一种双季稻田三轮栽培方法

摘要

本发明以一年种植3季作物为一个周期，包括早稻旋耕、晚稻及冬作物免耕的周年土壤轮耕，冬季作物旱种与早晚稻水种结合的周年稻田水旱轮作，以及冬作物秸秆和早稻草还田、晚稻草不还田的周年秸秆轮还栽培方法，克服了现有双季稻田长期土壤单一耕作、冬闲连作、秸秆焚烧、重金属污染等现实问题，既增加了土壤有机质含量，增强了保蓄土壤养分能力，又减轻了土壤重金属Cd污染，保护了农田生态环境，实现了水稻持续、均衡、安全生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种双季稻田三轮栽培方法。

背景技术

目前南方双季稻田土壤耕作方法主要是机械旋耕，其次是沿用传统的畜 力翻耕，免耕栽培还很少应用；而南方双季稻田种植模式以冬闲-双季稻为主， 其次有油菜-双季稻、紫云英-双季稻等模式；双季稻田的稻草及冬作物秸秆 处理方法主要是焚烧处理，其次是翻压还田。双季稻田长期翻耕和旋耕需要 消耗大量人畜劳力和燃油动力，费工费时，土壤结构破坏，易导致水土流失， 土壤侵蚀严重，土壤水分蒸发增加。长期免耕存在土壤变紧实、耕作层变浅、 表层有机质与氮磷养分富化而下层贫化、土肥难于融合，肥料利用率低，氮 素损失加重、残茬覆盖易产生有毒物质、土壤温度降低、病虫害严重、杂草 增多、除草剂残毒等一系列问题。20世纪80年代以来，随着农村剩余劳动力 的战略转移和农村产业结构的调整,冬季农业生产呈梯度下降的变化趋势， 南方双季稻区冬闲田面积急剧加大，导致土地、温、光、水、肥等自然资源 的严重浪费。同时由于冬闲造成水稻长期连作，容易出现病虫害严重，土壤 中营养元素缺乏，理化性状不良化以及有害物质积累“中毒”现象。稻草及 冬作物秸秆中含有大量的有机质和作物所需要的养分，直接焚烧，不仅浪费 了宝贵资源，而且破坏了土壤结构、污染了空气环境、易引发火灾和交通事 故；同时随着工农业的迅速发展,受工业“三废”和农业活动自身的影响, 南方稻田重金属污染问题日趋严重，长期稻草和秸秆全量还田，稻草和秸秆 中吸收的重金属元素也被重新还到稻田中，因而不利于稻田土壤重金属的消 减。

发明内容

本发明针对现有技术的不足而提供一种可以充分利用光热资源、减少水 土流失、保蓄土壤养分、降低病虫草害，而且省工省时、节约能源，协调土 体内水、肥、气、热资源，提高水肥利用率，降低稻田土壤重金属污染，实 现水稻持续、均衡、安全生产的双季稻田三轮栽培方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种双季稻田三轮栽培方法，以一年种植三季作物为一个周期，每个周 期按步骤如下：

a、在3月下旬育秧早稻种子，在4月中下旬旋耕稻田，然后人工抛栽或 机械插育秧好的早稻秧苗；

b、在6月中下旬育秧晚稻种子，7月上中旬机械收获早稻，早稻留低桩， 收割后的稻草全量覆盖还田，进行灭茬除草与土壤调理，然后免耕人工抛栽 或机械插育秧好的晚稻秧苗，稻田土壤保持湿润状态；

c、10月中旬机械收获晚稻，晚稻留低桩，将稻草从田间收集，移出稻田 集中处理；

d、在步骤c中晚稻收获前7-10天，免耕直播冬季作物，冬季作物于次 年4月收获，收获后将冬季作物的茎秆通过旋耕翻压还田。

步骤a中，早稻于3月下旬采用软盘育秧，杂交早稻每亩用种量2.5-3.0 kg，常规早稻每亩用种量4-5kg，软盘育秧采取集中育秧，秧龄控制在25-30 天，早稻于4月中旬抛栽，抛栽密度杂交稻每亩1.8-2.0万蔸，常规稻每亩 2-2.2万蔸，在最后一次耙田前，每亩施40%复合肥（20-8-12）30kg作基肥， 经耙平后抛栽早稻，早稻禾苗返青后，田间灌水使得水面高出田面且不超过 5cm，每亩用尿素5-7.5kg、氧化钾5kg，且与芽前除草剂混合施用，施后水 层保持5-7天，让其自然落干。

