CN109588233A - 一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法 - Google Patents

一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，包括以下步骤：冬小麦施用基肥，冬小麦种植，冬小麦秸秆还田，夏玉米施用基肥，夏玉米种植，夏玉米秸秆还田，轮作。本发明的有益之处在于：本发明中的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，实现了维持、保障土壤钾库循环与供应，在不提高钾肥用量的情况下提高了钾肥周年利用效率，减少了钾肥资源的浪费，且能保障全年冬小麦、夏玉米两茬作物土壤速效钾的均衡稳定供给。

Description

一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法
技术领域
本发明属于农业技术领域，具体涉及一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法。
背景技术
华北地区麦玉轮作区钾肥施用尚未得到重视，农户随意施用钾肥现象普遍。近30年来，随着土壤的高强度利用，作物持续不断的吸收，土壤钾库亏缺多年连续累积，造成钾肥施用效果从南至北逐渐显现。然而，对钾肥的施用仍未得到足够重视，不同农户间的钾肥投入差异极大(后附本课题组农户调查数据支撑)，不合理的钾肥施用造成钾肥资源的浪费。
我国当前主流的钾肥施用技术方法尚未体现周年轮作的钾素循环特性。我国现有的对于钾肥的施肥技术方案(或施肥配方)基本只是基于对当茬作物养分需求的考虑，没有通盘考虑轮作的上下茬作物(周年情况)统筹；没有考虑不同茬次间作物生长期间气候(如气温、降水(进而影响土壤水分含量))对土壤钾有效性的影响；没有统筹考虑上下茬作物的综合肥料利用。
综上所述，现有技术存在的问题是：尽管我国多年钾库亏缺，造成钾肥显效，然而由于农户对钾肥施用认识不足，盲目施钾严重，且目前的钾肥推荐技术缺乏周年轮作的统筹考虑，造成钾肥利用效率低，亟需开发适宜的周年钾库调控技术。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法。
一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冬小麦施用基肥：在种植冬小麦之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)112.5公斤/公顷、磷肥(P2O5)150公斤/公顷和一定量的钾肥；
(2)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)冬小麦秸秆还田：次年6月初份收获所述冬小麦，并将冬小麦秸秆全部还田；
(4)夏玉米施用基肥：在所述冬小麦秸秆全部还田之后，夏玉米播种之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)225公斤/公顷、磷肥(P2O5)75公斤/公顷和一定量的钾肥；
所述夏玉米钾肥施用量：冬小麦钾肥施用量≥2：1；
(5)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(6)夏玉米秸秆还田：10月初份收获所述夏玉米，并将夏玉米秸秆全部还田；
(7)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(6)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作；
(8)调控效果评估：对采用前述华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法的样本进行效果评估，评估项目包括，土壤速效钾、缓效钾动态检测以及植株吸钾量检测，肥料养分利用效率相关指标分析，生产情况及产量分析。
作为一种优选的方案，所述氮肥为尿素(N：46％)。
更为优选的是，所述磷肥为过磷酸钙(P2O5：12％)或重过磷酸钙(P2O5：46％)。
更为优选的是，所述钾肥为硫酸钾(K2O：50％)。
更为优选的是，所述步骤(1)中钾肥(K2O：50％)的施加为50公斤/公顷，且所述步骤(4)中钾肥(K2O：50％)的施加为100公斤/公顷。
更为优选的是，所述步骤(1)中钾肥(K2O：50％)的施加为0公斤/公顷，且所述步骤(4)中钾肥(K2O：50％)的施加为150公斤/公顷。
本发明的有益之处在于：本发明中的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，实现了维持、保障土壤钾库循环与供应，在不提高钾肥用量的情况下提高了钾肥周年利用效率，减少了钾肥资源的浪费，且能保障全年冬小麦、夏玉米两茬作物土壤速效钾的均衡稳定供给。
具体实施方式
实施例1
一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冬小麦施用基肥：在种植冬小麦之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)112.5公斤/公顷、磷肥(P2O5)150公斤/公顷和钾肥(K2O)50公斤/公顷；
(2)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)冬小麦秸秆还田：次年6月初份收获所述冬小麦，并将冬小麦秸秆全部还田；
(4)夏玉米施用基肥：在所述冬小麦秸秆全部还田之后，夏玉米播种之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)225公斤/公顷、磷肥(P2O5)75公斤/公顷和钾肥(K2O)100公斤/公顷；
