一種利用生物氮泵控制農(nóng)田氮素淋失的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用生物氮栗控制農(nóng)田氮素淋失的方法，屬農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類社會經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，由于人口壓力增加，使人類對農(nóng)產(chǎn)品需求越來 越大，從而加大了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入，特別是化肥的使用?；蕦r(nóng)業(yè)的貢獻(xiàn)眾所周知，現(xiàn)代 化農(nóng)業(yè)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(jù)統(tǒng)計，從1949 年到1998年的50年中，我國糧食年總產(chǎn)量與化肥氮年施用量呈顯著相關(guān)性。實驗統(tǒng)計證 明，在肥料、種子和水等糧食增產(chǎn)三大可控制要素中，化肥的貢獻(xiàn)率達(dá)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(dá)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(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā) 揮了重要了作用。
[0003] 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(dá) 2233.5萬噸。但是，氮素的利用率底（有些城郊蔬菜基地與高產(chǎn)地區(qū)的氮肥利用率降至 10% -20%)平均35%左右（發(fā)達(dá)國家為50% -60%)，而損失則高達(dá)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。
[0004] 我國全年流失土壤達(dá)50億噸，帶走的氮相當(dāng)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(jīng)各種途徑損失于 環(huán)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(huán)境造成污染。
[0005] 化肥對農(nóng)產(chǎn)品的污染主、對土壤生態(tài)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在：（1)引起土壤酸化 和板結(jié)，破壞土壤結(jié)構(gòu)，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(huán)境的污染：導(dǎo)致水體鹽富營養(yǎng)化，氮素淋溶污染地下水（3)施用氮肥對大 氣環(huán)境的影響：氮揮發(fā)污染大氣，NOx的排放形成酸雨，破壞臭氧層，導(dǎo)致溫室效應(yīng)（4)過量 施用氮肥對作物產(chǎn)品的污染和食物鏈的影響：污染作物產(chǎn)品，影響作物品質(zhì)，引發(fā)"環(huán)境激 素"問題。
[0006] 因此，怎樣在保證農(nóng)業(yè)正常使用過程，又避免氮素對土壤生態(tài)環(huán)境的影響是一個 迫切需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述問題，本發(fā)明提出一種利用生物氮栗控制農(nóng)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(qiáng)的植物作為氮栗植物，對深層土壤過 量的氮素進(jìn)行吸收，同時，利用束根裝置對氮栗植物的更細(xì)進(jìn)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(nóng)業(yè)正常使用過程，又避免氮素對土壤生態(tài)環(huán)境的影響，本方 法改善了土壤環(huán)境，減少了對環(huán)境的污染，有利于農(nóng)田的生態(tài)保護(hù)和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)，方法 易操作、效益高、具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0009] -種利用生物氮栗控制農(nóng)田氮素淋失的方法，按照下面步驟進(jìn)行：
[0010] 第一步：對待種植物進(jìn)行分析，確定根系分布深度和寬度；
[0011] 第二步：對土壤進(jìn)行分析，確定含氮量；
[0012] 第三步：確定氮栗植物，根據(jù)植物的根系特點，結(jié)合對氮生物累積能力，確定合適 的氮栗植物；
[0013] 第四步：氮栗植物的種植，將氮栗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；
[0014] 第五步：通過對比種植，確定種植效果。
[0015] 作為優(yōu)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(gòu)型獲得。
[0016] 作為優(yōu)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(nèi)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：
[0017] 設(shè)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gN/hm2。
[0018] 作為優(yōu)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(huán)、上部 開口組成的正立方體裝置；立方體高為30cm，裝置內(nèi)栽種氮栗植物后用土壤填滿。半透壁 兩側(cè)與農(nóng)作物相鄰，封閉墻兩側(cè)兩兩相接。半透壁孔徑為1_，土壤中的水分和養(yǎng)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(dǎo)氮栗植物根系向下生長，通道孔直徑 0? 5cm，間距l(xiāng)cm。
[0019] 作為優(yōu)選，采用定期翻耕措施避免根系向土壤表層生長。
[0020] 作為優(yōu)選，通過監(jiān)測土壤或地下水中不同深度的氮磷濃度數(shù)據(jù)、作物生長量數(shù)據(jù) 對方法進(jìn)行修正。
[0021] 本發(fā)明的有益效果為：
[0022] 本發(fā)明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(qiáng)的植物作為 氮栗植物，對深層土壤過量的氮素進(jìn)行吸收，同時，利用束根裝置對氮栗植物的更細(xì)進(jìn)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(nóng)業(yè)正常使用過程，又避免氮素對土 壤生態(tài)環(huán)境的影響，本方法改善了土壤環(huán)境，減少了對環(huán)境的污染，有利于農(nóng)田的生態(tài)保護(hù) 和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)，方法易操作、效益高、具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0023] 圖1為束根裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 其中，1-封閉墻、2-半透壁、3-上部開口、4-植物根系通道、5-手拉環(huán)。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例和附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026] 具體實施例1
[0027] -種利用生物氮栗控制農(nóng)田氮素淋失的方法，按照下面步驟進(jìn)行：
[0028] 第一步：對香根草進(jìn)行分析，確定根系分布深度和寬度；
[0029] 第二步：對土壤進(jìn)行分析，確定含氮量；
[0030] 第三步：確定香根草為氮栗植物：根據(jù)香根草的根系特點，結(jié)合對氮生物累積能 力，確定合適的氮栗植物；
[0031] 第四步：香根草的種植，將香根草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(huán)、上部開口組成的正立方體裝置；立方體高為 30cm，裝置內(nèi)栽種氮栗植物后用土壤填滿。半透壁兩側(cè)與農(nóng)作物相鄰，封閉墻兩側(cè)兩兩相 接。半透壁孔徑為1_，土壤中的水分和養(yǎng)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(dǎo)氮栗植物根系向下生長，通道孔直徑0. 5c