CN115925489B - 一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥田间堆沤的秸秆全量还田方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于秸秆的堆沤及还田耕作技术领域，具体涉及一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥田间堆沤的秸秆全量还田方法。基于秸秆就地堆沤和直接还田的原则，本发明以不小于2ha单位面积的田块为秸秆收集区，选取秋收秸秆留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3与适量畜禽粪便和特定组分的低温菌剂混合进行原地堆沤制成有机肥，并通过条播施肥的方式还田，从而实现秸秆全量还田。与常规直接将秸秆全部粉碎还田相比，本发明所述秸秆全量还田的方法能够解决秸秆全量粉碎覆盖还田导致地温低影响播种质量、出苗率的问题，在提高秸秆综合利用率的同时提升肥效，最大程度减少对耕层土壤的扰动，符合保护性耕作模式的技术要求。

Description

一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥田间堆沤的 秸秆全量还田方法

技术领域

本发明属于有机废弃物的堆沤及还田耕作技术领域，具体涉及一种东北地区玉米保护性耕作模式下有机肥的田间堆沤方法和秸秆全量还田方法。

背景技术

我国每年秸秆产生量有8亿吨左右，如何高效利用秸秆资源一直是农业生产面临的实际问题。东北地区作物产量高背后的副产品是大量秸秆，目前东北农业生产中实际上就是如何解决或利用秸秆的问题。保护性耕作既依靠秸秆覆盖还田实现了蓄水保墒，又通过作物秸秆给耕地“盖被子”减少了风蚀、水蚀、避免田间焚烧秸秆污染大气环境、节省用工与节约作业成本，被认为是提升秸秆综合利用率的有效手段。秸秆覆盖还田的方法虽然最简便、最经济、最省事，然而因秸秆中主要成分为纤维素和半纤维素，东北地区漫长的低温气候导致其不易腐烂，制约着秸秆还田提高土壤肥力的成效；耕层苗带较多的秸秆也会影响第二年的播种质量、出苗率和后期作物生长，在秸秆量产生较大的地区还存在着秸秆全量还田难的问题。

针对上述问题，现有技术多采用秸秆腐解剂及氮肥或者畜禽粪便的混合施入，以加快秸秆的腐解、补充土壤所需营养物质。如CN201710699909.4介绍了一种寒区秸秆深翻还田的方法，将秸秆粉碎喷入尿素水溶液，接种纤维素分解菌剂后翻入30cm土壤中，从而提高作物秸秆腐解速率，培肥地力，减轻面源污染，增加经济效益。CN201810253482.X介绍了一种促进秸秆腐解的方法，将秸秆粉碎后，加入微生物菌剂保水剂和肥料后翻埋还田后浇水，从而提高农田土壤有机质含量，改善土壤结构，增加微生物活力，提升粮食产量。CN20211247533.6也介绍了一种利用秸秆腐熟剂促进低温环境下秸秆的快速腐解的方法，在粉碎后的玉米秸秆上喷撒含有低温细菌、真菌、放线菌和活性酶的菌剂，并补充氮肥，深翻埋至20～30cm后，进行冬灌。通过该方法可培肥地力，改善土壤环境，抗旱保墒，减少化肥用量，提高作物产量等有益效果。201910000761.X介绍了秋季玉米秸秆(20～50％，质量比)和畜禽粪便(80～50％，质量比)加0.1％的菌剂在田间堆沤，通过翻堆破碎一体机进行翻堆处理，春季用撒肥机按照1-1.5吨/亩的用量，抛撒于耕地表面。CN201811120042.3介绍了一种方法：将玉米秸秆粗粉碎抛撒于田间，将畜禽粪便混合微生物喷施秸秆表面后粉碎，最后经旋耕或者翻埋混入耕层。CN201510379509.6介绍了一种畜禽粪污与秸秆耦合还田的方法，采用菌剂混合发酵粪水，喷施于粉碎的秸秆上，破垄起新垄，将畜禽粪污(30～50吨/公顷)与秸秆埋于新垄镇压。然而，这些技术均通过喷施菌剂，通过翻埋等途径进入土壤耕层或者更深层次，大多需要对耕层土壤进行深度翻耕和破坏，这与保护性耕作技术中的少动土的核心内涵相违背。

