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一、技术概述
(一)技术基本情况
2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出“中国将力争2030年前达到二氧化碳排放峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的郑重承诺,而2030和2060年也成为我国各行业完成“双碳”承诺任务的最终时间表。与工业、交通、城市居民生活等行业碳排放刚性需求不同,农业尤其是种植业的碳排放具有更大的弹性和可调控空间。水稻品种的改良使得水稻生物量大幅度提升,这也带动了稻田生态系统固碳潜力的大幅度提升。如何最大限度发挥作物固定的碳在碳中和战略中的正面作用对农业固碳减排意义重大,而水稻秸秆的利用则成为其中的关键。
据江西省第二次全国污染源普查技术报告显示,当前我省90%以上的水稻秸秆通过直接还田进行资源化利用,提高还田秸秆的碳转化效率对整体提升我省稻田土壤有机碳含量、提高稻田产能和固碳能力具有重要意义。针对当前还田秸秆碳转化效率长期维持在10%左右的技术瓶颈,本技术在吸收添加腐解菌、配施生石灰、调节碳氮比等促进秸秆腐解、消减秸秆还田负面影响技术的基础上,以双季秸秆高效还田为出发点,通过优化绿肥、畜禽粪便、秸秆等有机肥季内和周年组合,构建双季稻周年秸秆+固碳增汇技术模式,促进秸秆碳向土壤转化累积,实现固碳、增汇、丰产、增效的统一。
(二)技术示范推广情况
本技术的核心技术秸秆+畜禽粪便季内配施,秸秆+绿肥、秸秆与粪肥周年优化组合技术已在我省大面积应用,2018年以来,累计推广应用895万亩,累计新增经济效益192695.07万元,稻田净碳汇125.3万吨。该技术为本地区高肥力稻田的化肥减施增效、可持续发展和农业固碳减排做出了重大贡献。
(三)提质增效情况
本技术可以在替代化肥用量10%-20%的条件下,维持水稻高产稳产,土壤养分含量保持平衡,有机质含量稳步提升,其中化肥利用效率提高8-13%,亩均增产70-115公斤/亩,新增净碳汇效应0.11-0.17吨/亩,土壤有机质含量年提高0.4-0.6g/kg,具有显著的减少化肥施用、固碳减排、丰产增效、培肥土壤的作用。
(四)技术获奖情况
江西双季稻丰产固碳增汇养分管理技术集成应用,全国农牧渔业丰收奖一等奖,2019。
双季稻增碳促肥增汇养分管理技术集成应用,获2017-2018年度江西省农牧渔业技术改进奖一等奖,2019。
二、技术要点
本技术包含4项秸秆促腐减毒单项技术,4套秸秆+绿肥、畜禽粪便双季稻周年优化组合技术模式,具体模式如下:
1、秸秆促腐减毒单项技术
氮肥前移基施秸秆调氮促生还田技术:改氮肥基蘖穗施用比例为6:2:2,优化水稻返青期的氮素供应,加快秸秆腐解和秧苗返青成活。
生石灰调理秸秆减毒促腐还田技术:稻田耕翻后撒施生石灰20-30kg/亩,中和秸秆腐解排放的酚酸等有害物质,阻控稻田土壤酸化。
机械化粉碎深翻秸秆快腐还田技术:水稻收割机加装秸秆粉碎设备,粉碎深翻还田,加快秸秆腐解,避免大块秸秆残留田面影响秧苗生根返青。
秸秆粪肥(商品有机肥)配施促碳转化技术:秸秆粉碎配施腐熟鲜猪粪500kg/亩或商品有机肥100 kg/亩混合还田,优化土壤微生物类群,提高秸秆碳向土壤转化的效率。
2、双季稻秸秆+周年优化组合技术模式
