一种红壤资源高效利用方法与流程

本发明属于红壤改良的技术领域，具体涉及一种红壤资源高效利用方法。

背景技术：

我国红壤主要分布于长江以南的广东、海南、广西、云南、贵州、福建、浙江、江西、湖南、台湾10个省(区)，以及安徽、湖北、江苏、重庆、四川、西藏和上海7个省(区、市)的部分区域，总面积218万km²，占全国国土面积21.8％，大多地处热带、亚热带温润气候区，光、热、水资源丰富，适宜于种植多种农作物和发展农业生产。但在已利用的各类红壤资源中普遍存在开发利用水平低，土壤的理化性质差，加上化肥用量日益增多，绿肥种植面积和农家肥施用逐渐减少，有机质含量不断下降，氮磷钾比例失调，蓄水保肥能力差，水土养分流失严重的等问题。

甘蔗是我国重要经济作物之一，全世界的糖约70％-80％产自甘蔗，广泛种植于热带、亚热带地区，主要集中在亚洲和美洲，其中巴西、印度、中国和泰国是四大甘蔗种植国，甘蔗产业的健康持续发展对保障世界食糖供给安全起着至关重要的作用。甘蔗属四碳作物，具有抗逆性强、光合作用率高的特点，把太阳能转化为纤维和糖，同时也是一种对养分和水需求量都较大的作物，氮磷等主要养分对其产量和品质密切相关，肥料是甘蔗产量形成的重要因素。在红壤区种植甘蔗，由于红壤区土层薄，肥力贫瘠，甘蔗施肥量往往过高，且结构不平衡，蔗的种植行距较宽(100-120cm)，从播种到封行需要4-6个月，即使宿根也需3-4个月，这个阶段甘蔗行间裸露，如遇强降雨容易产生地表径流，造成水土流失，再加上南方甘蔗主作区雨季长、降雨量大，加大了红壤区甘蔗种植区土壤氮磷流失风险。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种高效利用红壤资源的方法，解决红壤区的生产力及蓄水保土能力的突出问题。

本发明的技术方案为：

本发明提供的一种红壤资源高效利用方法，包括深耕整地、播种、除草、地膜覆盖、田间管理、采收等步骤，为了高效利用红壤资源，在地膜覆盖后还进行红壤肥力评价和套种作物选择、套种作物种植、套种作物刈割还田等步骤，其中，所述红壤肥力评价和套种作物选择具体为：

1)分别确定红壤中n、p、k、有机质的含量；

2)确定红壤的肥力指数值，其计算公式为：

式中：

pi表示红壤的肥力综合指数，pi高低直接反映该肥力指标丰富程度，越高表明该指标越丰富，土壤肥力越高；

cn表示红壤中n的含量，单位为g/kg，采用ny/t53中的h2so4消煮—半微量开氏法测定；

cp表示红壤中p的含量，单位为g/kg，采用gb8937—88中的氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法测定；

ck表示红壤中k的含量，单位为g/kg，采用gb9836-1988中的氢氧化钠(naoh)熔解,火焰光度法测定；

c有机质表示红壤中有机质的含量，单位为g/kg，采用ny/t1121.6中的重铬酸钾外加热容量法测定；

3)根据2)计算得到的pi值，进行套种作物选择，具体为：

当pi≥2.0时，土壤肥料处于高水平，产量较高，施肥增产的边界效应降低，为了提高经济产值，选择豌豆作为套种作物；

当1.5≤pi＜2.0时，土壤肥料处于一般水平，产量随施肥量提高较明显，为了耕地保育，选择大豆作为套种作物；

当pi＜1.5时，土壤肥力处于低水平，施肥增产显著，为了清洁生产，选择猫豆作为套种作物。

当套种作物为豌豆时，所述套种豌豆作物种植具体为：选取豌豆品种，播种时期为甘蔗分蘖始期，单行单垄方式种植，在垄背地膜内进行穴播，每穴播3粒，株距40-50cm，播深3cm-4cm，出苗后及时破膜放苗，视豌豆出苗情况，成苗后及时剪苗，每穴留1株，使茎须攀援于蔗茎上，保证植株直立生长。

