本發(fā)明屬于農(nóng)田儲(chǔ)雪節(jié)水水分高效利用的
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一年一熟玉米種植農(nóng)田儲(chǔ)雪減蒸節(jié)水水分高效利用調(diào)控方法。本發(fā)明為一年一熟玉米種植條件下下，綜合考慮高產(chǎn)玉米留茬高度與留茬密度、秸稈覆蓋量、秸稈粉碎長度與土壤墑情的關(guān)系，可操作性強(qiáng)，節(jié)水環(huán)保效果明顯。
背景技術(shù)：
：在加拿大等歐美國家，冬季為了將降雪留在田間，油菜地和春小麥地，采用留茬25-30cm阻雪儲(chǔ)雪技術(shù)，提高農(nóng)田儲(chǔ)水。中國內(nèi)蒙古等地也進(jìn)行了一系列關(guān)于留茬高度與臨界侵蝕風(fēng)速、輸沙量、土壤風(fēng)侵蝕的研究。加拿大等研究側(cè)重于土壤儲(chǔ)水和對下茬作物生長的影響，而對風(fēng)蝕率缺乏研究，中國更多側(cè)重于殘茬對固沙防揚(yáng)塵的研究。目前相關(guān)研究都缺乏在一定風(fēng)速和一定墑情下，留茬高度與殘茬蓋度(對地表的面積覆蓋率)互作效應(yīng)，土壤墑情與茬口以上秸稈粉碎后對土壤保墑作用的相關(guān)研究。河北省環(huán)繞京津，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有保障口糧安全和維系生態(tài)可持續(xù)的雙重意義。小麥生產(chǎn)耗水量過大導(dǎo)致地下水超采，而不種小麥，玉米收獲后，地面裸露造成塵大量水分無效蒸發(fā)和風(fēng)沙揚(yáng)對環(huán)境造成壓力，又沒有合適的替代作物和農(nóng)田管理方法，一直困擾著京津冀農(nóng)業(yè)的發(fā)展。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種一年一熟玉米種植農(nóng)田儲(chǔ)雪減蒸節(jié)水水分高效利用調(diào)控方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案是：一年一熟玉米種植農(nóng)田儲(chǔ)雪減蒸節(jié)水水分高效利用調(diào)控方法，玉米收獲后，對農(nóng)田進(jìn)行如下處理：控制秸稈粉碎長度和留茬高度；a、秸稈粉碎長度按如下方程進(jìn)行控制：l＝5×(100％-w)+25w，l表示秸稈粉碎長度，cm，w表示0-50cm土壤相對含水量，％；b、留茬高度按如下方式控制，若h＞h，則留茬高度為h；若h＞h，則留茬高度為h：①根據(jù)如下方程式計(jì)算，y＝31.818×(h×λ)+6.25(r2＝0.9722),y表示風(fēng)速，m/s，h表示留茬高度，cm，λ表示殘茬蓋度，％；②根據(jù)如下方程式計(jì)算，h＝h1×(100％-w)，h表示留茬高度，cm，h1表示平均穗位高度，m，w表示0-50cm土壤相對含水量，％。還包括玉米種植操作，選擇生育期長、秸稈粗壯、耐密性強(qiáng)的玉米品種，控制玉米的種植密度為4700-5200株/畝，于春季降雨或正常年份播期不早于5月1日，不晚于6月1日，足墑下種或播后及時(shí)小畦快灌蒙頭水，播種前滅茬一次，進(jìn)行單粒點(diǎn)播，種子全部通過包衣處理。玉米種植和生長過程中進(jìn)行施肥，施肥時(shí)增加鉀肥的施肥量，具體施肥量如下：每畝施n25-30kg、k2o8-10kg、p2o57-8kg、znso41kg、mnso41kg，k2o、p2o5、znso4、mnso4作為種肥，n分次施用，種肥施用20％、大喇叭口期施50％-60％、抽雄至吐絲期施20％-30％。適期晚收，收獲期不早于10月5日，保證籽粒灌漿期60天以上。步驟b中殘茬蓋度λ＝n×s×100％，其中，n表示植株分布密度，每平方米面積上植株的個(gè)數(shù)，s表示單株莖稈的平均豎向投影面積，cm2。