一种麦玉两熟高产及提高有机碳含量的组合轮耕方法与流程

本发明涉及一种麦玉两熟高产及提高有机碳含量的组合轮耕方法，属于农作物耕作技术领域。

背景技术：

在农业生产中，旋耕措施以其省时省力、秸秆易与土壤混匀、易整地播种等特点自上世纪90年代推广以来已在我国主要粮食产区特别是麦玉两熟区占有主导地位，浅耕、旋耕面积占到我国机耕面积的64％以上。然而，近年来，在集约化农作背景下，长期的单一旋耕、浅耕和秸秆资源的不当管理带来的土壤紧实化、耕层薄层化、土壤碳库损耗、肥料利用率降低等一系列土壤健康问题逐渐凸显，已经成为制约粮食作物持续高产、稳产的障碍因子。

近年来，利用深松与旋耕、免耕等多种耕作方式配合使用的轮耕模式也越来越受到人们的关注。已有国内学者指出，不同轮耕模式组合可以有效改善耕层结构，调节土壤肥力，为作物的高产提供基础，是克服单一耕作方式带来不利影响的有效措施。

聂良鹏等人对小麦—玉米一年两熟农田高产高效轮耕模式研究，为确定能够改善小麦、玉米两熟农田土壤理化性状、改善地上部植株性状，提高作物产量、品质和经济效益的适宜年内轮耕模式，2010-2013连续三年设置小麦季免耕玉米季免耕(wz-mz)、小麦季免耕玉米季深松(wz-ms)、小麦季深松玉米季免耕(ws-mz)、小麦季深松玉米季深松(ws-ms)、小麦季翻耕玉米季免耕(wc-mz)、小麦季翻耕玉米季深松(wc-ms)6种年内轮耕模式，研究了年内轮耕对作物生长发育、土壤物理化学性状、土壤酶活性以及作物产量、籽粒品质、经济效益的影响，结果表明：1年内轮耕对作物产量的影响，小麦深松(ws)可以提高小麦的千粒重、穗粒数、公顷穗数和产量，小麦翻耕处理(wc)次之，小麦免耕(wz)最低。ws处理的小麦千粒重平均比wz和wc高出8.60％和5.86％，穗粒数高出12.54％和8.76％，公顷穗数高出16.09％和5.73％，产量高出25.46％和11.96％。ms处理的小麦千粒重、穗粒数、公顷穗数、产量平均比mz处理高出1.24％、3.04％、5.02％、12.21％。玉米季的耕作方式影响着小麦的产量穗粒数和产量，表现为ms优于mz。但是此种轮耕模式，同一年度内的多种轮耕组合带来重复耕作，耕作频率高，成本支出高，对耕层土壤破坏性大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种麦玉两熟高产及提高有机碳含量的组合轮耕方法，该方法在秸秆还田条件下，实行旋耕与深松周年组合轮耕模式4年，小麦产量平均增长26.3％，玉米产量平均增长15.5％，周年总产量增长19.7％，增产效果显著，并且可以明显提高土壤有机碳含量，0～30cm耕层土壤有机碳含量较对照平均提高了0.36g/kg，土壤固碳量每年每公顷可增加1.92t。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种麦玉两熟高产及提高有机碳含量的组合轮耕方法，包括步骤如下：

(1)夏玉米收获后冬小麦播种前，将玉米秸秆粉碎全还田，然后进行深松耕，深松幅度为55-75cm，深松深度大于等于30cm，接着进行浅旋耕，旋耕深度5～10cm，使秸秆与土壤充分混合，次年冬小麦收获后夏玉米播种前，将小麦秸秆覆盖还田，玉米免耕播种，小麦秸秆均匀覆盖于行间；

(2)下一轮作期，夏玉米收获后冬小麦播种前，将玉米秸秆粉碎全还田，直接进行深旋耕，旋耕深度12～15cm，使秸秆与土壤充分混合，次年夏玉米播种前，小麦秸秆覆盖还田后进行深松耕，深松深度大于等于40cm；