当豌豆套种开花2个星期后可采收嫩荚，从下往上分次采收，豌豆茎长至100cm-120cm高时首次刈割，刈割后的豌豆茎叶覆盖在地表，此后每长到80cm-100cm时刈割一次，每次收割留茬高度60cm-70cm，在甘蔗封行前刈割2-3次，枝叶覆盖在种植沟原位还田。

当套种作物为大豆时，所述套种大豆作物种植具体为：选取大豆品种，在种植蔗茎，覆盖地膜后种植，在种植沟内以锯齿状双行交替排列种植大豆，穴播，大豆株距30cm-40cm，播深2cm-3cm，每穴播3粒种植，播种后覆土，视大豆出苗情况，苗少需及时补植，苗多则及时间苗，在种植带除草时，同时清除大豆种植带的杂草。

当大豆豆荚饱满，籽粒还没有完成成熟，处于鼓粒盛期到初熟期，籽粒饱满度为豆荚长度80％以上时采收大豆，在甘蔗大培土前分2-3次采收，保留大豆植株，在大培土时将大豆枝叶翻压在种植沟原位还田。

当套种作物为猫豆时，所述套种猫豆作物种植具体为：选取猫豆品种，播种时期为甘蔗拔节始期大培土之后，以品字形方式种猫豆，穴播，猫豆株距80cm-100cm，播深2cm-4cm，每穴播2粒种植，播后覆土，视猫豆出苗情况，苗少需及时补植，苗多则及时间苗，在种植带除草时，同时清除猫豆种植带的杂草。

待猫豆茎长至80cm-120cm高时首次刈割，刈割后的猫豆茎叶覆盖在地表，此后每长到80cm-120cm时刈割一次，每次收割留茬高度30cm-40cm，在甘蔗封行前刈割2-3次，枝叶覆盖在种植沟原位还田。

本发明中：

猫豆是一年生的蔓生性豆科作物，属豆科藜豆属，学名mucunapruriens(l.)dc.，别名狗爪豆、猫爪豆、龙爪豆、虎爪豆等。猫豆再生力强，生长快，抗旱能力强，产量高，肥效好，是适用于夏季栽植的绿肥。

豌豆(pisumsativuml.)依产品用途不同可分为粮用、菜用、饲用；依植株生长习性不同可分为蔓生、半蔓生、矮生；根据荚壁有无革质膜，又可分为硬荚豌豆和软荚豌豆。软荚豌豆荚壁内层不含有革质膜，嫩荚果和籽粒均可食用，也被称为食荚豌豆，它的豆荚和嫩头均可食用，含有大量维生素、微量元素、胡萝卜素和果糖等成分，营养价值很高，口感清新甜脆，深受广大消费者的喜爱。

大豆为双子叶植物纲、豆科、大豆属的一年生草本，学名：glycinemax(linn.)merr.，通称黄豆。大豆原产中国，中国各地均有栽培，亦广泛栽培于世界各地，是中国重要粮食作物之一，已有五千年栽培历史，古称菽，是一种其种子含有丰富植物蛋白质的作物，采用大豆是大豆的一种，及大豆豆荚在生理上处于鼓粒盛期到初熟之间，籽粒饱满度为荚长80-90％是采收的大豆类型。大豆与根瘤菌存在共生关系，根瘤菌固定大气中游离态的氮为大豆植株提供氮源。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、采用本发明所述的种植方法，能有效提高土壤肥力及地表覆盖度，延迟初始产流时间，促进根系发育，减少坡面土壤和土壤养分的流失，在实现作物高产的同时保持水土，减少农田径流，通过在红壤区蔗田采用间作豆科作物的方式能有效解决红壤区的生产力及蓄水保土能力的突出问题，可以高效利用红壤资源，消减了农业面源污染。

