编制说明-《红壤双季稻区秸秆-有机肥协同还田技术规程》

1地方标准《红壤双季稻区秸秆-有机肥协同还田技术规程》编制说明一、工作简况1.任务来源2023年7月31日，由江西省红壤及种质资源研究所申请地方标准的立项，根据江西省市场监督管理局下达的2023年度第四批江西省地方标准制订项目计划，批准《红壤双季稻区秸秆-有机肥协同还田技术规程》地方标准的立项。2.起草单位、协作单位起草单位：江西省红壤及种质资源研究所协作单位：江西省农业生态与资源保护站、中国科学院南京土壤研究所、渝水区农业农村和粮食局3.主要起草人(以表格形式将内容明确)女文本编写男男员女女男男女男3二、制定（修订）标准的必要性和意义红壤双季稻种植区是我国重要的商品粮基地，江西省作为双季稻主要种植区之一，是建国以来唯一不间断输出商品粮的两个省份之一，实现该区水稻高产、稳产对保障国家粮食安全具有十分重要的意义。然而江西省人均耕地资源少，加之随着我国化肥工业的迅猛发展，农村劳动力的大量转移，只注重化肥的投入、从而导致江西双季稻田存在因耕作管理不善诱导的有机质质量下降、酸化、养分失衡等问题，致使中低产田比例大（约73%如何持续提高红壤双季稻田的耕地质量，保持高产稳产则成为维护区域乃至全国粮食安全的基础，被广泛关注。水稻秸秆是双季稻田最主要有机肥源，但单一秸秆还田因量大、方式粗放，碳累积转化慢，同时双季秸秆还田量过大容易造成水稻僵苗、作物与微生物争氮、腐解慢、自毒等问题，研究有机物料多元投入、稳步提升红壤双季稻田地力、产能至关重要。在当前减肥和有机替代为主的循环农业背景下，全面有效的利用当期丰富的有机物料是一种双赢措施，在有效处理有机废弃物的同时也能够恢复土壤有机碳，保持土壤健康。畜禽粪便、绿肥和秸秆等是南方稻田最常用的传统有机肥源。水稻秸秆、紫云英、畜禽粪便是南方稻田最主要的有机肥源。基于前期团队的研究发现，当前90%以上的水稻秸秆直接还田利用基础上，配施有4机物料在提升土壤有机碳累积方面发挥了加和协同作用，因此提出红壤双季稻区有机肥协同秸秆还田技术规程，本标准以双季水稻秸秆直接还田为基础，提出畜禽粪便、绿肥适用量及时期，并针对不同等级耕地需求，明确不同技术模式类型的适用范围。不仅提高秸秆腐解速率和废弃物资源利用，促进稻田土壤有机质的累积和腐殖质品质的改善，促进红壤双季稻田增产和稳产，为农业绿色高质量发展提供实践依据。三、主要起草过程1.主要工作过程本标准的起草小组由江西省红壤及种质资源研究所、江西省农业生态与资源保护站、中国科学院南京土壤研究所、渝水区农业农村和粮食局等单位共同组建，其中，省红壤及种质资源研究所、中国科学院南京土壤研究所提供具体数据和技术指标，省农业生态与资源保护站负责标准文本、相关材料和具体流程的修正，渝水区农业农村和粮食局提供技术验证服务。2.标准研制的主要过程和方法（1）预研阶段。主要工作是标准选题、查阅资料、咨询专家 等。通过查阅与“红壤双季稻田”“秸秆还田”“稻田绿肥种植”“种养循环”等相关的科研成果、文献资料，以及国家标准、行 业标准、地方标准、团体标准，了解周边各省的标准体系现状和 省内各县市的标准化工作现状，针对红壤双季稻田秸秆还田的实际问题和秸秆-有机肥协同还田标准空白领域，最终确定标准选5（2）完成立项。标准起草小组通过实地调研、查阅相关的法律法规、文件资料，根据标准化相关规范性文件，完成标准草案和项目建议书，由农业厅审核汇总后申请立项，顺利通过立项评估会，并于2023年9月8日由省市场监督管理局下达制修订计划(赣市监标〔2023〕12号)。（3）征求意见及研讨。为贯彻“统一、简化、协调、最优”的标准化理念，确保本标准技术上先进、经济上合理，立项计划下达后，根据专家意见反复修改后进入征求意见阶段。四、制定（修订）标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系1.