[發明專利]一種用碳素控制農田土壤氮素面源污染的方法

有效

• 申請號: 201310253849.5
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103324851A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 雷寶坤;劉宏斌;陳安強;毛妍婷;翟麗梅;王應學;續勇波;魯耀;杜彩艷;段宗顏;潘艷華;王洪媛;陳拾華
• 申請（專利權）人: 云南省農業科學院農業環境資源研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 康珉

技術領域

本發明涉及農業環保技術領域，具體是一種控制農田土壤氮素面源污染的以碳控氮方法。

背景技術

農田的面源污染問題已經成為了我國的一個重要的環境問題，農田的氮磷流失是引起水體富營養化的重要原因。現有技術對農田土壤氮素面源污染的控制主要是從減少氮素投入或者改變氮素形態入手，致使存在控制氮素面源污染效果不理想、有導致農作物減產的風險等缺陷和不足。

目前，很少將土壤碳素的研究應用到氮素的面源污染控制上來，研究利用土壤碳素管理來尋找協調作物高產、氮素高效利用、降低氮素污染源強的氮素管理措施。土壤有機碳既是植物營養的匯，也是源。通過土壤大量的碳素補充，可以形成一個地區特定時間和空間上的土壤“碳匯”，“碳匯”的存在可引起該區域土壤“氮匯”功能的增強，這可以在區域尺度的農田土壤中筑起了一道無形的“碳壩”，阻止了土壤中氮素的大量流失。本發明利用土壤碳素對氮素轉化調節的功能，為土壤氮素管理提供了一個新的視角和技術支撐，提出了以碳控氮，即用碳素控制農田土壤氮素面源污染的方法。土壤碳素對氮素的保護與釋放體現了土壤碳氮轉化過程辯證統一的思想，這一方法有助于進一步揭示和理解土壤中復雜的碳氮關系和調控機制；本發明方法有別于以往方法更注重土壤氮素對碳素的影響，或只注重氮素本身，很少有將碳氮結合起來研究的現狀，對農田土壤氮素的管理具有借鑒意義；針對目前我國發展低碳經濟、節能減排方針，本發明為發展低碳農業提供了理論支持。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有農田氮素面源污染的控制技術主要是從減少氮素投入或者改變氮素形態等方面進行，存在控制氮素面源污染效果不理想、有導致農作物減產的風險等缺陷和不足，其目的是提供一種在不影響農作物正常生長的情況下，用碳素控制農田土壤氮素面源污染的方法。

本發明所提供的一種用碳素控制農田土壤氮素面源污染的方法，包括以下步驟：

（1）土壤初始碳儲量、氮儲量及碳氮比的計算：

土壤初始碳儲量的計算公式為：C₀＝B×R×L×C_C（式1），

土壤初始氮儲量的計算公式為：N₀＝B×R×L×C_N（式2），

土壤初始碳氮比的計算公式為：（式3），

式1、式2、式3中，C₀表示0-30cm耕作層土壤初始碳儲量，單位為噸/公頃，N₀表示0-30cm耕作層土壤初始氮儲量，單位為噸/公頃；B表示土壤容重，單位為t/m³，R表示農田面積，單位為m²，L表示土壤耕作層厚度，單位為m，L=0.3m，C_C表示土壤初始含碳量，以質量分數計，C_N表示土壤初始全氮含量，以質量分數計；

或（2）土壤增碳

當1.0g/kg≤0-30cm耕作層土壤初始全氮含量＜2.0g/kg，且時，需對土壤增碳，所述的土壤增碳是指通過向土壤施入外源的碳原材料來增加土壤中的碳素含量，增施的碳素量的計算公式為：（式4），

式4中，C_d為對土壤增施的碳素量，單位為噸/公頃，N_碳源材料表示施入的碳源材料中的氮素量，單位為噸/公頃，C₀表示0-30cm耕作層土壤初始碳儲量，單位為噸/公頃，N₀表示0-30cm耕作層土壤初始氮儲量，單位為噸/公頃；C_t為0-30cm耕作層土壤目標碳儲量，單位為噸/公頃，N_t表示0-30cm耕作層土壤目標氮儲量，單位為噸/公頃，表示0-30cm耕作層土壤目標碳氮比，10為0-30cm耕作層土壤目標碳氮比值，N_碳源材料=M×K，M表示施入的碳源材料用量，單位為頓/公頃，G表示施入的碳源材料中的碳含量，以質量分數計；K表示施入的碳源材料中的氮含量，以質量分數計；

為了保障作物正常生長，需保持氮素總量與實施區域農田作物習慣施入的氮素總量一致，需要在土壤中再補充純氮，在土壤中再補充的純氮的計算公式為：

N_補=N_c—N_碳源材料×A（式5），

式5中N_補為需要在土壤中再補充的純氮量，單位為頓/公頃，N_c為實施區域農田作物習慣的純氮投入量，單位為頓/公頃；A為施入的碳源材料中的氮素量N_碳源材料在當季的同效當量；