一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法
阅读说明：本技术 一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法 (Corn straw and microbial inoculum combined full-returning cultivation method for soybean planting in cold regions ) 是由 王伟东 晏磊 刘涛 于 2020-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法,属于寒区玉米秸秆还田领域。该方法包括机械化玉米秸秆全还田、秸秆分解菌剂施用及大豆种植等。本方法结合玉米秸秆就地还田及寒区土壤特性,科学合理的控制秸秆还田条件,采用机械化秸秆还田,通过调节还田深度、还田粒径、菌剂施用量等技术条件,有效加快秸秆降解速率,提升土壤肥力,减少农业面源污染；同时还降低了生产成本,增加了轮作作物的产量,是一种操作程序简单、省工、省力、环保的实用还田模式,适用于东北地区推广应用。(The invention relates to a corn straw complete returning cultivation method for soybean planting in cold regions by matching with a microbial inoculum, and belongs to the field of cold region corn straw returning. The method comprises the steps of mechanized corn straw returning, straw decomposition microbial inoculum application, soybean planting and the like. The method combines the characteristics of the corn straws in-situ returning and the cold region soil, scientifically and reasonably controls the straw returning condition, adopts the mechanized straw returning, effectively accelerates the straw degradation rate, promotes the soil fertility and reduces the agricultural non-point source pollution by adjusting the returning depth, the returning particle size, the application amount of the microbial inoculum and other technical conditions; meanwhile, the production cost is reduced, the yield of crop rotation is increased, and the method is a practical field returning mode which is simple in operation procedure, labor-saving and environment-friendly, and is suitable for popularization and application in northeast regions.)
技术领域
本发明属于寒区玉米秸秆还田领域，具体涉及一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法。
背景技术
辽、吉、黑三省及内蒙古东部地区是我国宝贵的黑土资源主要集中区，素有“黄金玉米带”之称。这里常年玉米种植面积稳定在2.4亿亩左右，约占全国玉米种植面积的44％，年玉米产量约1000亿公斤，而玉米秸秆产量高达1500～1800亿公斤(对东北玉米秸秆出路问题的几点看法[J].农机科技推广，2018(1):24-26.)。传统玉米秸秆处理方法主要为染料化、饲料化、堆肥腐熟等。其中焚烧处理最多，调查显示，目前还有40％以上的秸秆还在直接焚烧处理，但焚烧会造成了严重的空气污染，造成了“一年一度”东北春秋两季雾霾天气。饲料化、堆肥腐熟等处理方法的秸秆处理量较少，无法应对年复一年大量过剩的秸秆。秸秆全量还田便成为了一种理想的秸秆处理方法，但此方法不能完全在我国北方地区实现。其主要原因在于北方气候寒冷和缺乏完善的还田模式。北方地区秋冬季节寒冷干燥，低温对微生物的活性影响较大，不利于秸秆的降解。虽然秸秆还田的相关研究较多，但多为部分还田。
专利(CN201710351456.6)公开了一种提高土壤肥力的玉米秸秆还田方法，包括以下步骤：玉米秸秆的粉碎处理、窖池的准备、玉米秸秆的好氧发酵、玉米秸秆好氧发酵产物的厌氧发酵、玉米秸秆厌氧发酵产物的还田。但是由于东北玉米种植面积大，秸秆产量大，无法准备太多的窖池，从而在实施过程中无法大面积推广使用。
