秸杆腐烂降解。灌水充足，使全部翻犁上来的土壤都能浸泡于水中，田间水层深度高于土 壤2?3cm。泡田后期撒施150-180kg/hm2生石灰调节土壤酸度至6. 5-7. 5的近中性范围 内。
[0034] (6)施肥和整地泡田5?7天即可施用基肥。施肥量根据水稻品种和土壤基础肥 力不同，结合秸杆还田量，全生育期氮（N)、磷（P 2O5)、钾（K2O)、锌（ZnO)用量分别为180? 240kg/hm 2、40 ?60kg/hm2和 60 ?90kg/hm2及 4-61^/11111^55-651% 的氣肥和全部憐钟锋肥作 基肥，肥料种类分别为碳酸氢铵、过磷酸钙、氯化钾和七水硫酸锌，用量依次为630-840kg/ hm2、360-510kg/hm2、100-150kg/hm2和20_30kg/hm 2,于插秧前整地时施用。施肥后用小型拖 拉机带着小型铁耙进行耙田整地，轻轻耙平即可，深度8-lOcm，防止耙田过深或过度将深埋 的秸杆翻带上来，影响秧苗移栽。整地后及时插秧，防止白土田土壤淀浆板结，影响秧苗移 栽。剩下的氮肥作追肥，肥料品种为尿素，用量150_210kg/hm 2,分二次于水稻分蘖期和孕穗 期分别等量施用。
[0035] 与现有技术相比，本发明的小麦或大麦秸杆轻简化还田方法，减少了堆腐还田对 秸杆的收集、运输、堆腐和堆肥的施用，减少了用工量，大大减轻了农民劳动强度；克服了过 腹还田对耕牛等大型性畜的依赖。与现有秸杆直接还田相比，增加了土壤深翻埋压秸杆改 造白土不良土体构型和调酸改良土壤等过程，克服了秸杆积聚于土壤表层影响水稻移栽的 弊端，秸杆腐烂降解快，促进了养分释放，具有省工省事、循环利用秸杆养分资源、改良培肥 低产田和酸化土壤、增产节本增收和保护生态环境等多重效果。
[0036] 本发明有益效果为：
[0037] 本发明的秸杆轻简化还田方法适用于安徽、江苏、湖北和河南等省江淮丘陵白土 地区。经过安徽省长丰和肥西等县多年多地试验，以及合肥、滁州、淮南、芜湖、宣城、黄山 等市多个县市区的示范和推广应用，改良培肥中低产白土稻田效果显著，对低产白土效果 更明显。应用本发明一白土稻田秸杆轻简化还田方法，土壤容重下降5. 2?9. 0%，孔隙度 增加3. 3?5. 3%，粘粒绝对含量提高2. 5个百分点，砂粘比例降低0. 6个数值，水气矛盾 缓解，白土容重过高、淀浆板结的不良物理性状得以改善。土壤pH升高0. 05?0. 38个单 位，由微酸性向中性方向发展；土壤有机质含量增加8. 1?9. 1%，全磷升高9. 6?16. 7%; 土壤有效磷含量提高13. 9?14. 4%，速效钾含量增加7. 7?15. 6%。水稻籽粒产量增长 12. 9?16. 5%，增收1836?2418元/hm2。肥料利用效率提高，养分流失量减少。与此同 时，秸杆焚烧逐渐减少，改善了大气和环境质量，生态环境效益十分显著。
[0038] 本发明公开了一种适用于江淮丘陵白土稻田的秸杆轻简化还田方法，集成了小麦 收获、秸杆粉碎和直接还田技术、增施氮肥调节秸杆碳氮比技术、施用秸杆腐熟剂加快秸杆 腐烂降解技术、深翻土壤埋压秸杆并改良白土不良土体构型的耕作技术、泡田怄肥并调节 土壤酸度技术、整地和水稻优化平衡施肥技术等等内容。
[0039] 本发明的秸杆还田方法简化了秸杆堆腐还田和沼气化后还田的程序，减少了用工 量，大大减轻了农民劳动强度；克服了秸杆过腹还田对牛羊等大型性畜的依赖；避免了常 规普通秸杆直接还田时，缺少土壤深翻调节土壤砂粘比例改良土壤、秸杆积聚于土壤表层 影响水稻移栽和减产等问题，秸杆腐烂降解速度快，促进了养分释放，避免了与水稻争肥， 改良培肥中低产白土稻田的效果十分显著，促进了水稻生长发育，具有省工省事、循环利用 秸杆养分资源、改良培肥中低产田和酸化土壤、增产节本增收和保护生态环境等多重效果。
