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一种棉田套混种二月兰和紫花苕子作为绿肥的种植方法与流程

花匠小妙招
2024-12-17 14:46

本发明涉及农业种植
技术领域：
，具体涉及一种在棉田套混种二月兰和紫花苕子作为绿肥的种植方法。
背景技术：
：随着人工成本的增加，我国黄河流域棉区的棉花种植制度向一年一熟制演变趋势加剧，导致大量土地冬春季节闲置。土地冬闲在造成光热资源与土地资源闲置和浪费的同时，还容易引起土壤干燥、风蚀增强、表土流失和扬尘等生态问题，对周围城市环境造成压力。此外，黄河流域的棉花氮肥用量过高，是美国棉花带最高推荐施氮量的2.08～3倍。棉田过量施用的氮肥会导致温室气体不断增多、土壤酸化、地表水富营养化、地下水污染等诸多环境问题。如果能在棉花冬闲田种植绿肥，就能够有效解决黄河流域冬春季棉田的土壤裸露问题，改善冬春季节生态环境。还可以通过绿肥翻压提升土壤质量，减少氮肥用量，因此其综合应用潜力巨大。但是，不是所有绿肥都适合在棉花冬闲田种植。首先，由于北方冬季温度较低、降雨较少，因此应该选择耐旱、耐低温的绿肥品种。其次，黄河流域棉花播种期为4月中下旬，因此绿肥种植后应该在4月中下旬翻压时具有较大生物量，较小生物量的绿肥对于固碳、覆盖效果不好。再次，绿肥翻压前不能开花结果，否则种子遗落到棉田，可能会影响棉花季棉花生长。最后，绿肥最好是豆科作物，豆科作物的生物固氮作用能够减少氮肥使用量。鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种在棉花生长后期套混种二月兰和紫花苕子作为绿肥的种植方法。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明涉及一种在棉田套混种二月兰和紫花苕子的种植方法，包括在棉花生长后期，在棉田套混播二月兰和紫花苕子，翌年棉花播种前对二月兰和紫花苕子进行翻压作为绿肥。优选地，对二月兰种子的要求为：品种纯度≥96％，种子纯净度≥98％，种子发芽率≥80％，种子含水量≤12％；对紫花苕子种子的要求为：品种纯度≥92％，种子纯净度≥94％，种子发芽率≥75％，种子含水量≤12％。优选地，二月兰和紫花苕子的播种时期为8月或9月。优选地，二月兰的播种量为1～2kg/亩，紫花苕子的播种量为2～4kg/亩，优选二月兰和紫花苕子的播种量的比为1:2。优选地，二月兰和紫花苕子的播种方式为条播或撒播。优选地，二月兰和紫花苕子的播种方式为：采用条播时，播种量为二月兰1kg/亩+紫花苕子2kg/亩；采用撒播时，播种量为二月兰2kg/亩+紫花苕子4kg/亩。优选地，如采用条播，当棉花采用宽窄行种植时，在棉花行间宽行条播3～4行绿肥种子，绿肥的行距为15～20cm；当棉花采用等行距种植时，每行棉花行间条播3行绿肥种子。优选地，如采用撒播，将绿肥种子均匀撒播棉花的全部行间。优选地，绿肥种子的播种深度为1～2cm。优选地，在翌年四月中下旬，棉花播种前8～12天对二月兰和紫花苕子进行翻压。本发明的有益效果：针对目前黄河流域棉花一熟区存在的化肥使用量过大、利用率较低、化肥污染较为严重，且冬季棉田裸露容易引起土壤干燥、风蚀增强、表土流失和扬尘等生态问题，本发明在棉花生长后期，通过将二月兰与紫花苕子混播，能够改善冬春季棉田土壤裸露情况，降低土壤干燥、风蚀增强、表土流失和扬尘等生态问题。并且通过绿肥翻压增加土壤有机质，且种植豆科作物紫花苕子，可通过生物固氮作用减少棉田化肥用量，实现用养结合，实现棉花绿色可持续生产。