[发明专利]一种菜稻轮作农田养分减排且维持作物稳产的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种菜稻轮作农田养分减排且维持作物稳产的方法，属于农业面源污染控制及作物生产技术领域。

背景技术：

蔬菜地是太湖流域重要的土地利用方式之一。据统计，2013年江苏省露地蔬菜种植面积约7.69×10⁵hm²。由于蔬菜连年种植会产生返盐、土传病害等连作障碍，同时菜地耕作层养分超量富集，流失风险急剧增加。蔬菜-水稻(简称菜稻)轮作是近年来发展起来的一种新型种植制度，具有改善菜地土壤肥力、缓减连作障碍等积极的环境效应(较蔬菜连作系统)和较高的经济效益(较水稻-小麦轮作系统)。然而，菜稻系统仍然是开放系统，蔬菜、水稻生产过程中，投入农田的氮、磷养分在强降雨条件下会随地表径流过程向地表水体排放，进而对周边水体环境造成负面影响。众所周知，氮、磷含量过高是导致水体富营养化的主要原因之一，而农田氮、磷流失是其重要面源污染源。据估计，农业面源排放氮、磷素对太湖水体的贡献率分别达37.5％和15.1％，其中农田流失量对面源污染贡献率分别约60％和20％。同时，相关报道表明，太湖流域单位面积蔬菜等经济作物农田养分径流流失量远高于稻麦等大田作物。因此，建立菜稻系统农田土壤养分径流减排技术体系对于太湖流域水体生态环境健康可持续发展具有重要意义。

近年来，众多国内外学者针对如何减轻农田面源污染开发了多种技术途径，主要包括生物措施、物理-化学措施、工程措施或综合措施等，并进行了小规模田间试验与验证，且取得了诸多实践经验。针对露地蔬菜面源污染控制而言，采用人工生态沟渠或植被拦截/缓冲带等技术可有效降低菜地农田氮、磷养分径流损失达42％～91％和30％～92％，但施工及日常维护较为繁琐，且沟渠中种植作物或草带作物未及时收获具有二次污染的潜在风险。施用脱硫石膏或硫酸铝等化学添加剂虽然可以有效减少菜地土壤地表径流磷素损失，但若大量或长期施用，可能会对菜地土壤理化性状造成不良影响，进而影响蔬菜产量与品质。同时，生物炭农田应用后通过调节硝化-反硝化作用及养分释放过程等缓减菜地氮素损失，但大量甚至超量应用(高达4.0×10⁴kg·hm^-2)可能对作物养分吸收利用及农田生态环境造成潜在的负面效应。针对稻田面源污染控制，也有较多初步技术手段。减量施氮具有显著的稻田养分减排效果，可减少稻田30％～40％氮素径流损失和32.3％的渗漏损失，然而长期减肥会显著降低水稻产量；通过在农田排水沟渠末端增加生态塘，在其中种植养分富集植物，拦截农田地表径流养分流失可显著减轻稻田面源污染，然而生态塘改造施工费用较高，且占用较多农地，并且后续管理维护过程较为繁琐；采用划分施肥区与无肥区进而利用无肥区稻田拦截稻田流失养分的拦截系统具有显著的养分减排效果，但是，此系统在水稻大面积生产实践中难以推广应用。截至目前，从蔬菜-水稻轮作系统角度考量，鲜有协调养分减排与作物高产稳产的技术途径。

发明内容：

技术问题：

本发明提供一种菜稻轮作农田养分减排且维持作物稳产的方法，该技术可减少菜稻轮作农田土壤氮、磷径流损失，减轻农田面源污染，并可维持作物高产稳产。

技术方案：

一种菜稻轮作农田养分减排且维持作物稳产的方法，其特征在于：是在蔬菜、水稻轮作农田生产过程中，蔬菜季在有机-无机肥配施基础上，采用配施麦秸生物炭；水稻季不施用磷肥，蔬菜季残留的磷素稻季利用的技术。

其中蔬菜生产过程中，施肥2次，施氮肥以纯N计262.65kg·hm^-2和磷肥以P₂O₅计182.55kg·hm^-2，基肥氮施用量占周年施用量的73.73％，磷肥全部基施；基肥以猪粪有机肥、复合肥和麦秸生物炭形式与菜地耕作层0-20cm土壤充分混合施入菜地，追肥是在蔬菜商品器官形成期间以N≥46％的尿素形式表施；所述猪粪有机肥为:含水率,23.8％、N,1.34％、P₂O₅,1.21％、K₂O,1.96％；复合肥为:硫酸钾型、N,15％、P₂O₅,15％、K₂O,15％；麦秸生物炭为:pH,9.18、N,0.50％、P₂O₅,0.06％、K₂O,2.60％、有机碳,46.70％。