一種用于沙漠化土地治理的作物種植方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于沙漠化土地治理的作物種植方法，在沙漠化土地中安裝設備、鋪設管路；在沙漠化土地中進行滴灌管淺埋，采用耐密高產品種實施寬窄行免耕加密種植，以滴灌管為軸心采取行距調整實現原茬窄行種植，一次完成秸稈切割、行下深松、精量點播、覆土鎮(zhèn)壓的免耕種植；灌出苗水、除草，病蟲害防治；全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥，即在播種后，作物生長發(fā)育全過程實行以灌溉水為載體溶解的全營養(yǎng)元素均衡施肥，分階段使用不同水溶性肥料，隨滴灌施入作物根部至作物收獲。本發(fā)明通過脈沖式間歇輪灌手段為作物生育期全營養(yǎng)元素均衡精準高效施肥提供了保證，沙漠化土地應用本方法使作物獲得高產，并經過3～10年交替循環(huán)使沙漠化土地得到根本治理。
【專利說明】一種用于沙漠化土地治理的作物種植方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于沙漠化土地治理的作物種植方法。

【背景技術】
[0002] 北方干旱地區(qū)，由于降雨量小、季節(jié)性分布不均、蒸發(fā)量大、植被破壞，使土地沙漠 化日趨嚴重?，F行的耕作方式，使冬、春季節(jié)大面積耕地裸露，特別是果實在沙土中的一年 生耐旱作物如：花生、馬鈴薯、地瓜等，收獲后的耕地與沙漠無異，使生態(tài)環(huán)境進一步惡化， 沙塵暴頻發(fā)、沙塵飄移覆蓋新的耕地，加大土地沙漠化面積，作物種植產量下降，進一步影 響國家糧食安全。
[0003]目前在干旱地區(qū)普遍推廣使用膜下滴灌節(jié)水增糧種植技術，取得一定成效。但這 種方法地膜要用土埋壓，北方沙地春季多大風，沙土風干后易被刮走，使無埋壓地膜刮起， 失去覆膜作用；地膜在田間不易回收、造成耕地白色污染，多年積累導致種子無法發(fā)芽出 苗。施肥采取的是播種時施入種肥和后期隨滴灌追肥的集中施肥方法，由于肥料是集中施 用，沙土保水、保肥能力差，遇到暴雨易流失，造成作物營養(yǎng)不足、肥料利用率低并污染環(huán) 境。灌水是憑經驗分次灌溉的形式，使用的滴灌管，在靠近主管道、地勢低處出水量大，遠 處、地勢高處出水量小，造成水、肥不勻，作物長勢不整齊，產量潛力不能充分發(fā)揮。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術中沙漠化土地的特點和膜下滴灌種植存在造成水、肥不勻，作物長 勢不整齊等不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠很好解決沙化土壤不保水、保 肥難題、使沙漠化土地治理的同時獲得作物高產的用于沙漠化土地治理的作物種植方法。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0006] 本發(fā)明一種用于沙漠化土地治理的作物種植方法，包括以下步驟：
[0007] 在沙漠化土地中安裝設備、鋪設管路；
[0008] 在沙漠化土地中進行滴灌管淺埋，采用耐密高產品種實施寬窄行免耕加密種植， 以滴灌管為軸心采取行距調整實現原茬窄行種植，不進行土壤耕翻作業(yè)，一次完成秸桿切 害!]、行下深松、精量點播、覆土鎮(zhèn)壓的免耕種植，滴灌管間距1〇〇?140cm，種植行距30? 50cm ；
[0009] 灌出苗水、除草，病蟲害防治；
