一种红壤坡耕地保护性耕作方法与流程

本发明属于农业技术领域，尤其涉及一种红壤坡耕地保护性耕作方法。

背景技术：

目前，红壤坡耕地占南方红壤区旱地面积的70％，是重要的土地资源，也是山丘区群众赖以生存的基本生产用地。区域丰富的水热资源使红壤坡耕地农业生产和经济发展潜力巨大，在全国农业可持续发展战略中占有举足轻重的地位。随着我国南方红壤区工业和城镇化进程的加快，平原耕地资源相对减少，发展高效持续的坡耕地农业已成为不可回避的现实。

当前，红壤坡耕地主要采用传统的耕作方式，即使用铧式犁、旋耕机、耙等农机具对土壤进行旋耕与翻耕相结合耕整作业。一方面，传统农机具动力不足使耕作深度有限；另一方面，传统耕作方式要求表层土壤尽量细小松软，土壤团粒结构遭到破坏，使土壤和养分极易遭受到地表径流的冲蚀，结果造成红壤坡耕地耕层浅薄化更加突出、聚肥蓄水和抗旱能力严重不足以及农业面源污染问题。近年来，我国部署了推进农作物生产全程机械化行动，大中型农业机械保有量持续增长，农业机械耕作保证了耕层深度，但也造成耕地严重持久的土壤机械压实，也不利于节省作业成本，严重影响红壤坡耕地农业生产可持续发展。少、免耕等保护性耕作技术因具有减少土壤扰动、提高耕层保水保肥和抗旱能力、缓解高强度耕作方式对生态环境破坏的压力等优点，在红壤坡耕地农业实际生产中受到重点关注。但红壤坡耕地粘、粉含量较高(超过70％)，长期实行少免耕措施将造成红壤坡耕地土壤容重增加、耕层浅化加剧、杂草从生等问题。如何协调耕作与环境保护之的矛盾，是红壤坡耕地亟待解决的重大科学问题。

在此背景下，国家大力推进农机深松整地作业方式。深松是保护性耕作技术四大关键技术之一，是传统耕翻作业的替代技术，具有加深耕层、降低土壤容重、提高土壤通透性、减少浅耕次数等作用，从而增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力，有利于作物生长发育和提高产量，是解决土壤耕层瘠薄化问题和构建合理耕层的关键核心技术之一。基于课题组研究表明，基于其后续效果和降低耗能方面考虑，机械化深松一般间隔数年进一次为宜，特别是与少、免耕间歇交替进行可同时避免传统耕作以及少、免耕带来的弊端，是值得推广、接受程度高的耕作技术。对于实现减少长期单一耕作缺点、改善耕层结构、提升土壤质量、缓解生态环境压力的有机统一，对农业可持续发展具有重要意义。

综上所述，红壤坡耕地现有耕作技术存在的问题是：

(1)采用翻耕、旋耕等传统耕作技术导致红壤坡耕地耕层质量退化、浅薄化、养分流失等问题。

(2)长期实行少免耕造成土壤容重增加、耕层浅化加剧、病虫草害加重等问题。

(3)机械化深松技术如何应用及能耗大问题。

解决上述技术问题的难度：一是在国家大力推进机械化深松技术背景下，筛选适合红壤坡耕地的机械化深松技术应用参数；二是如何将机械化深松技术与少免耕进行合理的时序配置，以减少长期单一耕作方式(传统耕作方式、少免耕)对红壤坡耕地耕层产生的不利影响。

解决上述技术问题的意义：确保在耕地面积不断减少、高产田增粮空间有限的大背景下粮食中长期供求平衡的重要措施，更是实现南方红壤区土地资源高效持续利用的有效途径，对保障区域粮食安全、社会稳定和经济的可持续健康发展具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种红壤坡坡耕保护性耕作方法，通过本发明方法，缓解南方红壤坡耕地现有耕作方式(翻耕、旋耕)及长期实行保护性耕作(少免耕)造成的耕层质量退化、农业生态破坏等问题，保障红壤坡耕地的可持续高效利用。