标准制定原则本标准在遵循“适用性、充分的可预见性、高效的协调和兼容性、灵活的开放性”等原则的基础上进行编制，在确定地方标准主要内容和技术条款先进性的前提下，按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》和GB/T12-2020《标准化工作导则第2部分:以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》的要求进行编写，力求各项要求科学合理，符合行业工作实际需要，并注重标准的可操作性。以红壤稻田有机质提升和秸秆高效利用两个核心问题为出发点，坚持“促腐”与“培肥”协同实施的原则，充分利用南方丰富的有机肥资源，促进红壤双季稻田增产和稳产为目标进行标准的编62.标准制定依据本地方标准的制定依据主要是现行法律法规、相关标准、相关政策文件、协会或企业先进经验以及文献资料。本标准的主要内容来源于标准起草单位长期定位研究的理论发现和生产实践的经验总结。标准起草单位借助设置于上世纪80年代的红壤稻田长期定位试验，经过四十余年的连续监测和研究，明确了南方红壤双季稻田主要有机肥（绿肥、水稻秸秆、畜禽粪便）周年组合方式对土壤有机质含量、土壤酸缓冲容量、水稻的高产稳产、固碳减排的影响。量化了有机肥投入量对土壤有机质累积的贡献、土壤有机质含量和水稻产量的关系，相关理论成果和红壤稻田培肥技术已被地方行业主管部门列为主推技术，得到广泛应用。近年来，农业农村部门主导的耕地质量提升、秸秆还田、种养循环等农业重大行动中，标准编制单位提出的相关技术也在实践中得到了验证和优化，使标准的技术内容更加科学准确。3.与有关的现行法律、法规和强制性标准的关系本标准文件所有条款均符合国家现行的法律、法规及相关强高于国家强制性标准的条款。五、主要条款的说明1.主要试验或验证的分析本标准主要技术内容的依据长期定位试验的监测研究和田间应用的效果评价，主要结果简述如下：（1）基于长期定位监测明确了红壤稻田有机肥组合方式的培肥差异针对双季稻田有机肥的种类和组合方式的养分替代潜力不明确，化肥减量缺少数据支撑，且农业废弃物产生量大、利用率偏低等问题，以绿肥（紫云英）、畜禽粪便（猪粪）和秸秆（水稻秸秆）等南方3种主要的有机肥源为对象，研究发现双季稻田有机肥管理方式以绿肥+猪粪、猪粪+秸秆和绿肥+秸秆为宜。双季稻田连续单季施用有机肥替代化肥比例可达20%，连续双季都施有机肥替代化肥比例可达30%-40%，且水稻的产量稳定性高（表1），为开展化肥减量增效技术的研发提供了数据支撑。针对当前双季稻田绿肥种植面积大幅度减少、有机肥源主要以秸秆为主的现象，分析了长期施用秸秆与绿肥、猪粪等其它有机肥对生产力和土壤质量的影响差异，发现绿肥+秸秆模式在提高稻田生产力和改善土壤养分状况方面的作用与绿肥+猪粪模式有明显的差距（图1、图2）。在1996-2014年间，绿肥+秸秆模式的水稻产量相对较低（9.29-9.45t/ha比绿肥+猪粪模式（10.38-10.71t/ha）产量低了12.3%；同时土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷含量也分别低1.8g/kg、0.3g/kg、0.7g/kg和57.2mg/kg，培肥增产作用明显偏弱，为双季稻田有机肥的种类及周年组合方式的确定提供了理论依据和技术参考。8产量(t/ha)8.248.619.379.478.429.21变异系数(%)增产率(%)产量(t/ha)3.358.892.41-6.519.220.272.78-8.63-9.29变异系数(%)增产率(%)产量(t/ha)6.05-4.328.902.10-0.839.560.418.039.45-9.28变异系数(%)增产率(%)2.75-4.102.062.98-9（2）量化了双季稻田土壤有机碳含量与水稻产量的关系及高产水稻土有机碳含量的合理阈值针对双季稻田土壤有机碳含量与水稻产量的关系只有定性描述，缺少指导生产的土壤有机碳提升目标等问题，通过定位研究的海量数据和全省实际生产过程中的调查监测结果综合分析，揭示了土壤有机碳含量与水稻产量的线性关系，发现双季稻田土壤有机碳含量每提高1g/kg，双季稻产量可提高415kg/ha（图4量化了土壤有机碳提升对双季稻增产潜力的贡献。