基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法

1.本发明涉及农业技术领域，更具体地说，它涉及基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法。


背景技术：

2.水稻作为我国最重要的粮食作物之一，其持续稳定的生产对维护国内社会稳定以及世界粮食安全起到了举足轻重的作用。氮对水稻产量的影响仅次于水分，充足的氮肥投入是保证水稻产量的前提。然而，目前我国稻田单位面积的氮肥施用量逐年增加，以至于超过了作物需要的水平。过高的氮肥投入反而会降低水稻产量和品质，降低氮肥利用率，造成环境污染。因此，无论是从提高水稻品质，还是降低环境污染压力的角度看，在保障当前水稻产量的前提下有效地降低氮肥施用量是当前的主要任务。
3.稻菜轮作是西南丘陵区重要农业种植方式之一，而施肥技术是稻菜轮作制作物产量和品质的重要保障措施。氮肥是影响作物生长的三要素之一，科学合理施用氮肥不仅对保障水稻产量、而且对提高稻米品质并减少氮素向环境排放等均具有十分重要的意义。目前，稻菜轮作制比较突出的问题是氮肥用量过多，施用方式不合理，并引发出一系列环境问题。
4.秸秆还田，是利用秸秆而进行还田的措施，为世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。秸秆还田能增加土壤有机质，改良土壤结构，使土壤疏松，孔隙度增加，容量减轻，促进微生物活力和作物根系的发育。秸秆还田增肥增产作用显著，一般可增产5％～10％，但若方法不当，也会导致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗等不良现象。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，采用化肥减量和秸秆还田的方式，改善土地的微生物结构群落，促进对氮磷养分的吸收，同时还能有效保证水稻、榨菜的产量。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，包括以下两个步骤：
7.s1.化肥减量；
8.s2.秸秆还田。
9.本发明进一步设置为：所述化肥减量的具体操作如下：化肥施肥量降低至现施肥量的80％。
10.本发明进一步设置为：水稻全部收割完后，将秸秆全部平铺于稻田表面，在进行榨菜种植前翻地时将秸秆与土地一起旋耕。
11.本发明进一步设置为：所述化肥减量的具体情况为施用30％的传统化肥，50％的有机肥。
12.综上所述，本发明具有以下有益效果：
13.1.经济效益：在水稻榨菜轮作体系下集成秸秆还田和化肥减量综合技术模式后，化肥减量20％以上，水稻产量可提高3％-5％以上，榨菜产量可提高5％-10％，耕地质量提升0.2个等级以上。平均每亩可节本增收80-120元。
14.2.社会效益：在重庆长江沿线榨菜主产区推广秸秆还田和化肥减量综合技术模式，可提升地力等级，节本增效，稳定增加农民收入，提升区域粮食整体产量，从而保障国家粮食安全，增加农民收入。从而有利于实现长江经济带农业绿色发展。
15.3.生态效益：通过秸秆还田和化肥减量综合技术的推广应用，将有利于提高区域内的土壤肥力，从而有效提高化肥的利用效率，降低资源消耗和过量投入带来的生态环境安全风险，提高环境承载力，促进农业绿色发展，生态效益显著。
附图说明
16.图1是本发明实施例中不同施肥模式土壤氨挥发的情况示意图；
17.图2是本发明实施例中不同施肥模式下土壤有机质含量变化情况示意图。
具体实施方式
18.以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
19.实施例：基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，在重庆市高新区高科技园区(106
°
21’21"e，29
°
