[发明专利]非豆科作物秸秆在酸性红壤中固定残留无机氮的应用及方法

说明书

 

技术领域

本发明属于酸性土壤调节技术领域，涉及非豆科作物秸秆在酸性红壤中固定残留无机氮的应用及方法。

背景技术

在高度集约化条件下，为了大幅度提高农作物产量，我国农田土壤氮肥用量持续增加，但当季植物对氮肥的利用率一般在40%以下。施入土壤中的氮肥除被作物吸收利用外，一部分通过氨挥发和氮氧化物释放到大气中，一部分随地表径流和土壤渗漏水淋失进入地表水和地下水，污染水环境，还有一部分以铵态氮和硝态氮等无机氮形态残留于土壤中。在南方红壤地区，前茬与下茬作物之间一般会间隔比较长的时间，在土壤休闲期间残留于土壤中的铵态氮会通过硝化反应进一步转化为硝态氮，这部分硝态氮连同前茬残留的硝态氮会随雨水淋失，这不仅导致土壤氮素养分的损失，还污染地表水和地下水，增加水体的富营养化。另一方面，这一过程中发生的硝化反应还导致土壤的进一步酸化。因此，如果能够采取有效的技术措施将残留的无机氮固定于土壤中，一方面可以减少氮素的损失，使残留的氮为下茬和后续作物吸收利用，另一方面还可以减少农田氮素损失对水体富营养化的加速作用及硝化反应对土壤酸化的加速作用。

申请人公开了利用豆科植物物料和化学硝化抑制双氰胺制备的高效酸性土壤改良剂，该技术中主要利用豆科植物本身所含的大量的碱性物质中和土壤酸度，同时利用双氰胺抑制豆科植物中有机氮矿化产生的铵态氮的硝化反应释放的质子对改良的不利影响。本发明中，主要利用非豆科植物对土壤原有无机氮转化的抑制作用，达到减缓土壤进一步酸化的目的。

我国农业生产中每年都会产生大量的作物秸秆等农业废弃物，我们研究发现向土壤中添加非豆科类作物秸秆可以增加土壤无机氮的固定，减少土壤无机形态氮数量，因此可以据此研发土壤无机氮的固定方法。我国农作物秸秆资源丰富，廉价易得，施用农作物秸秆不会带入任何有害物质，是一种绿色固定技术。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对我国农田中铵态氮肥的大量施用导致较多无机氮残留于土壤中，增加了氮素淋失和加速水体富营养化的风险，还会加速土壤酸化等问题，提供一种以植物秸秆为原料制备的无机氮固定剂，用于固定土壤中的无机氮，将残留的无机氮转化物有机氮储存于土壤中，由于抑制了土壤铵态氮硝化反应，这一方法还减缓土壤酸化，保障农田土壤的持续生产能力。

技术方案：非豆科作物秸秆在酸性红壤中固定残留无机氮的应用。

一种利用非豆科作物秸秆在酸性红壤中固定残留无机氮的方法，步骤为：将非豆科作物秸秆晒干后粉碎，再以占土壤干重的1%~2%的比例与土壤混合。所述非豆科作物秸秆为总氮含量低于物料干重1%的农作物秸秆。所述非豆科作物秸秆为油菜秸秆、小麦秸秆或稻草秸秆。所述酸性土壤为酸性红黄壤。

有益效果：将含氮量较低(小于物料干重的1%)的植物秸秆加入土壤，导致土壤中的铵态氮和硝态氮等无机氮转化为有机氮储存于土壤中，为下季作物利用，减少了土壤中氮素的损失以及农田土壤氮素对水体的污染。由于这一过程也抑制了土壤铵态氮向硝态氮的转化，因此也减缓了土壤的酸化。由于我国作物秸秆等农业废弃物资源非常丰富，而且处置困难，因此本技术的应用也为农业废弃物的资源化利用提供新途径。

附图说明

图 1 为安徽红壤恒温培养过程中添加稻草和油菜秸秆与不加植物秸秆的对照体系土壤铵态氮的动态变化；

图 2 为安徽红壤恒温培养过程中添加稻草和油菜秸秆与不加植物秸秆的对照体系土壤硝态氮(NO₃^-+NO₂^-)的动态变化；

图 3 为安徽红壤恒温培养过程中添加稻草和油菜秸秆与不加植物秸秆的对照体系土壤pH的动态变化；

图 4 为江西红壤恒温培养过程中添加油菜秸秆、小麦秸秆和稻草与不加植物秸秆的对照体系土壤铵态氮的动态变化；

图5 为江西红壤恒温培养过程中添加油菜秸秆、小麦秸秆和稻草与不加植物秸秆的对照体系土壤硝态氮(NO₃^-+NO₂^-)的动态变化。

图6为江西红壤恒温培养过程中添加油菜秸秆、小麦秸秆和稻草与不加植物秸秆的对照体系土壤pH的动态变化；

具体实施方式

实施例1

植物材料的准备——将作物籽粒收获后残留的稻草和油菜秸秆晒干，然后用粉碎机粉碎，储存备用。