一种大豆-水稻轮作区秸秆还田与精准施肥协同栽培方法与流程

本发明属于稻豆轮作栽培，尤其属于一种大豆-水稻轮作区秸秆还田与精准施肥协同栽培方法。

背景技术：

1、稻豆轮作是我国长江中下游、黄淮产区核心水旱轮作模式，兼具粮油稳产、土壤培肥功能，当前农业绿色转型背景下，秸秆全量还田与化肥减施是该产区生产的核心管控目标，行业核心需求为实现秸秆养分高效利用与作物产量稳定的协同。

2、当前主流技术之一为区域统一秸秆还田配套固定比例化肥减量技术，其工作原理为根据区域多年平均秸秆还田量，统一设定15%~25%的化肥施用减量比例，生产中无需额外检测，直接按固定方案执行，该技术操作难度低，适合规模化生产推广，在基层应用普及率较高。但该技术未考虑不同田块土壤墒情、地力水平的差异对秸秆腐解速率的影响，无法匹配秸秆养分的实际释放进度，易出现秸秆腐解前期氮素竞争抑制作物苗期生长，或后期养分过剩导致淋失、作物贪青晚熟的问题，且未纳入轮作跨季养分结转核算，造成秸秆养分资源浪费。

3、另一类主流技术为单季测土配方施肥技术，其工作原理为作物播种前采集土壤样品测定速效养分含量，结合目标产量确定当季施肥总量，相较于固定减量模式精度明显提升。但该技术仅测定作物播种前的土壤静态养分含量，未覆盖秸秆还田后整个作物生育期的养分动态释放过程，同时未区分秸秆释放养分与化肥养分的有效性差异，直接按等养分比例扣减化肥用量易出现施肥偏差，且未建立跨轮作周期的养分滚动核算机制，无法实现两季作物养分的连续统筹利用。

4、上述现有技术均难以适配稻豆水旱轮作体系下秸秆腐解节律差异大、养分跨季结转效应显著的特点，无法满足秸秆养分高效利用、化肥精准减施与作物稳产的协同需求，亟需对应的技术方案突破现有技术瓶颈。

技术实现思路

1、针对现有稻豆轮作秸秆还田下养分供需错配、跨季养分核算偏差大、化肥减施精度低的不足，本发明提供了一种大豆-水稻轮作区秸秆还田与精准施肥协同栽培方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种适用于长江中下游及黄淮地区水稻土或潮土的大豆-水稻轮作区秸秆还田与精准施肥协同栽培方法，以跨季连续养分结转台账为核心，基于秸秆释放养分当量与化肥扣减量的动态滚动算法实现养分动态对冲，包括以下步骤：

4、s1：前茬大豆收获后，将大豆秸秆粉碎至长度小于5cm，均匀撒施于田面，施入腐解菌剂后旋耕混匀，旋耕深度为15cm~20cm，调节墒情至田间持水量的60%~70%，还田后在独立采样区按腐解前期密集、后期稀疏的时间节点定期采集土样和秸秆袋样品，测定秸秆失重率及土壤速效养分含量，据此拟合得到该田块秸秆养分释放动态曲线，并计算各时段秸秆氮磷钾释放量；

5、s2：水稻移栽前，以当地测土配方施肥推荐量或常规栽培条件下的基肥用量为常规基肥推荐量，确定水稻全生育期氮磷钾总需求量，根据s1所得秸秆养分释放动态曲线，外推预测移栽后至分蘖期前的秸秆氮磷钾释放量，分别乘以独立设置的当量系数折算为化肥养分扣减量，从水稻基肥中对应扣除，其中，基肥实际施氮量按式（ⅰ）计算：式中为基肥实际施氮量，为常规基肥推荐量，为基肥系数且取值为0.5~0.8，为分蘖期前秸秆预测释氮量，为氮当量系数且取值为0.3~0.7，当计算得到的低于的30%时，按的30%作为基肥实际施氮量，且未能在基肥中扣减的秸秆养分当量计入所述跨季养分结转台账；

6、磷肥实际施磷量为常规基肥推荐磷量减去秸秆预测释磷量与磷当量系数之积，钾肥实际施钾量为常规基肥推荐钾量减去秸秆预测释钾量与钾当量系数之积，磷、钾肥扣减后的实际施用量均不低于各自常规基肥推荐量的30%，未能在基肥中扣减的磷、钾养分当量计入所述跨季养分结转台账；

7、s3：水稻移栽后，于分蘖期、拔节孕穗期、灌浆期前分别对秸秆养分释放量进行动态复核，所述动态复核通过取回独立采样区中的秸秆袋样品测定秸秆失重率和养分含量，并在相应追肥节点前至少5日完成；

8、以当地测土配方施肥推荐的各生育期追肥氮量为基准，追肥实际施氮量为当期追肥推荐氮量减去当期实测秸秆释氮量与氮当量系数之积，并减去s2记入的对应结转扣减额，若扣减后计算值小于当期追肥推荐氮量的10%，则按当期追肥推荐氮量的10%施用，磷、钾肥按相同规则独立扣减，并设置各自对应最低保障施用量，同时记录每次实际施肥量与实测秸秆释放量，形成逐期滚动修正的养分结转台账；

