太湖流域設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法
2023-08-03 12:27:01
專利名稱：太湖流域設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法
技術領域：
本發明屬於農業環境保護領域，尤其涉及一種太湖流域設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法。
背景技術：
隨著我國蔬菜生產的發展，設施蔬菜栽培面積不斷擴大，設施蔬菜已成為我國農業中最有活力的新產業之一，為我國的菜籃子工程建設起到了很大作用。施肥對於蔬菜產量的提高起著舉足輕重的作用，但目前菜地的施肥方法存在很多問題，尤其在設施蔬菜生產體系中，過量施用氮肥現象十分嚴重。氮肥的過量施用一方面，導致土壤鹽漬化及酸化， 對蔬菜的生長發育造成不良的影響；另一方面，汙染地下水源，過量的氮磷會流失進入湖泊和海洋等水體，導致湖泊和海洋等水體的富營養化，對水環境構成了巨大威脅。目前對設施土壤質量改良措施主要有改進施肥方法、合理輪作倒茬、揭棚休閒、推廣生物肥料等，科學施肥實施難度較大，生物肥料成本較高，均不易推廣應用。合理輪作及揭棚休閒簡單易行，在減少病蟲害發生的同時可改良土壤，增加土壤微生物多樣性，值得推廣應用。淋洗損失和地表徑流是農田氮素汙染水體的兩種基本途徑，在一些國家和地區， 氮主要通過淋洗作用對水體造成汙染。目前控制淋洗汙染的技術主要有平衡施肥、養分控施技術的運用、施肥種類的多樣化以及施肥方式的科學化(寧建鳳等，2007)，但由於這些技術實施難度大，不易推廣應用。在控制地表徑流方面主要有生態隔離帶技術，由地表徑流而來的泥沙和養分通過生態隔離帶的阻截，將大部分泥沙留在生態隔離帶內，而隔離帶種植的植物可吸收徑流中的養分，達到控制地表徑流，從而減少徑流養分向水體的排放(楊林章等，2004 )，但生態隔離帶需要佔用一定面積的土地，且存在養分再利用率低，對淋洗的阻控效果差等方面的缺點。Guo等報導，在中國北方，冬春季黃瓜收穫後，夏季間種甜玉米可減少土壤剖面氮殘留(Guo et al，2008)。在人口密集，經濟快速發展的中國南方太湖地區，番茄一黃瓜一芹菜的輪作制度比較普遍，氮肥施用量大且夏季降水量高。設施蔬菜生產體系在休閒季揭膜曬田，在強降雨情況下氮素淋洗風險很高。而且，休閒季正值夏季高溫季節，高溫加劇了土壤有機氮和作物殘茬的礦化作用，土壤剖面無機氮可能會大量增加，這也增加了淋洗的風險。針對南方設施菜地土壤功能修復以及阻控氮流失還缺少一項可行的技術。
發明內容
技術問題本發明的目的是針對太湖流域設施菜地夏季氮素淋洗對水環境影響以及長期過量施肥對土壤質量的影響，提供一種設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法。技術方案一種設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法，步驟為番茄收穫後期，在番茄行中播種甜玉米；番茄收穫後，清除番茄植株；甜玉米播種後的生長期內灌水1 次，不施用任何肥料；玉米收穫後秸稈還田。有益效果本發明的有益效果是，改進了太湖流域設施菜地一年普遍的輪作制度， 原來的輪作制度為番茄一休閒一黃瓜一芹菜，我們在休閒期通過種植甜玉米來達到阻控氮流失及修復土壤微生物功能的作用。與不種甜玉米土壤相比，甜玉米種植後在保證下季作物產量的前提下，可有效減少耕層土壤中25-30% NO3--N的淋洗、31-40% TN的淋洗。使土壤淋洗液中TN濃度水平從94mg/L下降到59mg/L。另外，甜玉米的種植使土壤微生物平均吸光值提高27. 8%,Mcintosh均勻度指數增加17. 4%，明顯提高了土壤微生物代謝活性與功能多樣性；同時，也恢復和提高了土壤微生物碳源利用能力，尤以聚合物類、糖類和酚酸類最為顯著，與不種甜玉米相比，分別提高了 70. 5%,54. 6%、18. 7%。
