砂姜黑土种植区域基于营养性干旱概念的种植方法

1.本发明涉及现代农业技术领域，尤其涉及砂姜黑土种植区域的专用稳产高产种植方法。


背景技术：

2.砂姜黑土种植区域在我国分布广泛，在黄淮海平原南部较为集中。从行政区域上来看，安徽、江苏、河南、山东4省分布集中有5千多万亩。砂姜黑土分布最广泛和集中的是皖北平原地区，达2千多万亩。
3.砂姜黑土形成于特定的地质条件，并与周围环境存在充分的交互作用，是在历史漫长时期形成今天的砂姜黑土及分布，其中主要经历了以下几方面：
①
河湖相沉积，黄土性母质，地下水埋深浅，富含重碳酸盐；
②
干湿交替，碳酸钙析出、凝结，形成砂姜；
③
气候冷干
‑
暖湿变化过程，腐烂与分解交替，腐殖质残体与粘粒矿物复合，胡敏素染色（参见附图1）。
4.从农业种植的角度来看，砂姜黑土区域具有十分明显的地域和气候特性。一方面其所在区域年降水总量较为充分，并且存在充分的浅层地下水，一般埋深范围为1
‑
2m；另一方面，由于砂姜黑土自身的质地及物理化学特性，对水分特别敏感，湿胀干裂，引发作物对水肥利用的障碍。由于降水时间分配的不均匀性，使得砂姜黑土在降水较少的冬小麦生长季节十分容易发生干旱与龟裂现象（参见附图2、3）。
5.基于上述土壤学、栽培学、气候学和地学的综合特性，砂姜黑土区域现有的种植模式和特点为：
①
处于我国南北气候过渡区域，气候资源丰富，以冬小麦、夏玉米或大豆轮作为主体；
②
年降水量充足、浅层地下水充分，灌溉水资源丰富；
③
长期以雨养种植为主，受降水不稳定和时间分布不均的影响，产量波动大。
6.基于上述论述，砂姜黑土区域冬小麦的种植具有一个显著的特点：从冬小麦返青的早春开始，随着作物需水和耗水量的快速增加，由于降雨少导致砂姜黑土上层土壤经常性发生龟裂与干旱，制约了上层土壤根系对水分和养分的吸收利用；但，由于小麦根系发达，甚至可以分布到2米土层，该地区浅层地下水埋深浅（1
‑
2m）且充足，可以直接或间接吸收和利用丰富的深层土壤水与浅层地下水（参见附图2、3、4、5）。
7.因此，在砂姜黑土农田出现特有的“上层土壤龟裂干旱，作物生长不显旱”现象（参见附图3）。然而，人们所不知的是：由于作物根系和土壤养分更富集于浅层，上层土壤的龟裂干旱制约了根系对上层土壤水分利用的同时，更为重要的是制约了根系对富集于上层土壤养分的吸收利用；作物深层的根系可以有效吸收利用丰富的深层土壤水和浅层地下水，并没有表现出水分亏缺的干旱性状。既：虽然小麦看上去仍然茁壮，但是在养分吸收层面已经出现了明显的负面效应。研究组将这一独特的发现命名为“营养性干旱”（参见附图6、7、8、9）。
8.基于上述开拓性新发现，开发出相应的专用改良种植方案，以稳定和提高砂姜黑土区域冬小麦产量，成为当下亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是提供一种基于营养性干旱概念的砂姜黑土种植区域专用稳产高产种植方法。
10.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
11.基于营养性干旱概念的砂姜黑土种植区域专用高产种植方法，以冬小麦和夏玉米一年两作为主体种植模式，冬小麦的种植沿用砂姜黑土种植区域现有的常规种植方案，在此基础上通过适时的人工补灌措施，确保冬小麦在返青
‑
拔节期35
‑
40cm处土壤的体积含水量不低于23％。
12.作为本发明的一种优选技术方案，通过对35
‑
40cm处关键点的有效控水，适时人工补灌措施，确保冬小麦在返青
‑
拔节期的关键生育期35cm以上耕作层土壤的体积含水量不低于17％，避免龟裂和营养性干旱的发生。
13.作为本发明的一种优选技术方案，在砂姜黑土种植区域冬小麦的常规种植方案基础上，进一步增加如下处理措施：于早春冬小麦返青期进行适时的人工补灌。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述补灌采用漫灌方式，灌溉量为30
‑
40方/亩，根据田间情况确保灌溉漫流均匀到位。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述补灌采用喷灌方式，灌溉量为25
‑
35方/亩。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述补灌采用滴灌方式，灌溉量为20
‑
30方/亩。
17.作为本发明的一种优选技术方案，所述补灌采用渗灌方式，灌溉量为20
‑
30方/亩。
18.作为本发明的一种优选技术方案，伴随所述人工补灌的同时追施速效肥料。
19.作为本发明的一种优选技术方案，所述速效肥料为可溶性速效氮肥，水肥同步施用，追肥量为纯氮5
‑
6公斤/亩。
20.作为本发明的一种优选技术方案，进一步增加如下处理措施：对冬小麦和夏玉米进行秸秆错位轮还还田处理。
