一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法

摘要

本发明公开了一种适用于南方丘陵地区使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，集成了小麦秸秆直接还田改良土壤技术、增施有机肥熟化耕作层培肥地力技术、土壤深翻改造中低产白土不良土体构型技术、施用土壤改良剂中和有害物质技术、水稻优化施肥和氮肥运筹管理平衡土壤养分技术、作物科学轮作矫正土壤养分缺素状况恢复地力技术等内容。

说明书

技术领域

本发明涉及农田土壤改良和地力培肥技术领域，确切地说是一种使中低产白 土稻田耕作层变深厚肥沃的方法。

背景技术

白土是我国南方5大低产水稻土类型之一，全国总面积1000多万亩，主要 分布于安徽、江苏、浙江、湖北和河南等省的秦岭-淮河以南、长江中下游及其 稍南的广大地区，白土化土壤分布更广，面积更大。白土群众称之为“澄白土”、 “淀板土”、“黄白土”、“青白土”、“马肝土”等，主要起源于下蜀系黄土母质,产 生白土化的过程主要是土壤受地表灌水、排水、天然雨水等的长期淋溶、漂洗、 侧渗影响，造成耕层土壤粘粒不断被冲走流失，上部土体土壤粘粒含量不断降低， 而粉砂含量明显升高，同时土壤耕作层逐渐变得浅薄，一般只有9-11cm，显著 低于其它类型土壤或者20cm厚度的适宜耕作层。

近年随着工农业和城镇化的发展，农民进城务工增多，农村劳动力严重不足， 在家种田农民多为老弱病残者，很少有能力像传统农业一样进行土壤深翻耕作， 多采用拖拉机进行旋耕操作，耕作深度一般只有8-10cm。加之作物收获时大型 收割机械的碾压，导致土壤耕作层逐年变浅。

耕层浅薄的白土存在较多障碍因素，具有一系列不良性状：土壤粘粒含量低， 粉砂含量高，具有粉砂状的堆积物即白土层，砂粘比例失调，养分匮乏，地力贫 瘠，有机质和有效氮磷钾含量较低，锌等微量元素缺乏；代换量小，保肥蓄水能 力低；容重大，有效孔隙度小，通气透水能力弱，水气矛盾严重，对水肥气热的 自我调节能力较弱，抗逆性差；土壤保温能力弱、土口紧，土壤结构差，结持 力弱，易定浆板结，适耕期短,在土壤墒情不好的情况下,难耕难耙，插秧如不 及时,滞后插秧或做其他农活非常困难,易延误农时。种植水稻时秧苗发棵慢， 分蘖少；种植旱作物时，土壤雨后易板结，地表常有约0-1.5cm的硬壳，幼苗 难以出土，出苗率低。生产上表现为作物长势差，植株瘦弱，抗逆性差，后期易 脱肥，水稻中后期叶色暗淡，产量水平低于当地平均产量的2-3成。因此，白 土是我国南方一种典型的中低产类型水稻土。

长江-秦岭淮河之间的江淮丘陵白土地区，是我国重要的农业生产区域，交 通便利，光热水资源丰富，人口密集，农业生产发达，物产富饶丰裕，作物产量 高、产出率高，是我国水稻、小麦和油菜重要产区，也是我国粮食、油料重要输 出区域。因此，加深白土耕作层厚度，改良培肥土壤，肥沃耕层，提高土壤肥力， 为作物生长发育创造一个疏松肥沃的耕作层，对提高水稻、小麦和油菜等作物产 量、保障国家粮食安全、促进农业可持续发展，均具有重要作用。

