本發(fā)明涉及微生物菌劑及土壤改良領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種在玉米-小麥輪作體系中促進(jìn)土壤固碳的方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳是引起全球氣候變化最主要的溫室氣體之一，減少二氧化碳的排放和增加碳匯是減緩溫室效應(yīng)及其對(duì)人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)中巨大的碳庫(kù)，其變化深刻地影響著大氣中二氧化碳的濃度。中國(guó)是全球溫室氣體排放第一大國(guó)，面臨著巨大的減排壓力，農(nóng)地土壤的碳匯占土壤碳匯總量的35％，大約可以抵消工業(yè)二氧化碳排放總量的10-12％，農(nóng)業(yè)土壤碳庫(kù)的固碳潛力很大。
黃淮海平原地區(qū)包括黃河、淮河和海河流域中下游的山東、河南的全部地區(qū)，河北的大部分地區(qū)，山西中南部地區(qū)，陜西關(guān)中和江蘇省徐淮地區(qū)。黃淮海平原地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)氣候類(lèi)型，無(wú)霜期170-220天，光、溫資源豐富，水資源緊缺并且降水主要集中在6月至9月，區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，土層深厚，作物生產(chǎn)技術(shù)比較完善，糧食產(chǎn)量水平高，是我國(guó)主要的糧食產(chǎn)區(qū)。該地區(qū)是我國(guó)最大的小麥、玉米集中產(chǎn)區(qū)，小麥和玉米播種面積分別占全國(guó)小麥和玉米播種面積的32.7％和53.6％，小麥和玉米產(chǎn)量分別占全國(guó)小麥和玉米產(chǎn)量的35.5％和64.8％。
自20世紀(jì)90年代末開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始在黃淮海地區(qū)推廣小麥-玉米的直播復(fù)種技術(shù)，并帶動(dòng)了區(qū)域內(nèi)小麥-玉米生產(chǎn)技術(shù)體系的快速發(fā)展，例如玉米直播晚收高產(chǎn)栽培技術(shù)、小麥寬幅精播高產(chǎn)栽培技術(shù)、機(jī)械旋耕技術(shù)、秸稈還田技術(shù)、測(cè)土配方施肥技術(shù)等。但是多年來(lái)，黃淮海平原為了高產(chǎn)農(nóng)民只重視氮、磷、鉀，使地力下降養(yǎng)分失衡。加之各地區(qū)種植結(jié)構(gòu)單一，連年重茬，造成土壤板結(jié)、有益微生物菌群減少，雖然小麥和玉米秸稈還田率逐年提高，但土壤有機(jī)質(zhì)提升不明顯，目前黃淮海平原現(xiàn)在60％以上的耕地都實(shí)現(xiàn)了小麥和玉米秸稈的全部還田，但是受秸稈細(xì)碎程度和旋耕規(guī)格的影響使耕層變淺，土壤失去活力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種在玉米-小麥輪作體系中促進(jìn)土壤固碳的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供了一種在玉米-小麥輪作體系中促進(jìn)土壤固碳的方法，所述方法具體為：在玉米-小麥輪作體系中，收獲玉米和小麥后，將玉米秸稈和小麥秸稈粉碎還田，在秸稈表面噴施可促進(jìn)秸稈發(fā)酵分解的微生物復(fù)合菌劑并施撒有機(jī)肥，播種玉米和小麥后，配施含有固氮菌的土壤調(diào)理劑和復(fù)合肥，并于玉米和小麥的發(fā)育期噴施全營(yíng)養(yǎng)素葉面肥。
