一種秸稈配合生物炭免耕改良砂質潮土的方法技術

本發明專利技術公開了一種秸稈配合生物炭免耕改良砂質潮土的方法，步驟為：（1）玉米收獲后，一半質量的玉米秸稈移除，一半質量的玉米秸稈切成4~6cm小段得到玉米秸稈碎，用開溝器直接開5cm深小溝播種小麥，然后均勻撒施玉米秸稈碎和玉米秸稈碎等碳量的生物炭；（2）小麥收獲后，一半質量的小麥秸稈移除，一半質量的小麥秸稈切成4~6cm小段得到小麥秸稈碎，然后均勻撒施小麥秸稈碎和小麥秸稈碎等碳量的生物炭，播種器直接播種玉米；（3）重復步驟（1）和步驟（2）三次，本發明專利技術采用全免耕模式，播種后覆蓋一半全量秸稈和一半等碳量的生物炭，經過3年6季的改良試驗，有效改善砂質潮土物理化學結構，提升了砂質潮土養分和作物產量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于土壤改良
，具體涉及一種秸桿配合生物炭免耕改良砂質潮土 的方法。
技術介紹
黃淮平原沙地面積203.1 X 104 hm2，是黃淮平原主要低產土壤類型。砂質潮土土 壤質地輕，保肥保水能力差、嚴重影響水肥利用效率，進而影響小麥/玉米高產高效。因此， 探尋適宜的改良方法，提升砂質潮土土壤養分含量及作物產量，能為砂質潮土的改良提供 理論和實踐意義。 秸桿還田是當今世界上普遍重視的一項培肥地力的增產措施，在杜絕了秸桿焚燒 所造成的大氣污染的同時還有增肥增產作用。農作物秸桿是農田土壤有機質的重要來源。 秸桿中含有農作物生長需要的氮、磷、鉀、鎂、鈣和硫等營養元素，可以作為農業生產中重 要的肥料資源。還田不僅是回收利用秸桿的一種重要方式，還可以減少野外焚燒秸桿出現 的浪費資源和環境污染等問題。秸桿還田后在土壤中分解，能有效提高土壤有機質含量和 肥料利用率，改良土壤結構和物理性狀，使土壤疏松，孔隙度增加，容量減輕，促進微生物活 力和作物根系的發育，綜合改善土壤水、肥、氣、熱等方面的生態效益。因此，秸桿還田能夠 改善砂質潮土的理化性狀，進而提高作物產量。 生物炭（biochar)是生物質在無氧條件下緩慢高溫分解得到的富含碳的有機物 質。生物炭的兩個特性十分有價值:1、生物碳具有特殊的物理化學構造，具有較強穩定性和 離子吸附交換性能，難以分解，2、相比其它形式的土壤有機物質，生物炭能夠保持土壤養 分。由于這兩個特性，生物炭產生三個環境效益：（1)減緩氣候變化，（2)提高土壤肥力，提高 作物產量，（3)減少環境污染。所以該材料在農業上的應用日益引起了研究者的重視，成為 當前研究的熱點，為改良土壤，保肥增產提供新的途徑。 免耕作為一項重要的保護性耕作措施，在蓄水保墑、培肥土壤、保護環境、節本增 效、增加農民收入等方面表現出了其他耕作方式不可替代的作用，產生了良好的社會、經濟 和生態效益，已成為當前研究的熱點。長期以來，黃淮海平原一直采用秸桿全量還田，小麥 收獲后玉米季免耕還田，小麥季翻耕還田，屬于一種半免耕模式。但是目前有關全免耕對該 區域中低產田土壤理化性質優劣以及作物產量的影響尚存在爭議。
技術實現思路
針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種秸桿配合生物炭免耕改良砂質潮土 的方法，砂質潮土采用全免耕模式，播種后覆蓋一半秸桿和該秸桿等碳量的生物炭，經過3 年6季的改良試驗，有效改善砂質潮土物理化學結構，提升了砂質潮土養分和作物產量。 為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案： 一種秸桿配合生物炭免耕改良砂質潮土的方法，步驟如下： (1)玉米收獲后，一半質量的玉米秸桿移除，一半質量的玉米秸桿切成4~6cm小段得到 玉米秸桿碎，用開溝器直接開5cm深小溝播種小麥，然后均勻撒施玉米秸桿碎和玉米秸桿碎 等碳量的生物炭； (2)小麥收獲后，一半質量的小麥猜桿移除，一半質量的小麥猜桿切成4~6cm小段得到 小麥秸桿碎，然后均勻撒施小麥秸桿碎和小麥秸桿碎等碳量的生物炭，播種器直接播種玉 米； (3 )重復步驟（1)和步驟(2 )三次。 所述生物炭的總碳含量510.68，1^-1，(：/^為68.1，？!1為9.7。 玉米和小麥化肥施用量一致，均為純N 180 kg/hm2、P2〇5 120 kg/hm2、K20 60 kg/ hm2，磷鉀肥全部在小麥、玉米出苗后于壟間一次性開溝施入，氮肥60%作基肥，40%作追肥在 小麥拔節期和玉米大喇叭口期追肥溝施，追肥立即灌水，其他農田栽培管理措施與當地農 民管理習慣一致。 