[0010] 全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥，即在播種后，作物生長發(fā)育全過程實行以灌溉水 為載體溶解的全營養(yǎng)元素均衡施肥，在作物斷乳期以后根據作物生長發(fā)育規(guī)律對養(yǎng)分需 求，分階段使用不同水溶性肥料，隨滴灌施入作物根部至作物收獲，完成一次種植過程。
[0011] 寬窄行免耕加密種植第一年時鎖定滴灌管與兩側行之間距離，收獲時留15? 30cm高茬，秸桿還田；第二年使用免耕播種機在第一年根茬外側種植；第三年在第一年根 茬內側種植。
[0012] 全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥采用自動控制管理，通過埋設在作物根部的傳感器 實時檢測采集各種數據，并將數據傳送給處理器處理后，發(fā)出執(zhí)行指令。
[0013] 傳感器包括張力計，埋深4?7cm的張力計用于檢測淺表層土壤濕度；埋深25? 40cm的張力計用于檢測根系主要分布區(qū)內的土壤濕度，土壤濕度低于規(guī)定值時自動啟動滴 灌設備，執(zhí)行脈沖式間歇輪灌程序實現灌溉，使5?30cm 土層始終保持在最佳濕度范圍。
[0014] 傳感器包括根部的EC值傳感器，對根部養(yǎng)分濃度進行檢測，當根部養(yǎng)分濃度低于 動態(tài)指標范圍時，自動啟動施肥機和滴灌設備，執(zhí)行脈沖式間歇輪灌程序進行施肥、灌水， 同時對加入主管道內的肥料EC值進行抽樣檢測，并與根部數據對比分析，判斷肥料施入 量；肥料施入量高于動態(tài)指標時，發(fā)出停止設備運行指令。
[0015] 脈沖式間歇輪灌程序是在種植地塊內設計若干灌水小區(qū)，每個灌水小區(qū)每次滴灌 2?10分鐘，每次滴灌間隔1?3小時。
[0016] 傳感器包括埋設在根部的土壤PH值傳感器，實時檢測根部酸堿度變化，依據植物 根系喜弱酸環(huán)境的特性，當根部土壤PH值高于規(guī)定值時，對根系微環(huán)境進行自動滴酸；滴 酸量通過抽檢加入主管道（酸溶液PH值與田間根部PH值比對計算獲得。
[0017]傳感器包括埋設在根部的溫度傳感器，實時采集土壤溫度變化，當土壤溫度過高 時啟動滴灌系統(tǒng)灌水降溫。
[0018] 滴灌管淺埋為：播種機械在寬窄行精量點播播種機基礎上，加裝滴灌管卷盤支撐 架、開溝鏵、滴灌管導向定位器以及覆土板，一次完成滴灌管鋪設淺埋、精量點播以及覆土 鎮(zhèn)壓工序，其中滴灌管淺埋深度為5?15cm，鋪設滴灌管時滴孔向上，不覆地膜。
[0019] 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點：
[0020] 1.本發(fā)明采取優(yōu)化集成的方法使上述技術有機結合，互為依托，其中智能自動控 制技術是實現脈沖式間歇輪灌的手段，脈沖式間歇輪灌技術為作物生育期全營養(yǎng)元素均衡 精準高效施肥提供了保證。
[0021] 2.本發(fā)明方法中滴灌管淺埋與全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥技術是寬窄行免耕 加密種植實施的前提，滴灌管淺埋避免了殘留地膜下茬無法免耕播種的影響，全生育期全 營養(yǎng)均衡施肥解決了現有免耕種植追肥困難，造成后期脫肥結實率低，籽粒不飽滿的問題， 實現增加密度提高群體產量。特別是保水、保肥性差，營養(yǎng)貧乏的沙漠化土地應用這一種植 方法使作物獲得高產，并經過3 -10年交替循環(huán)使沙漠化土地得到根本治理。