发明内容

本发明提供了一种适用于南方地区增厚肥沃中低产白土稻田耕作层的方法， 集成了小麦秸秆直接还田改良土壤技术、施用有机肥培肥土壤技术、土壤深翻改 造白土不良土体构型技术、增施石灰调节土壤酸度中和农田有机酸及有毒有害物 质技术、整地和水稻优化施肥技术、作物科学轮作平衡土壤养分技术等创新而成。 应用本技术，小麦或者油菜收获后可以实施秸秆轻简化快速直接还田，减轻农民 劳动强度，充分利用秸秆养分资源，释放氮磷钾及中量和微量营养元素供水稻利 用，提高肥料利用率，减少化肥施用量，降低农业生产成本，减少秸秆焚烧，保 护环境；同时加深耕作层厚度，改良土壤培肥地力，提高土壤有机质含量，促进 团粒结构形成，改善土壤物理性状，提高白土保肥保水能力，创造一个深厚肥沃 的土壤耕作层，提高作物产量，促进农业可持续发展。

一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，其特征在于：

包括以下操作步骤：

(1)秸秆还田，改良土壤

每年5月中下旬至6月初，白土田中，小麦成熟后及时收获，实施秸秆直接还田， 改良土壤；

(2)增施有机肥，熟化耕作层

增施腐熟的优质有机肥20-30t/hm²，全层撒施，加快小麦秸秆腐烂降解，改良 培肥土壤，熟化肥沃土壤耕作层；

(3)深翻土壤，改造白土不良土体构型

用带深耕犁的拖拉机深翻土壤，把耕层以下的粘土翻犁上来，加厚耕作层，增加 耕层粘粒含量，调节土壤颗粒组成；翻耕深度16-18cm，翻扣垡严密，将90-95％ 的小麦秸秆翻埋于11-16cm的土壤耕作层中；土壤深翻需连续进行3-5年，每 年进行一次；第一次翻耕深度16-17cm，以后每年逐渐加深1-2cm，最终使白 土耕作层厚度保持在19-21cm；

(4)施用土壤改良剂，中和有害物质

实施秸秆直接还田的白土田块的土壤深翻后及时灌水泡田，软化秸秆，进行沤肥； 保持田间水层高于土壤表面0.5-1.5cm，使全部翻犁上来的土壤都能浸泡于水 中；泡田3-5天后撒施土壤改良剂生石灰，或白云石粉或者草木灰，调节土壤酸 度、使其pH在6.5-7.5之间，同时中和有毒有害物质；

(5)优化施肥和氮肥管理，平衡土壤养分

泡田调酸后施用基肥，实行优化施肥，平衡土壤养分；施肥量根据土壤基础肥力 和水稻品种，全生育期氮肥按N计、磷肥按P₂O₅计、钾肥按K₂O计、锌肥按ZnO 计，施用量分别为150-210kg/hm²、50-80kg/hm²、60-100kg/hm²和3-5kg/hm²； 60％的氮肥和钾肥及全部磷肥、锌肥作基肥，于整地前施用；施肥后用小型拖拉机 带着小型铁耙进行整地耙田，耙地深度7-9cm，轻轻耙平；整地后及时移栽水 稻秧苗；余下的N肥和钾肥作追肥，分两次于水稻分蘖期和孕穗期分别等量施用；

(6)科学轮作，恢复地力

水稻收获后种植紫云英，或者豌豆或蚕豆，实行水稻--紫云英，或者水稻--豌豆 或水稻--蚕豆轮作；或种植油菜或蔬菜，实行水稻--油菜或水稻--蔬菜轮作，矫 正土壤养分缺素状况，恢复地力。

所述的一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，其特征在于：所述 的白土田为澄白土田、淀白土田、黄白土田、马肝土田和青白土田中的一种。

所述的一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，其特征在于：所述的 秸秆直接还田指的是：白土田小麦成熟后，使用带切割装置的联合收割机收割小 麦，收获的同时将小麦秸秆切割至5-10cm的长度，保留10-12cm高度的小麦 茬；实施秸秆全量还田，将成堆小麦秸秆用农具摊开并撒施均匀；增施碳酸氢铵 150-180kg/hm²或尿素50-60kg/hm²，调节秸秆碳氮比至5-6:1；增施秸秆快速 腐熟剂50-60kg/hm²，加快秸秆腐烂降解；冬季休闲不种植小麦的白土稻田可省 略小麦秸秆直接还田的过程。

所述的一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，其特征在于：油菜秸 秆还田操作与小麦秸秆相似。