步骤b中，晚稻于6月15-23日播种，采用塑料软盘育秧，杂交晚稻每 亩用种量1.5-2.0kg，常规晚稻每亩用种量3-4kg，杂交晚稻于两叶期喷施 烯效唑，控制晚稻秧苗徒长，晚稻秧苗于7月15-23日抛栽，抛栽密度杂交 晚稻秧苗每亩1.8万蔸，常规晚稻秧苗每亩2万蔸，在撒施稻草覆盖还田前， 每亩稻田施40%复合肥（20-8-12）35kg作基肥，还田后每亩用克无踪250ml， 加氯化钾1kg或免深耕土壤调理剂200g兑水50kg喷雾进行灭茬除草与土壤 调理，晚稻禾苗返青后，每亩用尿素7.5-10kg、氧化钾7.5-10kg作追肥，与 芽前除草剂混合施用。

步骤c中，从田间收集的稻草不再还田。

步骤d中，冬季作物主要指紫云英、黑麦草或油菜，在10月上中旬采用 免耕直播方式播种，其播种量紫云英为2.5kg/亩、黑麦草为1.5kg/亩、油 菜0.3kg/亩，播种后保持稻田干爽，除杂草。

采用上述方法，本发明具有如下优点：

1、早稻旋耕、晚稻和冬作物免耕相结合的土壤轮耕，既可通过旋耕防止 土壤变紧实、耕作层变浅、表层养分富化而下层贫化，又可通过免耕节约能 源、省工省时、保护土壤结构、减少水土流失、保蓄土壤养分。

2、冬季作物旱种与早晚稻水种相结合的水旱轮作，既可通过增加种植冬 季作物提高土地、温、光、水、肥等自然资源利用率，又可通过水旱轮作减 轻病虫草危害，防止土壤潜育化与次生潜育化，防止土壤中出现有害物质积 累“中毒”现象。

3、冬作物秸秆和早稻草还田、晚稻草不还田相结合的秸秆轮还，既可通 过适量秸秆还田增加土壤有机质、培肥地力、减少环境污染，又可通过适量 秸秆不还田综合利用，提高资源利用效率、降低稻田土壤重金属污染、实现 水稻持续、均衡、安全生产。

4、从田间收集的稻草不再还田，集中用作沼气发酵原料生产清洁能源， 或通过氨化处理生产优质牛羊饲料，减少了环境污染。

附图说明

图1冬季不同种植模式土壤Cd含量

图1中，CK、冬闲-双季稻；T1、黑麦草-双季稻；T2、紫云英-双季稻； T3、油菜-双季稻。

图2不同耕作方式与稻草还田对土壤有机质含量的影响

图3不同耕作方式与稻草还田对土壤重金属Cd含量的影响

具体实施方式

下面进一步详细说明本专利的具体实施方式。

一种双季稻田三轮栽培方法，以一年种植三季作物为一个周期，包括早 稻旋耕、晚稻及冬作物免耕的周年土壤轮耕，冬季作物旱种与早晚稻水种结 合的周年稻田水旱轮作，以及冬作物秸秆和早稻草还田、晚稻草不还田的周 年秸秆轮还栽培方法。

实施例1

2004年9月—2013年10月在湖南省土壤肥料研究所网室稻田进行了9 年长期定位试验，试验共设紫云英—双季稻、黑麦草—双季稻、油菜—双季 稻、冬闲—双季稻4种种植模式。

2013年早稻品种选用杂交稻“陵两优211”，3月30日播种，用种量2.5 kg/亩，软盘育秧，4月28日抛栽，密度2.0万蔸/亩，抛栽前，试验地进行 旋耕，同时将冬季作物秸秆翻压还田，亩施40%复合肥（20-8-12）30kg作基 肥，4月30日混合芽前除草剂，亩施尿素7.5kg、钾肥5kg，采用湿润灌溉方 式进行水分管理，采用稻腾、三唑磷、吡虫啉、阿维菌素、稻瘟灵等药剂防 治病虫害共2次，早稻于7月12日收割。