(3)以此类推，耕作模式为：小麦季深松与旋耕组合，玉米季免耕；次年小麦季旋耕，玉米季深松，耕作方式隔年轮流进行。

根据本发明优选的，粉碎后玉米秸秆粉碎秸秆长度小于等于5cm。

根据本发明优选的，步骤(1)，深松耕为采用全面深松耕，深松耕次数为2次；第一次深松幅度为60-75cm，第二次在60-75cm幅宽内间隔进行第2次深松。

根据本发明优选的，步骤(1)深松深度为30～40cm。

根据本发明优选的，步骤(1)浅旋耕深度为6～8cm，浅旋耕次数为1-3次。

根据本发明优选的，步骤(2)深旋耕次数为1-3次，旋耕深度14～15cm。

根据本发明优选的，步骤(2)深松深度为45～50cm，深松次数为1-3次。

本发明的优点如下：

1、本发明的组合轮耕方法，即可提高小麦、玉米的产量，又能提高土壤中有机碳的含量，高产、高效，省时省力，成本低，对耕层的土壤扰动少，在小麦玉米轮作中轮流使用，使小麦和玉米季农田隔年可深松一次。小麦深松+旋耕加深耕层深度，秸秆与土壤混合均匀的同时，显著降低亚表层土壤容重，促进小麦根系下扎，增加冬前土壤水分存储，促进苗齐不断垄，加快秸秆腐解，提高土壤有机碳含量，玉米季免耕和小麦秸秆覆盖可保持土壤结构完整，发挥小麦季的肥料后效，减小夏玉米田的棵间蒸发和水分散失；下次轮作期，小麦只进行旋耕可发挥上年深松后效，玉米季深松和小麦秸秆覆盖还田可提高玉米田土壤贮水保墒能力，同时秸秆覆盖可提高土壤表层有机碳含量。

2、本发明中的轮耕方式组合在两个作物轮作周期内(2年)完成，避免了重复耕作问题，减少了耕作频率，节省了成本支出，能够减少对耕层的扰动次数，保持良好的土壤团粒结构，在秸秆还田条件下，实行该轮耕模式4年，可同时显著提高0～30cm耕层土壤有机碳含量0.36g/kg。

附图说明：

图1为采用本发明的组合轮耕方法与对照组相比2013年至2016年4年的小麦产量对比柱状图；

图2为采用本发明的组合轮耕方法与对照组相比2013年至2016年4年的玉米产量对比柱状图；

图3为采用本发明的组合轮耕方法与对照组相比2013年至2016年4年的小麦玉米周年总产量增产对比柱状图；

图4为采用本发明的组合轮耕方法与对照组相比2013年至2016年4年的土壤0～30cm有机碳含量对比柱状图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种麦玉两熟高产高效的组合轮耕方法，包括步骤如下：

(1)夏玉米收获后冬小麦播种前，将玉米秸秆粉碎至长度小于5cm，进行全还田，然后进行深松耕，深松幅度60cm，深松深度为35cm，深松耕为采用全面深松耕，深松耕次数为2次；第一次深松幅度为60cm，第二次在60cm幅宽内间隔进行第2次深松，接着进行浅旋耕，旋耕深度6cm，浅旋耕次数为2次，使秸秆与土壤充分混合，次年冬小麦收获后夏玉米播种前，将小麦秸秆覆盖还田，玉米免耕播种，小麦秸秆均匀覆盖于行间；

(2)下一轮作期，夏玉米收获后冬小麦播种前，将玉米秸秆粉碎至长度小于5cm全还田，直接进行深旋耕，旋耕深度13cm，旋耕次数为2次，使秸秆与土壤充分混合，次年夏玉米播种前，小麦秸秆覆盖还田后进行深松耕，深松深度为45cm；

(3)以此类推，耕作模式为：小麦季深松与旋耕组合，玉米季免耕；次年小麦季旋耕，玉米季深松，耕作方式隔年轮流进行。

实施例2

(1)夏玉米收获后冬小麦播种前，将玉米秸秆粉碎至长度小于5cm，进行全还田，然后进行深松耕，深松幅度65cm，深松深度为40cm，深松耕为采用全面深松耕，深松耕次数为2次；第一次深松幅度为65cm，第二次在65cm幅宽内间隔进行第2次深松，接着进行浅旋耕，旋耕深度8cm，浅旋耕次数为2次，使秸秆与土壤充分混合，次年冬小麦收获后夏玉米播种前，将小麦秸秆覆盖还田，玉米免耕播种，小麦秸秆均匀覆盖于行间；

(2)下一轮作期，夏玉米收获后冬小麦播种前，将玉米秸秆粉碎至长度小于5cm全还田，直接进行深旋耕，旋耕深度15cm，旋耕次数为3次，使秸秆与土壤充分混合，次年夏玉米播种前，小麦秸秆覆盖还田后进行深松耕，深松深度为50cm；

