一种秸秆配合生物炭免耕改良砂质潮土的方法技术

本发明专利技术公开了一种秸秆配合生物炭免耕改良砂质潮土的方法，步骤为：（1）玉米收获后，一半质量的玉米秸秆移除，一半质量的玉米秸秆切成4~6cm小段得到玉米秸秆碎，用开沟器直接开5cm深小沟播种小麦，然后均匀撒施玉米秸秆碎和玉米秸秆碎等碳量的生物炭；（2）小麦收获后，一半质量的小麦秸秆移除，一半质量的小麦秸秆切成4~6cm小段得到小麦秸秆碎，然后均匀撒施小麦秸秆碎和小麦秸秆碎等碳量的生物炭，播种器直接播种玉米；（3）重复步骤（1）和步骤（2）三次，本发明专利技术采用全免耕模式，播种后覆盖一半全量秸秆和一半等碳量的生物炭，经过3年6季的改良试验，有效改善砂质潮土物理化学结构，提升了砂质潮土养分和作物产量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤改良
，具体涉及一种秸杆配合生物炭免耕改良砂质潮土 的方法。
技术介绍
黄淮平原沙地面积203.1 X 104 hm2，是黄淮平原主要低产土壤类型。砂质潮土土 壤质地轻，保肥保水能力差、严重影响水肥利用效率，进而影响小麦/玉米高产高效。因此， 探寻适宜的改良方法，提升砂质潮土土壤养分含量及作物产量，能为砂质潮土的改良提供 理论和实践意义。 秸杆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施，在杜绝了秸杆焚烧 所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。农作物秸杆是农田土壤有机质的重要来源。 秸杆中含有农作物生长需要的氮、磷、钾、镁、钙和硫等营养元素，可以作为农业生产中重 要的肥料资源。还田不仅是回收利用秸杆的一种重要方式，还可以减少野外焚烧秸杆出现 的浪费资源和环境污染等问题。秸杆还田后在土壤中分解，能有效提高土壤有机质含量和 肥料利用率，改良土壤结构和物理性状，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，综合改善土壤水、肥、气、热等方面的生态效益。因此，秸杆还田能够 改善砂质潮土的理化性状，进而提高作物产量。 生物炭（biochar)是生物质在无氧条件下缓慢高温分解得到的富含碳的有机物 质。生物炭的两个特性十分有价值:1、生物碳具有特殊的物理化学构造，具有较强稳定性和 离子吸附交换性能，难以分解，2、相比其它形式的土壤有机物质，生物炭能够保持土壤养 分。由于这两个特性，生物炭产生三个环境效益：（1)减缓气候变化，（2)提高土壤肥力，提高 作物产量，（3)减少环境污染。所以该材料在农业上的应用日益引起了研究者的重视，成为 当前研究的热点，为改良土壤，保肥增产提供新的途径。 免耕作为一项重要的保护性耕作措施，在蓄水保墒、培肥土壤、保护环境、节本增 效、增加农民收入等方面表现出了其他耕作方式不可替代的作用，产生了良好的社会、经济 和生态效益，已成为当前研究的热点。长期以来，黄淮海平原一直采用秸杆全量还田，小麦 收获后玉米季免耕还田，小麦季翻耕还田，属于一种半免耕模式。但是目前有关全免耕对该 区域中低产田土壤理化性质优劣以及作物产量的影响尚存在争议。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种秸杆配合生物炭免耕改良砂质潮土 的方法，砂质潮土采用全免耕模式，播种后覆盖一半秸杆和该秸杆等碳量的生物炭，经过3 年6季的改良试验，有效改善砂质潮土物理化学结构，提升了砂质潮土养分和作物产量。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案： 一种秸杆配合生物炭免耕改良砂质潮土的方法，步骤如下： (1)玉米收获后，一半质量的玉米秸杆移除，一半质量的玉米秸杆切成4~6cm小段得到 玉米秸杆碎，用开沟器直接开5cm深小沟播种小麦，然后均匀撒施玉米秸杆碎和玉米秸杆碎 等碳量的生物炭； (2)小麦收获后，一半质量的小麦猜杆移除，一半质量的小麦猜杆切成4~6cm小段得到 小麦秸杆碎，然后均匀撒施小麦秸杆碎和小麦秸杆碎等碳量的生物炭，播种器直接播种玉 米； (3 )重复步骤（1)和步骤(2 )三次。 所述生物炭的总碳含量510.68，1^-1，(：/^为68.1，？!1为9.7。 玉米和小麦化肥施用量一致，均为纯N 180 kg/hm2、P2〇5 120 kg/hm2、K20 60 kg/ hm2，磷钾肥全部在小麦、玉米出苗后于垄间一次性开沟施入，氮肥60%作基肥，40%作追肥在 小麦拔节期和玉米大喇叭口期追肥沟施，追肥立即灌水，其他农田栽培管理措施与当地农 民管理习惯一致。 