其中，所述微生物復(fù)合菌劑包括：枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和嗜酸乳桿菌；以及側(cè)孢芽孢桿菌、5406放線(xiàn)菌、光合細(xì)菌、膠凍樣芽孢桿菌和綠色木霉菌。上述微生物中，枯草芽孢桿菌和側(cè)孢芽孢桿菌共同作用能夠促進(jìn)玉米和小麥秸稈的發(fā)酵分解迅速轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，側(cè)孢芽孢桿菌還是一種固氮菌、可以促進(jìn)土壤微生物碳氮循環(huán)，巨大芽孢桿菌可以分泌有機(jī)酸溶解土壤中作物不易吸收的鈣磷、鐵磷、鋁磷等化合物，在其他微生物的參與下，還能夠?qū)崿F(xiàn)抑制土壤-作物體系中的有害菌群、防治病蟲(chóng)害的作用，保障作物產(chǎn)量并提升土壤有機(jī)質(zhì)的功能。
其中，所述土壤調(diào)理劑包括：A、以作物秸稈為主體的植物材料，B、含鉀含磷礦物組分為主體的礦物材料，C、牡蠣粉、貝殼粉、甲殼素中一種或者幾種的混合物。
作為優(yōu)選，如專(zhuān)利號(hào)為ZL200810242951.4的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)所記載，所述土壤調(diào)理劑按質(zhì)量份數(shù)組成為：
a.礦物材料占50-80份；所述礦物材料由含鉀礦物組分、含磷礦物組分、含鈣與鎂礦物組分、含硫與鐵礦物組分、稀土礦物組分以及輔料礦物組分混合而成，按質(zhì)量份數(shù)，其組成為：含鉀礦物組分占40-70份；含磷礦物組分15-30份；含鈣與鎂礦物組分占5-10份；含硫與鐵礦物組分占5-10份；稀土礦物組分2-5份；輔料礦物組分3-5份；
b.植物材料占10-40份；所述植物材料為天然中草藥與植物氨基酸粉混合而成，按質(zhì)量份數(shù)，其組成為：天然中草藥占30-60份；植物氨基酸粉占40-70份；
c.動(dòng)物材料占6-10份；所述動(dòng)物材料為牡蠣粉、貝殼粉、甲殼素或殼聚糖中的一種或幾種的任意比混合物。
其中，所述植物氨基酸液肥包括：所述植物氨基酸液肥包括：游離氨基酸，微量元素氮、錳、鐵、鉬。
作為優(yōu)選，所述植物氨基酸液肥按質(zhì)量份數(shù)，由以下物質(zhì)配制：
a.濃縮植物氨基酸粉占200-300份；
b.水溶性殼聚糖占150-200份；
c.磷酸二氫鉀占180-200份；
d.中量、微量元素和有益元素物質(zhì)占42-110份，上述各種元素由硫酸銅、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鎳、鉬酸銨、硼砂、碘化鉀、氯化鈷、硅酸鈣、檸檬酸鈦、亞硒酸鈉、釩酸鈉和稀土按任意比混合而成；
e.EDTA占1-5份；
f.甲基化葵花油或硅油占1-3份；
g.水占500-650份；
h.尿素占200-300份；
i.蔗糖100-150份；
j.味精20-50份。
本發(fā)明在黃淮海平原高產(chǎn)糧田小麥-玉米目前推廣面積較廣的直播技術(shù)體系下，結(jié)合生物菌肥和有機(jī)肥施用以穩(wěn)定產(chǎn)量并促進(jìn)土壤固碳的技術(shù)要點(diǎn)，明確了有機(jī)肥、微生物復(fù)合菌劑、土壤調(diào)理劑、葉面肥、秸稈還田等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
所述方法的操作順序如下：
1)玉米收獲(或者人工摘穗)和玉米秸稈粉碎還田；
2)在玉米秸稈表面噴施微生物復(fù)合菌劑和撒施有機(jī)肥；
3)土壤機(jī)械耕作；
4)小麥播種，配施土壤調(diào)理劑和復(fù)合肥；
5)常規(guī)田間管理及小麥關(guān)鍵生育期噴施植物氨基酸液肥；
6)小麥?zhǔn)斋@和秸稈粉碎還田；
7)在小麥秸稈表面噴施微生物復(fù)合菌劑和撒施有機(jī)肥；
8)夏玉米直播，配施土壤調(diào)理劑和復(fù)合肥；
9)常規(guī)田間管理及玉米關(guān)鍵生育期噴施氨基酸液肥。
進(jìn)一步地，所述方法具體包括如下步驟：
(1)玉米收獲和秸稈還田：9月下旬用聯(lián)合收獲機(jī)收獲玉米，用玉米秸稈粉碎還田機(jī)將玉米秸稈粉碎5cm以下覆蓋還田，也可以人工摘穗后采用秸稈還田機(jī)作業(yè)。
(2)在玉米秸稈表面噴施微生物復(fù)合菌劑、撒施有機(jī)肥：將2kg/畝用量的微生物復(fù)合菌劑按1/25～1/35倍的質(zhì)量比(優(yōu)選1:30倍，即兌水60kg)稀釋后噴施在鋪滿(mǎn)秸稈的地表，并將有機(jī)肥50～150kg/畝(優(yōu)選100kg/畝)撒施到鋪好秸稈的田內(nèi)。