(5)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(6)夏玉米秸秆还田：10月初份收获所述夏玉米，并将夏玉米秸秆全部还田；
(7)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(6)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作。
实施例2
一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冬小麦施用基肥：在种植冬小麦之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)112.5公斤/公顷、磷肥(P2O5)150公斤/公顷；
(2)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)冬小麦秸秆还田：次年6月初份收获所述冬小麦，并将冬小麦秸秆全部还田；
(4)夏玉米施用基肥：在所述冬小麦秸秆全部还田之后，夏玉米播种之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)225公斤/公顷、磷肥(P2O5)75公斤/公顷和钾肥(K2O)150公斤/公顷；
(5)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(6)夏玉米秸秆还田：10月初份收获所述夏玉米，并将夏玉米秸秆全部还田；
(7)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(6)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作。
对比例1
对照实验1，包括以下步骤：
(1)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(2)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(2)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作。
对比例2
对照实验2，包括以下步骤：
(1)冬小麦施用基肥：在种植冬小麦之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)112.5公斤/公顷、磷肥(P2O5)150公斤/公顷和钾肥(K2O)50公斤/公顷；
(2)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)夏玉米施用基肥：在所述冬小麦秸秆全部还田之后，夏玉米播种之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)225公斤/公顷、磷肥(P2O5)75公斤/公顷和钾肥(K2O)100公斤/公顷；
(4)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(5)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(4)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作。
对比例3
对照实验3，包括以下步骤：
(1)冬小麦施用基肥：在种植冬小麦之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)112.5公斤/公顷、磷肥(P2O5)150公斤/公顷；
(2)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)夏玉米施用基肥：在所述冬小麦秸秆全部还田之后，夏玉米播种之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)225公斤/公顷、磷肥(P2O5)75公斤/公顷和钾肥(K2O)150公斤/公顷；
(4)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(5)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(4)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作。
对上述实施例1、实施例2、对比例1、对比例2、对比例3的调控增效方法进行调控效果评估：评估项目包括以下几项：
①土壤速效钾、缓效钾动态检测以及植株吸钾量检测
实验过程：冬小麦于当年12月、次年3月、4月、5月、6月完成了冬前、返青、拔节、灌浆、收获5个时期(5次)共计150组土壤样品、植株样品的采集，夏玉米于7月、8月、9月、10月完成4次120组土壤样品、植株样品的采集；并进行土壤速效钾、缓效钾动态检测以及植株吸钾量检测。具体实验数据见表1。
表1土壤速效钾、缓效钾动态检测以及植株吸钾量检测
土壤速效钾周年变化动态：周年内土壤缓效钾整体的变化趋势为进入冬季下降，全年3月份土壤含钾量最低，之后提高，4月份之后基本维持水平不变，夏玉米季钾含量逐渐下降；秸秆还田组的土壤速效钾全年始终处于最高。
土壤缓效钾周年变化动态：周年内土壤缓效钾整体的变化趋势为随季节气温的升高而提高，中间有小的波动，全年高峰期出现在9月初，低谷期在4-6月份；不同处理间土壤速效钾的差异似乎不显著，但是秸秆还田措施有利于提高缓效钾水平。
植株钾养分吸收量周年变化动态：土壤速效钾含量较高的情况下，施用钾肥并未显著提高冬小麦全生育期的吸钾量，但钾肥全部施于夏玉米的处理显著提高了夏玉米生育期的吸钾量；结合秸秆还田措施，可明显促进植株吸钾量；冬小麦、夏玉米两种作物的钾养分吸收曲线形状：冬小麦的呈“S”形曲线，夏玉米的呈对数型曲线。
②肥料养分利用效率相关指标分析