所述的一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，其特征在于：步骤(5) 中氮肥、磷肥、钾肥和锌肥种类分别为碳酸氢铵、过磷酸钙、氯化钾和七水硫酸锌， 用量依次为530-740kg/hm²、410-670kg/hm²、60-100kg/hm²和15-25kg/hm²， 全部作基肥施用。步骤(5)中氮肥和钾肥的追肥品种分别为尿素和氯化钾，用 量分别为130-180kg/hm²和40-60kg/hm²。

本发明具体操作方法如下：

一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法，包括以下操作步骤：

(1)秸秆还田改良土壤每年5月下旬至6月上旬，长江—秦岭淮河之间的 江淮丘陵及其邻近区域白土田，小麦成熟后抢时间及时收获。使用带有切割装置 的联合收割机收割小麦，收获的同时将小麦秸秆切割，切至8-10cm长度，保留 10-12cm高度的小麦茬。正常气候条件、小麦正常生长发育状况下，实施小麦秸 秆全量直接还田。将成堆的小麦秸秆用农具摊开并撒施均匀。增施碳酸氢铵 150-180kg/hm²或尿素50-60kg/hm²，调节小麦秸秆碳氮比至5-6:1。有条件的 农户增施秸秆腐熟剂40-60kg/hm²，拌和3倍数量的干细土撒施，加快秸秆腐烂 降解。将化肥和秸秆腐熟剂分别均匀撒施于秸秆上面。油菜秸秆还田可参照小麦 秸秆或有关资料进行。冬季休闲的田块可另外施用小麦秸秆4500kg/hm²、或油 菜秸秆3000kg/hm²还田。无秸秆资源的地区也可不进行秸秆还田，省略秸秆直 接还田的操作过程。

(2)增施有机肥熟化耕作层培肥地力增施经过充分腐熟的优质有机肥如 猪粪、鸡粪、牛粪等人畜粪肥20-30t/hm²，全层均匀撒施于秸秆上，加快秸秆 腐烂降解，促进土壤团粒结构形成，改良培肥土壤，熟化肥沃土壤耕作层。

(3)深翻土壤改造白土不良土体构型用带深耕犁的大中型拖拉机深翻土 壤，打破近年连续旋耕缺少深翻耕作形成的过厚犁底层，把耕层以下的粘土和粘 壤土翻犁上来，增加耕作层厚度，提高耕层粘粒含量，降低粉砂含量，调节土壤 砂粘比例，改良白土耕层粉砂含量过高的不良性状，提高土壤保水保肥能力。翻 耕深度16-18cm，翻扣垡严密，将90-95％的小麦秸秆翻埋于11-16cm的土壤耕 作层中。土壤深翻需要连续进行3-5年，第一次翻耕深度16-17cm，以后每年都 加深1-2cm，最终使耕作层厚度保持在19-21cm。

(4)施用改良剂中和有害物质实施秸秆直接还田的田块土壤深翻后及时 灌水泡田，进行沤肥。充分灌溉，保持田间水层深度高于土壤0.5-1.5cm，使 全部翻犁上来的土壤都能浸泡于水中，使秸秆充分吸水软化，便于沤肥和后期插 秧。泡田后期施用土壤改良剂生石灰、或白云、或者草木灰，调节土壤酸度，使 pH保持于6、5-7.5，同时中和土壤有机酸及有毒和有害物质。生石灰施用量为 120-150kg/hm²。

(5)优化施肥和氮钾肥管理平衡土壤养分泡田3-5天后施用基肥，实行优 化施肥，平衡土壤养分。施肥量根据土壤肥力基础和水稻品种特性，是否施用有 机肥和实施秸秆还田，全生育期氮肥按N计、磷肥按P₂O₅计、钾肥按K₂O计、锌 肥按ZnO计，施用量分别为150-210kg/hm²、50-80kg/hm²、60-100kg/hm²和3-5 kg/hm²；60％的氮肥和钾肥及全部磷肥、锌肥作基肥，于整地前施用；施肥后用小 型拖拉机带着小型铁耙进行整地耙田，耙地深度7-9cm，轻轻耙平，防止过度 耙田将深埋的小麦秸秆翻带上来漂浮于水面，影响后续插秧。整地后及时移栽秧 苗，防止白土稻田土壤淀浆板结，插秧困难。余下的N肥和钾肥作追肥，分两次 于水稻分蘖期和孕穗期分别等量施用；