为实现以上目的，本发明提供了一种红壤坡耕地保护性耕作方法，所述红壤旱地肥沃耕层的耕作方法包括：

步骤一，耕地土层土壤容重超过限度或实施保护性耕作技术未深松的耕地，进行土壤深松作业；

步骤二，选择春播前、播种时或秋季作物收获后，采用凿式深松铲间隔深松，根据土壤条件和机具进地强度选择深松周期；

步骤三，深松机工作部件作业覆盖率不小于作业总宽度判定为深松合格；

步骤四，在深松间隔期内，合理搭配少免耕，对病虫草害防控；

进一步，所述第一步的机械深松作业条件：土层厚度小于28cm和土壤内有碍障物的地块不深松；耕地0～25cm土层土壤容重超过限度1.4g/cm³或实施保护性耕作技术3～5年内未深松的耕地；耕地0～25cm土层土壤含水率在12％～22％时。

进一步，所述第一步地表覆盖秸秆时，秸秆均匀覆盖，留茬高度小于10cm。

进一步，所述第二步播种时3月上旬～5月中旬或秋季作物收获后0月下旬～12月下旬。

进一步，所述第二步的深松间距范围为40～60cm，深松深度为30～40cm。

进一步，所述第二步根据土壤条件和机具进地强度每2～4年深松一次。

进一步，所述第三步的深松机工作部件作业覆盖率不小于作业总宽度50％判定为深松合格。

进一步，所述第三步的深松深度及稳定性深松深度合格率不小于85％，邻接行距合格率不小于80％，无漏松。

进一步，所述第四步的对于花生、玉米进行开穴播种。

进一步，所述第四步对于油菜进行开沟播种。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明通过创建以深松、深翻等增厚耕层和土壤中层培肥相结合为核心技术的红壤旱地肥沃耕层构建，适应红壤旱地机械化高产栽培技术模式，经济高效、可复制、易推广；通过针对红壤旱地种植制度单一造成土壤生产力下降，开展深浅根作物机械垄沟协调种植分析，为红壤旱地实行耕层养分全方位培肥提供技术途径。

本发明针对红壤旱地现有的原生或次生障碍因子，通过农艺农机融合与传统培肥和新型培肥方式的有机统一，使得土壤养分表层富集向中层培肥转变，从而达到红壤旱地耕层肥力均衡发展，提升土壤质量，构建红壤旱地肥沃耕层，实现粮食主产区农田保育的目的。

本发明可以带动新增产业，推动红壤旱地机械化生产产业进一步发展，如深松机、圆盘犁等；节约资源能源，节约农业用水、化肥；环保效益，秸秆覆盖减少土壤侵蚀，微生物肥料应用减少农农业面源污染。

附图说明

图1是本发明实施例提供的红壤坡耕地保护性耕作方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，采用翻耕、旋耕等传统耕作技术导致红壤坡耕地耕层质量退化、浅薄化、养分流失等问题；长期实行少免耕造成土壤容重增加、耕层浅化加剧、病虫草害加重等问题；机械化深松技术如何应用及能耗大问题。为解决上述技术问题，下面结合具体方案对本发明的应用原理作详细描述。

本发明实施例提供红壤坡耕地保护性耕作方法为深松少免耕间歇交替进行的耕作方式，包括科学机械深松，合理搭配少耕或免耕。

如图1所示，本发明提供的红壤坡耕地保护性耕作方法包括以下步骤：

s101：机械深松作业条件：土层较薄(<28cm)和土壤内有砖头、树根等碍障物的地块不宜深松；耕地0～25cm土层土壤容重超过一定的限度(>1.4g/cm³)，或实施保护性耕作技术3～5年内未深松的耕地，应进行土壤深松作业；耕地0～25cm土层土壤含水率在12％～22％时，适宜进行深松作业；地表覆盖秸秆时，要求秸秆均匀覆盖，留茬高度小于10cm。

s102：科学机械深松：深松作业时期选择春播前、播种时(3月上旬～5月中旬)或秋季作物收获后(10月下旬～12月下旬)；一般采用凿式深松铲进行间隔深松，深松间距范围为40～60cm，深松深度为30～40cm；根据土壤条件和机具进地强度灵活掌握深松周期，一般每2～4年深松一次。

s103：深松质量保证：深松机工作部件作业覆盖率≥作业总宽度50％判定为深松合格；深松深度及稳定性按ny/t2845标准进行测定，深松深度合格率≥85％，邻接行距合格率≥80％，无漏松；均达到要求为深松作业质量达到标准。

s104：在深松间隔期内，在保证种苗正常生长基础上，合理搭配少免耕。如：对于花生、玉米等可进行必要开穴播种，对于油菜等进行开沟播种即可。进行少免耕的同时，还要结合相应病虫草害防控措施。