保护性耕作技术的根本在于尽量减少对土的扰动，推广少耕免耕的耕作模式。CN201910007144.2介绍了一种玉米秸秆归行全量还田的保护性耕作方法，将秸秆通过归行轮流置于玉米宽窄行，使粉碎秸秆轮流在休闲带中进行腐解，以保证在秸秆全量还田情况下，免耕播种不受到影响。CN201810075673.1介绍了一种保护性耕作苗床整理深松施肥的装置，在原茬秸秆覆盖、未经翻耕的土壤播种之前，进行破茬、深松入土15～18cm、由施肥管进入窄沟后镇压形成15cm宽的苗床，以保证播种作业质量。畜禽粪便、秸秆作为农家肥长期以来被人们作为基肥使用，但是由于技术不规范，存在腐熟不完全、养分转化率低、蚊蝇滋生等缺陷，造成施用后肥效差、易生病虫害等问题。

基于上述保护性耕作下秸秆还田面临的技术问题，目前有机肥厂多通过好氧堆肥技术将畜禽粪便和秸秆转化为商品有机肥。然而商品有机肥由于粪便、秸秆运输，有机肥生产、造粒及人工成本等费用，导致生产成本较高，折合500～600元/吨，甚至上千元/吨，极大提高了在大田作物中的应用成本。在东北地区玉米保护性耕作模式下，当前有机肥还田常采取异地堆沤后表面撒施，存在运输费用高的弊端；且还田用量不规范，导致营养元素的易流失出现面源污染的问题。因此，探索适合东北地区玉米保护性耕作模式下有机废弃物田间堆沤及还田技术，是实现土壤与环境质量协同提升，实现农业绿色可持续发展的必经之路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥田间堆沤的秸秆全量还田方法。新方法实现了东北地区作物种植地冬闲时期的就地堆沤和全量还田处理。该方法不仅成本低，而且可以最大程度减少对耕层土壤的扰动，符合保护性耕作模式的技术要求。

本发明提供了一种东北地区玉米保护性耕作模式下有机肥的田间堆沤方法，包括如下步骤：

1)在田间堆沤区，将红糖-尿素-过磷酸钙溶液与秸秆混合，形成混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆；

2)在步骤1)所述秸秆层上依次撒施低温菌剂、铺设畜禽粪便层和撒施低温菌剂，形成第一堆层；

3)在所述第一堆层上，重复进行所述步骤2)中的操作，直至形成不小于100m³的堆体；

4)在所述堆体上第一次覆盖塑料膜至堆体的温度在≥50℃下保持一周后，对堆体进行均匀翻堆，第二次覆盖塑料膜至堆体的温度在≥50℃下再次保持一周后，揭去塑料膜，一个月后，第二次均匀翻堆，直至次年3月，得到所述有机肥；

以质量百分含量计，所述低温菌剂包括枯草芽孢杆菌25％～35％、施氏假单胞杆菌20％～30％、巨大芽孢杆菌10％～20％、酵母菌10％～15％、地衣芽孢杆菌20％～35％和黑曲霉15％～20％，所述低温菌剂的总有效活菌数≥100亿/克；

所述田间堆沤区为所述秸秆的收集区，所述秸秆收集区的面积≥2ha。

优选的，所述秸秆层的高度为30～50cm，所述畜禽粪便层的高度为20～40cm。

优选的，所述堆体的长≥10m，宽≥4m，高≥2.5m。

优选的，所述秸秆、畜禽粪便的总量与低温菌剂的质量比为(0.5～1)：10：(0.002～0.003)。

优选的，所述秸秆包括玉米秸秆；所述畜禽粪便的含水率为50％～70％。

优选的，红糖-尿素-过磷酸钙溶液中红糖、尿素和过磷酸钙的质量比为(2～3)：(2～3)：2；所述红糖与秸秆的质量比为(0.002～0.003)：(0.5～1)。

优选的，所述堆沤的时间为每年的11月中旬至次年3月。

本发明还提供了一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥堆沤的秸秆全量还田方法，包括如下步骤：

1)于秋收时，将秸秆留高茬20～30cm，选取留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3作为用于堆沤的秸秆；