2、本发明中，豌豆地上部干物质量在95天内(苗期)积累缓慢，带播种后175天-230天(花期、结荚期)干物质迅速积累，套种产生额外经济效应，所以当pi≥2.0时，土壤肥料处于高水平，产量较高，施肥增产的边界效应降低，为了提高经济产值，选择豌豆作为套种作物。大豆是我国重要的粮油两用作物，其中大豆根瘤菌可以固定空气中的氮，不仅可以满足自身需求，还可以为后茬作物提供养分，适时间种大豆有利于甘蔗增产。甘蔗栽种后至5月中下旬，蔗田空地露光面积皆在1/3以上，此期间，套种不仅可充分利用光能和水分，还可有效利用浇灌的水分和地膜的保温保湿效果，提高蔗田收入，由于蔗田间种大豆增加了土地覆盖率，田间杂草大大减少，所以当1.5≤pi＜2.0时，土壤肥料处于一般水平，产量随施肥量提高较明显，增加大豆播种及收获的工时和节省的除草用工两者完全可以相抵，大豆除了用种费用之外皆为种植者的纯收益。由于猫豆生长周期长，一年生，花期10月，果期11月，与甘蔗生育期同步，猫豆的速生特性使其能很快覆盖地表，保水保肥，猫豆抗旱能力强、对环境适应性强；猫豆在甘蔗生长期间能多次进行刈割，对甘蔗生长发育影响较小，且覆盖还田后能给甘蔗提供养分，减少施肥量，所以当pi＜1.5时土壤肥力处于低水平，施肥增产显著，此时种植猫豆，可以减少氮肥施用增加产量。本发明方法中，根据红壤肥力的不同，结合猫豆、大豆、豌豆生长规律和营养成分需求，有针对性地选择大豆、豌豆和猫豆作为甘蔗套种作物，在特定的时机进行播种套种，在不影响甘蔗的产量情况下，还能够额外增加套种作物的收成，大大提高土地利用率，增加了单位面积土地的经济效益，也较好减少土壤中氮磷的流失，很好解决红壤区的生产力及蓄水保土能力的突出问题。

附图说明

图1为本发明中甘蔗和猫豆套种的示意图。

图2为本发明中甘蔗和大豆套种的示意图。

图3为本发明中甘蔗和豌豆套种的示意图。

图1至图3中的附图标号为：

1、甘蔗；2、猫豆；3、大豆；4、豌豆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种红壤资源高效利用方法，包括以下制备步骤：

1)深耕整地：选广西南宁西乡塘区坛洛镇坛其村耕地面积为2亩的红壤地，深翻深耕平均40cm，东西行向开挖深平均深度为20cm的植沟，平均行距120cm，将基肥施于蔗沟底，所述基肥为每公顷用1.5吨农家肥与0.5吨磷肥混合；

2)播种：选新植蔗砍下梢部50m作种，砍成双段芽，用质量浓度为50％的多菌灵50克对水50升，浸种5分钟，浸种消毒后，种植，每公顷种植60000双段芽，摆种后盖土平均5cm；

3)除草：盖土后先在播幅内每公顷用质量浓度为40％阿特拉津胶悬剂3千克兑水750升，在播幅范围内均匀喷施于土表，盖膜后再以相同方式喷施行间；

4)地膜覆盖：每公顷用宽50cm和重70千克的地膜覆盖，地膜平贴地面并拉紧，用细土把地膜两边缘压紧、压密，膜内苗展开3-4片真叶时，揭下地膜；

5)地力评价及套种作物选择：实测土壤中全氮为0.85g/kg、全磷为0.11g/kg、全钾为2.68g/kg、有机质为10.48g/kg，根据公式：

计算得到，pi值为1.13，1.13＜1.5，所以选择猫豆作为套种作物；

6)套种作物种植：选取高产、抗病的猫豆品种，播种时期为甘蔗拔节始期大培土之后，以品字形方式种猫豆(如图1所示)，穴播，猫豆平均株距100cm，平均播深2cm，每穴播2粒种植，播后覆土，视猫豆出苗情况，苗少需及时补植，苗多则及时间苗，在种植带除草时，同时清除猫豆种植带的杂草；