2013年晚稻品种选用杂交稻“丰源优299”，6月20日播种，用种量2.0 kg/亩，软盘育秧，7月20日免耕抛栽，密度1.8万蔸/亩，抛栽前将早稻草 覆盖还田，每亩用克无踪250ml，加氯化钾1kg兑水50kg于下午5时喷粗雾、 24小时以后灌水淹没稻桩进行灭茬除草与土壤调理，同时亩施40%复合肥 （20-8-12）35kg作基肥，7月25日混合芽前除草剂，亩施尿素10kg、钾肥 7.5kg，采用湿润灌溉方式进行水分管理，采用稻腾、吡虫啉、阿维菌素、稻 瘟灵等药剂防治病虫害共3次，晚稻于10月16日收割，晚稻草不还田，晒 干后收集用作沼气发酵原料和牛羊饲料。

2012年紫云英、黑麦草、油菜等冬季作物，于10月10日采用免耕直播 方式播种，紫云英品种选用“宁波大桥”，黑麦草品种选用“多花黑麦草特 高”，油菜品种选用“沣油728”，播种量紫云英为2.5kg/亩、黑麦草为1.5 kg/亩、油菜为0.3kg/亩，播种后开好厢沟、腰沟和围沟，在杂草3-5叶期时 用20-30ml/亩“盖草能”除草剂兑水15-30公升防除杂草，晚稻收获后亩施 10kg尿素、25kg过磷酸钙作基肥，11月上旬和2013年2月下旬分别追施尿 素8kg/亩，紫云英、黑麦草于2013年4月10日收割秸秆全部翻压还田，油 菜于4月28日收获籽粒后，秸秆翻压还田。

通过9年长期定位不同种植模式研究，稻田土壤养分、重金属Cd及作物 产量均出现了一定差异。从表1、表2、图1可以看出，与冬闲—双季稻模式 比较，紫云英—双季稻、黑麦草—双季稻、油菜—双季稻3种模式的土壤有 机碳分别提高了1.1、0.9、0.8g/kg，增幅分别为8.5%、7.0%、6.2%；有效 磷分别提高了6.5、4.3、3.7mg/kg，增幅分别为21.8%、14.4%、12.4%；速 效钾分别提高了9.5、2.4、5.2mg/kg，增幅分别为17.9%、4.5%、9.8%；碱 解氮紫云英—双季稻、黑麦草—双季稻2种模式分别提高了13.1、14.9mg/kg， 增幅分别为8.5%、9.7%，油菜—双季稻模式则降低了6.4mg/kg，降幅为4.2%。

紫云英—双季稻、油菜—双季稻2种模式显著降低了土壤重金属Cd含量， 降幅分别为17.3%、11.7%，黑麦草—双季稻模式土壤重金属Cd含量虽提高了 4.9%，但未达显著差异。

紫云英—双季稻模式的紫云英产量达2818.3kg/亩、早稻产量达538.9kg/ 亩、晚稻产量达450.7kg/亩，早晚稻产量分别比冬闲模式增产16.5%、3.4%； 黑麦草—双季稻模式的黑麦草产量达1747.6kg/亩、早稻产量达542.4kg/亩、 晚稻产量达463.7kg/亩，早晚稻产量分别比冬闲模式增产17.2%、6.4%；油 菜—双季稻模式的油菜产量达160.9kg/亩、早稻产量达503.9kg/亩、晚稻产 量达483.1kg/亩，早晚稻产量分别比冬闲模式增产8.9%、10.9%。

上述研究表明，在双季稻田冬季种植紫云英、黑麦草、油菜等作物，通 过水旱轮作，并结合早稻草和冬作物秸秆还田，与冬闲模式比较，不仅提高 了土壤有机碳含量、增加了土壤养分，同时也降低了土壤重金属Cd含量，提 高了粮食产量。

表1不同种植模式对土壤养分含量的影响

表2不同种植模式作物产量

实施例2

2005年—2013年在湖南省宁乡县回龙铺镇天鹅村进行了双季稻田不同耕 作方式与稻草还田长期定位研究，试验共设早晚稻双季免耕稻草覆盖还田 （NTS）、早晚稻双季翻耕稻草翻压还田（CTS）、早晚稻双季翻耕稻草不还田 （CT）、早晚稻双季旋耕稻草翻压还田（RTS）4个处理，重复3次，小区面积 66.7m²。试验全程进行湿润灌溉、定量施肥，2013年早稻品种为“湘早籼45 号”、晚稻品种为“湘晚籼13号”，其田间管理与实施例1中冬闲—双季稻模 式基本相同。

土壤有机质具有很强的保水保肥功能，是衡量土壤肥力的一个重要指标。 从图2看出，稻田在长期旋耕（RTS）和长期翻耕（CTS）条件下，稻草还田 增加了土壤有机质含量，与长期翻耕稻草不还田（CT）比较，分别增加了10.58 g/kg、4.18g/kg；长期免耕（NTS）由于稻草覆盖在稻田表面，呈好气分解， 养分分解速度快，有机质积累少，与长期翻耕稻草不还田（CT）比较，其含 量降低了6.03g/kg。