国内外有许多表征肥料利用效率的指标(参数)，除了国内比较通用的肥料利用率(即肥料养分回收率，RE)之外，还有施肥对产量贡献率(FCR)、养分偏生产力(PF)、肥料农学效率(AE)，本发明分别对以上4种指标进行了计算，借以从不同的角度综合分析、评价冬小麦、夏玉米的钾肥的利用效率，具体检测数据见表2。各指标的计算方法如下：
肥料利用率(Recovery efficiency，RE，％)(或：肥料养分回收效率)＝(施肥区两季作物地上部分养分吸收量-未施肥两季作物地上部分吸收量)/施肥量×100％
施肥对产量贡献率(Fertilization contribution rate，FCR，％)＝(施肥区年产量-不施肥区产量)/施肥区产量×100％；
养分偏生产力(Partial factor productivity，PFP，kg·kg-1)＝两季作物籽粒产量/两季作物总养分施用量。肥料偏生产力(PFP)是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。
农学效率(Agronomic efficiency of applied P，AE)，它是指单位施钾量所增加的作物籽粒产量，即AEP＝(Y-Y0)/F，Y为施肥后所获得的作物产量；Y0为不施肥条件下作物的产量；F代表化肥的投入量。肥料农学效率(AE)是施肥增产效应的综合体现。
以上4个参数是从不同的角度描述作物对肥料养分的利用效率，其内涵及应用对象常常不同。
表2肥料养分利用效率相关指标分析数据
肥料养分利用率的分析：在当前土壤钾含量相对较高的情况下，冬小麦-夏玉米施钾比例1:2与不施钾的产量差别不大，钾肥利用率极低；而若钾肥集中施用于夏玉米，则大幅提高钾肥利用率，且秸秆还田后钾肥利用率提高的更多。
施肥对产量贡献率的分析：当前土壤情况下，不同的钾素调控措施下的周年K肥对产量贡献率为1.4-7％；其中夏玉米集中施钾肥将显著提高对产量贡献率，且秸秆还田后K肥对产量贡献率提高的更多。
周年养分偏生产力的分析：钾肥集中施于夏玉米季可提高周年钾养分偏生产力，从106提高到108-112kg/kg；且秸秆还田后周年钾养分偏生产力提高的更多。
肥料农学效率的分析：钾肥集中施于夏玉米季可提高周年钾肥农学效率，且秸秆还田后周年钾肥农学效率提高的更多。
③生产情况及产量分析
2015-2017年，在河北石家庄正定县，选择陈家庄和东平乐两个村开展土壤钾库调控田间试验，考察冬小麦和夏玉米的亩穗数、穗粒数、千粒重、亩产量、秸秆量，及冬前苗的亩茎数、单株分蘖、单株次生根，具体实验结果见表3、表4和表5。
表3生产情况及产量分析数据(冬小麦)
表4生产情况及产量分析数据(夏玉米)
表5生产情况及产量分析数据(冬前苗)
田间试验结果表明，秸秆还田对于提高冬小麦、夏玉米两茬的产量均起到了重要作用。无论施钾还是不施钾肥情况下，秸秆还田措施的产量均高于不还田措施的产量。通过产量影响因子的田间调查，秸秆还田措施下的穗粒数、千粒重均高于对比例的秸秆不还田。冬前苗情调查显示，秸秆还田措施的亩茎数、单株分蘖、单株次生根均高于秸秆不还田组。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释发明，并不用于限定本发明。由发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冬小麦施用基肥：在种植冬小麦之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)112.5公斤/公顷、磷肥(P2O5)150公斤/公顷和一定量的钾肥；
(2)冬小麦种植：10月初冬小麦播种，密度为基本苗300万/公顷，播种量为150公斤/公顷，灌水3次，每次为2200立方米/hm2；次年3月20-28日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(3)冬小麦秸秆还田：次年6月初份收获所述冬小麦，并将冬小麦秸秆全部还田；
(4)夏玉米施用基肥：在所述冬小麦秸秆全部还田之后，夏玉米播种之前给土壤施用一定量的基肥，所述基肥包括氮肥(N)225公斤/公顷、磷肥(P2O5)75公斤/公顷和一定量的钾肥；
所述夏玉米钾肥施用量：冬小麦钾肥施用量≥2：1；
(5)夏玉米种植：6月中旬夏玉米播种，密度为67500株/公顷，播种量为30公斤/公顷，灌水1-2次，每次为750立方米/hm2；7月15-20日追施氮肥(N)112.5公斤/公顷；
(6)夏玉米秸秆还田：10月初份收获所述夏玉米，并将夏玉米秸秆全部还田；
(7)轮作：将所述夏玉米秸秆全部还田之后，继续所述步骤(1)-(6)的操作，如此往复，完成华北冬小麦夏玉米轮作。
2.根据权利要求1所述的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，所述氮肥为尿素(N：46％)。
3.根据权利要求1或2所述的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于：所述磷肥为过磷酸钙(P2O5：12％)或重过磷酸钙(P2O5：46％)。
4.根据权利要求3所述的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，所述钾肥为硫酸钾(K2O：50％)。
5.根据权利要求4所述的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，所述步骤(1)中钾肥(K2O：50％)的施加为50公斤/公顷，且所述步骤(4)中钾肥(K2O：50％)的施加为100公斤/公顷。
6.根据权利要求4所述的一种华北冬小麦夏玉米轮作土壤钾库调控增效方法，其特征在于，所述步骤(1)中钾肥(K2O：50％)的施加为0公斤/公顷，且所述步骤(4)中钾肥(K2O：50％)的施加为150公斤/公顷。
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