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CN115141065A - 一种农作物秸秆大量还田的方法 - Google Patents

一种农作物秸秆大量还田的方法 Download PDF

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CN115141065A CN202210887258.2A CN202210887258A CN115141065A CN 115141065 A CN115141065 A CN 115141065A CN 202210887258 A CN202210887258 A CN 202210887258A CN 115141065 A CN115141065 A CN 115141065A
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刘琬清
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吴善德
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Abstract

本发明公开了一种农作物秸秆大量还田的方法，属于生土快速培肥技术领域。所述方法主要包括秸秆收集、秸秆粉碎、含水率与碳氮比调节、秸秆造粒、还田等步骤。本发明提供的一种农作物秸秆大量还田的方法，无需借助外部还田机器，避免了原位还田；将秸秆制成颗粒后灵活使用，能够根据不同田块的土壤情况按需选择，使用方式更加灵活；同时，将农作物秸秆造粒使秸秆体积大幅缩小，解决了大量秸秆田间深翻入土的技术难题；实现耕作层土壤有机质突变性提升，快速培肥贫瘠农田土壤；所述方法程序简单，操作方便，一般种植大户都可完成，有利于该技术的大范围推广；适用于我国各个区域的贫瘠农田快速改良，尤其适用于平坦地形下新垦耕地快速培肥。