为了回答有机肥投入土壤后转化效率如何、要培育高产稳产的稻田土壤有机碳含量应该是多少等问题，研究了双季稻田有机物投入量与土壤有机碳累积的关系，发现随着外源有机碳的不断投入，水稻土土壤有机碳含量可以持续提高，但随着土壤有机碳含量不断提高，每提高1g/kg的土壤有机碳需要更多的外源有机碳投入，即随着土壤有机碳含量的提高，投入的外源有机碳转化成土壤有机碳的效率在不断降低。通过方程模拟发现，红壤性双季稻田有机碳的累积效率拐点为25.82g/kg（图5）。采用江西省3414试验和样点调查的数据进行验证发现，88.9%的高产水稻x=25.82，y=118.22x=25.82，y=118.22土有机碳含量在25.82g/kg范围以内（图6），这表明，土壤有机碳含量维持在25.82g/kg左右可以满足双季稻田的持续高产的要求，因此，可以认为此值为江西高产稳产稻田土壤有机碳含量的合理阈值，明确了双季稻田有机碳提升的目标和技术途径。140001200010000800060004000y=788.66+415.42xr=0.410,n=104,P<0.000114161820222426土壤有机碳(g/kg)160140y=0.7284e140R=0.6865**1201008060402001416182022242628土壤有机碳(g/kg)50454035302520151050n=1275,Y<25.8g/kg,n=1133占总数的88.9%400450500550600650700水稻单季产量（kg/亩）（3）明确了长期有机培肥对土壤团聚体和生物活性的显著促进作用基于红壤稻田30多年的定位试验，发现与常规施用化肥相增加>1mm团聚体中有机碳7.7%以上，提升微生物的碳源代谢能力21%以上；改善了土壤有机碳化学组成，提高了其中生物源BIX指标5.3%，BIX对氮肥利用率和水稻产量的贡献率达60%和65%，氮肥利用率提升13个百分点以上。（CK:不施肥;NPK:氮磷钾化肥;NPKM：氮磷钾化肥+有机肥）（4）科学估算了红壤稻田长期施用猪粪的环境风险基于红壤稻田30多年的定位试验，发现了长期施用腐熟猪粪22.5thm-2a-1，土壤重金属Cu、Zn、Cr、As的累积率分别为1.5、2.4、4.6、1.7mgkg-1a-1，土壤抗生素无明显累积。基于红壤稻田连续多季猪粪施用量梯度试验，发现猪粪累积施用量不超过375thm-2时，土壤微生物多样性及功能保持稳定。依据本项目的稻田安全生产阈值，确定了红壤稻田腐熟猪粪最大累积用量为375thm-2（每亩25t50年期腐熟猪粪连续施用的安全施用阈值为6thm-2a-1（每亩每年400kg），解除了人们对猪粪还（PM0-PM6:0-150thm-2腐熟猪粪）（5）在生产上验证优化了红壤稻田秸秆-有机肥协同还田技术模式通过江西四大水稻主产区（鄱阳湖平原、吉泰盆地、赣抚平原、赣西高产片）不同耕地等级红壤稻田的多点验证试验，明确了主要稻田的地力培育目标和培肥模式。2.技术经济论证经估算，本标准提出的5种技术模式均有明显的增收增效作用，具体测算依据见表3。模式类别轻度酸化稻田治理模式效益对比表成本（元/亩）（元/亩）增收（元/亩）土壤pH提升幅度土壤有机碳含量提升幅度（g/kg）习惯施肥1347.62235.0--0-0.06模式①1394.62425.00.06-0.120.22-0.35模式②1330.62289.0710.05-0.080.12-0.25模式③1366.62370.00.04-0.080.16-0.30模式④1366.62362.00.04-0.080.15-0.30模式⑤1292.62257.0770-0.030.10-0.20强度酸化稻田治理模式效益对比表习惯施肥1393.61818.7--0-0.05模式①1440.62303.7343.00.45-0.650.20-0.40模式②1376.62174.7278.00.40-0.60模式③1412.62251.5318.80.40-0.600.15-0.35模式④1412.62244.3311.