27’34"n)稻-菜轮作长期定位试验田中采用本方法种植水稻和榨菜，一共种植2季水稻和榨菜，供试水稻为渝香203，榨菜为涪榨5号。化肥包括尿素(n)、过磷酸钙(p2o5)和钾肥(k2o)，有效养分含量分别为46％、12％和60％，购自广东天禾农资股份有限公司。试验田土壤类型为沙溪庙组紫色水稻土，代表渝西片区稻田稻菜轮作利用类型的耕地质量演变，连续4年种植水稻，土壤容重为1.41g/cm3，有机质为20.1g/kg，全氮0.859g/kg，全磷0.342g/kg，全钾11.6g/kg，有效磷83.6g/kg，有效磷21.2g/kg，有效钾50g/kg。该区域为典型的亚热带温暖湿润季风气候区，年平均气温18.3℃，极端最高气温43℃，极端最低气温-3.1℃；年平均降水量1135.67mm，年均日照时数1200小时，年平均相对湿度79％。
20.试验设置4种施肥模式，即对照(ck)、100％氮肥(t1)、80％氮肥(t2)、30％氮肥+50％有机氮(t3)，每处理重复3次，随机排列，每小区面积84m2(12m
×
7m)，小区之间采用土工膜隔开，土工膜埋深30cm，小区埂宽度为50cm，高度为30cm，以防渗漏和小区间水流混入。小区采用随机区组排列，每个小区设置独立的进水口和出水口进行灌溉，每个小区进水口设计流量计。其中，榨菜是一次性施基肥，水稻分三次施肥，分别施基肥、分蘖肥、穗肥，其中对照(ck)施肥量分别为0kg/hm2、0kg/hm2、0kg/hm2，100％氮肥施肥量分别为(t1)75kg/hm2、60kg/hm2、15kg/hm2，80％氮肥(t2)施肥量分别为60kg/hm2、45kg/hm2、15kg/hm2，30％氮肥+50％有机氮(t3)施肥量分别为60kg/hm2、45kg/hm2、15kg/hm2、有机肥200kg/hm2。p2o5使用量为90kg/hm2，k2o使用量为120kg/hm2，其他日常管理均一致。
21.水稻收割后，各小区均单独收获、拷种并测定产量。
22.随后将水稻的秸秆平铺于稻田上，在种植榨菜前，需要对土地进行旋耕，旋耕时将秸秆与土地共同旋耕，实现秸秆全量还田。秸秆还田可使土壤疏松，孔隙度增加，容量减轻，促进微生物活力和榨菜根系的发育。种植榨菜前在土壤中施基肥，100％氮肥施用量为纯
n90kg/hm2，氮素采用尿素(含n46％)，过磷酸钙磷肥(含p2o512％)90kg/hm2，氯化钾肥(含k2o60％)90kg/hm2。榨菜所施基肥与上述4组试验组中水稻所施基肥保持一致即可，其他日常管理均一致。
23.榨菜收割后，各小区均单独收获并测定产量。
24.试验进行过程中需对土壤进行测定，土壤有机质测定参照ly/t1121.6-2006，全氮含量测定参照ly/t 1228-1999，全磷含量测定参照gb9837-88，全钾、速效钾采用火焰光度法测定测定，碱解氮参照db22/t2270-2015，有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗分光光度法，ph值测定参照ny/t 1377-2007。
25.氨挥发采用密闭室间歇通气法测定，用抽气减压的办法将田面挥发到空气中的氨吸入装有2％硼酸的洗气瓶，使其吸收固定于硼酸溶液中，再用标准酸滴定硼酸中所吸收的氨气，即为氨挥发损失量。
26.土壤可培养微生物数量采用固体平板梯度稀释涂布培养计数法测定，吸取土壤稀释液100μl至相应平板，均匀涂布。总细菌采用牛肉膏蛋白胨(na)培养基，放线菌采用高氏1号培养基，真菌采用孟加拉红培养基，芽孢杆菌采用(lb)培养基，木霉采用木霉选择性培养基。
27.如表1所示，与不施氮的对照相比，3种施氮模式均显著提高作物产量，增产幅度为30％-35％，与100％n肥模式相比，施80％氮肥并不影响水稻产量，其中50％有机氮肥替代的施肥模式产量则在几种施肥模式中最高。产量构成因素与产量趋势一致，100％n肥模式、80％n肥模式与有机肥替代50％n肥模式处理有效穗和穗粒数均显著高于ck处理，有效穗分别比ck处理增加99.6、111.7、121.9穗/m2，穗粒数分别比ck处理增加26.2、26.9、33.7粒，各处理穗粒质量均无显著性差异。从水稻产量来看，总体表现为t3》t2》t1》ck。实验结果表明：在当前生产条件下，相对于传统施肥模式，有机肥替代减施氮肥模式氮、磷、钾用量和氮肥运筹方式更为合理，使水稻有效穗数和穗粒数增加，产量提高。
28.表1不同施肥模式对水稻产量的影响
[0029][0030]