Description

一种农作物秸秆大量还田的方法
技术领域
本发明属于秸秆还田快速培肥技术领域，具体涉及一种农作物秸秆大量还田的方法。
背景技术
我国城镇化建设过程中，新补充耕地大多为新垦耕地，这类耕地有机质含量低、养分缺乏，尚不具备作物生产能力。常规田间管理措施下，土壤培肥是一个长期的过程。随着化肥用量增长，厩肥、绿肥量大幅降低，秸秆已成为重要的有机肥源，秸秆还田就是把玉米、水稻等作物的秸秆直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种方法，是综合消化利用秸秆的主要途径。
大量农作物秸秆还田是加快贫瘠土壤培肥的有效途径。然而，由于农作物秸秆极其蓬松、密度远低于土壤，田间操作时难以实现农作物秸秆一次性大量还田入土，而农作物秸秆粉碎覆盖于表土对于培肥土壤的效果有限，且影响翻耕作业和作物根系下扎。利用夏季高温季节将秸秆堆积，采用厌氧发酵沤制，其缺点是时间长、受环境影响大，劳动强度高，特别是干旱地区腐熟时间更长。过腹还田、菇渣还田以及沼渣还田等方法过程繁琐且量少，无法大面积实施。且上述方法尚存在轻薄物料长距离运输的问题。
同时，“坡改梯”和“高标准农田”等耕地质量建设过程中，大型机械作业常常造成底土(即生土)表露，耕层土壤肥力下降，造成短期内作物普遍减产。由于这类贫瘠耕地在我国各个区域普遍存在，快速培肥这类贫瘠耕地对提升我国耕地生产力、保障粮食安全极为重要。现有技术中，多是采用机器原位还田，如专利文献CN113196905A、CN113424674A等，极大地限制了还田的使用范围。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种农作物秸秆大量还田的方法，解决了大量秸秆田间深翻入土的技术难题，实现耕作层土壤有机质突变性提升兼具病害防控效果，简便易操作，适用范围广，无需原位还田，可灵活按需选择。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种农作物秸秆大量还田的方法，包括如下步骤：
(1)秸秆收集：于农作物成熟期，天气晴朗超过2天时收获农作物籽粒，并同步收割农作物秸秆；
(2)秸秆粉碎：将步骤(1)中所得农作物秸秆粉碎，制得秸秆碎屑；
(3)含水率调节：测定步骤(2)中所得秸秆碎屑含水率；根据需要，晾晒或加水以调节秸秆碎屑含水率；
(4)碳氮比调节：向步骤(3)获得的秸秆碎屑中添加尿素；混合均匀后放置12～36h以促进尿素的溶解；其中，添加尿素的作用是降低秸秆碎屑的C/N比；
(5)造粒：将步骤(4)中调节碳氮比后的秸秆碎屑进行造粒，冷却并晾干，得秸秆颗粒；
(6)还田：将步骤(5)中所得秸秆颗粒抛洒于待还田农田土壤表层后，多次往复翻耕作业，使得秸秆颗粒与表层土壤混合均匀。
上述技术方案中，秸秆收集选择在农作物成熟期且天气晴朗超过2天，目的是秸秆含水率更接近于秸秆造粒的最佳含水率水平(10％～20％)，减少晾晒或加水流程，直接适用于后续造粒操作。
上述技术方案中，秸秆颗粒晾干目的是为了使颗粒脱水硬化成型，有利于还田入土操作，具体操作时可在晴天时置于阳光下晾晒半天，或阴天时置于通风处晾1～2天。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(1)中，农作物秸秆收割的留茬高度为5～10cm。如此设置，目的是防止土壤中的石砾混入秸秆原料，影响后续操作。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(2)中，农作物秸秆粉碎至长度为0.5～5cm。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(3)中，秸秆碎屑含水率调节至10％～20％。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(4)中，秸秆碎屑的C/N调节至25～30。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(5)中，秸秆颗粒的规格为：直径6～10mm、长度3～6cm；造粒密度为0.35～0.60g/cm3。如此选择，适合均匀还田入土操作，使得还田后秸秆腐解和养分释放速率适宜。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(6)中，贫瘠农田的秸秆颗粒施用量为30～50t/ha，新垦农田的秸秆颗粒施用量为50～100t/ha；所述贫瘠农田指的是土壤有机质含量低于20g/kg的农田。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤(1)中，农作物秸秆选自水稻秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、花生秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)现有技术中通常使用机械收割作物秸秆，再进行原位还田，使用场景比较局限。本发明提供的一种农作物秸秆大量还田的方法，无需借助外部还田机器，避免了原位还田，将秸秆制成颗粒后灵活使用，能够根据不同田块的土壤情况按需选择，使用方式更加灵活。
(2)本发明提供的一种农作物秸秆大量还田的方法，秸秆颗粒制备方法简单，可将农作物秸秆造粒使秸秆体积大幅缩小(缩小15～20倍)，解决了大量秸秆田间深翻入土的技术难题。
(3)本发明提供的一种农作物秸秆大量还田的方法，土壤改良效果显著，可实现耕作层土壤有机质突变性提升，快速培肥贫瘠农田土壤。
(4)本发明提供的一种农作物秸秆大量还田的方法，秸秆造粒过程中存在的高温(70～90℃)环境，可杀死大部分秸秆中的虫卵和病菌，大幅降低作物病虫害发生率。
(5)本发明提供的一种农作物秸秆大量还田的方法，程序简单，操作方便，一般种植大户都可完成，有利于该技术的大范围推广。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和发明优势更加清楚阐述，以下将结合说明书实施例对本发明做进一步详细讲解。
实施例1
一种农作物秸秆大量还田的方法，步骤如下：
(1)秸秆收集：在湖南省长沙县金井镇，于晚稻成熟期，天气晴朗超过2天时收获稻谷，采用秸秆打捆机收集水稻秸秆，运输至室内；