(6)科学轮作恢复地力水稻收获后对冬季休闲的白土田种植紫云英，或者 是豌豆或蚕豆，实行水稻--紫云英，或者水稻--豌豆或水稻--蚕豆轮作，充分利 用豆科植物固氮能力和根系穿透能力培肥熟化土壤。也可在小麦种植区种植油菜 或蔬菜，实行水稻--油菜或水稻--蔬菜轮作，矫正土壤养分缺素状况，恢复地力。

本发明有益效果为：

与现有耕作技术相比，本发明的增厚肥沃白土耕层方法，增加了秸秆还田改 良土壤、增施有机肥培肥耕作层、深翻土壤改造白土不良土体构型、施用土壤改 良剂中和有害物质、优化施肥和氮肥管理平衡土壤养分和作物科学轮作恢复地力 等过程和技术手段，将近年仅旋耕缺少深耕形成的深厚犁底层打破，增加耕作层 厚度，并将下部土体粘重的粘土或粘壤土翻犁上来，增加耕层粘粒含量，降低粉 砂粒含量，调节土壤砂粘比例，增强土体透水通气能力，改良土壤、培肥地力， 调节酸度，改善白土不良物理性状，提高土体保水保肥能力，为作物生长发育创 造一个疏松肥沃的耕作层环境，并应用优化施肥与氮肥、钾肥运筹管理技术，促 进了作物生长和产量的提高；克服了普通秸秆还田秸秆积聚于土壤表层影响水稻 移栽的弊端，避免了常规深翻耕作缺少培肥造成表层生土过多、养分匮乏和不平 衡导致作物减产，减少了秸秆焚烧，减轻了环境污染，具有循环利用秸秆和有机 肥养分资源、改良培肥土壤改造中低产田提升耕地生产能力、增产节本增收和保 护生态环境等多重效果。

本发明的增厚肥沃中低产白土田耕作层方法适用于安徽、湖北、浙江、江苏、 河南和江西等省白土地区。经过安徽省长丰县、肥西县等多地多年试验，以及合 肥、黄山、宣城、滁州、淮南、六安、芜湖等市多个县市区的示范和推广应用， 增厚肥沃中低产白土稻田效果极为显著，对低产白土效果更明显。应用本发明— 增厚肥沃中低产白土田耕作层技术，土壤耕层厚度增加0.7-1.1cm，容重降低 6.4-9.2％，孔隙度增加3.9-5.8个百分点，透水通气能力增强。粘粒含量增多 2.5％，砂粒和粉砂粒含量降低1.8和0.9个百分点，>2mm大颗粒水稳性团聚体 明显增多，白土容重过高和淀浆板结的不良物理性状得以改善。土壤有机质含量 增加8.7％，全氮和全磷含量分别升高9.9％和10.5％；土壤碱解氮含量增加11.8％， 有效磷提高9.4％，速效钾增加15.5％，阳离子交换量提高19.1％。水稻籽粒产量 增长15.6％，增收2536元/hm²。肥料利用效率提高10.2％，养分流失减少。与此 同时，秸秆焚烧减少，改善了大气和环境质量，生态环境效益十分显著。