2)采用前述技术方案所述堆沤方法对所述秸秆进行堆沤，制成有机肥；

3)翌年播种时，将所述堆沤的有机肥条播施入上述田块中；

所述田块为所述秸秆收集区等面积的田块。

优选的，用于所述粉碎还田的秸秆的长度为5～35cm。

优选的，所述条施开沟的深度为10～20cm；所述有机肥的施用量为20～25t/ha，有机肥水分在30％-40％。

有益效果：

本发明提供了一种东北地区玉米保护性耕作模式下有机肥的田间堆沤方法，本发明以不小于2ha单位面积的田地为秸秆收集区，选取秋收秸秆留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3与适量畜禽粪便和特定组分的低温菌剂混合进行原地堆沤，形成的堆体不仅能够满足有机肥堆沤的碳氮比，并且可以保证堆沤所需要的温度，以及温度维持的要求，实现秸秆在东北地区-10℃～-20℃低温条件下的堆沤；原地堆沤的方式大大节省了因秸秆、畜禽粪便以及堆沤后有机肥的运输和储存所导致的成本。同时，本发明所述堆沤方法可以做到不破坏或尽量少地破坏耕层土壤，符合保护性耕作模式的技术要求。

进一步的，本发明所述的田间堆沤方法可以解决现有的东北地区有机固体废弃物(畜禽粪便、秸秆)冬季田间堆沤起温难、有机肥还田肥效利用率低、易流失的技术问题。

其次，本发明所述堆沤方法在每年11月至次年3月进行，合理利用东北地区的种植冬闲期，与东北农作物种植期更好地衔接。

另外，本发明配合开发的在冬季进行有机肥堆沤的技术，在整个发酵过程中腐熟度高、臭味释放量少、无蚊蝇滋生，同时无渗滤液产生。

本发明还提供了一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥堆沤的秸秆全量还田方法，基于秸秆就地堆沤和还田的原则，本发明选取留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3作为用于堆沤的秸秆，利用这些秸秆堆沤制成有机肥，翌年以条播施肥的方式进行还田，实现秸秆的全量还田。与常规直接将秸秆全部粉碎还田的方式相比，本发明所述秸秆全量还田的方法能够解决秸秆全量直接粉碎还田影响播种质量、出苗率的问题，并且能够促进秸秆在耕层的腐解，改善土壤结构，提升土壤肥力。

同时，本发明将制备得到的有机肥进行条播施肥的还田方式，避免了常规将有机肥与表层土壤进行混合施用对表层土壤的扰动，符合保护性耕作模式的技术要求；进一步的，本发明有机肥施用深度合理，有效削减化肥施用量，降低了营养物质随径流流失的风险。

再者，本发明所述秸秆全量还田的方法同时还能够实现农村粪污的循环利用，可解决农村分散式养殖带来的环境问题，同时也有利于解决保护性耕作秸秆全量还田引起的秸秆腐解慢等的问题，有效促进畜牧业和种植业的协同发展。

具体实施方式

本发明提供了一种东北地区玉米保护性耕作模式下有机肥的田间堆沤方法，包括如下步骤：

1)在田间堆沤区，将红糖-尿素-过磷酸钙溶液与秸秆混合，形成混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆；

2)在步骤1)所述的秸秆层上依次撒施低温菌剂、铺设畜禽粪便层和撒施低温菌剂，形成第一堆层；

3)在所述第一堆层上，重复进行所述步骤2)中的操作，直至形成不小于100m³的堆体；

4)在所述堆体上第一次覆盖塑料膜至堆体的温度在≥50℃下保持一周后，对堆体进行翻堆，第二次覆盖塑料膜至堆体的温度在≥50℃下再次保持一周后，揭去塑料膜，一个月后，第二次翻堆，直至次年3月，得到所述有机肥；

以质量百分含量计，所述低温菌剂包括枯草芽孢杆菌25％～35％、施氏假单胞杆菌20％～30％、巨大芽孢杆菌10％～20％、酵母菌10％～15％、地衣芽孢杆菌20％～35％和黑曲霉15％～20％，所述低温菌剂的总有效活菌数≥100亿/克；

所述田间堆沤区为所述秸秆的收集区，所述秸秆收集区的面积≥2ha。

本发明将红糖-尿素-过磷酸钙溶液与秸秆混合，得到混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆。本发明优选将红糖、尿素和过磷酸钙混合后溶于水，得到所述红糖-尿素-过磷酸钙溶液；所述红糖、尿素和过磷酸钙的质量比优选为(2～3)：(2～3)：2，更优选为3：3：2。本发明所述水的用量优选依据混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆的含水量进行调整。本发明所述红糖、尿素和过磷酸钙可以在秸秆堆沤时，为微生物提供营养物质。本发明所述红糖与秸秆的质量比为(0.002～0.003)：(0.5～1)，更优选为0.002：1。