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。本发明实施例涉及一种在棉田套混种二月兰和紫花苕子作为绿肥的种植方法，包括在棉花生长后期，在棉田套混播二月兰和紫花苕子，翌年棉花播种前对二月兰和紫花苕子进行翻压作为绿肥。二月兰为十字花科诸葛菜属，一年或二年生草本植物。因农历二月前后开始开蓝紫色花，故称二月蓝或二月兰。该植物对土壤光照等条件要求较低，耐寒旱，生命力顽强。尤其是能够忍受北方冬季的恶劣天气，具有很强的耐寒能力。对于水分、光照要求不高，适宜生长在略成碱性的土壤中，因此很适合在黄河流域栽种。如在黄河流域棉区秋季种植二月兰，四月份鲜草量可达20t/hm2，因此固碳效果较好，覆盖度较高。二月兰结果期为6-7月份，因此在四月份翻压时未形成种子，不会对棉花生长造成影响。但二月兰为十字花科作物，不是豆科作物，不具有生物固氮作用。紫花苕子为豆科野豌豆属，一年或越年生草本植物。该植物耐寒力较强，-5℃霜冻下仍能正常生长。对土壤要求不严，喜砂质壤土，粘重、瘠薄地亦可生长。能耐ph为8.5的碱性土壤和含盐量为0.25％的轻度盐渍化土壤，在ph为5.0～5.5的红壤土上也能很好生长。耐遮荫，在果林或高秆作物行间生长良好。紫花苕子为豆科作物，根瘤多，固氮能力强。紫花苕子一般在4月中到5月上旬现蕾，因此翻压时未形成种子，不会对棉花生长造成影响。综上，二月兰虽然耐旱耐寒，翻压前未形成种子，且翻压时鲜草量较大，符合棉花冬闲田种植绿肥的要求。但是二月兰不是豆科作物，不具有生物固氮作用。紫花苕子叶耐旱耐寒，翻压前未形成种子，但耐寒耐旱性能不如二月兰，容易出现出苗率或越冬率较低的现象。但紫花苕子是豆科作物，能够进行生物固氮作用，因此本发明选择在棉田套混播二月兰和紫花苕子作为绿肥。在黄河流域，棉花一般于3～4月份播种，9～10月份采收。直到霜冻棉花才不再生长。本发明将二月兰与紫花苕子混播引入棉花冬闲田，在保障翻压绿肥较大生物量的同时，也具有了豆科作物的生物固氮作用，应用潜力巨大。此外，根据两种绿肥的生长特性，将其在棉田套混播具有以下协同作用：(1)针对地上部分：紫花苕子是攀援生长的植物，可以借助棉杆或者二月兰攀援向上生长，充分利用光照资源，提高生物量，提高生物固氮效果。(2)针对地下部分：二月兰主要根系位于距离土壤表层0～20cm的范围内，因此二月兰的生长主要利用0～20cm土层范围内的水分与养分；而紫花苕子主要根系位于距离土壤表层0～100cm的范围内，可以吸收土层20～100cm土层范围内的水分与养分，从空间上提高了水分与养分的资源利用效率。在本发明的一个实施例中，对二月兰种子的要求为：品种纯度≥96％，种子纯净度≥98％，种子发芽率≥80％，种子含水量≤12％。对紫花苕子种子的要求为：品种纯度≥92％，种子纯净度≥94％，种子发芽率≥75％，种子含水量≤12％。其中，品种纯度是品种在特征特性方面典型一致的程度，用本品种的种子数占供检本作物样品种子数的百分率表示。品种纯度是种子的主要质量指标，影响作物的产量和产品品质。由于纯度低而导致的减产就完全有可能抵消一个新品种的增产潜力，因而纯度低而造成很大的损失。种子纯净度是指某一主体品种纯种占总重的百分比。通常，草坪草种子的纯净度在80％～97％之间。农用种子的纯净度应大于这一数值。种子发芽率的计算公式为：种子发芽率＝(发芽种子粒数/供试种子粒数)×100％。种子发芽率越高，说明种子饱满，整齐度高，种胚发育良好，种子生命力高。种子发芽可在发芽箱内进行。种子含水量是指种子中所含水分质量(100～105℃所消除的水分含量)与种子质量的百分比。