一種北方旱地農田土壤的N₂O減排方法

2023-05-28 00:16:11

專利名稱：一種北方旱地農田土壤的N2O減排方法
技術領域：
本發明屬於農田生態系統溫室氣體減排技術領域，具體是一種北方旱地農田土壤的N2O減排方法。
背景技術：
N2O是僅次於CO2和CH4的重要溫室氣體，其單分子增溫潛勢是CO2的296倍(百年時間尺度)，且還參與破壞平流層臭氧而增強地表紫外輻射強度，進而導致人類皮膚癌和其它疾病的發病率迅速上升。目前大氣中N2O的濃度約為319ppbv，並正以每年0. 25%的速率增長。這意味著N2O將對人類生存環境及人類自身健康產生深遠影響。農田施入氮素肥料，是引起農田N2O排放的重要因素之一。為滿足中國人口增長 對糧食產量的需求，大量氮素肥料被施入農田，從而造成農田N2O排放量增加。目前農田土壤N2O排放量為每年6. 3Tg N2O-N,佔全球N2O總排放量的 35%。因此尋求有效的農田土壤N2O減排技術已成為各國政府和科技人員努力應對全球氣候變暖的首要任務之一。東北地區是我國糧食主產區，旱地農田為主，主要作物為玉米、大豆、小麥等旱地作物。