【具体实施方式】
[0040] 下面通过实施实例对本发明作进一步的说明。
[0041] 实施例1
[0042] 秸杆轻简化还田方法及其改良培肥中低产白土稻田的效果一 2011年大田对比试 验（地点：安徽省肥西县严店乡）。
[0043] 供试土壤为下蜀系黄土发育而成的白土型水稻土，有机质及有效态养分含量均较 低，水稻常年产量6500kg/hm2左右，为中低产水稻田。
[0044] 一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法包括以下6个操作步骤：
[0045] (1)秸杆直接还田5月份小麦成熟前，在严店乡交通方便处提前选择一个肥力均 匀、灌排方便田块，面积2.3亩。5月下旬小麦成熟后，抢时间及时收获。使用带有切割装置 的联合收割机收割小麦，收获的同时将小麦結杆切至8?IOcm长度，保留的小麦巷高度在 10-12cm。收获后在田块的中部做个高40cm宽60cm的田埂将稻田分为2块：一块做秸杆还 田处理，另一块为对照。結杆还田的田块，称量小麦結杆总量后全部还田，使用农具将小麦 秸杆摊开并撒施均匀，避免成堆。不实施秸杆还田的对照田块，用农具将秸杆搂干净移出， 按照往年常规做法旋耕整地施肥，与秸杆还田处理同时期、同规格栽插同样的秧苗。
[0046] (2)施用氮肥根据本试验田块小麦秸杆养分含量，秸杆还田处理的田块施用碳酸 氢铵165kg/hm 2，将小麦秸杆碳氮比调节至5:1。将肥料均匀撒施于田间小麦秸杆上。
[0047] (3)施用秸杆腐熟剂施用商品秸杆快速腐熟剂45kg/hm2,加快小麦秸杆腐烂降 解。将熟腐剂拌和5倍数量的干细土，均匀撒施至小麦秸杆上。
[0048] (4)深翻土壤埋压秸杆上述工作完成后，即对土壤进行深翻耕作。用带深耕犁 的拖拉机深翻土壤，把耕层以下的粘壤土翻犁上来。翻耕深度18-20cm，翻扣垡片严密，将 90-92%的小麦秸杆都翻埋于10-15cm的土壤耕作层中。
[0049] (5)泡田怄肥和调酸土壤深翻后及时灌水，进行泡田和怄肥，促进小麦秸杆腐烂 降解。灌水充足，使全部翻犁上来的土壤都浸泡于水中，保持田间水层深度高于土壤表面 2?3cm。泡田后期施生石灰150kg/hm 2调节土壤酸度至6. 5-7. 5的近中性范围。
[0050] (6)施肥和整地泡田的第6天施用水稻基肥。本试验施肥量，全生育期氮（N)、磷 (P 205)、钾（K2O)和锌（ZnO)用量分另Ij 为 200kg/hm2、60kg/hm2和 90kg/hm2及 5kg/hm2。磷、 钾、锌全部作基肥施用，折合过磷酸为500kg/hm2,氯化钾150kg/hm 2,七水硫酸锌25kg/ hm2。60%氮肥作基肥，折合碳酸氢铵700kg/hm2,于插秧前整地时施用。施肥后用小型拖拉 机带着小型铁耙进行耙田整地，轻轻耙平，深度8-lOcm，尽量防止耙田时将深埋的小麦秸杆 翻耙上来，影响秧苗移栽。整地后及时插秧。余下的氮肥作追肥，折合尿素180kg/hm 2,分二 次于水稻分蘖期和孕穗期等量施用
[0051] 对比试验结果（表1)，应用本发明的秸杆轻简化还田方法，白土稻田土壤容重由 对照的I. 680g/cm3降至I. 592g/cm 3下降5. 2% ;土壤孔隙度由36. 60%增至39. 92%提高 3. 32个百分点，通气透水能力加强，水气矛盾缓解，白土容重过高和淀浆板结的不良物理性 状得以改善。另外，大颗粒机械稳定性团聚体及水稳性团聚体数量均明显增加，其中>2_、 >lmm和>0. 25mm水稳性团聚体数量分别提高I. 08、3. 14和8. 42个百分点，保水保肥能力增 强。
[0052] 表1本发明一秸杆轻简化还田对土壤养分含量的影响
[0053]
【权利要求】