玉米生長過程中，苗期注意防治薊馬、黏蟲、棉鈴蟲、二點(diǎn)委夜蛾、瑞典蠅蟲害，穗期注意防治褐斑病、葉斑病、莖腐病、玉米螟病蟲害。采用深松免耕施肥播種聯(lián)合機(jī)進(jìn)行單粒點(diǎn)播，作業(yè)速度不超過4公里/小時(shí)，控制單粒點(diǎn)播要比預(yù)定密度增加200-300粒，60cm等行距播種。本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明方程式控制留茬高度和秸稈粉碎長度，在一定風(fēng)速和一定墑情下，留茬高度與殘茬蓋度互作效應(yīng)，土壤墑情與茬口以上秸稈粉碎長度對土壤保墑作用，提高土壤儲(chǔ)水量實(shí)現(xiàn)有效節(jié)水，節(jié)水量70mm以上。通過本發(fā)明玉米種植技術(shù)，玉米高產(chǎn)栽培，為玉米貯存足夠多生物產(chǎn)量，為秸稈保墑除塵爭取主動(dòng)權(quán)；利于農(nóng)田保墑和第二年水分高效利用，促高產(chǎn)形成。本發(fā)明通過上述控制，達(dá)到了有效防治農(nóng)田土壤風(fēng)蝕的目的，具有很好的防風(fēng)蝕效果，防治秸稈碎片吹飛和沙塵形成；具有阻風(fēng)固雪作用。附圖說明圖1表示4種留茬高度下風(fēng)速與留茬高度×殘茬蓋度的關(guān)系圖。圖2表示5種留茬高度下風(fēng)速與留茬高度×殘茬蓋度的關(guān)系圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。1)玉米品種選擇：生育期長，秸稈粗壯、耐密性強(qiáng)的高產(chǎn)節(jié)水玉米品種。2)均衡施肥，增施鉀肥，提高玉米秸稈強(qiáng)度和耐旱能力。3)根據(jù)單位面積秸稈的密度和秸稈的投影面積，計(jì)算殘茬蓋度λ。根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄杲y(tǒng)計(jì)的最大風(fēng)速，確定殘茬蓋度一定條件下，殘茬留取高度(留茬高度)。4)根據(jù)土壤墑情決定玉米粉碎秸稈的覆蓋量，確定留茬高度。5)合步驟(3)和步驟(4)，最終確定玉米秸稈殘茬留取高度。一、具體實(shí)施例實(shí)施例12015-2016年度，2015年5月18日播種，10月4日收獲。玉米品種選用先玉335。為提高玉米產(chǎn)量，在增施鉀肥的前提下，玉米增施有機(jī)肥，平衡土地養(yǎng)分，有機(jī)肥如牛糞等用m3來衡量，每畝施用量3m3。玉米密度4900株/畝莖稈平均直徑2.44cm,0-50cm土壤相對含水量73.04％。平均穗位高1.15m。對照農(nóng)田為玉米收獲后，當(dāng)?shù)夭捎蒙罡麄浞N的農(nóng)田。計(jì)算：殘茬蓋度λ＝n×s×100％＝7.35×3.14×1.22×1.22×0.0001×100％＝0.3435(％)；留茬高度h，x＝h×0.3435，x為殘茬蓋度與留茬高度之積，參照歷年最高風(fēng)速，近10年來，衡水地區(qū)以2012年3月23日記錄極大風(fēng)速為16.8m/s(記錄風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)桅桿高度3米)，該條件下地表風(fēng)速為9.7m/s，為方便操作和計(jì)算，以10m/s為記，帶入方程y＝31.818x+6.25，解得方程h＝34.31cm；0-50cm土壤相對含水量為73.04％，平均穗位高度1.15m,因此根據(jù)墑情估算留茬高度為：h＝1.15×(1-73.04％)＝31.01cm；h＞h，最終留茬高度確定為34.31cm。殘茬以上秸稈粉碎長度計(jì)算：l＝5×(1-73.04％)+25×73.04％＝19.61cm。由表1可見，經(jīng)過本發(fā)明技術(shù)處理土壤儲(chǔ)水量比對照提高71.2mm，有效提高含水量23.23％。由于2015年冬季降雪較少，因此儲(chǔ)雪蓄水的作用較小。如果降雪量較大，本發(fā)明效果更好。