在本发明中一定周期一般为2～4年；所述科学机械深松是指在保作业条件和作业质量条件下，采用凿式深松铲进行间隔深松，深松间距范围为40～60cm，深松深度为30～40cm。

下面结合试验对本发明的应用原理做详细描述。

本试验的步骤为：

步骤一，以耕作深度为主处理，培肥方式为副处理，设置裂区试验，采用深翻耕、深松、浅翻和深松、深翻和压实的耕作方法进行红壤旱地机械深松压实处理，在作物不同生育期内取土壤和植株样品，进行室内分析，同时野外监测相关指标；

步骤二，采用红壤旱地机械垄沟协调种植，深浅根作物窄垄宽沟、宽垄窄沟、宽窄垄轮种，在作物不同生育期内取土壤和植株样品，进行室内，分析同时野外监测相关指标；

步骤三，以不同机耕轮休时间为主处理，培肥方式为副处理，设置裂区试验；采用秸秆粉碎深埋、猪粪深埋、高含氮微生物肥料深埋、冬绿肥深埋的机耕与不同有机物料融合方法，对红壤旱地中层培肥进行分析，在作物不同生育期内取土壤和植株样品，进行室内，分析同时野外监测相关指标；

步骤四，对红壤旱地肥沃耕层的耕作方法进行集成，建立示范点。

步骤一中，红壤旱地机械深松压实处理，具体为：

(1)耕作深度设置5个水平：机械耕翻10cm、机械耕翻20cm、机械耕翻30cm、机械耕翻10cm+深松30cm、深翻30cm+机械压实；

(2)培肥方式设置2个水平：npk、npk+猪粪，两者以等n计算；

(3)试验设置四次重复，在作物不同生育期内取土壤和植株样品，进行室内分析，同时野外监测相关指标。

步骤一中，机械压实，形成轮胎接触压力100kpa作用，模拟未来机械耕作情景。

步骤二中，红壤旱地机械垄沟协调种植，具体为：

(1)主处理为：花生纯作、玉米纯作、花生//玉米、垄面花生//垄沟玉米、垄面玉米//垄沟花生；

(2)副处理为：不覆盖秸秆、秸秆覆盖150kg/667m²；花生//玉米和垄面花生//垄沟玉米处理以40cm:160cm宽窄行种植，以2行玉米：4行花生为间作体系，垄作处理中每年进行轮种；

(3)各处理重复四次，在作物不同生育期内取土壤和植株样品，进行室内，分析同时野外监测相关指标。

步骤三中，以不同机耕轮休时间为主处理，培肥方式为副处理，设置裂区试验，具体为：

(1)轮休制度为免冬耕、一年一次冬耕、两年一次冬耕；

(2)培肥方式为：猪粪深埋、粉碎秸秆深埋、冬绿肥深埋、高含氮微生物肥料深埋，四者以等n量计算；

(3)试验设置4次重复，在作物不同生育期内取土壤和植株样品，进行室内，分析同时野外监测相关指标。

试验1

本发明的红壤坡耕地保护性耕作方法，是在一定周期内科学机械深松，并合理搭配少耕或免耕的耕作方法。具体实施本发明方法的红壤坡耕地面积为50亩，位于江西省进贤县温圳镇东岗村的红壤坡耕地耕作试验基地内(n28°19'29.7″，e116°08'4.8″)，耕层厚度为14cm左右，土层厚度为2～10m。地形为典型低丘，海拔在25～30m，坡度5°左右。土壤类型为第四纪红黏土母质发育的红壤，0～40cm土壤理化性质如下：沙粒9.51％，粉粒61.16％，黏粒29.32％(俄罗斯制土粒分级标准)；基础地力为：ph4.56，有机质14.25gkg^-1，全氮1.10gkg^-1，全磷0.35gkg^-1，全钾11.52gkg^-1，有效磷8.02mgkg^-1，速效钾143.84mgkg^-1，碱解氮114.35mgkg^-1。红壤坡耕地的种植模式为花生-红薯-花生的轮作模式。其中花生品种为赣花921，红薯品种为苏薯8号。