如表2所示，t3处理的稻菜轮作周年地上部氮素总吸收量显著高于其他处理，而t1、t2处理的周年地上部氮素总吸收量均无显著差异。t3处理的周年氮素偏生产力和吸收效率最大，较t1分别显著提高了34.4％和42.9％，t1、t2处理间的周年氮素偏生产力和吸收效率无显著差异。t2处理的轮作周年氮素的利用效率最高，较t1显著提高了10.4％，t1、t3处理的周年氮素利用效率无显著差异。各减氮施肥(t2、t3)与t1处理间的氮素收获指数均
无显著差异。试验结果表明：t3处理有利于增强轮作周年作物对氮素的吸收能力，提高氮素吸收效率；而t2处理更有利于增强氮素的利用效率。
[0031]
表2不同施肥模式下稻菜轮作周年氮素的吸收及利用效率
[0032][0033]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0034]
如图1所示，对不同施肥模式下水稻移栽至分蘖初期田面氨挥发氮进行监测，发现施肥后第一天，氨挥发氮损失量大小顺序为t1》t2》t3，t1的处理氨挥发损失为2.8kgnhm-2
，t2和t3处理的氨挥发分别为2.2和1.2kgnhm-2
，较t1处理分别降低了19.7％和57.1％，差异均达到显著水平。施肥后第二天至第五天，各个施肥处理之间的氨挥发量均趋于稳定，每天的氨挥发量平均为0.8kg nhm-2
，处理之间的差异并不明显。施肥后第六天(追肥后第一天)，t1处理的氨挥发量出现峰值，当日挥发量为5.0kgnhm-2
，其次为t2处理，为1.5kgnhm-2
。该事情所有施肥处理中仍然以t3的挥发量最低，仅为0.6kgnhm-2
，其相对t1处理显著降低了88.6％。施肥第七天之后，t1处理的氨挥发量逐渐波动中递减，直至施肥后第十六天没有氨挥发损失。而t2处理氨挥发量在第五天之后缓慢上升，在第八天达到一个峰值，为2.8kgnhm-2
。施肥第十天之后各处理之间的氨挥发逐渐趋于本底值，并且处理之间没有明显差异。ck处理在整个监测过程中基本监测不到田面氨挥发氮量。由此可见，在稻菜轮作种植模式下，减氮和有机肥替代的施肥方式是一项有效降低氨挥发，缓解水质富营养化威胁的可持续发展农业措施。
[0035]
土壤有机质含量是土壤特征的稳定因素之一，直接影响土壤有机氮的矿化和碳循环少。如图2所示，与ck相比，不同施肥模式处理均明显增加了稻田耕层(0-20cm)土壤有机质含量，在各施肥处理中，t1、t2、t3处理土壤有机质含量都有明显的增加，其中t3处理土壤有机质含量最高，t1、t2、t3处理土壤有机质含量分别比对照增加了14.78％、20.13％、39.00％。
[0036]
不同减氮施肥下，土壤ph均呈现不同程度的酸化，土壤ph随着氮肥用量的增加而降低，而有机肥的施用可使土壤ph有一定提升。不同减氮施肥处理土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量与对照(ck)有显著性差异。不同处理间土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量均以30％氮肥+50％有机氮(t3)处理最高，分别为2.37g/kg、1.76g/kg。、230.4mg/kg、54.6mg/kg和34.5mg/kg，其次是t2和t1。可见，不同减氮施肥下可在短期内改变土壤理化性质。
[0037]
表3不同施肥模式下土壤养分的变化(0-20cm)
[0038][0039]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0040]
不同减氮施肥下，土壤可培养细菌数量在水稻苗期、分蘖期和成熟期存在一定差异。在水稻苗期，t3处理的可培养细菌数量明显提升；在水稻分蘖期，ck处理的可培养细菌较其他处理差异显著。ck、t1处理可培养细菌的数量呈先升后降的趋势，而t2、t3处理呈现先降后升的趋势，可见随着水稻的生长t2和t3处理中可培养的细菌数量随之增加，其中ck处理涨幅最大，由苗期1.83
×
106cfu/g到分蘖期的13.91
×
106cfu/g，其次t2处理的数量由苗期2.66
×
106cfu/g到分蘖期的6.61
×
106cfu/g。
[0041]
表4不同处理土壤可培养细菌的数量比较
[0042][0043]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0044]
