專利名稱：一種裸露坡地的耕種與氮磷污染防控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裸露坡地的耕種與氮磷污染防控方法，屬于坡地資源利用及生態(tài)治理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
耕地是非常重要的土地資源，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的載體，其基礎(chǔ)功能是生產(chǎn)功能。國家統(tǒng)計(jì)局、國土資源部及相關(guān)學(xué)者調(diào)查均表明，我國耕地面積日益減少(盧艷，崔燕平.1986-2007年中國耕地面積時(shí)空變化分析[J].信陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2010，23(2) :245-249)。坡地指坡度在一定閾值(因地而異)以上的土地，而坡地資源即指可供農(nóng)業(yè)利用的這些土地(許峰，蔡強(qiáng)國，吳淑安.坡地資源利用保護(hù)中的農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營[J].地域研究與開發(fā)，1999，18(2) :66-68.)，它是重要的土地資源，開發(fā)利用坡地資源是人類極為重要的物資來源。我國是個(gè)多山國家，山地面積約占國土面積的2/3，坡地資源分布面積廣。 坡地資源不僅是構(gòu)成我國農(nóng)業(yè)土地資源的主要部分，而且還是環(huán)境穩(wěn)定的重要影響因素。有學(xué)者研究表明，以常規(guī)方式在旱坡地種植谷子侵蝕產(chǎn)沙量為1519t/(km2 · a)，同時(shí)伴隨的一定的氮、磷、鉀等土壤養(yǎng)分的流失(鄭粉莉，史瑞云.旱坡地大水平溝種植對養(yǎng)分流失和作物產(chǎn)量的影響[J].水土保持通報(bào)，1998，18 (7) :15-18)，在紫色土坡地進(jìn)行傳統(tǒng)農(nóng)作區(qū)通過地表徑流和泥沙遷移的全氮流失總量較大，雨季地表徑流全氮流失量約為16. 32t/km2 (楊紅薇，張建強(qiáng)，唐家良，徐創(chuàng)軍，丁德蓉.紫色土坡地不同種植模式下水土和養(yǎng)分流失動態(tài)特征[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，16 (3) =615-619) ο合理利用裸露坡地資源即可緩解耕地減少帶來的農(nóng)作物減產(chǎn)壓力，又具有一定污染防治意義。目前，國內(nèi)對北方裸露坡地的利用多為農(nóng)、牧、林等為主，利用坡地開展農(nóng)業(yè)耕作活動中，因過量施肥產(chǎn)生氮磷養(yǎng)分流失均有報(bào)道，針對氮磷流失所開展的控制措施多通過優(yōu)化組合種植模式(楊紅薇，張建強(qiáng)，唐家良，徐創(chuàng)軍，丁德蓉.紫色土坡地不同種植模式下水土和養(yǎng)分流失動態(tài)特征[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，16 (3) :615-619，鄭粉莉，史瑞云.旱坡地大水平溝種植對養(yǎng)分流失和作物產(chǎn)量的影響[J].水土保持通報(bào)，1998，18 (7)15-18)或者退耕還草(寧德富，黃必志.坡地不同利用方式對土壤氮、磷、鉀的影響研究[J]·云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006, 21 (I) 61-65)等方式實(shí)現(xiàn),這些模式雖然可以取得一定的效果，但是均存在耕作和管理過程復(fù)雜，較為費(fèi)工的缺陷，而且產(chǎn)生病蟲害時(shí)也不宜統(tǒng)一防治。關(guān)于坡地農(nóng)業(yè)耕種的氮磷流失控制方面的專利在國內(nèi)未見報(bào)道，僅有如CN 1264534A等相關(guān)專利報(bào)道了自然植被山坡地水土流失的防治方法。由以上分析得知，目前尚無一種管理簡單、省工的好方法實(shí)現(xiàn)對北方裸露坡地的環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種裸露坡地的耕種與氮磷污染防控方法，該方法即可有效利用坡地資源又能控制氮磷污染。本發(fā)明提供的一種裸露坡地的耕種與氮磷污染防控方法，包括如下步驟將待耕種的裸露坡地進(jìn)行翻耕；在經(jīng)翻耕后的裸露坡地上確定待耕種作物的播種行；沿所述播種行方向進(jìn)行開溝得到播種溝；在所述播種溝內(nèi)依次施底肥、待耕種作物的種子和高分子調(diào)節(jié)劑。上述的方法中，所述的作物可為耐旱大田作物,具體可為玉米。上述的方法中，所述待耕種作物的種子的播撒位置要在所述底肥施用位置的一側(cè)，避免種子與底肥直接接觸而燒苗。上述的方法中，所述高分子調(diào)節(jié)劑可為聚丙烯酰胺，具體可為陰離子型聚丙烯酰胺或非離子型聚丙烯酰胺；所述高分子調(diào)節(jié)劑的用量可為15g/m2-30g/m2，如20g/m2。上述的方法中，所述高分子調(diào)節(jié)劑的分子量可為1000萬-1800萬。