试验2

红壤坡耕地红薯/花生合理耕层耕作深度研究

1试验目的

针对红壤坡耕地耕作粗放、机耕不合理等致使耕层土壤薄层化问题日益突出以及造成养分表聚化等问题，开展红壤坡耕地耕层合理机耕深度研究，该试验持续4年(2016-2019)。

2试验材料

试验地位于江西省红壤研究所10km的温圳茶厂附近，种植制度为花生、红薯轮作。土壤类型为第四纪红黏土母质发育的红壤，坡度5左右，耕层土壤物理性质如下：

表1试验前耕层土壤基本理化性质

3试验处理

试验以耕作深度为主处理，培肥方式为副处理，设置裂区试验。其中耕作处理为：

免耕(nt)；

机械耕翻10cm(p10)；

机械耕翻20cm(p20)；

机械耕翻30cm(p30)；

机械耕翻10cm+深松30cm(p10s30)；

机械耕翻20cm+深松30cm(p20s30)；

深翻20cm+机械压实(形成轮胎接触压力100kpa作用，模拟未来机械耕作情景)(p20c)；

深翻20cm+深松30cm+机械压实(p20cs30)；

培肥方式设置2个水平：

单施化肥(npk)；

有机无机混合施用(npk+om，猪粪用量：22500kg/hm²)；

两者以等n、p、k计算。

试验设置四次重复，共计64小区，小区面积为4m×22m＝88m²，小区之间沟宽40cm，沟高和小区耕作深度相等，四周设立保护行。施用水平为地常规施肥水平：n118.kghm^-2、p2o545kghm^-2、k2o180kghm^-2。

表2猪粪的养分状况

试验3

红壤坡耕地红薯/花生合理耕层有机培肥技术研究

1试验目的

针对红壤坡耕地肥力低、耕层养分不均衡等问题，开展红壤坡耕地不同机耕深度与有机物料还田相结合的均衡有机培肥技术研究，该试验持续4年(2016-2019)。

2试验材料

试验地位于江西省红壤研究所10km的温圳茶厂附近，种植制度为花生、红薯轮作。土壤类型为第四纪红黏土母质发育的红壤，坡度5左右，耕层土壤物理性质如下：

表3试验前耕层土壤基本理化性质

3试验处理

试验种植制度为作物花生(粤油933)/红薯(苏薯8号)周年轮作。以不同耕作深度为主处理，培肥方式为副处理，设置裂区试验。

耕作深度为：

免耕(nt)；

耕翻10cm(p10)；

耕翻20cm(p20)；

耕翻30cm(p30)；

耕翻30cm+控制耕层养分相同(p30+stf)，按后续说明施肥，下同；

耕翻10cm+控制耕层养分相同(p10+stf)。

培肥方式为：

施用猪粪，22500kghm^-2(om)；

秸秆粉碎还田，6450kghm^-2(cs)；

绿肥还田，21920kghm^-2(肥田萝卜，gm)；

单施化肥(ck)；

三种有机物料投入以c量计算。

试验设置四次重复，共计96小区，小区面积为3m×8m＝24m²，小区之间沟宽40cm，沟高和小区耕作深度相等，四周设立保护行。

其中：nt、p10、p20、p30化肥用量均为当地常规施肥水平(n118.kghm^-2、p2o545kghm^-2、k2o180kghm^-2)；p30+stf处理化肥用量为根据养分分布状况及耕作深度，相应增加肥料用量，施肥水平为：n146kghm^-2、p2o550.5kghm^-2、k2o260kghm^-2；p10+stf处理根据养分分布状况及耕作深度，相应减少肥料用量，施肥水平为：48.5kghm^-2、20kghm^-2、54kghm^-2。

表4不同有机物料养分状况

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。