所述小麥品種為周麥17,玉米品種為鄭單958。 本專利技術的有益效果:砂質潮土采用全免耕模式，播種后覆蓋一半全量秸桿和一半 等碳量的生物炭，經過3年6季的改良試驗，有效改善砂質潮土物理化學結構，提升了砂質潮 土養分和作物產量。秸桿和生物炭是兩種不同碳形式，二者混施提高了田間碳源輸入形式 的多樣化。秸桿的主要成分是相對容易腐解的木質纖維素類多糖物質，能快速被微生物分 解并釋放養分，而生物炭是秸桿高溫炭化后的產物，性質穩定，其比表面積大，陽離子代換 能力強，其中的碳形式較難降解，生物炭施用能改善土壤物理結構。砂質潮土物理狀態不 佳，粘粒含量低，土壤孔隙大，不保水不保肥。秸桿與生物炭混合配施，還田秸桿體現的是生 物化學作用，而生物炭體現的是其對砂質潮土物理性質的改善。秸桿的易降解性質使得秸 桿自身養分元素可以快速釋放為作物利用，另外秸桿為土壤微生物增殖提供碳源，增殖微 生物又能促進土壤中養分元素的周轉和有效化，滿足植物生長需要，而生物炭的施用能有 效增加土壤總有機碳的積累，改善土壤容重、吸附性能、團聚體結構、孔隙及持水量等物理 指標，所以二者等比例混合施用比單獨施用效果好，二者配施提升土壤肥力效果最佳。長期 以來，免耕措施能減少水土流失，有利于土壤水分的保蓄，所以免耕條件下，秸桿生物炭還 田對改良砂質潮土有顯著的效果。【附圖說明】 圖1為免耕模式下秸桿配合生物炭覆蓋還田降低砂質潮土容重。 圖2為免耕模式下秸桿配合生物炭降低砂質潮土團聚體分型維數D。 圖3為免耕模式下秸桿配合生物炭覆蓋還田增加土壤含水量。 圖4為免耕模式下秸桿配合生物炭覆蓋提升土壤有機質含量。 圖5為免耕條件下秸桿配合生物炭還田下砂質潮土微生物群落結構。圖6為CK處理砂質潮土土壤微生物群落結構。【具體實施方式】試驗設置在河南省新鄭市航空港區華北小麥-玉米輪作營養與施肥科學觀測試驗 站內進行。該地區地處黃河流域，全年氣候溫和濕潤，四季分明。平均氣溫14.2°C，最高42.5 °C，最低一 12.9°C。無霜期年平均233天，年均降雨量676.1臟，最大降水量1083111111，6~9月份 降雨量占全年降雨量的64%。采用小麥-玉米一年兩熟種植方式。土壤類型為砂質潮土，其基 本土壤理化性質位:有機碳含量10.1 g/kg，堿解氮32.62mg/ kg，速效磷19.4 mg/kg，速效 鉀75. Omg/kg，pH 為7.2，0-60cm土壤機械組成為，砂粒81.28%，粉粒12.94%，粘粒5.77%。 試驗用生物炭購自商丘三利生物能源有限公司，原料為小麥秸桿，經厭氧500°C炭 化而成。其基本性質為:總碳含量510.6 8*1^-1，(：/^為68.1，？!1為9.7。 對照例 常規全量秸桿還田操作(CK):玉米收獲后，全部秸桿切成5cm左右小段還田，常規翻耕， 播種小麥。小麥收獲后秸桿切成5cm左右小段均勻覆蓋，播種器直接在麥茬壟間播種玉米。 在黃淮海平原砂質潮土區，主要采用這種玉米季免耕、小麥季翻耕的半免耕耕作措施。 實施例本實施例（NT+1/2B+1/2S)的秸桿配合生物炭免耕改良砂質潮土的方法，步驟如 下： (1) 玉米收獲后，一半質量的玉米秸桿移除，一半質量的玉米秸桿切成4~6cm小段得到 玉米秸桿碎，用開溝器直接開5cm深小溝播種小麥，然后均勻撒施玉米秸桿碎和玉米秸桿碎 等碳量的生物炭； (2) 小麥收獲后，一半質量的小麥猜桿移除，一半質量的小麥猜桿切成4~6cm小段得到 小麥秸桿碎，然后均勻撒施小麥秸桿碎和小麥秸桿碎等碳量的生物炭，播種器直接播種玉 米； (3 )重復步驟（1)和步驟(2 )三次。于2012年起本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種秸稈配合生物炭免耕改良砂質潮土的方法，其特征在于步驟如下：（1）玉米收獲后，一半質量的玉米秸稈移除，一半質量的玉米秸稈切成4~6cm小段得到玉米秸稈碎，用開溝器直接開5cm深小溝播種小麥，然后均勻撒施玉米秸稈碎和玉米秸稈碎等碳量的生物炭；（2）小麥收獲后，一半質量的小麥秸稈移除，一半質量的小麥秸稈切成4~6cm小段得到小麥秸稈碎，然后均勻撒施小麥秸稈碎和小麥秸稈碎等碳量的生物炭，播種器直接播種玉米；（3）重復步驟（1）和步驟（2）三次。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李培培，韓燕來，姜瑛，汪強，
申請(專利權)人：河南農業大學，
類型：發明
國別省市：河南;41