具體實施例方式太湖流域面積36900平方公裡，以平原為主，佔總面積的4/6，水面佔1/6，其餘為丘陵和山地。太湖地區是我國經濟快速發展區，其設施蔬菜生產已進入快速發展時期，並向多樣高效化方向發展；然而該地區大棚蔬菜生產過量施用氮肥問題非常嚴重，每季蔬菜的氮肥用量約300kg /hm2或更高。長期連續過量施肥給當地本就脆弱的設施農業生態環境造成了嚴重的威脅。近幾年中對太湖地區井水水質的調查，硝態氮含量超標的在27-32%之間，此外，地表水中氮素富集，太湖水體的富營養化嚴重，藻華頻發。這不但給當地人們的生活和身體健康帶來很大的影響，同時也阻礙了該地區的經濟可持續發展。因此，控制設施菜地養分流失，是保護太湖防治水汙染的重要措施之一。
實施例1
試驗區位於太湖之濱的江蘇省宜興市農業科技觀光園大棚蔬菜生產基地(31。14 N， 119。53 E)。試驗區地處中亞熱帶北緣過渡地帶，四季分明，雨量充沛，氣候溫和溼潤，無霜期平均為239 d，年平均氣溫15.7 °C，全年平均雨日136 d，日降雨彡50mm的暴雨每年出現 2 3次，大都出現在梅雨期和颱風季節。常年6月份暴雨最多，其次為8月份。多年平均降雨量為1277. 1mm。淋洗觀測實驗於2008年至2009年進行，連續觀測兩年。栽培兩季作物，春季番茄分別於2008年4月16日和2009年4月11日移栽定植，2008年7月26日和2009年7月 10日收穫完畢；秋季黃瓜在2008年8月28日和2009年8月27日移栽定植，2008年12月 26日和2009年12月3日收穫完畢。番茄收穫後揭棚膜曬田，揭棚時間是2008年7月26 開始2008年8月28結束和2009年7月10開始2009年8月27結束。番茄收穫後期(2008 年7月6日和2009年6月20日)播種甜玉米，2008年8月23日和2009年8月20日收穫甜玉米，秸稈還田。滲漏水收集裝置於2005年8月埋入各處理小區，使其與土壤很好的結合。收集面深度為60cm。在無負壓條件下全年性連續收集滲漏水。每疒10天抽取一次水樣，每次取樣將裝置中滲漏水抽淨，同時測量其體積。另取IOOml水樣冰凍保存，供N03_和TN濃度分析用。結果表明，與不種甜玉米土壤相比，甜玉米種植後在保證下季作物產量的前提下， 可有效減少耕層土壤中25-30%硝態氮的淋洗。另外，可有效減少耕層土壤中31-40%總氮的淋洗。使土壤滲漏水TN水平從94 mg/L下降到59mg/L。甜玉米收穫後分別採集種植甜玉米試驗區及不種甜玉米試驗區土壤樣品，分析土壤微生物平均吸光值、Shannon多樣性指數、Simpson優勢度指數、Mcintosh均勻度指數以及微生物聚合物類、羧酸類、胺基酸類、胺類、糖類和酚酸類利用能力。結果表明，與不種甜玉米土壤相比，甜玉米的種植使微生物平均吸光值提高27. 8%，Mcintosh均勻度指數增加 17. 4%，明顯提高了土壤微生物代謝活性與功能多樣性；同時，甜玉米的種植也恢復和提高了土壤微生物碳源利用能力，尤以聚合物類、糖類和酚酸類最為顯著，與不種甜玉米相比， 分別提高了 70. 5%,54. 6%、18. 7%。
權利要求
1. 一種太湖流域設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法，其特徵在於步驟為番茄收穫後期，在番茄行中播種甜玉米；番茄收穫後，清除番茄植株；甜玉米播種後的生長期內灌水1次，不施用任何肥料；玉米收穫後秸稈還田。
全文摘要
一種太湖流域設施菜地氮流失原位阻控與功能修複方法，步驟為番茄收穫後期，在番茄行中播種甜玉米；番茄收穫後，清除番茄植株；甜玉米播種後的生長期內灌水1次，不施用任何肥料；玉米收穫後秸稈還田。本發明的有益效果是，與不種甜玉米土壤相比，甜玉米種植後在保證下季作物產量的前提下，可有效減少耕層土壤中25-30%NO3--N的淋洗、31-40%TN的淋洗，使土壤淋洗液中TN濃度水平從94mg/L下降到59mg/L。
文檔編號A01G1/00GK102217473SQ20111009020
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者施衛明, 林先貴, 申衛收, 閔炬, 陸扣萍 申請人:中國科學院南京土壤研究所