7)套种作物刈割还田：待猫豆平均茎长至120cm高时首次刈割，刈割后的猫豆茎叶覆盖在地表，此后平均每长到120cm时刈割一次，每次收割留茬平均高度40cm，在甘蔗封行前刈割3次，枝叶覆盖在种植沟原位还田；

8)田间管理：在甘蔗拔节始期进行大培土，培土后及时封沟蓄水；使用蔗田除草剂，每公顷3750克兑水1125升喷施行间，尽量避免喷到甘蔗植株；施肥根据计划每公顷产量和本地气候、土壤和肥料利用率，推荐的每公顷施肥量为：尿素900千克，钙镁磷肥1100千克，氯化钾600千克；

9)采收：在11月份中下旬糖厂开榨后，按糖厂计划砍收，收获前半个月剥除老叶，采收时低砍多收，保护蔗头，梢部见淡黄色，无泥，蔗茎平均长度0.7米。

本实施例所述种植方法中，通过亩和公顷换算，甘蔗平均每公顷产量98.75吨，全年每公顷n、p流失量分别为4.79千克和0.188千克。

实施例2

1)深耕整地：选广西崇左市扶绥县昌平乡耕地面积为2亩的红壤地，将红壤深翻深耕平均35cm，东西行向开挖平均深20cm的植沟，平均行距110cm，将基肥施于蔗沟底，所述基肥为每公顷用1.5吨农家肥与0.5吨磷肥混合；

2)播种：选新植蔗砍下平均梢部70cm作种，砍成双段芽，用质量浓度为50％的甲基托布津50克对水50升，浸种10分钟，浸种消毒后，种植，每公顷种植62000双段芽，摆种后盖土平均6cm；

3)除草：盖土后先在播幅内每公顷用质量浓度为40％阿特拉津胶悬剂3千克兑水750升，在播幅范围内均匀喷施于土表，盖膜后再以相同方式喷施行间；

4)地膜覆盖：每公顷用宽40cm和重60千克的地膜覆盖，地膜平贴地面并拉紧，用细土把地膜两边缘压紧、压密，膜内苗展开3-4片真叶时，揭下地膜；

5)地力评价及套种作物选择：实测土壤中全氮为1.26g/kg、全磷为0.11g/kg、全钾为4.33g/kg、有机质为16.50g/kg，根据公式：

计算得到，pi值为1.81，1.5＜1.81＜2.0，选择大豆作为套种作物；

6)套种作物种植：选取高产、抗病的菜用大豆品种，在种植蔗茎，覆盖地膜后种植，在种植沟内以锯齿状双行交替排列种植大豆(如图2所示)，穴播，大豆平均株距30cm，平均播深3cm，每穴播3粒种植，播种后覆土，视大豆出苗情况，苗少需及时补植，苗多则及时间苗，在种植带除草时，同时清除大豆种植带的杂草；

7)套种作物刈割还田：待豆荚饱满，籽粒还没有完成成熟，处于鼓粒盛期到初熟期，籽粒饱满度为豆荚长度80％以上时采收大豆，在甘蔗大培土前分3次采收，保留大豆植株，在大培土时将大豆枝叶翻压在种植沟原位还田；

8)田间管理：在甘蔗拔节始期进行大培土，培土后及时封沟蓄水；使用蔗田除草剂，每公顷3750克兑水1125升喷施行间，尽量避免喷到甘蔗植株；施肥根据计划每公顷产量和本地气候、土壤和肥料利用率，推荐的每公顷施肥量为：尿素950千克，钙镁磷肥1200千克，氯化钾700千克；