(2)秸秆粉碎：采用秸秆粉碎机(功率15KW)将步骤(1)中所得水稻秸秆粉碎，制得水稻秸秆碎屑，长度1cm左右；
(3)含水率调节：采用烘干法测定步骤(2)中所得水稻秸秆碎屑含水率为13.7％，可直接用于造粒；
(4)碳氮比调节：向步骤(3)获得的水稻秸秆碎屑中添加尿素调节秸秆碎屑的C/N比至28；混合均匀后放置24h以促进尿素的溶解；
(5)造粒：利用平模造粒机(18.5KW)的平模转动与压辊相对运动，将步骤(4)中所得秸秆碎屑挤入平模的模孔中，挤压成直径8mm、长度6cm的棒状颗粒，密度为0.47g/cm3；随后置于室外阳光下冷却、晾干半天，得秸秆颗粒；
(6)还田：在长沙县金井镇选择城镇化建设过程新补充的新垦旱地三块(面积约2.3亩)，土壤有机质含量11.2g/kg、全氮含量0.59g/kg、表层土壤容重1.34g/cm3、秸秆颗粒含水率5.2％，水稻秸秆腐殖化系数以30％计，按表层(0～30cm)土壤有机质含量提升至区域旱地有机质含量中等水平(20g/kg)计算，需还田秸秆颗粒量为(20-11.2)×1.34×667×0.3÷(1-5.2％)÷30％＝8297kg/亩≈8.3t/亩；采用撒肥机将秸秆颗粒抛洒于待培肥新垦旱地土壤表层后，采用大马力深翻机两次往复翻耕作业，将秸秆颗粒与表层(0～30cm)土壤混合均匀。
实施例2
一种农作物秸秆大量还田的方法，步骤如下：
(1)秸秆收集：在湖南省桃源县盘塘镇，于玉米成熟期，天气晴朗超过2天时收获玉米棒子，采用秸秆打捆机收集玉米秸秆，运输至室内；
(2)秸秆粉碎：采用秸秆粉碎机(功率28KW)将步骤(1)中所得玉米秸秆粉碎，制得玉米秸秆碎屑，长度3cm左右；
(3)含水率调节：采用烘干法测定步骤(2)中所得玉米秸秆碎屑含水率为24.5％，将秸秆碎屑自然晾晒2天，测得含水率15.8％；
(4)碳氮比调节：向步骤(3)获得的玉米秸秆碎屑中添加尿素调节秸秆碎屑的C/N比至27；混合均匀后放置32h以促进尿素的溶解；
(5)造粒：利用立式环模造粒机(43KW)将步骤(4)中使得玉米秸秆碎屑挤压成直径10mm、长度6cm的棒状颗粒，密度为0.59g/cm3；随后置于室外阳光下冷却、晾干半天，得秸秆颗粒；
(6)还田：在湖南省桃源县盘塘镇选择农村废弃宅基地复垦地两处，第一处面积为360m2，土壤有机质含量12.8g/kg、全氮含量0.72g/kg、表层土壤容重1.07g/cm3、秸秆颗粒含水率6.7％，玉米秸秆腐殖化系数以30％计，按表层(0～30cm)土壤有机质含量提升至区域旱地有机质含量中等水平(20g/kg)计算，需还田秸秆颗粒量为(20－12.8)×1.07×667×0.3÷(1－6.7％)÷30％＝5507kg/亩≈5.5t/亩；采用撒肥机将秸秆颗粒抛洒于待培肥复垦地表层后，采用大马力深翻机2次往复翻耕作业，将秸秆颗粒与表层(0～30cm)土壤混合均匀；第二处面积为490m2，土壤有机质含量15.4g/kg、全氮含量0.79g/kg、表层土壤容重1.24g/cm3、秸秆颗粒含水率6.7％，玉米秸秆腐殖化系数以30％计，按表层(0～30cm)土壤有机质含量提升至区域旱地有机质含量中等水平(20g/kg)计算，需还田秸秆颗粒量为(20-15.4)×1.24×667×0.3÷(1-6.7％)÷30％＝4078kg/亩≈4t/亩；采用撒肥机将秸秆颗粒抛洒于待培肥复垦地表层后，采用大马力深翻机两次往复翻耕作业，将秸秆颗粒与表层(0～30cm)土壤混合均匀。
以上说明描述本发明中较佳的实施方式，不应将其看作为是对本发明权利要求保护范围的限制。在不脱离本发明原理和思想的情况下，任何修改、等效替换及改进，都应视为在本发明权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)秸秆收集：于农作物成熟期，天气晴朗超过2天时收获农作物籽粒，并同步收割农作物秸秆；
(2)秸秆粉碎：将步骤(1)中所得农作物秸秆粉碎，制得秸秆碎屑；
(3)含水率调节：测定步骤(2)中所得秸秆碎屑含水率；根据需要，晾晒或加水以调节秸秆碎屑含水率；
(4)碳氮比调节：向步骤(3)中获得的秸秆碎屑中添加尿素，混合均匀后放置以促进尿素的溶解；
(5)造粒：将步骤(4)中调节碳氮比后的秸秆碎屑进行造粒，冷却并晾干，得秸秆颗粒；
(6)还田：将步骤(5)中所得秸秆颗粒抛洒于待还田农田土壤表层后，进行多次往复翻耕作业，使得秸秆颗粒与表层土壤混合均匀。
2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(1)中，农作物秸秆收割的留茬高度为5～10cm。
3.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(2)中，农作物秸秆粉碎至长度为0.5～5cm。
4.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(3)中，秸秆碎屑含水率调节至10％～20％。
5.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(4)中，添加尿素，调节秸秆碎屑的碳氮比至25～30。
6.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(5)中，秸秆颗粒的规格为：直径6～10mm、长度3～6cm；造粒密度为0.35～0.60g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(6)中，贫瘠农田的秸秆颗粒施用量为30～50t/ha，新垦农田的秸秆颗粒施用量为50～100t/ha。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种农作物秸秆大量还田的方法，其特征在于，步骤(1)中，农作物秸秆选自水稻秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、花生秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆中的一种或多种。
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