得到所述红糖-尿素-过磷酸钙溶液后，本发明将所述红糖-尿素-过磷酸钙溶液与秸秆混合，得到混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆。本发明所述混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆的含水量优选为60％～70％，更优选为60％。本发明含水量为60％～70％的秸秆能为微生物的分解提供最佳水分。本发明优选以将所述红糖-尿素-过磷酸钙溶液喷洒在秸秆上的方式将二者混合。本发明对所述喷洒过程没有特殊限定，均匀喷洒并保证所述秸秆的含水量即可。

得到混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆后，本发明在田间堆沤区，以所述混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆铺设秸秆层。本发明所述田间堆沤区优选为所述秸秆收集区，可以做到秸秆的就地堆沤，节省储存和运输成本。本发明所述废弃物收集区的面积优选≥2ha，更优选为2ha。本发明所述堆沤的时间优选为每年的11月中旬至次年3月上旬，所述堆沤的时间为东北地区的冬闲时期，可充分利用此阶段进行有机肥的堆沤，不影响来年作物的种植和土地的利用。

本发明所述秸秆层的长优选≥10m，进一步优选为10～12m，更优选为12m；所述秸秆层的宽优选≥4m，进一步优选为4～10m，更优选为6m；所述秸秆层的高优选为30～50cm，更优选为50cm。本发明对铺设秸秆层的方法没有特殊限定，采用本领域中的常规方法即可，如可采用铲车进行铺设。

铺设完成所述秸秆层后，本发明在所述秸秆层上依次撒施低温菌剂、铺设畜禽粪便层和撒施低温菌剂，形成第一堆层。本发明对所述撒施低温菌剂的量没有特殊限定，均匀撒施在秸秆层或畜禽粪便层表面即可。本发明所述畜禽粪便层的长和宽优选与所述秸秆层保持一致，在此不再赘述。本发明所述畜禽粪便层的高度优选为20～40cm，更优选为30cm。

本发明所述畜禽粪便的含水率优选为50％～70％，更优选为60％。本发明对所述畜禽粪便的来源和类型没有特殊限定，任意畜禽粪便均可。

以质量百分含量计，本发明所述低温菌剂优选包括25％～35％的枯草芽孢杆菌(bacillussubtilis)，更优选为30％。本发明所述低温菌剂优选包括20％～30％的施氏假单胞杆菌(Pseudomonas stutzeri)，更优选为20％。本发明所述低温菌剂优选包括10％～20％的巨大芽孢杆菌，更优选为10％。本发明所述低温菌剂优选包括10％～15％的酵母菌(saccharomyces)，更优选为10％。本发明所述低温菌剂优选包括20％～35％的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)，更优选为20％。本发明所述低温菌剂优选包括15％～20％的黑曲霉(Aspergillus niger)，更优选为20％。本发明所述低温菌剂的总有效活菌数优选≥100亿/克。

本发明所述低温菌剂优选为粉状。本发明所述低温菌剂可适应低温寒冷天气，在低温下可对秸秆进行腐解，更适合于在我国东北地区应用。

得到所述第一堆层后，本发明在所述第一堆层上，重复进行由所述铺设秸秆层至形成所述第一堆层的操作，直至形成不小于100m³的堆体。本发明所述堆体的高优选≥2.5m，进一步优选为2～4m，更优选为2.5m。尽管本发明对每一堆层中的撒施的低温菌剂的量没有特殊限定，保证均匀撒施即可，但堆体的制备过程中需要保证本发明所限定的低温菌剂的总量和总的菌活数。

本发明所述秸秆、畜禽粪便的总量与低温菌剂的质量比为(0.5～1)：10：(0.002～0.003)，更优选为1：10：(0.002～0.003)，如在本发明的实施例中，从2ha田地中收集10t玉米秸秆，与100t畜禽粪便和20～30kg低温菌剂混合进行堆沤。

得到所述堆体后，本发明在所述堆体上第一次覆盖塑料膜至堆体在≥50℃的温度下保持一周后，对堆体进行翻堆。本发明对所述塑料膜没有特殊限定，采用本领域中常规塑料膜即可。本发明优选采用挖掘机进行所述翻堆，本发明对所述翻堆的具体过程没有特殊限定，将秸秆和畜禽粪便混合均匀即可。

完成翻堆后，本发明对所述翻堆后的堆体第二次覆盖塑料膜至堆体在≥50℃的温度下再次保持一周后，揭去塑料膜，一个月后，第二次翻堆，直至次年3月，得到所述有机肥。采用本发明所述田间堆沤方法制备有机肥，1×10⁴份秸秆与1×10⁵份畜禽粪便可堆沤得到约6×10⁴份的有机肥。本发明所述第二次翻堆后直至次年3月对堆垛不再翻动。本发明从揭去塑料膜开始，进入腐熟阶段。