本发明公开了一种适用于南方丘陵地区使中低产白土稻田耕作层变深厚肥 沃方法，集成了小麦秸秆直接还田改良土壤技术、增施有机肥熟化耕作层培肥地 力技术、土壤深翻改造中低产白土不良土体构型技术、施用土壤改良剂中和有害 物质技术、水稻优化施肥平衡土壤养分技术、作物科学轮作矫正土壤缺素状况恢 复地力技术等内容。与现有的耕作技术相比，本发明的增厚肥沃白土耕层方法， 增加了秸秆直接还田改良土壤、施用有机肥培肥耕作层、深翻土壤改造白土不良 土体构型、增施石灰调节土壤酸度中和土壤有毒有害物质，优化水稻施肥平衡土 壤养分，以及作物科学轮作恢复地力等过程和技术手段，将近年来仅进行旋耕操 作缺少深耕形成的深厚犁底层打破，增加白土稻田耕作层厚度，提高耕层粘粒含 量，调节土壤砂粘比例，增强土体透水通气能力，改良土壤、培肥地力，为作物 生长发育创造一个疏松肥沃的耕作层环境，并应用水稻氮钾肥管运筹理技术，促 进了水稻生长和产量的提高；克服了普通秸秆还田秸秆积聚于土壤表层影响水稻 移栽的弊端，避免了常规深翻耕作缺少培肥造成表层生土过多、养分匮乏和不平 衡导致作物减产，减少了秸秆焚烧，减轻了环境污染，具有循环利用秸秆和有机 肥养分资源、改良培肥土壤改造中低产田提升耕地生产能力、增产节本增收和保 护生态环境等多重效果。

具体实施方式

下面通过实施实例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法的应用效果—2012年大田 对比试验(地点：安徽省长丰县罗塘乡)。

供试土壤为下蜀黄土发育而成的白土型水稻土，有机质及有效态氮磷钾和锌 含量均较低，水稻产量长期低而不稳，为典型的中低产水稻田。

一种使中低产白土稻田耕作层变深厚肥沃的方法包括以下6个操作步骤：

(1)秸秆还田改良土壤5月份小麦成熟之前，在当地交通便利之处提前选 择1个肥力均匀、灌溉排水方便的中低产白土稻田，面积2亩左右。5月下旬小 麦成熟后，抢时间及时收获。使用带有切割装置的联合收割机收割小麦，收获的 同时将小麦秸秆切割至5-10cm长度，保留的小麦茬高度在10-12cm。小麦收 获后在田块的中部人工做一个高50cm宽80cm的田埂并铺上塑料薄膜，将稻田 分为2块，其中一块应用本发明的方法实施增厚肥沃土壤耕作层技术，简称为“厚 沃耕层”处理，另一块作为对照CK。“厚沃耕层”的田块，实施小麦秸秆全量 还田，使用农具将成堆的小麦秸秆摊开并撒施均匀。与此同时，增施碳酸氢铵 150kg/hm²以及秸秆快速腐熟剂60kg/hm²，秸秆腐熟剂拌和3倍数量的干细土。 将化肥和秸秆腐熟剂分别均匀撒施于秸秆上面。对照田块，用农具将秸秆搂干净 并移出，按照往年农民常规做法旋耕8-10cm，施肥并整地，与“厚沃耕层”田 块同时期、同规格栽插同样的水稻秧苗。

(2)增施有机肥熟化土壤耕作层，培肥地力增施经过充分腐熟的优质有机 肥--猪粪22.5t/hm²(鲜重)，全层撒施，熟化肥沃土壤耕作层。

(3)土壤深翻耕作改造白土不良土体构型用带深翻犁的大中型拖拉机对 “厚沃耕层”田块进行土壤深翻，打破近年形成的过厚犁底层，把耕层以下的粘 土和粘壤土都翻犁上来，增加耕作层厚度。翻耕深度控制在16-18cm，翻扣垡 严密，将90-95％的作物秸秆翻埋于11-16cm的土壤耕作层中。

(4)施用土壤改良剂中和有害物质土壤深翻后及时灌水泡田，进行沤肥。 灌水充足，保持田间水层深度高于土壤0.5-1.5cm，使全部翻犁上来的土壤都 能浸泡于水中。施用生石灰150kg/hm²，调节土壤酸度于6.5-7.5，同时中和土 壤中有害有毒物质。

