[發(fā)明專利]一種阻控坡耕地氮磷流失的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610024520.5
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105684590A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏穎;范先鵬;吳茂前;劉冬碧;張富林;熊桂云;楊利
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所
• 主分類號: A01B79/02
• 分類號: A01B79/02
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 李劍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種阻控坡耕地氮磷流失的方法。操作簡單、不與農(nóng)作物爭地、生物炭能重復(fù)利用、植物籬有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

背景技術(shù)

坡耕地是指分布在山坡上地面平整度差、跑水跑肥跑土問題突出、作物產(chǎn)量低的旱地。我國坡耕地約為3.59億畝，占全國耕地面積的比例近1/5。坡耕地土壤養(yǎng)分流失是由于降雨作用于表層土壤，發(fā)生徑流引起土壤中氮、磷等養(yǎng)分溶解流失，或徑流泥沙含有和吸附的顆粒態(tài)養(yǎng)分隨徑流遷移，進(jìn)入水體的過程。

坡耕地由于其傾斜度，使地表在遇到強(qiáng)降雨后迅速出現(xiàn)沿斜坡移動的徑流，土壤中的氮磷鉀等作物生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)隨徑流和泥沙流失出農(nóng)田。有研究表明，三峽庫區(qū)坡耕地土壤氮和磷5-8月份平均流失量分別為1.038kg·hm^-2、0.509kg·hm^-2。土壤中的氮磷元素是一把雙刃劍，保存在農(nóng)田土壤里是植物生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)，流失到農(nóng)田外則是農(nóng)田面源污染的重要污染物。

研究表明，坡耕地地表徑流中的氮、磷養(yǎng)分主要是硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和無機(jī)磷。國內(nèi)坡耕地養(yǎng)分流失防控技術(shù)多采用免耕、植物籬、優(yōu)化施肥、橫坡壟作等農(nóng)藝措施；有研究者通過施用化控制劑，采用化學(xué)協(xié)同調(diào)控的技術(shù)手段進(jìn)行面源污染的防治；也有人根據(jù)坡地坡度的變化構(gòu)建立體的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，對坡地農(nóng)業(yè)面源污染物進(jìn)行多重?cái)r截和控制，這些技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上阻控了或減輕了面源污染發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

土壤膠體對NH₄⁺的吸附主要靠靜電引力，吸附和解吸的平衡受土壤膠體類型、粘粒含量和土壤pH值等因素的影響，土壤膠體成分中對NH₄⁺的吸附能力為蛭石>蒙脫石>伊利石>高嶺石>倍半氧化物；土壤對磷（H₂PO₄^-、HPO₄^2-、PO₄^3-）的吸附機(jī)制主要為專性吸附，且主要發(fā)生在鐵、鋁氧化物的表面，因此，加入Fe(NO₃)₃，就能大大增強(qiáng)其吸附磷的能力。

生物炭對減少土壤中氮素流失的機(jī)理目前主要有：（1）生物炭的小孔隙結(jié)構(gòu)（小于0.9nm）能夠降低土壤養(yǎng)分的滲漏速度，延緩水溶性離子的溶解遷移時(shí)間，加強(qiáng)對移動性強(qiáng)、易淋溶流失養(yǎng)分的吸附；（2）其表面豐富的含氧官能團(tuán)使生物炭具有較高離子吸附交換能力且有一定的吸附容量，能夠吸附土壤中溶解態(tài)NH₄⁺、NO₃^-等離子。如果在生物炭中加入Fe(NO₃)₃，一方面使生物炭表面帶正電荷，有利于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌附著在其表面，另一方面鐵離子能加速NH₄⁺-N向NO₂^--N轉(zhuǎn)化，進(jìn)行短程硝化反硝化作用。同時(shí)，反硝化細(xì)菌利用生物炭作為緩釋碳源進(jìn)行反硝化作用，使NO₃^-經(jīng)過反硝化脫氮為N₂排入大氣，減少土壤中NO₃^-因淋溶而進(jìn)入河流。

生物炭對減少土壤中磷素流失的機(jī)理主要有：（1）通過它的陰離子交換能力或者通過影響與磷相互作用的陽離子的活性/有效性改變磷的有效性；（2）通過改變微生物的土壤環(huán)境對磷的有效性和吸收提供間接影響。

目前，大部分研究者將生物炭均勻的施入土壤中，能起到改良土壤、增加肥效、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的作用，但是對于坡耕地徑流在地表停留時(shí)間較短，生物炭均勻的施入土壤表層對于阻控氮磷流失的作用較小。也有人將生物炭和土壤按一定比例填埋在農(nóng)業(yè)面源污染污水收集溝塘下面，但是在地塊面積小的坡耕地上不實(shí)用，并且沒有種植植物以吸收生物炭中積蓄的氮磷，使生物炭不能重復(fù)使用。

發(fā)明內(nèi)容