本发明还提供了一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥堆沤的秸秆全量还田方法，包括如下步骤：

1)于秋收时，将秸秆留高茬20～30cm，选取留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3作为用于堆沤的秸秆；

2)采用上述技术方案所述田间堆沤方法对所述秸秆进行堆沤，得到有机肥；

3)翌年播种时，将所述有机肥条播施入上述田块中；

所述田块为所述秸秆收集区等面积的田块。

本发明于秋收时，选取留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3作为用于堆沤的秸秆。本发明所述秸秆留茬的高度优选为25cm。本发明用于所述粉碎还田的秸秆的长度优选为5～35cm，更优选为10cm。本发明优选采用联合收割机留茬和对秸秆粉碎还田。本发明所述秋收优选为每年的11月中旬。本发明优选以≥2ha的田块面积为一个单元收集所述秸秆，更优选为2ha；所述面积的单元不仅可满足提供堆沤堆体保温的秸秆量，同时可满足堆沤得到的有机肥就地还田量，可节省粪便原料及堆沤产品运输和储存成本。

得到所述秸秆后，本发明采用上述技术方案所述田间堆沤方法对所述秸秆进行堆沤，得到有机肥。本发明进行所述堆沤的堆沤区优选为所述秸秆的收集区中部分区域，所述部分区域不仅可满足堆沤和堆沤过程中的机械作业，且远离水源和居民区，交通便利。本发明所述堆沤方法已在上述技术方案中详述，在此不再赘述。本发明得到所述有机肥的时期优选为次年3月份。本发明所述堆沤区优选每年进行更换，防止堆沤过程中产生的氮磷在土地中残留导致土地中的氮磷累积过量，影响作物种植及带来的面源污染。

得到所述有机肥后，本发明将所述有机肥条播施入上述田块中；所述田块优选为所述秸秆的收集区。本发明优选将所述有机肥于还田前一个月进行晾晒以散失有机肥中的水分。本发明对所述晾晒的区域没有特殊限定，满足就近晾晒的原则即可。本发明所述散失水分后的有机肥的含水量优选＜30％，以利于后续机械施用。本发明所述开沟的深度优选为10～20cm，更优选为15cm；所述有机肥的施用量优选为20～25t/ha，更优选为20t/ha。本发明所述有机肥的施用时期为随免耕播种时作为底肥施入。本发明所述的方法可以做到对秸秆的原位收集、堆沤和还田，大大节省了人力、物力和财力。

本发明所述方法优选还包括在所述播种后，在苗期追施尿素和钾肥。本发明所述尿素的施用量优选为200～400kg/ha，更优选为300kg/ha；本发明所述钾肥的施用量优选为80～120kg/ha，更优选为100kg/ha。本发明对所述播种后的其他管理方式没有特殊限定，采用本领域中的常规管理方式即可。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种东北地区玉米保护性耕作模式下有机肥的田间堆沤方法，由以下步骤组成：

吉林省公主岭市刘房子街道附近玉米地，玉米收获及整地完毕后，于2021年11月28日，将2ha田间收集的秸秆(约10t)粉碎成10cm，将100t左右未结冻畜禽粪便运输至田块。挑选天气晴朗的中午，将20kg红糖，尿素30kg，过磷酸钙20kg溶于水中，将红糖，尿素，过磷酸钙和水的混合物喷洒至秸秆上，用水调节水分至60％左右。用铲车将秸秆在地上铺成12m(长)×5m(宽)×0.5m(高)的秸秆层，均匀抛洒4kg低温菌剂；畜禽粪便(含水率在60％)用铲车铺上20cm粪便，均匀洒施低温菌剂；然后继续铺50cm秸秆层、均匀洒施低温菌剂、铺20cm粪便，继续撒施余量的低温菌剂，循环此步骤直至堆成高度2.5m，宽度5m，长度10m的堆体。

共施用菌剂30kg，其中低温菌剂中为枯草芽孢杆菌8kg、施氏假单胞杆菌6kg、巨大芽孢杆菌3kg、酵母菌6kg、地衣芽孢杆菌4kg和黑曲霉3kg；低温菌剂的总有效活菌数≥100亿/克。堆体覆盖上塑料膜，8天后，测定堆体升温至50℃以上，持续一周后，以挖掘机进行翻堆后，将秸秆和粪便均匀混合，再次覆膜后，再次升温进入50℃以上持续一周后，进入腐熟阶段；揭去塑料膜，进入腐熟阶段一月后再次进行翻堆，直至次年施用，得到60t左右有机肥。