21.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：基于对砂姜黑土种植区域的系列研究，我们开拓性的提出了“营养性干旱”的全新概念。基于此，本发明针对砂姜黑土区域的现有种植模式提出了专用的改良方案组合，其中尤其以对砂姜黑土田间控水点和控水阈值的确立，从而实现了对营养性干旱的消减。根据控水点的土壤水分状况，通过早春返青后补灌这一简单的操作（现有种植模式下，由于年降水充沛且深层土壤水和浅层地下水充足，故周年不灌溉），增产效果十分明显；在此基础上辅以水肥灌溉、水肥量的精准控制以及特定的秸秆还田方案，十分明显的提高了砂姜黑土区域的种植产量，具有十分重大的科研和实用价值。详细的研究和试验数据参见下文的实施例。
附图说明
22.图1 砂姜黑土的剖面特性。
23.图2 冬小麦生长后期越发严重的砂姜黑土龟裂。
24.图3 砂姜黑土上层发生龟裂干旱
‑
作物本身不显旱。
25.图4 冬小麦根系在砂姜黑土剖面的分布。
26.图5 土壤养分的分布。
27.图6 砂姜黑土土壤水分特征 。
28.图7 砂姜黑土凋萎系数随着土壤剖面的变化。
29.图8 冬小麦返青后开始地下水位的变化。
30.图9 砂姜黑土营养性干旱的发生机理与调控机制。
31.图10 不同灌溉处理收获时土壤速效养分的分布。
32.图11 追施氮肥对土壤速效氮分布的影响。
33.图12 灌溉和追肥对冬小麦产量的影响。
34.图13 错位秸秆还田对冬小麦根系分布的影响。
具体实施方式
35.以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。
36.在以下实施例的描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
37.应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
38.还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
39.如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0040]
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0041]
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0042]
实施例1、作物根系在砂姜黑土中的分布。
[0043]
参见附图4。冬小麦和夏玉米在砂姜黑土分布有发达的根系，小麦在2米、玉米在1.5米仍然有根系分布；根系分布受土壤剖面性质和土壤水分状况影响；冬小麦根系更富集于上层土壤，尤其60
‑
70cm以上土层，然后根长分布开始明显减少，该层以上对作物生长更为关键。
[0044]
实施例2、地表干裂与作物表现和地下水水位的变化。
[0045]
参见附图2、3。冬小麦生长季，季节性干旱引起砂姜黑土龟裂发生，但作物长势并
没有表现出水分亏缺性状；冬小麦发达的根系，作物可以直接或间接利用了深层土壤水或水位较浅的地下水。
[0046]
实施例3、降水、地下水与作物耗水相互作用。
[0047]
参见附图8。冬小麦生长季的降水满足不了作物水分消耗需求，冬小麦直接或间接消耗地下水，是造成地下水位下降的重要驱动之一；夏玉米生长季，降水愈加丰富，更多依赖降水及其对土壤水的补充，部分降水补充给地下水，地下水位回升不显著；玉米收获期后的集中降水，更多地直接补充到地下水，引起地下水位急速抬升。
[0048]
实施例4、不同水分处理对表层30cm土壤速效养分影响。
[0049]
参见附图10。与不灌溉相比，冬小麦不同的灌溉均不同程度地提高了速效氮、速效磷和速效钾的利用效率。同时，太多灌水处理的速效养分利用效率低于较少灌水处理，上层养分在被吸收利用的过程中也在随着水分往下运移。
[0050]
实施例5、不同时期、模式的水分处理和追肥冬小麦的产量。
[0051]
参见附图12。春季的灌溉和追肥明显地提高了冬小麦产量，最高增产达21.6%；当前的施肥水平下，灌水比追肥增产更明显，春季灌水平均增产16.3%，只追肥增产5.6%，肥水一体具有最佳的增产效果。
[0052]
参见附图6、7。一般设置控水点为35
‑
40cm，控水阈值为23%体积含水量，可以保持根层土壤水分不低于凋萎系数，使上层土壤含水量产期保持17%及以上体积含水量的有效水肥利用状态。
[0053]
实施例6、秸秆错位轮换的产量效果。
[0054]
参见附图13。与秸秆常规还田处理相比，秸秆错位轮还处理改善了耕作层土壤的结构，利于根系的分布，扩展了根系对养分和水分系数利用的空间。
[0055]
综上实施例，本发明针对砂姜黑土区域的现有种植模式提出了专用的改良方案组合，其中尤其以早春返青后适时补灌这一简单的操作（现有种植模式下，由于年降水充沛且浅层地下水充足，故周年不灌溉），增产效果十分明显；在此基础上辅以水肥灌溉、水肥量的精准控制以及特定的秸秆还田方案，十分明显的提高了砂姜黑土区域的种植产量，具有十分重大的科研和实用价值。
[0056]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。