【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明用于沙漠化土地治理的作物種植方法，包括以下步驟：
[0023] 在沙漠化土地中安裝設備、鋪設管路；
[0024] 在沙漠化土地中進行滴灌管淺埋，采用耐密高產品種實施寬窄行免耕加密種植， 以滴灌管為軸心采取行距調整實現原茬窄行種植，不進行土壤耕翻作業(yè)，一次完成秸桿切 害I]、行下深松、精量點播、覆土鎮(zhèn)壓的免耕種植，滴灌管間距100?140cm，種植行距30? 50cm ；
[0025] 灌出苗水、除草，病蟲害防治；
[0026] 全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥，即在播種后，作物生長發(fā)育全過程實行以灌溉水 為載體溶解的全營養(yǎng)元素均衡施肥，在作物斷乳期以后根據作物生長發(fā)育規(guī)律對養(yǎng)分需 求，分階段使用不同水溶性肥料，隨滴灌施入作物根部至作物收獲，完成一次種植過程。
[0027]本實施例中，選擇在科爾沁沙地南緣的遼寧省彰武縣章古臺鎮(zhèn)清泉村進行玉米種 植，以具體說明本發(fā)明的種植方法。清泉村是典型的沙丘地。經過土地平整、耕整土地、設 備安裝、鋪設管路、密植播種及滴灌管淺埋、管線連接、高壓調試、灌出苗水、封閉除草、中耕 培土、病蟲害防治、全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥、智能自動控制管理、收獲等過程完成第 一年種植；第二年以后使用原有的滴灌設施，以滴灌管為軸心加、減行距錯位深松免耕加密 播種。
[0028] 土地平整：在細致測量基礎上進行田間規(guī)劃，明確路、橋、涵及輸水管路、灌水小區(qū) 的位置。平整首先要剝離地表30cm 土層集中堆放（特別是低洼處表層土壤養(yǎng)分含量高切 勿埋入地下），待土地平整后鋪回地表；其后在進行平整作業(yè)，若地勢落差較大，在不影響 機械化耕種的前提下，可實行灌水小區(qū)分別平整，單一灌水小區(qū)內高低落差控制在最小，粗 平后使用激光平地機精細平整更好。達到灌水小區(qū)內高低落差小于l〇〇cm。
[0029]耕整土地：土地平整過程中由于工程機械碾壓，使土地緊實，要進行耕整作業(yè)。選 用翻轉犁進行深翻作業(yè)，深度不超過30cm，翻后耙平、耙碎達到播種要求。
[0030] 設備安裝：種植使用的滴灌首部是公司采取工業(yè)化設計、標準化生產的集成產品。 包括智能控制柜、過濾器、施肥罐、施肥機等設備，現場只需連接電源、進水、出水、傳感器、 控制線路即完成首部設備安裝。
[0031]鋪設管路：主管道是田間永久性管道，同步鋪設田間電磁閥控制電纜。鋪設原則是 靠近路邊便于田間機械作業(yè)和管道維護，選擇高處垂直坡向，北方凍土地區(qū)要防止管道凍 裂和凍堵。解決辦法是鋪設管道時留有落差，在最低點安裝排水閥和排水井凍前排空管道 積水，這種設計在灌溉期間還便于清洗管道，也可在低處留下抽水口，收獲后使用拖拉機帶 動小水泵抽空管道內積水。這樣鋪設管路深度以田間深耕作業(yè)不傷害管道為基準，一般深 度不小于50cm，每個灌水小區(qū)留出水口與支管連接。支管走向垂直于主管，開溝25cm，少量 填埋保證播種作業(yè)機械通過。
[0032] 管路鋪設完成要連接試水，檢查是否漏水后填埋管道。對碾壓地段進行旋耕，恢復 播種狀態(tài)。
[0033]密植播種及滴灌管淺埋：播種機械是在寬窄行精量點播播種機基礎上，加裝滴灌 管卷盤支撐架、開溝鏵、滴灌管導向定位器、覆土板等裝置。一次完成滴灌管鋪設淺埋、精量 點播、覆土鎮(zhèn)壓等工序。滴灌管淺埋深度為地表下8cm，鋪設滴灌管要讓滴孔向上，便于沖洗 滴灌管中的沉積物。播種機械播種同時要對地頭、支管附近等漏播部分進行人工補種。
