[發明專利]一種利用生物氮泵控制農田氮素淋失的方法

有效

• 申請號: 201510511644.1
• 申請日: 2015-08-20
• 公開（公告）號: CN105191606B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 雷寶坤;續勇波;陳安強;毛妍婷
• 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: A01G1/00
• 分類號: A01G1/00;A01G9/02
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司11453
• 代理人: 李中強

技術領域

本發明涉及一種利用生物氮泵控制農田氮素淋失的方法，屬農業環境保護技術領域。

背景技術

隨著人類社會經濟和科技的發展，由于人口壓力增加，使人類對農產品需求越來越大，從而加大了農業生產的投入，特別是化肥的使用。化肥對農業的貢獻眾所周知，現代化農業的一個重要特征是使用化肥。氮肥是全世界施用量最大的一類肥料，據統計，從1949年到1998年的50年中，我國糧食年總產量與化肥氮年施用量呈顯著相關性。實驗統計證明，在肥料、種子和水等糧食增產三大可控制要素中，化肥的貢獻率達到32％。70年代以來，我國氮肥施用量增長很快，近幾年的氮肥施用量已達2489萬噸純氮，居世界之首，占世界氮肥年施用量1/4以上，每季作物平均約為120kgN/hm²，這對促進我國農業生產的發展發揮了重要了作用。

自1980年以來，我國化肥氮的用量增加迅速，至1998年，全國化肥氮的用量已達2233.5萬噸。但是，氮素的利用率底(有些城郊蔬菜基地與高產地區的氮肥利用率降至10％-20％)平均35％左右(發達國家為50％-60％)，而損失則高達45％以上，這意味著每年約有100萬噸左右的氮通過不同的途徑流失。

我國全年流失土壤達50億噸，帶走的氮相當于全國一年的化肥使用量，化肥氮肥施入土壤后，被作物吸收利用的只占其施入量的30％-40％，剩余氮肥經各種途徑損失于環境中，并對地表水(河流、湖泊、海洋等)和地下水(淺層地下水如水井和深層地下水)的環境造成污染。

化肥對農產品的污染主、對土壤生態環境的影響主要體現在：(1)引起土壤酸化和板結，破壞土壤結構，抑制土壤微生物活性，造成土壤硝酸鹽污染和土壤次生鹽漬化(2)施用氮肥對水環境的污染：導致水體鹽富營養化，氮素淋溶污染地下水(3)施用氮肥對大氣環境的影響：氮揮發污染大氣，NOx的排放形成酸雨，破壞臭氧層，導致溫室效應(4)過量施用氮肥對作物產品的污染和食物鏈的影響：污染作物產品，影響作物品質，引發“環境激素”問題。

因此，怎樣在保證農業正常使用過程，又避免氮素對土壤生態環境的影響是一個迫切需要解決的技術問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種利用生物氮泵控制農田氮素淋失的方法，利用植物根系不同層次分布，選用深根系、氮生物累積能力強的植物作為氮泵植物，對深層土壤過量的氮素進行吸收，同時，利用束根裝置對氮泵植物的更細進行束縛，避免在淺層土壤與待種植物搶奪氮素，從而既保證農業正常使用過程，又避免氮素對土壤生態環境的影響，本方法改善了土壤環境，減少了對環境的污染，有利于農田的生態保護和發展可持續農業，方法易操作、效益高、具有廣闊的應用前景。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種利用生物氮泵控制農田氮素淋失的方法，按照下面步驟進行：

第一步：對待種植物進行分析，確定根系分布深度和寬度；

第二步：對土壤進行分析，確定含氮量；

第三步：確定氮泵植物，根據植物的根系特點，結合對氮生物累積能力，確定合適的氮泵植物；

第四步：氮泵植物的種植，將氮泵植物的根束縛在束根裝置中，其中，束根裝置的束縛深度與待種植物的根系主要分布深度相同，即耕作層0-30cm的深度；

第五步：通過對比種植，確定種植效果。

作為優選，在第三步中植物的根系特點通過測定植物根系長度和根長密度及確定直根系或須根系的根構型獲得。

作為優選，第三步中植物對氮生物累積能力可以通過凱氏定氮法測定植物體內全氮含量和通過稱重測定植物生物量，全氮含量乘以單位面積的植物生物量即得到植物對氮素的生物累積能力：

設植物全氮含量為N，單位g/kg，植物生物量為B，單位kg/hm²，氮生物累積能力為C＝N*B，單位為g N/hm²。

作為優選，第四步中的束根裝置包括半透壁、封閉墻、植物根系通道、手拉環、上部開口組成的正立方體裝置；立方體高為30cm，裝置內栽種氮泵植物后用土壤填滿。半透壁兩側與農作物相鄰，封閉墻兩側兩兩相接。半透壁孔徑為1mm，土壤中的水分和養分可以自由出入，植物根系不能自由穿透。植物根系通道引導氮泵植物根系向下生長，通道孔直徑0.5cm，間距1cm。

作為優選，采用定期翻耕措施避免根系向土壤表層生長。

作為優選，通過監測土壤或地下水中不同深度的氮磷濃度數據、作物生長量數據對方法進行修正。

本發明的有益效果為：