土壤养分含量和土壤阳离子交换量是衡量土壤保肥能力的重要指标。土 壤养分含量越高，土壤阳离子交换量越大，土壤的保肥能力越大。从表3看 出，土壤养分含量和土壤阳离子交换量均以RTS最高，其次是CTS，CT第3， NTS最低。说明长期旋耕稻草还田，土壤养分含量和土壤阳离子交换量最高， 保蓄土壤养分能力最强，长期免耕则较差。

表3不同耕作方式与稻草还田对土壤养分含量的影响mg/kg、cmol/kg

从图3看出，长期旋耕稻草还田（RTS）和长期翻耕稻草还田（CTS）加 剧了土壤重金属Cd污染，与长期翻耕稻草不还田（CT）比较，土壤Cd含量 分别增加了0.083、0.006mg/kg，增幅为23.1%、1.7%，,长期免耕稻草还田 （NTS）土壤重金属Cd则降低了0.023mg/kg，降幅为6.4%。

从表4看出，长期翻耕稻草不还田（CT）的稻谷重金属Cd含量最低，长 期旋耕稻草还田（RTS）的稻谷重金属Cd含量显著高于其他处理，长期免耕 稻草还田（NTS）的根重金属Cd含量显著高于其他处理。从水稻植株不同部 位重金属Cd含量比较，表现为根＞稻草＞稻谷，但由于不同部位生物量不同， 表现为稻草＞稻谷＞根，因而单位面积不同部位吸收的重金属Cd量表现为稻 草显著高于根部，根部显著高于稻谷。

表4不同耕作方式与稻草还田对晚稻不同部位重金属Cd的影响

从表5看出，根据单位面积晚稻草吸收的总Cd量为5603.76-5736.99mg/ 亩、土壤中Cd含量0.336-0.442mg/kg、每亩15万kg土壤计算，通过9-11.6 次的稻草吸收，理论上就能将土壤中的Cd全部吸收，也就是说，如果采用稻 草不还田集中处理，就能通过9-11.6次稻草回收将土壤中的Cd全部消除。

表5不同耕作方式的稻草理论消减重金属Cd量比较

从表6看出，早稻产量以CTS最高，为393.6kg/亩，分别比NTS、CT、 RTS增产38.9、24、20kg/亩，但处理间没有显著性差异；晚稻产量以NTS 最高，为409.1kg/亩，NTS、CTS、RTS之间产量差异没有显著性，CT最低， 为351.3kg/亩，显著低于NTS、CTS、RTS的产量。全年产量以CTS最高，达 796.1kg/亩，CTS、NTS、RTS之间产量没有显著性差异，CT最低，为720.9 kg/亩，显著低于NTS、CTS、RTS的产量。说明稻草还田显著增加了全年水稻 产量，特别是晚稻产量，在稻草还田条件下，不同耕作方式对产量有一定的 影响，但差异未达显著水平，表现为CTS＞RTS＞NTS。

表6不同耕作方式与稻草还田对水稻产量的影响单位：kg

处理 早稻 晚稻 全年 CT 369.6±14.5a 351.3±8.0b 720.9±11.8b NTS 354.7±16.7a 409.1±11.1a 763.8±20.9ab CTS 393.6±28.1a 402.4±16.0a 796.1±23.9a RTS 373.6±39.6a 391.3±12.4a 764.9±27.4ab

上述研究表明，双季稻田长期旋耕和长期翻耕稻草还田能增加土壤有机质 含量，增强保蓄土壤养分能力，但同时也加剧了土壤重金属Cd污染；长期免 耕稻草覆盖还田和长期翻耕稻草不还田虽然减轻了土壤重金属Cd污染，但同 时也减少了土壤有机质含量，降低了保蓄土壤养分能力，全年粮食产量也有 所下降。说明长期采用单一耕作方式，或长期稻草还田，或长期稻草不还田 均存在一定弊端，必须采取翻耕、旋耕与免耕相结合的土壤轮耕与适量稻草 还田或早晚稻草轮还方式，才能既增加土壤有机质含量，增强保蓄土壤养分 能力，又能降低土壤Cd含量，减轻土壤重金属Cd污染，最终实现水稻持续、 均衡、安全生产。