实施例2

一种东北地区玉米保护性耕作模式下的秸秆全量还田方法，由以下步骤组成：

地点：实施例1的实施保护性耕作秸秆全量还田的玉米地在秋季利用联合收割机收获。收获时秸秆留高茬20cm，将地上剩余的粉碎覆盖秸秆的1/3秸秆收集运至田间堆沤区域；

采用实施例1中的方法对收集到的玉米秸秆进行堆沤，相应参数与实施例1中保持一致，得到60t左右有机肥；

2021年3月21日，将得到的有机肥摊薄进行晾晒去除水分(施用前水分大约在30％以下)，以利于后期机械施用。春季播种时(2021年4月23日)，用带有前置归行机后带开沟的定向条施撒粪车，在苗带中央开沟(深度为15～20cm)施用有机肥，施用量为25t/ha。用条耕机浅耕播种苗床平整待播，用免耕播种机带口肥播种。口肥采用的是禾旺复合微生物菌剂，1ha施用量为80kg，价格为2300元/t，6月14日，追肥泽州大颗粒尿素300kg/ha(3400元/t)，追三孚硫酸钾100kg/ha(6000元/t)。肥料共计投入1804元/ha。

对比例1

吉林省公主岭市刘房子街道附近实施保护性耕作秸秆全量还田的玉米地在玉米完熟期，秋季利用联合收割机收获时，秸秆留高茬20～30cm。

常规保护性耕作化肥施用量：2021年4月21日隆化复合肥600kg/ha(2280元/t)，宝禾旺复合微生物菌剂作为口肥，施用量为160斤/ha(价格为2300元/t)；2021年6月16日追肥尿素量为400kg/ha(3400元/t)，折合肥料共计投入2912元/ha。

比较例1

实施例2和对比例1两种保护性耕作秸秆全量还田模式的施用效果和经济效果对比如表1所示：

表1两种模式土壤施用效果和经济效果对比(公主岭刘房子)

由表1可以得出：与对比例1中常规的保护性耕作秸秆全量还田的模式相比，采用实施例2中的方法，折合每ha堆沤、还田成本控制在2000元以内；削减了田间化肥用量30％以上，折合每ha节省肥料购买费用1108元；同时其施用后土壤有机质和无机元素的含量均明显得到提高。

实施例3

一种东北地区玉米保护性耕作模式下有机肥的田间堆沤方法，由以下步骤组成：

吉林省公主岭市陶家镇附近玉米地，玉米收获及整地完毕后，于2020年12月21日，将2.3ha田间收集的秸秆(约11t)粉碎成7～10cm，将120t左右未结冻畜禽粪便运输至田块。挑选天气晴朗的中午，将25kg红糖、30kg尿素、25kg过磷酸钙溶于水中，将红糖、尿素、过磷酸钙和水的混合物喷洒至秸秆上，用水调节水分至55％左右。用铲车将秸秆在地上铺成12m(长)×5m(宽)×0.5m(高)的秸秆层，均匀抛洒4～6kg低温菌剂；畜禽粪便(含水率在50％～70％)用铲车铺上30cm粪便，均匀洒施低温菌剂；然后继续铺50cm秸秆层、均匀洒施低温菌剂、铺30cm粪便，继续撒施余量的洒施低温菌剂，循环此步骤直至堆成高度不低于2.5m，宽度不低于4m，长度不低于10m的堆体；

共施用菌剂30kg，其中低温菌剂中为枯草芽孢杆菌8kg、施氏假单胞杆菌6kg、巨大芽孢杆菌3kg、酵母菌6kg、地衣芽孢杆菌4kg和黑曲霉3kg；低温菌剂的总有效活菌数≥100亿/克。堆体覆盖上塑料膜，9天后，测定堆体升温至50℃以上，持续一周后，以挖掘机进行翻堆后，将秸秆和粪便均匀混合，再次覆膜后，再次升温进入50℃以上持续一周后，进入腐熟阶段；揭去塑料膜，进入腐熟阶段一月后再次进行翻堆，直至次年施用，得到65t左右有机肥。