1. 一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于：包括以下操作步骤： (1) 秸杆直接还田 每年5月下旬至6月上旬，白土稻田的小麦或大麦成熟后及时使用带有切割装置的联 合收割机收割小麦或大麦，收割时将小麦或大麦秸杆切割、切碎至8-10 cm长度，保留的小 麦或大麦茬高度为10-12 cm;小麦或大麦秸杆还田量为4000-5000 kg/hm2,将小麦或大麦 秸杆用农具撒施均匀并摊开，避免成堆； (2) 施用氮肥 施用氮肥，将直接还田的小麦或大麦秸杆的碳氮比调节至4. 5-5. 5:1，将肥料均匀撒 施至小麦或大麦秸杆上； (3) 施用秸杆腐熟剂 施用秸杆腐熟剂以加快小麦或大麦秸杆的腐烂降解，秸杆腐熟剂施用量为40-50 kg/ hm2,均匀撒施至小麦或大麦秸杆上； (4) 土壤深翻埋压秸杆 用带深耕犁的机械深翻土壤，把耕层以下的粘壤土翻犁上来，埋压小麦或大麦秸杆， 并增加耕层物理性粘粒含量，使得耕层粒径〈〇. 001 mm的粘粒含量较基础土壤提高2-5个 百分点，白土耕作层砂粘比例降低〇. 5-1. 2个数值，翻耕深度18-20 cm，翻扣垡片严密，将 90-95%的小麦或大麦秸杆翻埋于10-15 cm的土壤中； (5) 泡田怄肥和调酸 土壤深翻后及时灌水，进行泡田和怄肥，灌溉充足充分，保持田间水层深度高于土壤表 面2-3 cm，泡田后期撒施120-150 kg/hm2生石灰调节土壤酸度至6. 5-7. 5 ; (6) 施肥和整地 泡田5-7天后施用基肥，包括全部P205、K20、ZnO肥和55-65%的N肥，于插秧前整地时 施用；施肥后用小型拖拉机带着小型铁耙进行耙田整地，轻轻耙平即可，深度8-10 cm;整 地后及时插秧；余下的N肥作追肥，分两次于水稻分蘖期和孕穗期分别等量施用。
2. 根据权利要求1所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于： 所述的白土稻田为江淮丘陵水稻土地区漂洗水稻土亚类的白土型稻田，或者潴育水稻土亚 类的黄白土型稻田。
3. 根据权利要求1所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于： 步骤（2)中氮肥施用量以纯N量计为25-30 kg/hm2,氮肥种类为碳酸氢铵，用量150-180 kg/hm2〇
4. 根据权利要求1所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于： 步骤（6)中 N、P205、K20、ZnO 施用量分别依次为 180-240 kg/hm2、40-60 kg/hm2、60-90 kg/ hm2和 4-6 kg/hm2。
5. 根据权利要求4所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于： P205、K20、ZnO肥料种类分别为过磷酸钙、氯化钾和七水硫酸锌，用量依次为360-510 kg/ hm2,100-150 kg/hm2和 20-30 kg/hm2,全部作基肥施用。
6. 根据权利要求4所述的一种适用于白土稻田的秸杆轻简化还田方法，其特征在于： 步骤（6)中氮肥的基肥种类为碳酸氢铵，施用量为630-840 kg/hm2;步骤（6)中氮肥的追肥 品种为尿素，用量为150-210 kg/hm2。
【文档编号】A01B79/02GK104488397SQ201410783037
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】李录久, 王家嘉, 吴萍萍, 黄厚宽, 樊洪金, 马连, 汪明云, 杨生华, 赵贤友, 张华 , 郭海 申请人:安徽省农业科学院土壤肥料研究所