9)采收：在11月份中下旬糖厂开榨后，按糖厂计划砍收，收获前半个月剥除老叶，采收时低砍多收，保护蔗头，梢部见淡黄色，无泥，蔗茎平均长度0.9米。

本实施例所述种植方法中，通过亩和公顷换算，甘蔗平均每公顷产量96.32吨，鲜荚平均每公顷产量2633千克，土壤有机质含量提高了16％。

实施例3

1)深耕整地：选广西扶绥县东罗镇那辣村耕地面积为2亩的红壤地，将红壤平均深翻深耕35cm，东西行向开挖平均深25cm的植沟，平均行距100m，将基肥施于蔗沟底，所述基肥为每公顷用1.5吨农家肥与0.5吨磷肥混合；

2)播种：选新植蔗砍下平均梢部70cm作种，砍成双段芽，用质量浓度为50％的多菌灵50克对水50升，浸种8分钟，浸种消毒后，种植，每公顷种植67500双段芽，摆种后平均盖土8cm；

3)除草：盖土后先在播幅内每公顷用质量浓度为40％阿特拉津胶悬剂3千克兑水750升，在播幅范围内均匀喷施于土表，盖膜后再以相同方式喷施行间；

4)地膜覆盖：每公顷用平均宽45cm和平均中70千克的地膜覆盖，地膜平贴地面并拉紧，用细土把地膜两边缘压紧、压密，膜内苗展开3-4片真叶时，揭下地膜；

5)地力评价及套种作物选择：实测土壤中全氮为1.43g/kg、全磷为0.13g/kg、全钾为6.81g/kg、有机质为24.31g/kg，根据公式：

计算得到，pi值为2.33，2.33>2.0，所以选择豌豆作为套种作物；

6)套种作物种植：选取主根发育快、生长迅速、高产抗病的豌豆品种，播种时期为甘蔗分蘖始期，单行单垄方式种植(如图3所示)，在垄背地膜内进行穴播，每穴播3粒，平均株距50cm，平均播深4cm，出苗后及时破膜放苗，视豌豆出苗情况，成苗后及时剪苗，每穴留1株，使茎须攀援于蔗茎上，保证植株直立生长；

7)套种作物刈割还田：开花2个星期后可采收嫩荚，从下往上分次采收，豌豆平均茎长至100cm高时首次刈割，刈割后的豌豆茎叶覆盖在地表，此后每长到平均100cm时刈割一次，每次收割留茬平均高度70cm，在甘蔗封行前刈割2次，枝叶覆盖在种植沟原位还田；

8)田间管理：在甘蔗拔节始期进行大培土，培土后及时封沟蓄水；使用蔗田除草剂，每公顷3750克兑水1125升喷施行间，尽量避免喷到甘蔗植株；施肥根据计划每公顷产量和本地气候、土壤和肥料利用率，推荐的每公顷施肥量为：尿素1000千克，钙镁磷肥1500千克，氯化钾600千克；

9)采收：在11月份中下旬糖厂开榨后，按糖厂计划砍收，收获前半个月剥除老叶，采收时低砍多收，保护蔗头，梢部见淡黄色，无泥，蔗茎平均长度0.9米。

本实施例所述种植方法中，通过亩和公顷进行换算，甘蔗平均每公顷产量93.15吨，豌豆鲜荚平均公顷产量2380千克。

对比例1

选与实施例1同一片区域的红壤地2亩，与实施例1不同的是，不含5)、6)、7)步骤，其余同实施例1。

本对比例所述种植方法中，相比实施例1，通过亩和公顷进行换算，甘蔗平均每公顷产量减少12.6％，全年n、p流失量分别增加14.6％和10.8％，显著降低甘蔗的产量，使n、p流失量增加。

对比例2

选与实施例2同一片区域的红壤地2亩，与实施例2不同的是，不含5)、6)、7)步骤，其余同实施例2。

本对比例所述种植方法中，相比实施例2，通过亩和公顷进行换算，甘蔗平均每公顷产量减少8.8％，平均每公顷缺失大豆鲜荚产量2633千克，土壤有机质含量下降了0.3％。