其计算公式为：种子含水量＝(干燥前供检种子质量－干燥后供检种子质量)/干燥前供检种子质量×100％。种子含水量是种子检验项目和种子质量指标之一。种子内所含水包括游离水、束缚水和化合水3种。种子水分测定的主要对象是游离水。中国主要作物种子安全贮藏水分的最高限度为：灿稻13.5％，粳稻14％，小麦12％，大麦、大豆、玉米均为13.5％，棉籽12％等。通常来说，含水量越少，越有利于储藏。如果种子含水量高，导致代谢活动旺盛和呼吸作用强，容易消耗过多的有机物，另外容易使种子发霉烂掉。并且在高湿度下种子容易发芽，同样不利于贮存和保存。进一步地，二月兰和紫花苕子的播种时期为8月或9月，最迟不超过十月上旬，播期根据气候可灵活掌握。适宜在降雨前后和气温稍高时播种，这样土壤墒情好，出苗率较高，绿肥生长迅速。在本发明的一个实施例中，二月兰的播种量为1～2kg/亩，紫花苕子的播种量为2～4kg/亩。较低的播种量会导致二月兰和紫花苕子翻压时群体较小，增加土壤有机质和生物固氮的效果不明显。较高的播种量可以增加地面覆盖、减少地面蒸发，具有省水增产的功效。但播种量过大，会造成单位面积的植株较多，个体相互竞争大，导致苗弱，甚至倒伏，降低提升土壤质量的效果。另外，由于紫花苕子具有生物固氮效果，且越冬率较低，应该适当增加紫花苕子在绿肥中的播种比例，以提升土壤固氮效果。但如果紫花苕子的种植比例过大，会降低绿肥整体的越冬率。在本发明的实施例2中，无论采用撒播或条播的播种方式，当二月兰与紫花苕子的播种量为1:2时，二月兰与紫花苕子的翻压前生物量最大，因此二月兰与苕子的播种量比例最适为1:2。进一步地，二月兰和紫花苕子作为绿肥，播种方式为条播或撒播。播种前将二月兰种子和紫花苕子种子混匀。其中，条播是把种子均匀地播成长条，行与行之间保持一定距离，且在行和行之间留有隆起，供农民走路、踩踏。条播是最为常用的播种方法。基本能保证通风透光，间苗、除草操作亦方便。适用于中大型种子或者成本比较高的种子。相比撒播，条播比较节省种子，长出来的小苗有适当的行距，品质较高，机械操作和田间管理比较方便。但需要预先在地上做畦或者开沟，成本较高。撒播是把作物的种子均匀地撒在田地里。适用于容易发芽、发芽率高及种子细小的植物，常用于大面积生产，比如叶菜类、五谷杂粮、草坪作物等。撒播具有快速、经济的优点，但仅适用于小型种子，且种子使用量大。种子成苗后不整齐，密度也不一致，管理难度大于条播。由于撒播时所需的种子量要高于条播，在本发明的一个实施例中，采用条播时，播种量为二月兰1kg/亩+紫花苕子2kg/亩；采用撒播时，播种量为二月兰2kg/亩+紫花苕子4kg/亩。在本发明的一个具体实施例中，如采用条播，当棉花采用宽窄行种植时，在棉花行间宽行条播3～4行绿肥种子，绿肥的行距为15～20cm；当棉花采用等行距种植时，每行棉花行间条播3行绿肥种子。这种方式能够增加绿肥的种植密度，提高土地使用率。在本发明的一个具体实施例中，如采用撒播，将绿肥种子均匀撒播棉花的全部行间。如果撒播时未揭地膜，应将绿肥种子均匀撒播到没有地膜覆盖的行间。在本发明的一个具体实施例中，选用选取质量上乘，颗粒饱满的二月兰和紫花苕子种子，在阳光充足、地势肥沃的棉田土地播种。应提前进行整地、除草、施肥、浇水，播种深度1～2cm左右。可以使用人工播种、传统播种耧播种或无人机播种，播后进行镇压。绿肥播种后管理方式同常规棉田，不再另行进行施肥、灌溉、中耕、病虫害防治等。在本发明的一个实施例中，翌年四月中下旬，在棉花播种前8～12天，优选前10天对绿肥进行翻压。可采用还田机，将棉花秸秆、二月兰和紫花苕子粉碎后直接还田。