表1效果對比同時(shí)本發(fā)明還能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的效果，結(jié)果如下，項(xiàng)目本發(fā)明kg/畝對照kg/畝籽粒產(chǎn)量740kg/畝650kg/畝二、技術(shù)分析1、玉米秸稈殘茬蓋度λ與側(cè)影蓋度的計(jì)算：分布密度為n，表示單位面積上的個(gè)數(shù)；殘茬蓋度為λ，表示對地表的面積覆蓋率；側(cè)影蓋度為表示單位面積上所有莖稈的迎流面積總和。若單個(gè)莖稈的平均豎向投影面積為s＝πr2,r為平均半莖粗；平均迎流側(cè)影面積為s2＝h×2r，h為留茬高度,則λ＝ns和于是有本發(fā)明將殘茬蓋度λ與留茬高度h的乘積與風(fēng)速建立回歸方程，λ×h＝n×s×h＝n×πr2×h,因此λ×h涵蓋了側(cè)影蓋度的基本參數(shù)，并簡化了計(jì)算過程。2、利用相關(guān)分析確定玉米殘茬蓋度和留茬高度的相關(guān)參數(shù)與防風(fēng)蝕效果關(guān)聯(lián)系驗(yàn)證數(shù)據(jù)借助孫悅超測定結(jié)果(表2)。表2不同植被蓋度和殘茬高度下保護(hù)性農(nóng)田的抗風(fēng)蝕效率注：不同植被蓋度試驗(yàn)是在30cm殘茬高度條件下進(jìn)行，不同殘茬高度試驗(yàn)是在30％植被蓋度下進(jìn)行。根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，分別列出各參數(shù)對應(yīng)的風(fēng)蝕率(見表3)。表3不同茬高、覆蓋度、風(fēng)速等對應(yīng)的保護(hù)性農(nóng)田的風(fēng)蝕效率通過數(shù)據(jù)分析(見表4)，相關(guān)系來看，雖然留茬高度與殘茬蓋度都與抗風(fēng)蝕率顯著正相關(guān)。對相關(guān)度以留茬高度×殘茬蓋度和留茬高度×殘茬蓋度×風(fēng)速最高。表4不同留茬高度、殘茬蓋度、風(fēng)速等與對應(yīng)的保護(hù)性農(nóng)田的風(fēng)蝕效率的相關(guān)性分析**表示在0.01水平上極顯著相關(guān)。3、秸稈臨界吹動(dòng)風(fēng)速與茬高蓋度關(guān)系確定秸稈粉碎長度8cm,試驗(yàn)地塊4867株/畝，單株平均半徑r＝1.56cm,蓋度計(jì)算：每平方米面積上植株的個(gè)數(shù)n＝7.3，單株莖稈的平均豎向投影面積s＝7.64(cm2)，ns＝7.3*7.64＝55cm2,殘茬蓋度λ＝0.55(％)。在殘茬蓋度一定條件下，做不同秸稈留茬高度風(fēng)洞試驗(yàn)，監(jiān)測吹動(dòng)秸稈的臨界風(fēng)速(見表5)。具體方法與簡易裝置：風(fēng)源為鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)道長3米，高0.5m，寬0.6m,在進(jìn)風(fēng)口1m處，設(shè)可插擋板的插口，通過調(diào)節(jié)擋板面積，調(diào)節(jié)風(fēng)道出口處風(fēng)速。利用風(fēng)速測量儀監(jiān)測出口風(fēng)速。地面鋪設(shè)5cm厚，長度8cm的秸稈，觀察并記錄吹動(dòng)秸稈的臨界風(fēng)速。低于該風(fēng)速，冬季降雪可儲(chǔ)存到農(nóng)田，農(nóng)田秸稈有效覆蓋，可以防治沙塵飛揚(yáng)。降低水土流失風(fēng)險(xiǎn)，減小沙塵暴對該地區(qū)的環(huán)境威脅。由于留茬高度0的處理，誤差較大，采用回歸分析的方法確定該留茬高度下的臨界風(fēng)速，參見圖1，4種高度下風(fēng)速與留茬高度、殘茬蓋度的擬合方程，由圖1可見，擬合方程為y＝31.818x+6.25(r2＝0.9459),當(dāng)x＝0時(shí)，y＝6.25，即當(dāng)留茬高度為0時(shí)，風(fēng)速為6.25m/s，具體數(shù)值見表5。4種留茬高度是指，0.1m，0.2m,0.3m,0.4m。