基于我国北方地区农业的典型作物轮作系统(首年玉米次年大豆)，本发明针对北方地区的寒冷气候和还田模式有待改善等问题提出了一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作模式。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法，主要解决现有东北地区缺乏完善的秸秆全量还田模式、农业面源污染等问题。
一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法，所述的方法包括如下步骤：
(1)玉米秸秆全还田:玉米成熟收获后，将玉米秸秆就地打碎，并均匀抛撒在田里，玉米秸秆切碎后的长度为2-15cm；
(2)每亩施加2-2.5kg秸秆分解菌剂：按照比例为1：200-250将秸秆分解菌剂用水稀释，稀释后均匀喷施在步骤(1)的玉米秸秆上；
(3)机械耕整地：喷施菌剂后，进行深耕细耙，将玉米秸秆翻埋到土壤中，翻耕深度30-40cm；
(4)第二年适时播种黄豆：每亩播种黄豆5-6kg，施加基肥15-25kg，正常耕作、喷施除草剂、施肥，直至黄豆成熟收割。
优选的，步骤(1)所述的玉米秸秆切碎后的长度为5-12cm。
优选的，步骤(2)中所述的秸秆分解菌剂包括有机物料腐熟剂，秸秆还田菌剂，秸秆腐熟剂中的一种或几种。
优选的，步骤(2)喷施所述的分解菌剂条件为环境温度15-25℃，阴天。
优选的，步骤(4)中所述的黄豆播种方法为：整垄宽50-70cm，播种深度为3-10cm，施肥深度为10-20cm。
优选的，步骤(4)中所述的黄豆喷施的除草剂为封闭型除草剂，喷施时间为黄豆长至6叶时期。
本发明的有益效果是：本发明所述的方法对玉米秸秆的降解效果最好，能有效提高东北地区秸秆降解速度，提高土壤有机质含量，提高20％的N、P、K等营养物质含量，同时减少32％以上的N流失，从而到达节约成本，提高作物产量，减少农业面源污染的目的。本方法结合玉米秸秆及寒区土壤特性，科学合理的控制秸秆还田条件，采用机械化秸秆还田，通过调节还田深度、还田粒径、菌剂施用量等技术条件，有效加快秸秆降解速率，提升土壤肥力，减少农业面源污染；同时还降低了生产成本，增加了轮作作物的产量，是一种操作程序简单、省工、省力、环保的实用还田模式，适用于东北地区推广应用。
附图说明
图1还田后土壤养分检测结果
a.总氮(g/kg)；b.有机磷(mg/kg)；c.速效钾(mg/kg)；d.pH
图2淋溶溶液养分检测结果
a.水溶性磷(mg/kg)；b.水溶性钾(mg/kg)；c.硝态氮(mg/kg)；d.总氮(mg/kg)
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例选址：黑龙江克山农场
试验田面积：500亩
时间：2018-2019
菌剂选择：有机物料腐熟剂(吉新)，登记证号微生物肥(2016)准字(4758)号，有效活菌数≥1.0亿/克。
一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法，包括如下步骤：
(1)机械化玉米秸秆全还田:玉米成熟收获后，将玉米秸秆就地打碎，并均匀抛撒在田里，玉米秸秆切碎后的长度为4-7cm；
(2)每亩施加2kg秸秆分解菌剂：按照比例为1：200-250将秸秆分解菌剂用水稀释，稀释后均匀喷施在步骤(1)所得的玉米秸秆上，喷施环境温度17℃，阴天；
(3)耕整地：喷施菌剂后，进行深耕细耙，将玉米秸秆翻埋到土壤中，翻耕深度30cm；
(4)土壤营养成分测定：第二年播种前，3月20日左右用“S”型采样法采集5个样点，采集深度为0～20cm，将每个样区采样点的土样混合均匀，采用多点采集方法形成混合样品，拣去植物根系、碎屑等杂物，过2mm土壤筛，储藏于4℃冰箱中用于测定土壤养分；
(5)适时播种黄豆：每亩播种黄豆5kg，施加基肥15kg，喷施封闭型除草剂；待生长至6叶时期，喷施除草剂。
(6)土壤营养成分测定：第二年7月10日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(4)，根据检查结果，追加肥料。
(7)土壤淋溶试验：第二年7月25日(雨季)，在克山农场进行土壤淋溶试验，检测淋溶溶液养分。
(8)第二年10月份，机械化收获黄豆，计算亩产。
(9)第二年11月1日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(4)。
实施例2
本实验选址：黑龙江克山县西联乡
试验田面积：300亩
时间：2018-2019
菌剂选择：有机物料腐熟剂(吉新)，登记证号微生物肥(2016)准字(4758)号，有效活菌数≥1.0亿/克。
一种用于寒区大豆种植的玉米秸秆配合菌剂全还田耕作方法，包括如下步骤：
(1)玉米秸秆全还田:玉米成熟收获后，将玉米秸秆就地打碎，并均匀抛撒在田里，玉米秸秆切碎后的长度为4-7cm；
(2)每亩施加2kg秸秆分解菌剂：按照比例为1：200-250将秸秆分解菌剂用水稀释，稀释后均匀喷施在步骤(1)所得的玉米秸秆上，喷施环境温度17℃，阴天；
(3)机械耕整地：喷施菌剂后，进行深耕细耙，将玉米秸秆翻埋到土壤中，翻耕深度35cm；