(3)土壤機(jī)械耕作：秸稈粉碎均勻覆蓋地表后，選擇耕幅1.8m以上、中間傳動(dòng)單梁旋耕機(jī)，旋耕深度以15-18cm為宜。旋耕后要進(jìn)行鎮(zhèn)壓，根深合格率≥85％，耕后秸稈掩埋率≥70％，耕后地表平整度≤5.0cm。
(4)小麥播種，配施土壤調(diào)理劑和復(fù)合肥：在秸稈還田地塊采用小麥精少量播種，播種行距15-30cm，播種深度2-3cm，播種量9-10kg/畝，播種后鎮(zhèn)壓。將復(fù)合肥15-30kg/畝(優(yōu)選20kg/畝)和土壤調(diào)理劑10-20kg/畝(優(yōu)選15kg/畝)混拌均勻，播種的同時(shí)施用，施肥深度為種子以下4cm左右，避免種子和肥料直接接觸。
(5)常規(guī)田間管理及小麥關(guān)鍵生育期噴施葉面肥：清明前后(3月下旬4月上旬)小麥拔節(jié)時(shí)期，結(jié)合拔節(jié)水補(bǔ)追尿素10-20kg/畝(優(yōu)選15kg/畝)。采用節(jié)水灌溉技術(shù)，共灌溉4次，及根種水、越冬水、拔節(jié)水和抽穗楊花水。特殊情況如遇后期干旱，可再補(bǔ)澆一次灌漿水。在小麥拔節(jié)、楊花和出穗期噴灑葉面肥。
(6)小麥?zhǔn)斋@和秸稈還田：小麥?zhǔn)斋@時(shí)采用帶秸稈切碎和拋撒功能的小麥聯(lián)合收獲機(jī)收獲小麥，一次完成小麥?zhǔn)斋@和秸稈粉碎還田。
(7)在小麥秸稈表面噴施微生物復(fù)合菌劑和撒施有機(jī)肥：將微生物復(fù)合菌劑按1:30倍的質(zhì)量比稀釋后以1-3kg/畝(優(yōu)選2kg/畝)的用量噴施在鋪滿(mǎn)秸稈的地表，并將有機(jī)肥以50-150kg/畝(優(yōu)選100kg/畝)的用量撒施到鋪好秸稈的田內(nèi)；
(8)夏玉米直播，配施土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑和復(fù)合肥：在相對(duì)含水率為70％左右的田間播種玉米，播種量4-5kg/畝，播種深度3-5cm。將復(fù)合肥10-30kg/畝和土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑10-20kg/畝(優(yōu)選15kg/畝)混拌均勻，播種時(shí)同時(shí)施用。
(9)常規(guī)田間管理及玉米關(guān)鍵生育期噴施葉面肥：7月中下旬玉米10-13個(gè)展開(kāi)葉時(shí)(小喇叭口期)，結(jié)合灌水每畝追加尿素15-30kg/畝。玉米結(jié)合降水情況進(jìn)行灌溉。玉米直播后及時(shí)澆根種水，以利出苗齊全。7月下旬夏玉米大喇叭口期，要澆足澆透水，以滿(mǎn)足玉米生長(zhǎng)需要。8月中旬玉米受精后經(jīng)灌漿、乳熟、蠟熟達(dá)到完熟，應(yīng)適時(shí)澆好揚(yáng)花灌漿水。在夏玉米苗期、拔節(jié)初期和拔節(jié)后期噴施氨基酸葉面肥。
其中，所述有機(jī)肥的氮含量為3-10g/kg，磷含量為0-1g/kg，鉀含量為15-20g/kg；所述復(fù)合肥的氮含量為15-18％，五氧化二磷(P2O5)含量為15-21％，氧化鉀(K2O)含量為6-15％。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明針對(duì)黃淮海地區(qū)典型的小麥-玉米直播技術(shù)模式，提出一套優(yōu)化生物菌肥、土壤調(diào)理劑、秸稈還田、有機(jī)肥和葉面肥的高產(chǎn)栽培技術(shù)，在穩(wěn)定產(chǎn)量的同時(shí)，改善農(nóng)田的微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)土壤固碳。