所述小麦品种为周麦17,玉米品种为郑单958。 本专利技术的有益效果:砂质潮土采用全免耕模式，播种后覆盖一半全量秸杆和一半 等碳量的生物炭，经过3年6季的改良试验，有效改善砂质潮土物理化学结构，提升了砂质潮 土养分和作物产量。秸杆和生物炭是两种不同碳形式，二者混施提高了田间碳源输入形式 的多样化。秸杆的主要成分是相对容易腐解的木质纤维素类多糖物质，能快速被微生物分 解并释放养分，而生物炭是秸杆高温炭化后的产物，性质稳定，其比表面积大，阳离子代换 能力强，其中的碳形式较难降解，生物炭施用能改善土壤物理结构。砂质潮土物理状态不 佳，粘粒含量低，土壤孔隙大，不保水不保肥。秸杆与生物炭混合配施，还田秸杆体现的是生 物化学作用，而生物炭体现的是其对砂质潮土物理性质的改善。秸杆的易降解性质使得秸 杆自身养分元素可以快速释放为作物利用，另外秸杆为土壤微生物增殖提供碳源，增殖微 生物又能促进土壤中养分元素的周转和有效化，满足植物生长需要，而生物炭的施用能有 效增加土壤总有机碳的积累，改善土壤容重、吸附性能、团聚体结构、孔隙及持水量等物理 指标，所以二者等比例混合施用比单独施用效果好，二者配施提升土壤肥力效果最佳。长期 以来，免耕措施能减少水土流失，有利于土壤水分的保蓄，所以免耕条件下，秸杆生物炭还 田对改良砂质潮土有显著的效果。【附图说明】 图1为免耕模式下秸杆配合生物炭覆盖还田降低砂质潮土容重。 图2为免耕模式下秸杆配合生物炭降低砂质潮土团聚体分型维数D。 图3为免耕模式下秸杆配合生物炭覆盖还田增加土壤含水量。 图4为免耕模式下秸杆配合生物炭覆盖提升土壤有机质含量。 图5为免耕条件下秸杆配合生物炭还田下砂质潮土微生物群落结构。图6为CK处理砂质潮土土壤微生物群落结构。【具体实施方式】试验设置在河南省新郑市航空港区华北小麦-玉米轮作营养与施肥科学观测试验 站内进行。该地区地处黄河流域，全年气候温和湿润，四季分明。平均气温14.2°C，最高42.5 °C，最低一 12.9°C。无霜期年平均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%。采用小麦-玉米一年两熟种植方式。土壤类型为砂质潮土，其基 本土壤理化性质位:有机碳含量10.1 g/kg，碱解氮32.62mg/ kg，速效磷19.4 mg/kg，速效 钾75. Omg/kg，pH 为7.2，0-60cm土壤机械组成为，砂粒81.28%，粉粒12.94%，粘粒5.77%。 试验用生物炭购自商丘三利生物能源有限公司，原料为小麦秸杆，经厌氧500°C炭 化而成。其基本性质为:总碳含量510.6 8*1^-1，(：/^为68.1，？!1为9.7。 对照例 常规全量秸杆还田操作(CK):玉米收获后，全部秸杆切成5cm左右小段还田，常规翻耕， 播种小麦。小麦收获后秸杆切成5cm左右小段均匀覆盖，播种器直接在麦茬垄间播种玉米。 在黄淮海平原砂质潮土区，主要采用这种玉米季免耕、小麦季翻耕的半免耕耕作措施。 实施例本实施例（NT+1/2B+1/2S)的秸杆配合生物炭免耕改良砂质潮土的方法，步骤如 下： (1) 玉米收获后，一半质量的玉米秸杆移除，一半质量的玉米秸杆切成4~6cm小段得到 玉米秸杆碎，用开沟器直接开5cm深小沟播种小麦，然后均匀撒施玉米秸杆碎和玉米秸杆碎 等碳量的生物炭； (2) 小麦收获后，一半质量的小麦猜杆移除，一半质量的小麦猜杆切成4~6cm小段得到 小麦秸杆碎，然后均匀撒施小麦秸杆碎和小麦秸杆碎等碳量的生物炭，播种器直接播种玉 米； (3 )重复步骤（1)和步骤(2 )三次。于2012年起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种秸秆配合生物炭免耕改良砂质潮土的方法，其特征在于步骤如下：（1）玉米收获后，一半质量的玉米秸秆移除，一半质量的玉米秸秆切成4~6cm小段得到玉米秸秆碎，用开沟器直接开5cm深小沟播种小麦，然后均匀撒施玉米秸秆碎和玉米秸秆碎等碳量的生物炭；（2）小麦收获后，一半质量的小麦秸秆移除，一半质量的小麦秸秆切成4~6cm小段得到小麦秸秆碎，然后均匀撒施小麦秸秆碎和小麦秸秆碎等碳量的生物炭，播种器直接播种玉米；（3）重复步骤（1）和步骤（2）三次。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李培培，韩燕来，姜瑛，汪强，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41