在棉花播种前需要进行旋耕和镇压，也会将二月兰和紫花苕子翻压于耕层内，不露出地面即可。本发明在棉花冬闲田种植二月兰和紫花苕子，能够改善冬季覆盖降低土壤干燥、风蚀增强、表土流失和扬尘等生态问题。并且通过绿肥翻压增加土壤有机质，且紫花苕子能够通过生物固氮作用减少棉田化肥用量，达到高产增效和低环境代价的目的。一般情况下，翻压绿肥的棉田可不施有机肥，化学肥料用量减少20％～30％。实施例1选择中国农业科学院棉花研究所东场试验站的一处土质均匀的棉田作为试验地，设置10个处理组，分别为在棉花生长后期，即同年9月撒播二月兰、紫花苜蓿、紫花苕子、黑麦草、草木樨、白三叶草、箭舌豌豆、鼠茅草、香豆子、沙打旺十种可以填闲黄河流域冬棉田的绿肥种子。棉田管理过程包括：棉花密度6000株/亩，4月21日以等行距76cm播种，130cm宽膜双行覆盖；小区行长10米，重复3次，共计30个小区。棉花管理同当地常规高产棉田。灌溉方式为漫灌。采用撒播方式播种绿肥，除播种和翻压外，不增加任何人工和物化投入。绿肥越冬率和第二年翻压前单株干物质、科、株高、主要根系在土壤中的深度范围如表1所示。表1将10个实施例进行对比可以发现：二月兰、黑麦草和鼠茅草的相对越冬率较高，因此具有较高的耐寒、耐旱能力；但黑麦草和鼠茅草在第二年翻压前单株干物质相对较低，因此二月兰既耐寒、耐旱，且在第二年翻压前具有较大干物质量(生物量)，因此是最适合填闲冬棉田的绿肥种类。但是二月兰不是豆科作物，不具有生物固氮效果，因此需要与具有生物固氮能力的豆科作物混作，才能达到更好的绿肥效果。10个实施例中有7种豆科作物，具有以下特点：1)7种豆科作物中，紫花苕子和紫花苜蓿翻压前单株生物量相对较大。2)翻压前二月兰平均株高为61.2cm，而紫花苕子、箭舌豌豆为攀援和半攀援生长的作物，白三叶草株高为20.2cm，因此紫花苕子、箭舌豌豆和白三叶草的株高与二月兰差异相对较大，将其与二月兰进行套混种可避免地上部分争夺阳光。3)翻压前二月兰的主要根系在土壤中的深度范围为14.8cm，紫花苕子为80.4cm，草木犀为98.4cm。因此紫花苕子和草木犀的主要根系在土壤中的深度范围与二月兰差异相对较大。有此得出，紫花苕子虽然越冬率相对较低，但其既是豆科作物，单株生物量也相对较大，株高和根系与二月兰差异也较大，因此紫花苕子是最适合与二月兰混作填闲冬棉田的绿肥种类。实施例2选择中国农业科学院棉花研究所东场试验站的一处土质均匀的棉田作为试验地，总亩数18亩，土质相同。在农艺管理措施一致的情况下，试验共设18个处理组，处理组1-18分别采用对应实施例2-1至2-18的播种方式；试验期间，各处理组对棉花和绿肥的管理同于该作物的日常管理。9月初雨后，选择品种纯度≥96％，种子纯净度≥98％，种子发芽率≥80％，种子含水量≤12％的二月兰种子，以及品种纯度≥92％，种子纯净度≥94％，种子发芽率≥75％，种子含水量≤12％的紫花苕子种子进行播种。播种量及播种方式见表2。表2实施例绿肥播种方式二月兰和紫花苕子播种量实施例2-1条播二月兰1kg/亩+紫花苕子1kg/亩实施例2-2条播二月兰1kg/亩+紫花苕子2kg/亩实施例2-3条播二月兰1kg/亩+紫花苕子4kg/亩实施例2-4条播二月兰2kg/亩+紫花苕子1kg/亩实施例2-5条播二月兰2kg/亩+紫花苕子2kg/亩实施例2-6条播二月兰2kg/亩+紫花苕子4kg/亩实施例2-7条播二月兰4kg/亩+紫花苕子1kg/亩实施例2-8条播二月兰4kg/亩+紫花苕子2kg/亩实施例2-9撒播二月兰4kg/亩+紫花苕子4kg/亩实施例2-10撒播二月兰1kg/亩+紫花苕子1kg/亩实施例2-11撒