CN102217473A

CN102217473A - 太湖流域设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法

Info

Publication number: CN102217473A
Application number: CN 201110090202
Authority: CN
Inventors: 施卫明; 闵炬; 陆扣萍; 申卫收; 林先贵
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-10-19

Abstract

一种太湖流域设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法，步骤为：番茄收获后期，在番茄行中播种甜玉米；番茄收获后，清除番茄植株；甜玉米播种后的生长期内灌水1次，不施用任何肥料；玉米收获后秸秆还田。本发明的有益效果是，与不种甜玉米土壤相比，甜玉米种植后在保证下季作物产量的前提下，可有效减少耕层土壤中25-30%NO₃ ^--N的淋洗、31-40%TN的淋洗，使土壤淋洗液中TN浓度水平从94mg/L下降到59mg/L。

Description

太湖流域设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法

技术领域

本发明属于农业环境保护领域，尤其涉及一种太湖流域设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法。

背景技术

随着我国蔬菜生产的发展，设施蔬菜栽培面积不断扩大，设施蔬菜已成为我国农业中最有活力的新产业之一，为我国的菜篮子工程建设起到了很大作用。施肥对于蔬菜产量的提高起着举足轻重的作用，但目前菜地的施肥方法存在很多问题，尤其在设施蔬菜生产体系中，过量施用氮肥现象十分严重。氮肥的过量施用一方面，导致土壤盐渍化及酸化，对蔬菜的生长发育造成不良的影响；另一方面，污染地下水源，过量的氮磷会流失进入湖泊和海洋等水体，导致湖泊和海洋等水体的富营养化，对水环境构成了巨大威胁。

目前对设施土壤质量改良措施主要有改进施肥方法、合理轮作倒茬、揭棚休闲、推广生物肥料等，科学施肥实施难度较大，生物肥料成本较高，均不易推广应用。合理轮作及揭棚休闲简单易行，在减少病虫害发生的同时可改良土壤，增加土壤微生物多样性，值得推广应用。

淋洗损失和地表径流是农田氮素污染水体的两种基本途径，在一些国家和地区，氮主要通过淋洗作用对水体造成污染。目前控制淋洗污染的技术主要有平衡施肥、养分控施技术的运用、施肥种类的多样化以及施肥方式的科学化（宁建凤等，2007），但由于这些技术实施难度大，不易推广应用。在控制地表径流方面主要有生态隔离带技术，由地表径流而来的泥沙和养分通过生态隔离带的阻截，将大部分泥沙留在生态隔离带内，而隔离带种植的植物可吸收径流中的养分，达到控制地表径流，从而减少径流养分向水体的排放（杨林章等， 2004 ），但生态隔离带需要占用一定面积的土地，且存在养分再利用率低，对淋洗的阻控效果差等方面的缺点。Guo等报道，在中国北方，冬春季黄瓜收获后，夏季间种甜玉米可减少土壤剖面氮残留（Guo et al,2008）。在人口密集，经济快速发展的中国南方太湖地区，番茄—黄瓜—芹菜的轮作制度比较普遍，氮肥施用量大且夏季降水量高。设施蔬菜生产体系在休闲季揭膜晒田，在强降雨情况下氮素淋洗风险很高。而且，休闲季正值夏季高温季节，高温加剧了土壤有机氮和作物残茬的矿化作用，土壤剖面无机氮可能会大量增加，这也增加了淋洗的风险。针对南方设施菜地土壤功能修复以及阻控氮流失还缺少一项可行的技术。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对太湖流域设施菜地夏季氮素淋洗对水环境影响以及长期过量施肥对土壤质量的影响，提供一种设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法。

技术方案：一种设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法，步骤为：番茄收获后期，在番茄行中播种甜玉米；番茄收获后，清除番茄植株；甜玉米播种后的生长期内灌水1次，不施用任何肥料；玉米收获后秸秆还田。