[0034]本實施例采用壓力補償式滴灌管，淺埋深度控制在5?15cm，最佳深度8?10cm。 滴灌管在播種同時淺埋地表下5?15cm，滴孔間距20?40cm，滴灌管壁厚不小于0. 5mm， 單孔出水量0. 5?1. 2L/h，優(yōu)點在于：克服中耕覆土淺埋保水性差的不足，發(fā)揮沙土中無毛 細作用的特性，使保水效果提高（淺埋深度小于5cm由于蒸騰作用水分容易損失）；解決耕 作層以下淺埋播種后出苗用水及作物生長期間滴灌管堵塞不易發(fā)現、維護困難問題（埋深 在25cm以上時不容易發(fā)現滴灌管堵塞的問題，且維護困難）；保護滴灌管，防止陽光直射老 化，延長滴灌管使用年限；當埋深在8?15cm時，苗后可在滴灌管上部表層行間進行機械除 草作業(yè)。
[0035]密植品種選擇抗逆性強、熟期適中、株型收斂、耐密植的"先玉335"為種植品種； 發(fā)芽率95%、種子凈度98%。采用寬窄行滴灌管淺埋種植方式，壟距110cm、行距40cm、株 距23cm，播深4cm。種植密度為收獲株數7. 5萬株/公頃，播種量加15%田間損失。
[0036] 播種后立即按灌水小區(qū)進行滴灌管與支管連接，完成一個調試一個，采取人工手 動高壓調試，水壓是正常壓力的2倍運行2小時，檢測管路是否有漏點，并及時修復，同時逐 一清洗主管、支管、滴灌毛管。全部檢測結束恢復正常水壓，開啟智能自動控制系統(tǒng)進行種 子發(fā)芽、出苗水灌溉，一般三天時間可滿足出苗用水需求，關閉系統(tǒng)停止灌溉。
[0037] 封閉除草：沙化土地雖然雜草較少仍需進行封閉除草，施用時間是播種后3天內 以早為好，除草劑公頃用量為=90%乙草胺1.8kg+75%噻吩磺隆30g加水250L噴藥機噴 灑，噴頭距離地面60cm ;噴藥時要注意往復結合，保證不重噴、不漏噴，各噴頭噴量一致、霧 化均勻，禁止大風天氣作業(yè)。
[0038] 中耕培土：第一年種植要進行三次中耕培土作業(yè)，玉米三葉一心期進行第一次淺 松，用主桿尺在壟溝中心位置，深度15cm，兩側加小桿尺位置在苗帶外側7cm，深度10cm ;第 二次在玉米五葉一心期進行，機械與第一次相同，主桿尺加深至25cm，小桿尺加深至15cm ; 最后一次在玉米拔節(jié)前，每個壟溝一個中耕培土鏟，使土壤培到玉米外側根部。
[0039] 病蟲害防治：沙土地種植玉米病蟲害較少，可根據田間發(fā)生情況采取靈活措施； 種子采用低毒、無殘留種衣劑拌種，若喇叭口期田間玉米螟成蟲發(fā)生量大，公頃使用2. 5% 高效氯氟氰菊酯水乳劑300ml，用自走式高架噴藥機噴霧防治。
[0040] 全生育期全營養(yǎng)均衡施肥智能自動控制管理：本發(fā)明與目前推廣的水肥一體不同 的是：播種時不施用肥料，作物生長發(fā)育全過程實行以灌溉水為載體溶解全營養(yǎng)元素均衡 施肥的方法。在玉米二葉一心以后根據作物生長發(fā)育規(guī)律對養(yǎng)分需求，分階段使用不同全 水溶性肥料，隨滴灌施入作物根部，由于無種肥施用，沒有燒苗和暴雨造成的流失，是一種 在自然條件下以沙土為栽培基質的精準高效施肥技術。
[0041] 根據高產玉米各生育期生長發(fā)育對水分、養(yǎng)分需求數據庫建立多因子動態(tài)指標模 型，通過埋設在玉米根部的傳感器實時檢測采集各種數據，并將數據傳送給模糊控制處理 器存儲、計算、比對分析發(fā)出執(zhí)行指令。