播二月兰1kg/亩+紫花苕子2kg/亩实施例2-12撒播二月兰1kg/亩+紫花苕子4kg/亩实施例2-13撒播二月兰2kg/亩+紫花苕子1kg/亩实施例2-14撒播二月兰2kg/亩+紫花苕子2kg/亩实施例2-15撒播二月兰2kg/亩+紫花苕子4kg/亩实施例2-16撒播二月兰4kg/亩+紫花苕子1kg/亩实施例2-17撒播二月兰4kg/亩+紫花苕子2kg/亩实施例2-18撒播二月兰4kg/亩+紫花苕子4kg/亩当采用条播时，棉花采用等行距种植，每行棉花行间条播3行绿肥。当采用撒播时，将绿肥种子均匀撒播棉花的全部行间，播种深度为1～2cm。套播的绿肥管理措施同棉花单作，不再另行施肥、灌溉、中耕、病虫害防治等措施。在翌年四月中下旬，棉花播种前10天对绿肥进行翻压。采用还田机将棉花秸秆和绿肥粉碎后直接还田。棉花播种前的旋耕、镇压会将绿肥翻压于耕层内，不露出地面即可。翻压前绿肥每公顷生物量见表3。表3实施例每公顷绿肥干物质量(kg/hm2)实施例2-12037.4实施例2-22556.9实施例2-32434.3实施例2-41897.8实施例2-51576.4实施例2-61264.7实施例2-71693.2实施例2-81378.4实施例2-91052.2实施例2-101896.3实施例2-111956.6实施例2-121809.0实施例2-132223.8实施例2-142475.6实施例2-152698.0实施例2-161726.6将上述实施例进行比较，实施例2-2和实施例2-15的绿肥翻压时单位面积干物质量最大，说明采用条播时，最适播种量为二月兰1kg/亩+紫花苕子2kg/亩；采用撒播时，最适播种量为二月兰2kg/亩+紫花苕子4kg/亩。实施例3选择中国农业科学院棉花研究所东场试验站的一处土质均匀的棉田作为试验地。试验设置棉花单作、棉花/二月兰套作、棉花/二月兰+紫花苕子三种种植制度和75％、100％氮肥2个施肥水平，共计6个处理组。其中，实施例3-1和3-2对应：套播二月兰和紫花苕子+75％氮肥、套播二月兰和紫花苕子+100％氮肥的情况。对比例3-1至3-4对应：无套播绿肥+75％氮肥、无套播绿肥+100％氮肥、套播二月兰+75％氮肥、套播二月兰+100％氮肥的情况。试验设置见表4。其中，100％氮肥的用量为尿素(以下简称n)225.0kg/hm2，所有小区磷肥和钾肥使用量为p2o5102kg/hm2、k2o102kg/hm2。小区面积为70m2，小区之间采用防水隔板进行隔离防止渗水渗肥。棉花密度为6000株/亩，二月兰播种量为2kg/亩，紫花苕子播种量为4kg/亩，采用撒播方式。棉花田间管理同常规高产田。表4棉花收获时测试小区产量。绿肥于翻压前、棉花苗期、蕾期、开花期、花铃期、吐絮期、收获后以及灌溉后和降雨后，用土壤溶液取样器收集2m深处土壤溶液样品，带回实验室用半微量凯氏法测定土壤有机质含量、土壤全氮含量和土壤碱解氮含量。结果见表5。表5将6个处理组进行对比，可以得出在冬闲田种植绿肥可以提高棉花产量和土壤肥力的结论。具体地，采用棉花套作二月兰和紫花苕子的种植模式，比棉花套作二月兰的种植模式的产量更高，提升棉田肥力的效果更好。与对比例3-2相比，实施例3-2在减少25％尿素的情况下，产量增加384kg/hm2，土壤有机质含量增加18.56％，土壤全氮含量增加17.03％，土壤碱解氮增加22.27％。可见棉花套作二月兰和紫花苕子是一种能够在减少化肥用量情况下，增加棉花产量，提升土壤质量的种植模式。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页12