实施例4

一种东北地区玉米保护性耕作模式下秸秆全量还田的方法，由以下步骤组成：

地点：实施例3实施保护性耕作秸秆全量还田的玉米地在秋季利用联合收割机收获。收获时，秸秆留高茬20cm，将地上剩余的粉碎覆盖秸秆的1/3秸秆收集运至田间堆沤区域；

采用实施例3中的方法对收集到的玉米秸秆进行堆沤，相应参数与实施例3中保持一致，得到65t左右有机肥；

2021年3月15日，将得到的有机肥摊薄进行晾晒去除水分(施用前水分大在30％以下)，以利于后期机械施用。春季播种时(2021年4月28日)，用带有前置归行机后带开沟的定向条施撒粪车，在播种苗带中央开沟(深度为15～20cm)施用有机肥，施用量为25t/ha。用条耕机浅耕播种苗床平整待播，用免耕播种机带口肥播种。口肥采用的是禾旺复合微生物菌剂，1ha施用量为80kg，价格为2300元/t，6月14日，追肥泽州大颗粒尿素300kg/ha(3400元/t)，追三孚硫酸钾100kg/ha(6000元/t)。肥料共计投入1804元/ha。

对比例2

吉林省公主岭市陶家镇实施保护性耕作秸秆全量还田的玉米地在秋季利用联合收割机收获，秸秆留高茬20～30cm；

常规保护性耕作化肥施用量：2021年4月21日隆化复合肥600kg/ha(2280元/t)，宝禾旺复合微生物菌剂作为口肥，160斤/ha(2300元/t)；2021年6月16日追肥尿素400kg/ha(3400元/t)；折合2912元/ha。

比较例2

实施例4和对比例2两种保护性耕作秸秆全量还田模式的施用效果和经济效果对比如表2所示：

表2两种模式土壤施用效果和经济效果对比(公主岭陶家)

由以上表2可以得出：与对比例2中常规的保护性耕作全量秸秆还田的模式相比，采用实施例4中的方法，折合每ha堆沤、还田成本控制在2000元以内；削减了田间化肥用量30％以上，折合每ha节省肥料购买费用1108元；同时其施用后土壤中的有机质和无机元素的含量均明显得到提高。

实施例5

一种东北地区玉米保护性耕作模式下的有机肥田间堆沤方法，由以下步骤组成：

吉林省农安县合隆镇陈家店村附近玉米地，玉米收获及整地完毕后，于2020年11月25日，将4ha田间收集的秸秆(约20t)粉碎成7～10cm，将180t左右未结冻畜禽粪便运输至田块。挑选天气晴朗的中午，将40kg红糖、56kg尿素、40kg过磷酸钙溶于水中，将红糖、尿素、过磷酸钙和水的混合物喷洒至秸秆上，用水调节水分至50％左右。用铲车将秸秆在地上铺成12m(长)×6m(宽)×0.5m(高)的秸秆层，均匀抛洒12cm低温菌剂；畜禽粪便(含水率在50％～70％)用铲车铺上30cm粪便，均匀洒施低温菌剂；然后继续铺50cm秸秆层、均匀洒施低温菌剂、铺30cm粪便，继续撒施余量的洒施低温菌剂，循环此步骤直至堆成高度2.5m，宽度6m，长度不低于12m的堆体。

共施用菌剂50kg，其中低温菌剂中为枯草芽孢杆菌13kg、施氏假单胞杆菌10kg、巨大芽孢杆菌5kg、酵母菌10kg、地衣芽孢杆菌6kg和黑曲霉6kg；低温菌剂的总有效活菌数≥100亿/克。堆体覆盖上塑料膜，6天后，测定堆体升温至50℃以上，持续一周后，以挖掘机进行翻堆后，将秸秆和粪便均匀混合，再次覆膜后，再次升温进入50℃以上持续一周后，进入腐熟阶段；揭去塑料膜，进入腐熟阶段一月后再次进行翻堆，直至次年施用，得到90t左右有机肥。

实施例6

一种东北地区玉米保护性耕作模式下秸秆全量还田的方法，由以下步骤组成：

地点：实施例5实施保护性耕作秸秆全量还田的玉米地在秋季利用联合收割机收获。收获时秸秆留高茬20cm，将地上剩余的粉碎覆盖秸秆的1/3秸秆收集离田运至田间堆沤区域；