9、s4：水稻收获后，将水稻秸秆粉碎至长度小于5cm后直接还田，施加尿素调节碳氮比至25:1~30:1，旋耕混匀后调节墒情，还田后在独立采样区按腐解前期密集、后期稀疏的时间节点测定水稻秸秆腐解率与土壤速效养分含量，其中，设置与主施尿素区碳氮比一致但施用同位素标记尿素的对照样区，通过同位素示踪扣除尿素氮贡献，确定水稻秸秆自身释放的养分量，调节碳氮比所用尿素氮单独记账，不计入养分结转余额，将水稻秸秆实际释放的养分计入同一跨季养分结转台账，作为下一季大豆施肥的可用养分余额；

10、s5：大豆播种前，根据水稻秸秆结转的养分余额配置大豆基肥，基肥仅包含磷钾肥、钼肥与硼肥，不含氮素组分，播种后苗期仅一次性施用尿素，苗期施氮量为大豆苗期需氮量减去养分结转台账中水稻秸秆结转的有效氮余额；若计算值小于大豆苗期需氮量的10%，则按10%施用，否则按计算值施用；鼓粒期视长势叶面喷施磷钾肥；

11、s6：轮作周期结束后，将秸秆养分释放动态曲线的模型预测值与同一田块实测值进行比较，根据两者误差修正下一轮周期的当量系数与释放速率参数，实现逐年自校正。

12、优选的，s1和s4中所述采样时间节点均包括还田后第1、3、5、7、14、21、28天，每个时间节点的采样点不少于5个，每组样品设置3次平行重复；所述秸秆养分释放动态曲线采用logistic模型或指数衰减模型拟合。

13、优选的，s1中所述腐解菌剂为枯草芽孢杆菌与黑曲霉的复合菌剂，有效活菌数不低于2亿/g，施用量为每公顷15kg~30kg。

14、优选的，所述氮、磷、钾的当量系数独立设置，其中氮当量系数为0.3~0.5，磷当量系数为0.4~0.6，钾当量系数为0.6~0.8；不同生育期、不同秸秆类型的当量系数独立设置。

15、优选的，s1和s4中土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤有效磷采用olsen法测定，土壤速效钾采用乙酸铵浸提火焰光度法测定。

16、优选的，各生育期施肥量核算时，分别计算氮、磷、钾的独立扣减量，再汇总形成当期完整施肥方案，不同养分的扣减流程互不干扰。

17、优选的，s4中水稻秸秆还田后调节墒情至田间持水量的55%~65%，旋耕深度为15cm~20cm。

18、优选的，s5中鼓粒期喷施的磷钾肥为磷酸二氢钾溶液，喷施次数为1~2次，两次喷施间隔时间为7天~10天。

19、优选的，s6中模型预测值与实测值的误差超过10%时，对应调整该养分类型的当量系数与释放速率参数，调整幅度与误差大小正相关，其中，当相对误差为10%~20%时，当量系数调整幅度为0.02~0.05，当相对误差超过20%时，当量系数调整幅度为0.05~0.10。

20、优选的，所述独立采样区设置于主种植区内或与主种植区相邻，面积不低于大田面积的3%，腐解监测期间，独立采样区执行与主种植区相同的秸秆还田量、旋耕深度、墒情管理和水分管理操作；

21、s1腐解监测期内独立采样区不进行施肥操作，s4腐解监测期内独立采样区施加与主种植区相同用量和种类的尿素以调节碳氮比，并在其内部另设施用同位素标记尿素的对照样区，腐解监测期结束后，独立采样区并入主种植区，按与主种植区相同的施肥方案执行后续作物施肥，所述对照样区仅用于腐解监测期内的同位素示踪测量，不参与产量统计。

22、本发明具有如下有益效果：

23、本发明通过田块原位秸秆腐解监测拟合专属养分释放动态曲线，结合不同养分、不同生育期独立设置的养分当量系数折算化肥扣减量，并在作物各追肥节点前开展动态复核调整施用量，实现作物生育期内养分供需的精准匹配，有效解决了现有固定比例化肥减施技术未考虑田块异质性、秸秆养分释放与作物需肥节律错配导致的苗期抑长、后期养分流失或贪青晚熟的问题。

24、本发明建立跨稻豆轮作周期的连续养分结转台账，同时采用同位素示踪技术区分水稻秸秆自身释放养分与调节碳氮比施用的外源尿素养分，实现两季作物秸秆养分的统筹利用与核算精度提升，有效解决了现有单季测土配方施肥技术未覆盖跨季养分结转、秸秆养分核算偏差较大导致的养分资源浪费问题。

25、本发明在轮作周期结束后对比模型预测值与田块实测值，逐年修正养分当量系数与释放速率参数，形成可迭代优化的自校正机制，可长期适配不同田块的地力与腐解条件变化，有效解决了现有技术参数固定、长期施用适配性逐步下降的问题。

26、本发明适配长江中下游及黄淮地区水稻土、潮土类型的所有大豆-水稻轮作生产场景，无需额外配置高端检测设备，操作流程契合现有基层农技推广习惯，既适用于小农户分散种植的生产需求，也可对接规模化种植主体的数字化农田管理体系，具备较高的推广应用价值。