表5不同高度條件下殘差高度與吹動(dòng)秸稈的臨界風(fēng)速根據(jù)表5做擬合方程，如圖2所示，5種高度下風(fēng)速與留茬高度×殘茬蓋度的擬合方程，最終確定風(fēng)速與留茬高度×殘茬蓋度的擬合方程為：y＝31.818x+6.25(r2＝0.9722)。5種留茬高度是指在0.1m，0.2m,0.3m,0.4m基礎(chǔ)上，回歸計(jì)算出留茬高度為0cm的風(fēng)速，總計(jì)5種留茬高度。衡水地區(qū)地面最高風(fēng)速一般不超過10m/s，因此，建議殘茬蓋度×留茬高度為0.55的條件下，21.43cm。本發(fā)明以y＝31.818x+6.25(r2＝0.9722)為通用公式，估算不同秸稈粉碎長度下的不同殘茬蓋度地塊不同留茬高度，可謂是傻瓜式實(shí)用技術(shù)的指導(dǎo)思想，簡化了計(jì)劃操作，方便操作和計(jì)算。4、根據(jù)墑情決定留茬高度經(jīng)研究，土壤含水量越高，蒸散量越大，需要覆蓋的秸稈越多，秸稈留茬越高，抗風(fēng)蝕效果越好，為了平衡這一對矛盾，結(jié)合收獲時(shí)收割機(jī)無法保留穗位以上秸稈，以地面-平均穗位高度為的計(jì)算高度調(diào)控范圍。衡水地區(qū)計(jì)算為例，穗位高度h1，0-50cm土壤相對含水量為w，推薦留茬高度h計(jì)算方法：h＝h1×(1-w)如：以0.55參茬蓋度為背景，假設(shè)0-50厘米相對含水量為70％和85％兩種情況，進(jìn)行計(jì)算：穗位高度以1.1米計(jì)算，10月2日，0-50厘米相對含水量為70％，留茬高度h＝1.1×(1-70％)＝33cm；與上述“3、秸稈臨界吹動(dòng)風(fēng)速與茬高蓋度關(guān)系確定”中計(jì)算的留茬高度進(jìn)行對比，該條件下，33cm＞21.43cm，因此留茬高度為33cm。另一種情況為風(fēng)速?zèng)Q定的留茬高度大于墑情決定的留茬高度，如：穗位高度以1.1米計(jì)算，0-50厘米相對含水量為85％，留茬高度h＝1.1×(1-85％)＝16.5cm；與上述“3、秸稈臨界吹動(dòng)風(fēng)速與茬高蓋度關(guān)系確定”中計(jì)算的留茬高度進(jìn)行對比，該條件下，16.5cm＜21.43cm。留茬高度低于風(fēng)速臨界允許高度，秸稈將被吹走，因此留茬高度為21.43cm。土壤相對含水量和穗位高度決定秸稈覆蓋量，當(dāng)秸稈覆蓋量小于參茬高度時(shí)，以覆蓋量決定留茬高度；當(dāng)秸稈覆蓋量大于參茬高度時(shí)，以蓋度和多年最高風(fēng)速?zèng)Q定最小留茬高度為最終留茬高度。5、根據(jù)秸稈覆蓋量，計(jì)算秸稈粉碎長度秸稈量大，秸稈粉碎長度長，增加單個(gè)秸稈重量，防止秸稈被風(fēng)吹走，造成秸稈流失；秸稈量少，秸稈粉碎小，確保秸稈鋪嚴(yán)農(nóng)田，減少水分蒸發(fā)，同時(shí)增大粗糙元覆蓋，增強(qiáng)農(nóng)田儲(chǔ)雪能力。選擇秸稈長度5cm-25cm之間。在此范圍內(nèi)計(jì)算秸稈粉碎長度l，土壤相對含水量為w，充分考慮以上因素，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際：l＝5×(100％-w)+25w即當(dāng)土壤含水量為0時(shí)，土壤含水量少，留茬高度高，可有效防風(fēng)吹蝕農(nóng)田，秸稈粉碎最小5cm，即滿足土地蓋嚴(yán)。土壤含水量100時(shí)，地面覆蓋厚，留茬高度低，秸稈粉碎長可有效防風(fēng)吹蝕農(nóng)田，秸稈粉碎最大25cm。土壤含水量在50％以上，本方法可以保證秸稈適當(dāng)留長，從而減小秸稈粉碎而造成的動(dòng)力磨損，降低生產(chǎn)成本。實(shí)例：當(dāng)w＝70％，l＝5×(100％-70％)+25×70％＝19cm即可；當(dāng)w＝80％，l＝5×(100％-85％)+25×85％＝22cm即可。當(dāng)前第1頁12