采用实施例5中的方法对收集到的玉米秸秆进行堆沤，相应参数与实施例5中保持一致，得到90t左右有机肥；

2021年3月19日，将得到的有机肥摊薄进行晾晒去除水分(施用前水分大在30％以下)，以利于后期机械施用。春季播种时(2021年4月21日)，用带有前置归行机后带开沟的定向条施撒粪车，在播种苗带中央开沟(深度为15～20cm)施用有机肥，施用量为20t/ha。用条耕机浅耕播种苗床平整待播，用免耕播种机带口肥播种。口肥采用的是禾旺复合微生物菌剂，1ha 80kg，2300元/t，6月17日，追肥泽州大颗粒尿素350kg/ha(3400元/t)，追三孚硫酸钾100kg/ha(6000元/t)。肥料共计投入1974元/ha。

对比例3

吉林省农安县合隆镇陈家店村实施保护性耕作秸秆全量还田的玉米地在秋季利用联合收割机收获，秸秆留高茬20～30cm。

常规保护性耕作化肥施用量：2021年4月25日隆化复合肥600kg/ha(2280元/t)，宝禾旺复合微生物菌剂作为口肥，160斤/ha(2300元/t)；2021年6月17日追肥尿素400kg/ha(3400元/t)；折合2912元/ha。

比较例3

实施例6和对比例3两种保护性耕作秸秆全量还田模式的施用效果和经济效果对比如表3所示：

表3两种模式土壤施用效果和经济效果对比(农安陈家店)

由以上表3可以得出：与对比例3中常规的保护性耕作全量秸秆还田的模式相比，采用实施例6中的方法折合每ha堆沤、还田成本控制在2000元以内；削减了田间化肥用量30％以上，折合每ha节省肥料购买费用943元；同时其施用后土壤有机质和无机元素的含量均明显得到提高。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但这些仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例全部属于本发明保护范围。

Claims (6)

1.一种东北地区玉米保护性耕作模式下基于有机肥田间堆沤的秸秆全量还田方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)于秋收时，将秸秆留高茬20～30cm，选取留高茬后地表覆盖粉碎秸秆的1/3作为用于堆沤的秸秆；

2)对所述秸秆进行田间堆沤，制成有机肥；

所述有机肥的田间堆沤方法包括：

21)在田间堆沤区，将红糖-尿素-过磷酸钙溶液与秸秆混合，形成混合有红糖-尿素-过磷酸钙溶液的秸秆层；红糖-尿素-过磷酸钙溶液中红糖、尿素和过磷酸钙的质量比为(2～3)：(2～3)：2；所述红糖与秸秆的质量比为(0.002～0.003)：(0.5～1)；

22)在步骤1)中所述秸秆层上依次均匀撒施低温菌剂、铺设畜禽粪便层和撒施低温菌剂，形成第一堆层；所述秸秆、畜禽粪便的总质量与低温菌剂的质量比为(0.5～1)：10：(0.002～0.003)；所述秸秆为玉米秸秆；所述畜禽粪便的含水率为50％～70％；

23)在所述第一堆层上，重复进行所述步骤2)中的操作，直至形成不小于100m³的堆体；

24)在所述堆体上第一次覆盖塑料膜至堆体的温度在≥50℃下保持一周后，对堆体进行翻堆，第二次覆盖塑料膜至堆体的温度在≥50℃下再次保持一周后，揭去塑料膜，一个月后，第二次均匀翻堆，直至次年3月，得到所述有机肥；以质量百分含量计，所述低温菌剂包括枯草芽孢杆菌25％～35％、施氏假单胞杆菌20％～30％、巨大芽孢杆菌10％～20％、酵母菌10％～15％、地衣芽孢杆菌20％～35％和黑曲霉15％～20％，所述低温菌剂的总有效活菌数≥100亿/克；

所述田间堆沤区为所述秸秆的收集区，所述秸秆收集区的面积≥2ha；

3)第二年播种时，将所述堆沤的有机肥条播施入上述田块中；所述田块为所述秸秆收集区等面积的田块。

2.根据权利要求1所述的还田方法，其特征在于，用于所述粉碎还田的秸秆的长度为5～35cm。

3.根据权利要求1所述的还田方法，其特征在于，所述条施开沟的深度为10～20cm；所述有机肥的施用量为20～25t/ha，有机肥水分保持在30％-40％。

4.根据权利要求1所述的还田方法，其特征在于，22）中所述秸秆层的高度为30～50cm，所述畜禽粪便层的高度为20～40cm。

5.根据权利要求1所述的还田方法，其特征在于，23）中所述堆体的长≥10m，宽≥4m，高≥2.5m。

6.根据权利要求1所述的还田方法，其特征在于，24）中所述堆沤的时间为每年的11月中旬至次年3月。