上述的方法中，所述裸露坡地的坡度可為10° -13°。 上述的方法中，所述播種行沿所述裸露坡地的等高線方向。上述的方法中，所述底肥可為氮磷鉀底肥，如磷酸二銨、硫酸鉀等。上述的方法中，在所述開溝前所述方法還可包括向所述經(jīng)翻耕的裸露坡地施有機(jī)肥的步驟，以確保耕種前待耕種的裸露坡地具有一定的肥力。上述的方法中，所述有機(jī)肥可為雞糞、牛糞或其他商品有機(jī)肥。上述的方法后，按照常規(guī)方法進(jìn)行管理，如在出苗之前如果天氣過于干燥缺水，需及時(shí)澆水補(bǔ)充水分，出苗后在適宜時(shí)期進(jìn)行間苗、定苗，確保待耕種作物按照所需株距生長，在適宜時(shí)期按常規(guī)用量進(jìn)行追肥；收獲期收獲。運(yùn)用本發(fā)明提供的方法在裸露坡地進(jìn)行耕種，與不施用肥料單種作物相比，作物產(chǎn)量與百粒重均有所提高，O 60cm 土壤全氮和有效磷，以及產(chǎn)生的地表徑流總氮均有所降低；運(yùn)用本發(fā)明提供的方法在裸露坡地進(jìn)行耕種，與常規(guī)施肥種植作物相比，作物產(chǎn)量無顯著差異(α =0.05)，百粒重略有提高，O 60cm 土壤有效磷有較大幅度下降，產(chǎn)生的地表徑流總氮、氨氮含量均有所降低。高分子調(diào)節(jié)劑的施用不僅提高了作物根區(qū)的土壤水分，而且有效調(diào)節(jié)了土壤松緊度，從而改善作物根際環(huán)境，為作物生長提供了良好條件，是趨使作物產(chǎn)量提高的重要原因。高分子調(diào)節(jié)劑還可增加土壤團(tuán)聚體數(shù)量，形成一定膠體物質(zhì)，增加土壤孔隙度和入滲能力，從而改善了土壤結(jié)構(gòu)，推遲產(chǎn)流時(shí)間、減少地表徑流和土壤侵蝕量；施入土壤的高分子調(diào)節(jié)劑遇見水分時(shí)發(fā)生溶脹，此時(shí)大量養(yǎng)分進(jìn)入調(diào)節(jié)劑結(jié)構(gòu)中，小分子氮素的釋放通過調(diào)節(jié)劑的微孔擴(kuò)散，這使得氮素向土壤釋放速度較為緩慢，為作物充分吸收氮素創(chuàng)造了良好的條件；由于高分子調(diào)節(jié)劑與土壤顆粒表面的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，競爭、掩蓋了土壤表面對磷素的部分吸附點(diǎn)位，減少了土壤對磷素的吸附，此外土壤表面能降低，也導(dǎo)致土壤對磷素吸附的減少，為作物提供了更多的磷素營養(yǎng)。上述三個(gè)方面均削減了地表徑流中氮磷污染物的產(chǎn)生量，同時(shí)也促進(jìn)了作物對氮磷的高效利用，是實(shí)現(xiàn)利用裸露坡地耕作下產(chǎn)量提高和控制氮磷污染的基礎(chǔ)。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例2中田間試驗(yàn)的示意圖，圖中各標(biāo)記如下1試驗(yàn)小區(qū)、2集水槽、3引水槽、4量水裝置。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中不同處理方式百粒重總體均值對照圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中WSC處理方式與對照處理方式O 60cm 土壤全氮均值對比圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中不同處理方式O 60cm 土壤有效磷均值對照圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中WSC處理方式與常規(guī)處理方式徑流總氮含量對比圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中WSC處理方式與常規(guī)處理方式徑流氨氮含量對比圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例2中WSC處理方式與常規(guī)處理方式徑流可溶性總氮含量對比圖。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例I、裸露坡地玉米耕種與氮磷流失防控調(diào)節(jié)劑的施用選取玉米中單28為種植作物，在播期前4天對裸露坡地翻耕整地，按照It/畝的用量施用商品有機(jī)肥。4天后在翻耕后的裸露坡地開溝播種，沿等高線方向開溝得到播種行，確定行距60cm ;以化學(xué)肥料磷酸二銨和硫酸鉀為底肥，施用量分別為磷酸二銨17. 5kg/畝，硫酸鉀20kg/畝，開溝后將底肥施入，之后播種，播種位置要在底肥施用位置的一側(cè)，而后以13. 3kg/畝(20g/m2)的用量施入顆粒高分子聚合物陰離子型聚丙烯酰胺(分子量為1700萬)，覆土，按照常規(guī)方法視土壤墑情酌情澆水；播種后第44天按照25kg/畝用量追施尿素，第132天收獲。實(shí)施例2、裸露坡地玉米耕種與氮磷流失防控調(diào)節(jié)劑施用的田間試驗(yàn)田間試驗(yàn)于2009年5月至9月在北京密云縣太師屯鎮(zhèn)坡耕地徑流小區(qū)進(jìn)行，小區(qū)為人工建造，低端具有徑流收集功能，小區(qū)面積36m2(4mX9m)，坡度約為13°，布置見圖I。當(dāng)降水或灌溉過后有農(nóng)田徑流產(chǎn)生時(shí)確保每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)I的徑流都流向集水槽2，然后通過引水槽3流向量水裝置4 ;試驗(yàn)供試作物為玉米(中單28);按照實(shí)施例I中的方法進(jìn)行耕種，處理記為WSC ;同時(shí)設(shè)置對照處理(處理記為CK，在裸露坡耕地上種植玉米，但不施用化學(xué)底肥和高分子調(diào)節(jié)劑聚丙烯酰胺，不追肥)和常規(guī)施肥處理(處理記為CT，在裸露坡耕地上種植玉米，化肥用量同實(shí)施例I中的化肥用量，包括化學(xué)底肥和追加的肥料)，各處理重復(fù)三次，其余田間管理同常規(guī)管理。