不同减氮施肥下，在水稻苗期，t3处理土壤可培养真菌数量较其他处理差异显著；在水稻分蘖期，t1处理的可培养真菌数量差异显著。ck、t3处理可培养真菌的数量整体呈下降的趋势，而t2处理呈现上升的趋势，其中t3处理土壤中可培养真菌的数量下降最大，由苗期6.98
×
104cfu/g下降到成熟期的1.04
×
104cfu/g，其次是ck处理由苗期5.08
×
104cfu/g到成熟期的1.35
×
104cfu/g，而t2处理的数量由苗期3.53
×
104cfu/g上升到到成熟的4.86
×
104cfu/g。可见随着水稻的生长t2处理增加了可培养的真菌数量。
[0045]
表5不同处理土壤可培养真菌的数量比较
[0046][0047]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0048]
不同减氮施肥下，在水稻苗期，与ck相比t3处理的可培养放线菌差异显著。ck、t1处理可培养放线菌的数量整体呈上升的趋势，t2、t3处理呈现先升后降的趋势。其中t2处理土壤中可培养放线菌的数量由苗期1.28
×
105cfu/g上升到分蘖的9.65
×
105cfu/g，其次是t3处理由苗期3.25
×
105cfu/g上升到分蘖的9.51
×
105cfu/g。表明t2、t3处理在分蘖期时放线菌的数量有一定的增加作用。
[0049]
表6不同处理土壤可培养放线菌的数量比较
[0050][0051]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0052]
不同减氮施肥下，可培养芽孢杆菌数量在水稻苗期和分蘖期存在显著差异。ck、t1、t2、t3呈下降趋势，其中t3处理下降幅度最大，由苗期17.63
×
105cfu/g到成熟期的1.25
×
105cfu/g；其次是t1处理由苗期7.79
×
105cfu/g到成熟期的0.57
×
105cfu/g。
[0053]
表7不同处理土壤可培养芽孢杆菌的数量比较
[0054][0055]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0056]
各处理可培养木霉菌数量没有差异。ck、t1、t2、t3呈先降后升趋势，在苗期和分蘖期t1、t2、t3可培养木霉较ck均有所增长，其中t3较ck可培养木霉增长较多。
[0057]
表8不同处理土壤可培养木霉的数量比较
[0058][0059]
注：同列数据后不同小写字母者表示差异显著(p《0.05)。
[0060]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，其特征是：包括以下两个步骤：s1.化肥减量；s2.秸秆还田。2.根据权利要求1所述的基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，其特征是：所述化肥减量的具体操作如下：化肥施肥量降低至现施肥量的80％。3.根据权利要求1所述的基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，其特征是：所述秸秆还田的具体操作如下：水稻全部收割完后，将秸秆全部平铺于稻田表面，在进行榨菜种植前翻地时将秸秆与土地一起旋耕。4.根据权利要求2所述的基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，其特征是：所述化肥减量的具体情况为施用30％的传统化肥，50％的有机肥。

技术总结
本发明公开了基于秸秆还田的水稻-榨菜轮作体系高效施肥方法，涉及农业技术领域，其技术方案要点是：采用化肥减量和秸秆还田的方式，其中化肥减量的具体情况为施用30％的传统化肥，50％的有机肥，秸秆还田则是在水稻全部收割完后，将秸秆全部平铺于稻田表面，在进行榨菜种植前翻地时将秸秆与土地一起旋耕，该方法能够改善土地的微生物结构群落，促进对氮磷养分的吸收，同时还能有效保证水稻、榨菜的产量。量。量。


技术研发人员：余端 王妍 梁涛 王谊 李燕 胡留杰 陈静 张慧
受保护的技术使用者：重庆市农业科学院
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/14