(5)优化施肥和氮肥管理平衡土壤养分泡田3-5天后施用基肥。根据试验 所用水稻品种，结合小麦秸秆直接还田和施用的有机肥，全生育期氮肥按N计、 磷肥按P₂O₅计、钾肥按K₂O计、锌肥按ZnO计，施用量分别为180、90、90和5kg/hm²。 60％的氮肥和钾肥及全部磷肥、锌肥作基肥，于整地前施用，剩下的40％氮钾肥作追 肥。施肥后用小型拖拉机带着小型铁耙进行整地耙田，耙地深度掌握在7-9cm， 轻轻耙平，防止将深埋的小麦秸秆翻带出来。整地后及时移栽秧苗。

(6)科学轮作恢复地力水稻收获后种植油菜，实行水稻—油菜轮作，充分 利用油菜根系的穿透能力培肥地力，熟化土壤，矫正土壤缺素状况，恢复地力。

对比试验结果，应用本发明的“厚沃耕层”技术，白土稻田耕作层厚度由对 照的15.8cm增至16.5cm增厚0.7cm增加4.4％；土壤容重由对照的1.670g/cm³降至1.516g/cm³降低9.2％；土壤孔隙度由36.98％增至42.79％提高5.81个百分 点，通气透水能力增强，白土容重过高和淀浆板结的不良物理性状得以改善。另 外，土壤砂粒和粉砂含量分别下降1.8和0.9个百分点，中粉粒和细粉粒数量基 本持平，粘粒含量提高2.5个百分点，粉砂粒/粘粒的比值下降0.456，土壤团 聚体数量增多，保水保肥能力得到加强(表1)。

表1本发明—厚沃耕层技术对白土颗粒机械组成的影响

表2可见，实施“厚沃耕层”的稻田，土壤有机质含量较对照升高8.7％， 全氮和全磷含量分别提高9.9％和10.5％，碱解氮含量增加11.8％，有效磷含量相 对提高9.4％，速效钾含量增长15.5％，阳离子交换量CEC提高19.1％，土壤耕作 层养分含量明显提高，保肥能力显著增强。

表2本发明--厚沃耕层技术对白土养分含量的影响

表3说明，实施厚沃耕作层技术的田块，水稻植株高度增加2.2cm，有效穗 数增多7.8万穗/hm²，稻穗长度增长0.8cm，每穗粒数增多20.6粒，结实率提 高4.9个百分点，千粒重增重0.4g，籽粒产量增长15.6％，增收2536元/hm²(稻谷和石灰价格按当时市场价2.40和0.20元/kg计算)。

表3本发明—厚沃白土耕层技术对水稻生长和产量的影响

实施例2

“增厚肥沃耕层技术”改良培肥低产白土的效果

应用“厚沃耕层技术”改良培肥低产白土的方法同实施例1。

本实施实例中，选择安徽省肥西县严店乡为试验地点，供试土壤为下蜀黄土 发育的中低产白土型水稻土，是当地主要类型中低产田。

表4可见，应用本发明—“厚沃耕层”技术，白土耕作层厚度增加1.1cm， 土壤容重下降6.4％，孔隙度提高3.85个百分点。稻田土壤>2mm、2-0.25mm 和>0.25mm三个粒径水稳定性团聚体分别增多2.9、1.1和3.9个百分点，相对 提高9.3％、2.5％和5.2％；<0.053mm的小粒径减少1.4个百分点，相对下降12.4％， 土壤结构得以改善，培肥改良低产白土的效果更明显。

表4本发明—厚沃耕层技术对白土稻田土壤物理性状的影响

表5可见，应用“厚沃耕层技术”后，水稻籽粒产量增加1065kg/hm²，增 产15.8％，增收2803元/hm²(稻谷和石灰分别按2.66和0.20元/kg计算)。氮 肥农学效率增加1.22kg籽粒/kg N，氮肥表观利用率提高2.89个百分点，氮生 理效率绝对值升高3.86kg籽粒/kg N，氮肥偏生产力增高1.21kg籽粒/kg N， 相对提高7.2％、10.2％、12.1％和2.5％。

表5本发明—厚沃白土耕作层技术对水稻产量和氮肥利用效率的影响