有益效果：本发明的有益效果是，改进了太湖流域设施菜地一年普遍的轮作制度，原来的轮作制度为番茄—休闲—黄瓜—芹菜，我们在休闲期通过种植甜玉米来达到阻控氮流失及修复土壤微生物功能的作用。与不种甜玉米土壤相比，甜玉米种植后在保证下季作物产量的前提下，可有效减少耕层土壤中25-30% NO₃ ^--N的淋洗、31-40% TN的淋洗。使土壤淋洗液中TN浓度水平从 94mg/L下降到 59mg/L。另外，甜玉米的种植使土壤微生物平均吸光值提高27.8%，McIntosh均匀度指数增加17.4%，明显提高了土壤微生物代谢活性与功能多样性；同时，也恢复和提高了土壤微生物碳源利用能力，尤以聚合物类、糖类和酚酸类最为显著，与不种甜玉米相比，分别提高了70.5%、54.6%、18.7%。

具体实施方式

太湖流域面积36900平方公里，以平原为主，占总面积的4/6，水面占1/6，其余为丘陵和山地。太湖地区是我国经济快速发展区，其设施蔬菜生产已进入快速发展时期，并向多样高效化方向发展；然而该地区大棚蔬菜生产过量施用氮肥问题非常严重，每季蔬菜的氮肥用量约300kg /hm²或更高。长期连续过量施肥给当地本就脆弱的设施农业生态环境造成了严重的威胁。近几年中对太湖地区井水水质的调查，硝态氮含量超标的在27-32%之间，此外，地表水中氮素富集，太湖水体的富营养化严重，藻华频发。这不但给当地人们的生活和身体健康带来很大的影响，同时也阻碍了该地区的经济可持续发展。因此，控制设施菜地养分流失，是保护太湖防治水污染的重要措施之一。

实施例1：

试验区位于太湖之滨的江苏省宜兴市农业科技观光园大棚蔬菜生产基地(31^°14 N，119^°53 E)。试验区地处中亚热带北缘过渡地带，四季分明，雨量充沛，气候温和湿润，无霜期平均为239 d，年平均气温15.7 ℃，全年平均雨日136 d，日降雨≥50mm的暴雨每年出现2~3次，大都出现在梅雨期和台风季节。常年6月份暴雨最多，其次为8月份。多年平均降雨量为1277.1mm。

淋洗观测实验于2008年至2009年进行，连续观测两年。栽培两季作物，春季番茄分别于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日收获完毕；秋季黄瓜在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日收获完毕。番茄收获后揭棚膜晒田，揭棚时间是2008年7月26开始2008年8月28结束和2009年7月10开始2009年8月27结束。番茄收获后期（2008年7月6日和2009年6月20日）播种甜玉米，2008年8月23日和2009年8月20日收获甜玉米，秸秆还田。

渗漏水收集装置于2005年8月埋入各处理小区，使其与土壤很好的结合。收集面深度为 60cm。在无负压条件下全年性连续收集渗漏水。每7~10天抽取一次水样，每次取样将装置中渗漏水抽净，同时测量其体积。另取100ml水样冰冻保存，供NO₃ ^-和TN浓度分析用。

结果表明，与不种甜玉米土壤相比，甜玉米种植后在保证下季作物产量的前提下，可有效减少耕层土壤中25-30% 硝态氮的淋洗。另外，可有效减少耕层土壤中31-40% 总氮的淋洗。使土壤渗漏水TN水平从94 mg/L下降到 59mg/L。

甜玉米收获后分别采集种植甜玉米试验区及不种甜玉米试验区土壤样品，分析土壤微生物平均吸光值、Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、McIntosh均匀度指数以及微生物聚合物类、羧酸类、氨基酸类、胺类、糖类和酚酸类利用能力。结果表明，与不种甜玉米土壤相比，甜玉米的种植使微生物平均吸光值提高27.8%，McIntosh均匀度指数增加17.4%，明显提高了土壤微生物代谢活性与功能多样性；同时，甜玉米的种植也恢复和提高了土壤微生物碳源利用能力，尤以聚合物类、糖类和酚酸类最为显著，与不种甜玉米相比，分别提高了70.5%、54.6%、18.7%。

Claims

1.一种太湖流域设施菜地氮流失原位阻控与功能修复方法，其特征在于步骤为：番茄收获后期，在番茄行中播种甜玉米；番茄收获后，清除番茄植株；甜玉米播种后的生长期内灌水1次，不施用任何肥料；玉米收获后秸秆还田。