早稻绿肥+晚稻(秸秆全量还田+腐熟鲜猪粪500kg/亩)+秸秆冬盖还田(套播绿肥);
早稻绿肥+晚稻(秸秆全量还田+商品有机肥100 kg/亩)+秸秆冬盖还田(套播绿肥);
早稻腐熟鲜猪粪1000kg/亩+晚稻(秸秆全量还田+商品有机肥100 kg/亩)+秸秆冬盖还田;
早稻腐熟鲜猪粪1000kg/亩+晚稻(秸秆全量还田+鲜猪粪500 kg/亩)+秸秆冬盖还田;
3、主要技术要点
(1)紫云英的种植与还田
在晚稻收割前10-25天播种,播种量约1.5-2.5公斤/亩。播前适当灌水,待紫云英扎根出芽后排干田面水。晚稻收获后根据田块大小,以开沟机每隔5-8米开十字沟、“井”字沟和环田沟,沟宽和沟深分别约20 cm,满足紫云英生长期排灌需求(图1)。
在3月下旬至4月上旬紫云英盛花期翻压,在早稻插秧前留出充分的腐解时间。人工移栽田提前7天左右翻压,抛秧稻田提前9天左右翻压,直播稻田提前12天左右翻压。紫云英翻压量为1500-2500公斤/亩。翻压前可以配合施用含碳酸钙类石灰质物质(石灰石粉、碱渣)40 kg/亩,以机械翻压至15厘米左右深度,晒2天左右灌浅水3-5厘米,促进紫云英分解,提高有机物质的腐熟度(图2)。
(2)早稻移栽前猪粪安全施用
腐熟猪粪通过干湿分离、堆沤发酵等方式完全腐熟,含水量低于50%(图3)。在早稻移栽前7-10天施用腐熟猪粪,施用量为鲜重1000 kg/亩(含水率约60%-70%)。猪粪以机械翻压至15厘米左右深度,可以配合施用含碳酸钙类石灰质物质(石灰石粉、碱渣)40 kg/亩。施用猪粪时应提前堵缺关水,防止因降雨或耕作时田面水外溢污染水体。
(4)早稻秸秆全量还田
采用收获、秸秆粉碎与喷撒一体化农机收获早稻秸秆,粉碎后均匀覆盖田间,留茬高度5厘米左右。然后在秸秆上洒施尿素5 kg/亩左右,调整秸秆碳氮比,促进秸秆腐解(图4)。建议同时配施含碳酸钙类石灰质物质(石灰石粉、碱渣)40 kg/亩左右,消减秸秆腐解产生的酚酸对秧苗的毒害作用。配施氮肥和石灰质物质后尽快灌水,以机械翻压至15厘米左右深度,在第一遍翻耕整地时建议不要单独使用旋耕机,防止稻草聚集在土壤表面影响晚稻生长。
(5)晚稻秸秆冬盖还田技术
晚稻季可在晚稻勾头后排水晒田,以利于晚稻机收。对于采用晚稻套种紫云英的模式,在紫云英扎根出芽后排干田面水,确保机收时土壤田间持水量在50%以下,增强土壤的机械支撑强度,减少机收对紫云英的机械损伤。晚稻机收时控制留茬高度为20-30厘米,稻草粉碎撒施覆盖还田,促进紫云英的生长,在第二年早稻种植前将覆盖的晚稻秸秆与紫云英一并翻压还田(图5)。对于采用冬闲的模式,晚稻收获时稻草有充足的腐解时间,可不加粉碎,直接覆盖还田,留茬高度也没有特殊要求。
三、适宜区域
省内无明显障碍因子的双季稻田。
四、注意事项
腐熟猪粪的使用过程中应限量施用,避免环境风险;加强田间水分管理,避免氮磷养分流失,适当增加基肥化肥氮的施用比例,避免后期氮肥过剩导致贪青晚熟。
五、技术依托单位
1、江西省红壤及种质资源研究所
地址:南昌市高新区高新五路689号
邮编:330029
联系人:李大明
电话:15870029480
邮箱:lid_2005@126.com
2.江西省农业生态与资源保护站
联系地址:南昌市东湖区省政府大院东二路2号
邮政编码:330046
联系人:熊江花
联系电话:13970086210
电子邮箱:jxnyb@126.com