[0042] 本發(fā)明通過傳感器采集作物根部的土壤張力、溫度、EC值、硝酸根值、PH值等參 數，傳輸給模糊控制處理器通過計算、分析、判斷發(fā)出指令，控制水泵、電磁閥、施肥機進行 灌水、施肥，是一種集時間控制、指標控制、反饋控制于一體的智能控制系統(tǒng)，實現全程自動 化、程序化、智能化。同時系統(tǒng)通過計算機與互聯(lián)網相連接，實現全球范圍的遠程監(jiān)控與操 作。
[0043] 本實施例在全生育期全營養(yǎng)均衡施肥智能自動控制管理中采用以下傳感器：埋深 4?7cm (本實施例為5cm)張力計檢測淺表層土壤濕度、埋深25?40cm (本實施例為30cm) 張力計檢測根系主要分布區(qū)內的土壤濕度，土壤濕度較低時會自動啟動滴灌系統(tǒng)，執(zhí)行脈 沖式間歇輪灌程序實現灌溉，使5?30cm土層始終保持在最佳濕度范圍。
[0044] 根部的EC值、硝酸根值傳感器是對根部養(yǎng)分濃度進行檢測，當根部養(yǎng)分濃度低于 動態(tài)指標范圍時，系統(tǒng)會自動啟動施肥機和滴灌設備，執(zhí)行脈沖式間歇輪灌程序進行施肥、 灌水，同時對加入管道內的肥料EC值進行抽樣檢測，并與根部數據對比分析，判斷肥料施 入量；高于動態(tài)指標時，會發(fā)出停止設備運行。
[0045] 埋設在根部的土壤PH值傳感器實時檢測根部酸堿度變化，依據植物根系喜弱酸 環(huán)境的特性，當根部土壤PH值偏高時對根系微環(huán)境進行自動滴酸，降低根部PH值，保持最 佳根系微環(huán)境。滴酸量是通過抽檢加入管道酸溶液PH值與田間根部PH值比對分析計算獲 得。
[0046] 施用肥料N、P、K(氮、磷、鉀）及中、微量元素比例在各生長發(fā)育階段不同，玉米二 葉一心期前依靠母體養(yǎng)分可滿足生長發(fā)育；在二葉一心期開始少量施肥，保證玉米安全渡 過營養(yǎng)臨界期，施用N、P、K為1:1:1比例的肥料并配合鋅肥為主的微量元素肥料，肥料純量 控制在20kg/公頃以下，至五葉一心以促進幼苗根系發(fā)育為主；其后逐漸加大氮肥比例，到 大喇叭口期NPK比例達到2. 5:1. 0:0. 5 ;玉米抽穗期到籽粒灌漿期是營養(yǎng)最大效果期，這一 階段要加大鉀肥施用比例達到5:3:8,同時加入鋅、硼肥為主的微量元素肥料；施肥量和施 肥時間系統(tǒng)會自動檢測、自動控制完成。
[0047] 埋設在根部的溫度傳感器會實時采集土壤溫度變化，當土壤溫度過高時也會啟動 滴灌系統(tǒng)灌水降溫。
[0048] 當兩個或以上因子出現矛盾時，模糊控制處理器會通過計算分析、給出優(yōu)化方案 并予執(zhí)行。
[0049] 系統(tǒng)與計算機連接，使對話窗口更便于操作，反饋數據可長久保存在計算機中，便 于今后分析整理。計算機接入互聯(lián)網可實現遠程監(jiān)控、操作。
[0050] 收獲：在玉米灌漿中后期停止水、肥供給，待玉米穗外包葉變黃、籽粒乳線消失、黑 層形成標志玉米完全成熟可以收獲。
[0051] 沙地玉米智能種植產量構成表
[0052]

【權利要求】
1. 一種用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于： 在沙漠化土地中安裝設備、鋪設管路； 在沙漠化土地中進行滴灌管淺埋，采用耐密高產品種實施寬窄行免耕加密種植，以滴 灌管為軸心采取行距調整實現原茬窄行種植，不進行土壤耕翻作業(yè)，一次完成秸桿切割、行 下深松、精量點播、覆土鎮(zhèn)壓的免耕種植，滴灌管間距100?140cm，種植行距30?50cm ; 灌出苗水、除草，病蟲害防治； 全生育期全營養(yǎng)元素均衡施肥，即在播種后，作物生長發(fā)育全過程實行以灌溉水為載 體溶解的全營養(yǎng)元素均衡施肥，在作物斷乳期以后根據作物生長發(fā)育規(guī)律對養(yǎng)分需求，分 階段使用不同水溶性肥料，隨滴灌施入作物根部至作物收獲，完成一次種植過程。