本發(fā)明利用生物固氮菌配合秸稈還田以及有機(jī)肥的使用，減少化學(xué)氮肥的施用并增加了有機(jī)質(zhì)還田。使用本發(fā)明所述方法，可盡量減少對(duì)土壤的擾動(dòng)，并利用生物菌促進(jìn)秸稈腐解，以保證耕層土壤的微生物的活性和多樣性。本發(fā)明利用土壤調(diào)理劑，調(diào)整土壤結(jié)構(gòu)，增加地力和促進(jìn)土壤固碳增匯。并在作物關(guān)鍵生產(chǎn)期噴施葉面肥，確保作物生成期全面的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，從而穩(wěn)定和增加了作物產(chǎn)量。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要理解的是以下實(shí)施例的給出僅是為了起到說(shuō)明的目的，并不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的宗旨和精神的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和替換。
下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
實(shí)施例1
2014/2015年度在山東淄博市桓臺(tái)縣博信公司的大田中實(shí)施，該地塊有灌溉條件，參試小麥品種為魯原502，玉米品種為鄭單958，都為高產(chǎn)品種。收獲秸稈粉碎處理到5厘米左右，均勻撒施在地表，使用3公斤I型復(fù)合菌，按1:15兌水，均勻噴施在秸稈表面。小麥于2014年10月8日由播種機(jī)播種，小麥行距18厘米，播量為15公斤/畝，播深3厘米。播種時(shí)施肥復(fù)合配方肥(N:P2O5:K2O＝18:21:6)20公斤/畝，土壤調(diào)理劑20公斤，均勻混拌后用播種機(jī)耬播。玉米于2014年6月15日播種，同時(shí)施用復(fù)合肥(N:P2O5:K2O＝15:15:15)20公斤，土壤調(diào)理劑20公斤。小麥拔節(jié)、楊花和乳熟期噴施植物氨基酸液肥，均按照1:500的比例稀釋?zhuān)瑖娛?。玉米苗期，每畝地施用100克I型植物氨基酸液肥，按照1:500的比例稀釋?zhuān)瑖娛话喂?jié)初期，每畝地施用100克I型植物氨基酸液肥和100克營(yíng)養(yǎng)調(diào)理劑，按照1:1:500的比例稀釋?zhuān)瑖娛?；拔?jié)后期，每畝地施用100克II型植物氨基酸液肥和50克營(yíng)養(yǎng)調(diào)理劑，按照1:0.5:500的比例稀釋?zhuān)瑖娛?/p>
試驗(yàn)結(jié)果如下：玉米季結(jié)束有機(jī)質(zhì)含量為19.5g/kg，小麥產(chǎn)量8978公斤/公頃，玉米產(chǎn)量10377公斤/公頃，肥料施用量整體減少10％。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明通過(guò)一整年的耕作模式和規(guī)程的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)黃淮海地區(qū)小麥-玉米在穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)條件下的固碳減排。
對(duì)比例1
2014/2015年度在山東淄博市桓臺(tái)縣博信公司的大田中同時(shí)實(shí)施沒(méi)有采用本規(guī)程即博信公司常規(guī)的夏玉米-冬小麥輪作。該地塊也有灌溉條件，參試小麥品種為魯原502，玉米品種為鄭單958。收獲秸稈粉碎處理，但是只粉粹一遍，撒施也不均勻。小麥于2014年10月8日由播種機(jī)播種，小麥行距18厘米，播量為15公斤/畝，播深3cm。播種時(shí)施肥復(fù)合配方肥(N:P2O5:K2O＝18:21:6)30公斤/畝，采用施肥播種機(jī)同時(shí)進(jìn)行。玉米于2014年6月15日播種，播種時(shí)施用復(fù)合肥(N:P2O5:K2O＝18:21:6)20公斤。
試驗(yàn)結(jié)果如下：玉米季結(jié)束有機(jī)質(zhì)含量為17.1g/kg，顯著低于生物菌肥處理；小麥產(chǎn)量8807公斤/公頃，玉米產(chǎn)量9387公斤/公頃，分別比生物菌肥處理低2％和10.5％。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。