(3)以此类推，耕作模式为：小麦季深松与旋耕组合，玉米季免耕；次年小麦季旋耕，玉米季深松，耕作方式隔年轮流进行。

对比例1

山东农业大学硕士学位论文，小麦—玉米一年两熟农田高产高效轮耕模式研究，聂良鹏，公开的高效轮耕方式。

该耕作模式与本发明对比，不同的轮耕组合只在一个轮作周期内(年内)的小麦、玉米季进行，不涉及隔年的耕作方式变化。且小麦季免耕玉米季免耕(wz-mz)模式在同年中小麦季和玉米季同时免耕在现实农业生产中并不适宜采用，相似的，小麦季深松玉米季深松(ws-ms)、小麦季翻耕玉米季深松(wc-ms)模式，同时深松会造成短时间内的重复耕作，增加生产成本；且该轮耕方式，不利于小麦、玉米秸秆还田后与土壤的充分混合，不易整地播种。

实验例1：轮耕模式对小麦、玉米产量的影响：

保护性耕作长期定位试验(泰安市)，试验采用小麦(triticumaestivuml.)－玉米(zeamaysl.)一年两熟种植模式，试验组采用本发明的高产及提高有机碳含量的组合轮耕方法(设为rt-st组)，同时设置对照组，对照组采用长期旋耕处理(设为rt组)，秸秆全部还田。小麦在每年10月10日至15日播种，并于第二年6月8日至15日收获；玉米于6月18日至25日播种，当年10月8日至12日收获。各处理统一田间管理，小麦季基施纯n160kg·ha^-1，p2o5150kgha^-1，k2o105kgha^-1，各处理在拔节期统一追施纯n80kgha^-1，浇拔节水160mm；玉米季基施纯n120kgha^-1，p2o5120kgha^-1，k2o100kgha^-1，大喇叭口期追施纯n120kgha^-1。

实验结果：

实行轮耕显著增加小麦产量

实行本发明的轮耕模式与对照组相比，2013年至2016年4年的小麦产量分别增产16.2、34.2、27.6和26.9％，平均增产26.3％。结果如图1所示。

实行轮耕显著增加玉米产量

实行本发明的轮耕模式与对照组相比，2013年至2016年4年的玉米产量分别增产12.5、14.0、19.1和16.4％，平均增产15.5％。结果如图2所示。

实行轮耕显著增加小麦玉米周年总产量

实行本发明的轮耕模式与对照组相比，2013年至2016年4年的小麦玉米周年总产量分别增产13.9、21.7、22.5和20.7％，平均增产19.7％。结果如图3所示。

实验例2：轮耕模式对土壤有机碳含量的影响：

保护性耕作长期定位试验(泰安市)，试验采用小麦(triticumaestivuml.)－玉米(zeamaysl.)一年两熟种植模式，试验组采用本发明的高产及提高有机碳含量的组合轮耕方法(设为rt-st组)，同时设置对照组，对照组采用长期旋耕处理(设为rt组)，秸秆全部还田。小麦在每年10月10日至15日播种，并于第二年6月8日至15日收获；玉米于6月18日至25日播种，当年10月8日至12日收获。各处理统一田间管理，小麦季基施纯n160kg·ha^-1，p2o5150kgha^-1，k2o105kgha^-1，各处理在拔节期统一追施纯n80kgha^-1，浇拔节水160mm；玉米季基施纯n120kgha^-1，p2o5120kgha^-1，k2o100kgha^-1，大喇叭口期追施纯n120kgha^-1。

实验结果：

(1)实行轮耕显著增加土壤有机碳含量

实行本发明的轮耕模式与对照组相比，2013年至2016年土壤0～30cm有机碳含量分别提高11.3、11.3、10.2和10.9％，平均提高10.9％。结果如图4所示。

(2)实行轮耕显著增加土壤有机碳周年累积速率和固碳量

实行本发明的轮耕模式，对照试验开始时的初始有机碳含量，2016年土壤有机碳累积速率从每年-0.64t/ha提高到1.92t/ha，每年每公顷可新增土壤有机碳1.92t，比对照净增加土壤碳20.5t/ha，显著提高土壤碳库水平，土壤有机碳库变化效果见下表1所示。

表1实行轮耕后的土壤有机碳库变化