2. 按權利要求1所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：寬窄行免 耕加密種植第一年時鎖定滴灌管與兩側行間距離，收獲時留15?30cm高茬，秸桿還田；第 二年使用免耕播種機在第一年根巷外側種植；第三年在第一年根巷內側種植。
3. 按權利要求1所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：全生育期 全營養(yǎng)元素均衡施肥采用自動控制管理，通過埋設在作物根部的傳感器實時檢測采集各種 數據，并將數據傳送給處理器處理后，發(fā)出執(zhí)行指令。
4. 按權利要求3所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：傳感器包 括張力計，埋深4?7cm的張力計用于檢測淺表層土壤濕度；埋深25?40cm的張力計用于 檢測根系主要分布區(qū)內的土壤濕度，土壤濕度低于規(guī)定值時自動啟動滴灌設備，執(zhí)行脈沖 式間歇輪灌程序實現灌溉，使5?30cm土層始終保持在最佳濕度范圍。
5. 按權利要求3所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：傳感器包 括根部的EC值傳感器，對根部養(yǎng)分濃度進行檢測，當根部養(yǎng)分濃度低于動態(tài)指標范圍時， 自動啟動施肥機和滴灌設備，執(zhí)行脈沖式間歇輪灌程序進行施肥、灌水，同時對加入主管道 內的肥料EC值進行抽樣檢測，并與根部數據對比分析，判斷肥料施入量；肥料施入量高于 動態(tài)指標時，發(fā)出停止設備運行指令。
6. 按權利要求4或5所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：脈沖 式間歇輪灌程序是在種植地塊內設計若干灌水小區(qū)，每個灌水小區(qū)每次滴灌2?10分鐘， 每次滴灌間隔1?3小時。
7. 按權利要求3所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：傳感器包 括埋設在根部的土壤PH值傳感器，實時檢測根部酸堿度變化，依據植物根系喜弱酸環(huán)境的 特性，當根部土壤PH值高于規(guī)定值時，對根系微環(huán)境進行自動滴酸；滴酸量通過抽檢加入 主管道酸溶液PH值與田間根部PH值比對計算獲得。
8. 按權利要求3所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于：傳感器包 括埋設在根部的溫度傳感器，實時采集土壤溫度變化，當土壤溫度過高時啟動滴灌系統(tǒng)灌 水降溫。
9. 按權利要求1所述的用于沙漠化土地治理的作物種植方法，其特征在于滴灌管淺埋 為： 播種機械在寬窄行精量點播播種機基礎上，加裝滴灌管卷盤支撐架、開溝鏵、滴灌管導 向定位器以及覆土板，一次完成滴灌管鋪設淺埋、精量點播以及覆土鎮(zhèn)壓工序，其中滴灌管 淺埋深度為5?15cm，鋪設滴灌管時滴孔向上，不覆地膜。
【文檔編號】A01G25/00GK104429467SQ201410618274
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】馬海智, 李振才, 宋宇實, 池海 申請人:沈陽遠大科技園有限公司