对比例3

选与实施例3同一片区域的红壤地2亩，与实施例3不同的是，不含5)、6)、7)步骤，其余同实施例3。

本对比例所述种植方法中，相比实施例3，通过亩和公顷进行换算，甘蔗平均每公顷产量减少5.8％，平均每公顷损失豌豆鲜荚产量2380千克。

对比例4

选与实施例1同一片区红壤2亩，其中：

5)地力评价及套种作物选择：实测土壤中全氮为0.85g/kg、全磷为0.11g/kg、全钾为2.68g/kg、有机质为10.48g/kg，根据公式：

计算得到，pi值为1.13，不选猫豆作为套种植物，而是选大豆作为套种作物；

6)套种作物种植：选取高产、抗病的菜用大豆品种，在种植蔗茎，覆盖地膜后种植，在种植沟内以锯齿状双行交替排列种植大豆(如图2所示)，穴播，大豆平均株距30cm，平均播深3cm，每穴播3粒种植，播种后覆土，视大豆出苗情况，苗少需及时补植，苗多则及时间苗，在种植带除草时，同时清除大豆种植带的杂草；

7)套种作物刈割还田：待大豆豆荚饱满，籽粒还没有完成成熟，处于鼓粒盛期到初熟期，籽粒饱满度为豆荚长度80％以上时采收大豆，在甘蔗大培土前分3次采收，保留大豆植株，在大培土时将大豆枝叶翻压在种植沟原位还田；

其余步骤和参数同实施例1。

本对比例所述种植方法中，相比实施例1，通过亩和公顷进行换算，甘蔗平均每公顷产量90.08吨，全年每公顷n、p流失量分别为5.03千克和0.197千克。

对比例5

选与实施例2同一片区红壤2亩，将大豆换成花生，其余步骤和参数同实施例2。

本对比例所述种植方法中，相比实施例2，通过亩和公顷进行换算，甘蔗平均每公顷产量91.47吨，每公顷有机质含量下降0.2％，全年每公顷n、p流失量分别为5.18千克和0.201千克。

以上实施例和对比例中未提及的部分按现有常规技术管理，实施例和对比例提及的甘蔗为糖料蔗。

从上述实施例和对比例结果可知，对比例1中，相比实施例1，不套种猫豆，甘蔗平均每公顷产量减少12.6％，全年n、p流失量分别增加14.6％和10.8％；对比例2中，相比实施例2，不套种大豆，甘蔗平均每公顷产量减少8.8％，平均每公顷缺失大豆鲜荚产量2633千克，土壤有机质含量下降了0.3％；对比例3中，不套种豌豆，相比实施例3，蔗平均每公顷产量减少5.8％，平均每公顷损失豌豆鲜荚产量2380千克；对比例4中，相比实施例1，本应套种猫豆的换成套种大豆，甘蔗平均每公顷产量减少8.78％，全年n、p流失量分别增加5.0％和4.79％；对比例5中，相比实施例2，将套种作物大豆换成花生，套种作物种植方法和刈割还田方法均同实施例2，甘蔗平均每公顷产量减少4.85％，每公顷有机质含量下降0.2％，全年每公顷n、p流失量分别为5.18千克和0.201千克，相比实施例1流失量分别多8.14％和6.91％。通过实施例1-5和对比例1-6的种植结果数据比较可知，本发明方法，根据红壤肥力的不同，结合猫豆、大豆、豌豆生长规律和营养成分需求，有针对性地选择大豆、豌豆和猫豆作为甘蔗套种作物，在特定的时机进行播种套种，不但不影响甘蔗的产量，甘蔗产量还相比不套种作物产量要高，并且能够额外增加套种作物的收成，大大提高土地利用率，增加了单位面积土地的经济效益，也较好减少土壤中氮磷的流失，很好解决红壤区的生产力及蓄水保土能力的突出问题。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。