發明內容
本發明的目的在於提供一種北方旱地農田土壤的N2O減排方法。為實現上述目的，本發明採用技術方案為一種旱地農田土壤的N2O減排方法，深秋季節在待處理旱地農田土壤上施入2^18m3/ha的有機肥，次年減少作物生長季的氮素肥料施入量，進而使土壤N2O的排放量顯著減少約10 50%。所述待處理旱地農田土壤為種植玉米、大豆、小麥和/或高粱等的中國北方黑土、潮土或棕壤土。所述有機肥於深秋土壤溫度為(T10°C時施入農田土壤；所述有機肥為養牛場新鮮牛糞或其它動物糞便或經腐熟的動物糞便。所述有機肥的施入方式是人工或機械均勻施入，可翻耕或不翻耕的施入壟溝和壟側表面。所述氮素肥料為尿素、磷酸氫二銨、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸氨、氨水、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸銨及長效氮肥，施入量比常規氮素肥料施入量低10飛0%並以分基肥和追肥的方式施入農田。所述氮素肥料施入量為8(T520Kg N/ha。上述農田土壤N2O的排放量由靜態箱-氣相色譜法測定，箱內氣體樣品的採集時間為靜態箱封閉後I小時內，每間隔2-15分鐘採集一次。本發明所述的一種旱地農田土壤的N2O減排方法，具體操作方式為深秋季節(在土壤溫度低於10度以後)在待處理旱地農田土壤上施入2 18 m3/ha的有機肥，減少次年氮素肥料的施入量(比常規氮素肥料施入量低10飛0%)，進而使土壤N2O的排放量顯著減少約10 50%。
本發明的有益效果是I.本發明提出了一種可以保證作物產量，同時顯著減少北方旱地農田土壤N2O排放量的新技術。2.採用本發明方法減少了農田氮素肥料的施入量，提高了氮肥利用效率，大幅減少由於施氮肥弓丨起的農田N2O排放。3.本發明通過秋天施加有機肥與次年減量施氮素肥料相結合，對農作物產量沒有明顯影響。
具體實施例方式本發明秋天施有機肥與次年減量施入氮素肥料相結合，有機肥為養牛場新鮮牛糞或其它廄肥。有機肥的施入時間是深秋，即土壤溫度為(T10°C。有機肥施入方式是人工或機械均勻施入，有機肥的施入量為2 18m3/ha。氮素肥料為尿素和磷酸氫二銨等氮素肥料， 在北方地區施入量為8(T520Kg N/ha,分底肥和追肥，分別於4月中旬-五月上旬，6月底和/或7月底施入農田。採用靜態箱-氣相色譜法測定農田土壤N2O的排放量，箱內氣體樣品的採集時間為靜態箱封閉後I小時內，每間隔2-15分鐘採集一次；氣體樣品中的N2O濃度由帶有電子捕獲檢測器的氣相色譜儀測定。每一次氣體樣品的採集時間為上午擴10點之間，施入氮素肥料後10天內需要每天採集氣體樣品，降水後5天內需要每天採集氣體樣品，其它玉米生長時期每3-5天採集一次氣體樣品，其餘時期每7 15天採集一次氣體樣品。實施例I本實施例的試驗在黑土上進行，種植作物為玉米。試驗分為處理組和對照組。在處理組中，有機肥的施入量為18m3/ha，深秋時一次性均勻施入農田壟溝和壟側。次年氮素肥料的施入量分別為基肥70Kg N/ha，6月底追肥40Kg N/ha，7月底追肥I IOKg N/ha (化肥氮施入量合計220Kg N/ha)。對照組不施有機肥，尿素的施加量分別為基肥90Kg N/ha，6月底追肥50KgN/ha，7月底追肥140Kg N/ha (化肥氮施入量合計280Kg N/ha)。用於氣體樣品採集的靜態箱的尺寸為580X280X200mm。將有機肥和/或氮素肥料不同配比結合施入農田的處理各設置4個隨機分布的田間試驗小區，每個小區面積144m2，一個小區放置一個靜態箱，用來監測農田土壤的隊0排放量。箱內氣體樣品的採集時間為靜態箱封閉後I小時內，每間隔10分鐘採集一次。經過田間連續觀測，2010年5月9日到2011年I月3日期間，處理組觀測期間的N2O累積排放量是341. 8 + 9. 4mg N2O-N m_2，對照組觀測期間的N2O累積排放量是430. 6±7. 8mg N2O-N m_2的，處理組比對照組的土壤N2O排放量減少25. 9%，玉米產量沒有顯著區別。實施例2本實施例的試驗在黑土上進行，種植作物為玉米。試驗分為處理組和對照組。在處理組中，有機肥的施入量為15m3/ha，深秋時一次性均勻施入農田壟溝和壟側。次年氮素肥料(尿素)的施入量分別為基肥72Kg N/ha, 6月底追肥45Kg N/ha，7月底追肥113Kg N/ha (施化肥氮量合計230KgN/ha)。對照組不施有機肥，氮素肥料的施加量分別為基肥87KgN/ha，6月底追肥54Kg N/ha，7月底追肥135Kg N/ha (施化肥氮量合計276KgN/ha)。用於氣體樣品採集的靜態箱的尺寸為580X280X200mm。將有機肥和/或氮素肥料不同配比結合施入農田的處理各設置4個隨機分布的田間試驗小區，每個小區面積144m2，一個小區放置一個靜態箱，用來監測農田土壤的隊0排放量。箱內氣體樣品的採集時間為靜態箱封閉後I小時內，每間隔10分鐘採集一次。經過田間連續觀測，2011年I月21日到2011年11月23日，處理組觀測期間的N2O累積排放量是297. 8±8. Img N2O-N m_2，對照組觀測期間的N2O累積排放量是354. 7 ±9. 2mg N2O-N m_2的，處理組比對照組的土壤N2O排放量減少19. 1%，玉米產量增加I. 2%。
權利要求
1.ー種旱地農田土壌的N2O減排方法，其特徵在於深秋季節在待處理旱地農田土壌上施入2 18m3/ha的有機肥，次年減少作物生長季的氮素肥料施入量，從而使土壌N2O的排放量獲得顯著減少。
2.按權利要求I所述的旱地農田土壌的N2O減排方法，其特徵在於所述待處理旱地農田土壌為種植玉米、大豆、小麥和/或高粱等的中國北方黒土、潮土或棕壤土。
3.按權利要求I所述的旱地農田土壌的N2O減排方法，其特徵在於所述有機肥於深秋土壌溫度為(Tio°C時施入農田土壌；所述有機肥為養牛場新鮮牛糞或其它動物糞便或經腐熟的動物糞便。
4.按權利要求I或3所述的旱地農田土壌的N2O減排方法，其特徵在於所述有機肥的施入方式是人工或機械均勻施入，可翻耕或不翻耕的施入壟溝和壟側表面。
5.按權利要求I所述的旱地農田土壌的N2O減排方法，其特徵在於所述氮素肥料為尿素、磷酸氫ニ銨、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸氨、氨水、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸銨及長效氮月巴，施入量比常規氮素肥料施入量低10飛0%並以分基肥和追肥的方式施入農田。
6.按權利要求5所述的旱地農田土壌的N2O減排方法，其特徵在於所述氮素肥料施入量為 80 520Kg N/ha。
7.按權利要求I所述的旱地農田土壤的N2O減排方法，其特徵在於上述農田土壤N2O的排放量由靜態箱-氣相色譜法測定，箱內氣體樣品的採集時間為靜態箱封閉後I小時內，每間隔2-15分鐘採集一次。
全文摘要
本發明屬於農田生態系統溫室氣體減排技術領域，具體是一種北方旱地農田土壤的N2O減排方法。於深秋季節在待處理旱地農田土壤上施入2~18m3/ha的有機肥，次年減少作物播種和生長季的氮素肥料施入量10%~50%，使土壤N2O的排放量獲得顯著減少。本發明通過秋季增施有機肥、減少氮素肥料施入量的方式，達到提高作物產量或不減產，同時減少北方旱地農田土壤N2O排放量的目的。
文檔編號C05G1/00GK102754549SQ20121023940
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者夏宗偉, 孔雙, 徐慧, 董丹, 郭彥玲, 韓斯琴 申請人:中國科學院瀋陽應用生態研究所