(4)土壤营养成分测定：第二年播种前，3月20日左右用“S”型采样法采集5个样点，采集深度为0～20cm，将每个样区采样点的土样混合均匀，采用多点采集方法形成混合样品，拣去植物根系、碎屑等杂物，过2mm土壤筛，储藏于4℃冰箱中用于测定土壤养分；
(5)适时播种黄豆：每亩播种黄豆5kg，施加基肥15kg，喷施封闭型除草剂；待生长至6叶时期，喷施除草剂。
(6)土壤营养成分测定：第二年7月10日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(4)，根据检查结果，追加肥料。
(7)土壤淋溶试验：第二年7月25日(雨季)，在克山农场进行土壤淋溶试验，检测淋溶溶液养分。
(8)第二年10月份，机械化收获黄豆，计算亩产。
(9)第二年11月1日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(4)。
对比例1
试验场地：黑龙江克山农场
试验田面积：500亩
时间：2018-2019
具体试验方法如下：
(1)机械化玉米秸秆全还田:玉米成熟收获后，将玉米秸秆就地打碎，并均匀抛撒在田里，玉米秸秆切碎后的长度为4-7cm；
(2)每亩施加有机肥100kg：将有机肥均匀施加在田里，环境温度17℃，阴天；
(3)机械耕整地：施加有机肥后，进行深耕细耙，将玉米秸秆翻埋到土壤中，翻耕深度30cm；
(4)土壤营养成分测定：第二年播种前，3月20日左右用“S”型采样法采集5个样点，采集深度为0～20cm。将每个样区采样点的土样混合均匀，采用多点采集方法形成混合样品。拣去植物根系、碎屑等杂物，过2mm土壤筛，储藏于4℃冰箱中用于测定土壤养分；
(5)适时播种黄豆：每亩播种黄豆5kg，施加基肥10kg，喷施封闭型除草剂，待生长至6叶时期，喷施除草剂；
(6)土壤营养成分测定：7月10日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(4)，根据检查结果，追加肥料。
(7)第二年7月25日(雨季)，在克山农场进行土壤淋溶试验，检测淋溶溶液养分。
(8)第二年10月份，机械化收获黄豆，计算亩产。
(9)第二年11月1日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(4)。
对比例2
试验场地：黑龙江克山农场
试验田面积：500亩
时间：2018-2019
具体试验方法如下：
(1)机械化玉米秸秆全还田:玉米成熟收获后，将玉米秸秆就地打碎，并均匀抛撒在田里，玉米秸秆切碎后的长度为4-7cm；
(2)机械耕整地：进行深耕细耙，将玉米秸秆翻埋到土壤中，翻耕深度30cm；
(3)土壤营养成分测定：第二年播种前，3月20日左右，用“S”型采样法采集5个样点，采集深度为0～20cm。将每个样区采样点的土样混合均匀，采用多点采集方法形成混合样品。拣去植物根系、碎屑等杂物，过2mm土壤筛，储藏于4℃冰箱中用于测定土壤养分，
(4)适时播种黄豆：每亩播种黄豆5kg，施加基肥10kg，喷施封闭型除草剂。待生长至6叶时期，喷施除草剂。
(5)土壤营养成分测定：7月份，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(3)，根据检查结果，追加肥料。
(6)第二年7月份(雨季)，在克山农场进行土壤淋溶试验，检测淋溶溶液养分。
(7)第二年10月份，机械化收获黄豆，计算亩产。
(8)第二年11月1日，采集土壤样品，检测土壤养分，方法同步骤(3)。
试验结果如下：
实施例1中秸秆全量深耕还田并喷施菌剂，耕埋深度为30cm；实施例2中秸秆全量深耕还田，耕埋深度为35cm；对比例1中秸秆全量深翻还田并施加有机肥，不施加菌剂，其他与实施例1相同。对比例2中秸秆全量深翻还田，不施加菌剂，亦不施加有机肥，其他与实施例相同。各实施例和对比例秸秆还田后土壤养分检测结果如图1所示，淋溶溶液养分检测结果如图2所示。由图1可以得出，实施例1、2和对比例1土壤中养分含量较高，能够满足作物营养需求，到达增产增收的效果。实施例1、实施例2中收割后样品中铵态氮、有效磷、速效钾含量明显高于3月样品，说明本专利在保证作物正常生长的基础上，减少了土壤中营养物质的流失，同时减少了肥料等造成的农业面源污染。图2表明，在秸秆还田过程中加入菌剂可以提高约20％的N、P、K含量，同时减少32％以上的N流失，但同时增加了45％和5％以上的P、K流失；加入有机肥可以提高约9％的N、P含量，同时减少10％以上的N、P、K营养元素的流失。因此，秸秆还田过程中加入菌剂或有机肥可以显著增加土壤营养元素含量，同时减少部分营养元素流失，减少环境污染。
统计实施例和对比例的黄豆产量，结果发现，实施例1平均亩产431.3斤，实施例2平均亩产440.1斤，对比例1平均亩产412.7斤，对比例2平均亩产403.4斤。实施例与对比例相比平均亩产提高了4.5-9.1％。土壤淋溶试验中雨水的水溶性磷含量为0.01±0mg/kg，水溶性钾含量为0.27±0.19mg/kg，总氮含量0.61±0.07mg/kg，硝态氮含量0.47±0.05g/kg。综上所述，本专利具有减施增收，减少土壤养分流失，减少农业面源污染的优点。
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