收獲后測定玉米產(chǎn)量，帶回實(shí)驗(yàn)室考種測定籽粒百粒重，測定O 60cm 土壤全氮、有效磷，于每次產(chǎn)生較大降水后取地表徑流水樣，測定水體總氮、氨氮及可溶性氮磷等水質(zhì)指標(biāo)。添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的玉米產(chǎn)量較對照處理玉米產(chǎn)量升高了 3. 3%，而添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的籽粒百粒重則較對照處理籽粒百粒重升高了 18. 5%，如圖2所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的O 60cm 土壤全氮總體較對照處理土壤全氮降低了 6. 4%,如圖3所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的O 60cm 土壤有效磷較對照處理土壤有效磷降低了 44. 2%，如圖4所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理產(chǎn)生的地表徑流總氮含量較對照處理產(chǎn)生徑流總氮含量降低了 31. 4%,如圖5所示。添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的玉米產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理玉米產(chǎn)量無顯著差異(α=O. 05)，而添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的籽粒百粒重則較常規(guī)施肥處理籽粒百粒重升高了
2.I %，如圖2所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理的O 60cm土壤有效磷較常規(guī)施肥處理土壤有效磷降低了 63. 0%，如圖4所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理產(chǎn)生的地表徑流總氮含量較常規(guī)施肥處理產(chǎn)生徑流總氮含量降低了 20. 5%，如圖5所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理產(chǎn)生的地表徑流氨氮含量較常規(guī)施肥處理產(chǎn)生徑流氨氮含量降低了 39. 7%，如圖6所示；添加高分子調(diào)節(jié)劑處理產(chǎn)生的地表徑流可溶性總氮含量較常規(guī)施肥處理產(chǎn)生徑流可溶性總氮含量降低了 28. 4%，如圖7所示?！?br> 權(quán)利要求
1.一種裸露坡地的耕種與氮磷污染防控方法，包括如下步驟將待耕種的裸露坡地進(jìn)行翻耕；在經(jīng)翻耕后的裸露坡地上確定待耕種作物的播種行；沿所述播種行方向進(jìn)行開溝得到播種溝；在所述播種溝內(nèi)依次施底肥、待耕種作物的種子和高分子調(diào)節(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耕種方法，其特征在于所述高分子調(diào)節(jié)劑為聚丙烯酰胺；所述高分子調(diào)節(jié)劑的用量為15g/m2-30g/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述高分子調(diào)節(jié)劑的分子量為1000萬-1800萬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于所述裸露坡地的坡度為10。-13。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述播種行沿所述裸露坡地的等聞線方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述底肥為氮磷鉀底肥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于在所述開溝前所述方法還包括向所述經(jīng)翻耕的裸露坡地施有機(jī)肥的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于所述作物為玉米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裸露坡地的耕種與氮磷污染防控方法。該方法包括如下步驟將待耕種的裸露坡地進(jìn)行翻耕；將經(jīng)翻耕后的裸露坡地上確定待耕種作物的播種行；沿所述播種行方向進(jìn)行開溝得到播種溝；在所述播種溝內(nèi)依次施底肥、待耕種作物的種子和高分子調(diào)節(jié)劑。運(yùn)用本發(fā)明提供的方法在裸露坡地進(jìn)行耕種，與不施用肥料單種作物相比，作物產(chǎn)量與百粒重均有所提高，0～60cm土壤全氮和有效磷，以及產(chǎn)生的地表徑流總氮均有所降低；運(yùn)用本發(fā)明提供的方法在裸露坡地進(jìn)行耕種，與常規(guī)施肥種植作物相比，作物產(chǎn)量無顯著差異(α＝0.05)，百粒重略有提高，0～60cm土壤有效磷有較大幅度下降，產(chǎn)生的地表徑流總氮、氨氮含量均有所降低。
文檔編號A01G1/00GK102893776SQ20111021691
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者李鵬, 趙同科, 安志裝, 劉寶存, 張成軍 申請人:北京市農(nóng)林科學(xué)院