[發明專利]一種用于精準監測煙田土壤氮素釋放量的取樣裝置及其取樣方法

在審

• 申請號: 201711082693.3
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107607349A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 鄒聰明;李焱;黃維;祝明亮;趙高坤;蘇家恩;李軍營;陳頤;胡小東;任汝周;顧開元;晉艷;王丙武;喻曦;普恩平;楊世波;錢雷;余清
• 申請（專利權）人: 云南省煙草農業科學研究院
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N1/28
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業)53116
• 代理人: 張玉,謝喬良

技術領域

本發明屬于煙田土壤氮素測定與管理領域，具體涉及一種用于精準監測煙田土壤氮素釋放量的取樣裝置及其取樣方法。

背景技術

土壤氮素是土壤所有營養元素中最重要的元素。合理的施氮肥是提高煙草產量、質量和避免農田污染的重要措施。隨著現代化農業的發展，煙農對氮肥的依賴程度太深，認為氮肥就是保障煙葉產量的重要利器，在這種心理與習慣的驅動下，往往造成煙田過量施氮。造這種現象的核心問題就是我們無法做好精準檢測煙田供氮能力。植物主要吸收的是無機態氮（包括NO₃^- 與NH₄⁺兩種形態），主要來源于化學氮肥投入與農田土壤的氮礦化。土壤中氮的主要存在形態是有機態的氮，它需要經過微生物的礦化作用后才形成能供植物吸收的無機態的氮。因此，如果能夠精準監測煙田土壤氮素釋放量，將更有利于煙田的氮肥管理。

農田中氮的礦化是一個多因素綜合性的過程，它受土壤水分、環境溫度、有機質含量、微生物種群與數量的調節。目前，測定田間土壤供N能力主要有三類方法：經驗估算法、試驗室培養法、田間培養法。經驗估算法主要采用測定土壤無機氮水平、土壤有機質水平，來測算其田間供氮能力，優點就是簡便，缺點就是無法做到精準，因為土壤中氮的礦化過程受多種因素影響；試驗室培養法主要是通過取土樣的方式，將取好的土壤樣品放在自封袋或者培養皿中，進行恒溫恒濕培養， 然后按一定時間間隔進行取樣測定無機氮，優點是能夠真實的測定土壤礦化出來的無機氮，缺點是很難模擬出田間水分與溫度的瞬時變化，難以做到精準測定。

田間培養法中目前主要包括以下兩種主導方式：（1） 半透膜掩埋法： 用半透膜包裹一定質量的土樣樣品，埋在土層當中進行培養，在一定時間間隔內取樣測定土壤中的氮素礦化量，優點是能夠使水分與溫度條件盡可能貼近田間真實情況，缺點是當降水豐沛時，田間土壤礦化出來的無機態氮就多，而豐沛的降雨會使土壤礦化出來的氮隨雨水被淋溶到周圍或者下部的土壤中，不能真實反應土壤實際的供氮水平，同時這種方法也無法保存原狀土壤結構。（2） 帶蓋土樣管培養法： 用管子取土插入在田間，為防止礦化出來的N因淋溶損失，用蓋子將土樣管蓋住，在一定時間間隔內取樣測定土壤中的氮素礦化量，優點是能夠使溫度條件盡可能貼近田間土壤，缺點是，模擬不了因降雨而導致的田間土壤正常的水分波動。

另一方面，現有的土樣管也存在明顯的不足。1、由于自然降雨活動，土樣管外土壤中所攜帶的含無機氮的水分易飛濺到管中，容易造成高估土壤實際氮素釋放量； 其次，由于大氣會沉降部分氮素，也會導致高估土壤實際的氮素釋放量。 2、由于土樣管埋置時其上部略高于地表平面，故在連續降雨季節容易形成表面積水，且雨水難以排出，進而使得取樣管內的土壤發生反硝化作用，使得土壤中的氮易形成氧化態氮氣體，形成逃逸，造成低估土壤實際氮素釋放量。3、由于取樣管底部長期放置吸附層，吸附層會吸收來自吸附層下部土壤中的氮素，使得測定的實驗結果與真實結果相比偏高。4、 由于土樣管埋置的深度較深，經過一段時間后取樣管外壁與土壤接觸緊密，為后期取樣管的取出造成一定的困難。

鑒于精準監測煙田土壤氮素釋放量的重要性，以及當前監測方法的局限性， 研發一種用于精準監測煙田土壤氮素釋放量的取樣裝置及其取樣方法是非常必要的。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種用于精準監測煙田土壤氮素釋放量的取樣裝置，第二目的在于提供一種用于精準監測煙田土壤氮素釋放量的取樣方法。

本發明的第一目的是這樣實現的，所述的取樣裝置包括土樣管、原土層、第一吸附層、第二吸附層和懸空吸附層，所述的土樣管從下向上依次設置有第二吸附層、第一吸附層、原土層和懸空吸附層，所述的懸空吸附層懸空設置在原土層的上方1.3~1.7cm處。

本發明的第二目的是這樣實現的，包括以下步驟：

1）原位取土樣：在待監測的煙田中選擇取樣點，使用取樣裝置進行取樣，先使用土樣管取田間原土樣，保持土樣管中的原土層狀結構不發生改變，然后取出土樣管底部的部分土層用于放置吸附層，先放入第一吸附層，然后再放入第二吸附層，使用紗布將土樣管底部蓋住，并使用膠布固定；

2）安裝：將經過步驟（1）處理后的土樣管放回取土原位，使得土樣在取樣裝置中保持原狀土層結構，接著在土樣管上方放置懸空吸附層，最后在土樣管的外側套設橡膠墊圈，使得橡膠墊圈貼近土壤表面且低于土樣管上的通孔；

3）培養：將所述的取樣裝置中的土壤進行原位培養，吸附層中吸附顆粒的更換周期為45~60天；