CN111083956A - 一种增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发了一种增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，属于植物肥料与土壤改良领域。该方法先将钢渣硅肥施入土壤，然后硝化抑制剂与氮肥混合施用即可。其中，氮肥为硫酸铵，所述硝化抑制剂为2‑氯‑6‑三氯甲基吡啶(Nitrapyrin，简称CP)。本发明通过钢渣硅肥提高酸性土壤的pH值，使得CP达到一定的减少酸性土壤中氧化亚氮释放的效果。实验结果表明：与CP、硫酸铵混合施用处理相比，加入钢渣硅肥能有效降低氧化亚氮的累积释放量。
Description
技术领域
本发明植物肥料与土壤改良领域，具体涉及一种增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法。
背景技术
氮肥是农业生产中的重要生产资料，对促进农业生产的发展具有重要作用。目前农业生产中所施用的氮肥，以铵态或酰胺态氮肥居多。其中的铵能够直接被作物吸收利用，且其带有正电荷，能够被带负电荷的土壤黏土矿物所吸引，不容易随水淋失。但铵在土壤氨氧化微生物的作用下，能够发生硝化作用转化为硝酸盐。尽管硝酸盐也能够被作物吸收利用，但由于其带有负电荷，与土壤胶体相互排斥，极易随土壤水分淋失；同时硝酸盐还能够通过反硝化作用转化为氧化亚氮气体排出。氧化亚氮是一种重要的温室气体，其全球增温潜势是二氧化碳的约300倍，是破坏臭氧层的主要物质。大气中的氧化亚氮60％来自于自然源，40％来自于人为源。其中，全球约60％的人为氧化亚氮释放来自于农业生产活动。因此，硝化作用的发生，既降低了氮肥的利用率，又造成潜在的环境风险(史云峰等，2017.CN201710706750.4)。
硝化抑制剂是能够抑制土壤中硝化作用的化合物。在肥料施用过程中配施硝化抑制剂，能够明显延缓铵的硝化速率，降低土壤中硝酸盐积累，进而减少由于淋溶和反硝化作用导致的氮素损失，并且能够有效降低农田土壤中氧化亚氮气体的释放量(史云峰等，2017.CN201710706750.4)。氯甲基吡啶，即2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin，简称CP)，是一种对土壤亚硝化单胞菌属活性具有抑制作用的氮肥增效剂；可通过抑制亚硝化单胞菌属的活性来减缓土壤中硝化作用的进程，降低土壤中铵态氮向硝态氮的转化速率，从而提高氮肥利用率，减少氮素损失(戴峰等，2015.CN201510436253.8)。但是，硝化抑制剂在中性和偏碱性的土壤中对氧化亚氮释放的抑制效果优于酸性土壤，如何在酸性土壤中有效的施用硝化抑制剂是目前农业生产中面临的一大问题。
硅肥是一种中量元素肥料。硅肥既可作肥料，提供养分，又可用作土壤调理剂，改良土壤。此外，还兼有防病、防虫和减毒的作用。以其无毒、无味、不变质、不流失、无公害等突出优点，将成为发展绿色生态农业的高效优质肥料。硅肥主要有水溶性硅肥和枸溶性硅肥两大类，以废钢渣、粉煤灰、矿石等为原料经高温煅烧工艺等加工而成的初制品均为枸溶性硅肥。常见的钢渣硅肥是以钢渣等为原料研制而成，pH值在10至12之间，为强碱性肥料，可以提高酸性土壤中的pH值，使酸性土壤的pH趋向于中性，达到改良土壤的效果(刘鸣达等，2001.土壤与环境)。在酸性土壤中，硝化抑制剂的作用效果一直受较低土壤pH值的影响，并未很好地得到应用。采用硝化抑制剂与钢渣硅肥配合使用改良硝化抑制剂在酸性土壤中使用效果的研究还很少。而申请人通过研究发现，施氮肥时配合硝化抑制剂、钢渣硅肥共同施用将会是一种行之有效的方法，能够增强硝化抑制剂在酸性土壤中的作用效果，减少酸性土壤中的气态氮素(氧化亚氮)损失，提高氮肥利用率，是一种对环境友好的改良方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，以有效降低酸性土壤中氧化亚氮的排放。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其做法为：向目标土壤中施入钢渣硅肥进行预培养，然后再配合施用硝化抑制剂以及氮肥，以降低酸性土壤中氧化亚氮的排放。
在上述技术方案的基础上，还可以进一步采用以下优选方案中的一种或多种。
作为优选，所述硝化抑制剂为氯甲基吡啶，即2-氯-6-三氯甲基吡啶(Nitrapyrin，简称CP)。
作为优选，所述铵态氮肥为硫酸铵。进一步的，以N含量计，所述硫酸铵的添加量为100mg N/kg干土。
作为优选，以含量SiO2计，所述钢渣硅肥的施用量为300kg ha-1SiO2。
作为优选，所述硝化抑制剂的施用量为0.3mg/kg干土。
作为优选，所述预培养过程中，土壤含水率保持在田间持水量的44.11％。
作为优选，施用硝化抑制剂以及氮肥时，土壤含水率保持在田间持水量的50％。
作为优选，所述预培养的时间为3～7天。
作为优选，所述硝化抑制剂以及氮肥配成混合溶液后，再施入土壤中。
本发明相对于现有技术而言，通过施用钢渣硅肥，使硝化抑制剂能够有效减少酸性土壤中氧化亚氮的释放。实验结果表明：加入钢渣硅肥会显著提高土壤的pH值，且加入钢渣硅肥可以有效降低氧化亚氮的累积释放量。
附图说明
图1为本发明不同施肥处理培养期内土壤氧化亚氮累积释放量；
图中
100mgN/kg干土的硫酸铵，
100mgN/kg干土的硫酸铵+300kg/ha SiO2钢渣硅肥，图中
100mgN/kg干土的硫酸铵+0.3mg/kg干土的CP，图中
100mgN/kg干土的硫酸铵+300kg/haSiO2的钢渣硅肥+0.3mg/kg干土的CP；
图2为本发明不同施肥处理培养期内土壤pH值的变化。
图中
100mgN/kg干土的硫酸铵，图中
100mgN/kg干土的硫酸铵+300kg/ha SiO2钢渣硅肥，图中
100mgN/kg干土的硫酸铵+0.3mg/kg干土的CP，图中
100mgN/kg干土的硫酸铵+300kg/haSiO2的钢渣硅肥+0.3mg/kg干土的CP。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述和说明。
实施例
本实施例中共设4个施肥处理，即单施氮肥((NH4)2SO4)，氮肥与钢渣硅肥施用((NH4)2SO4+SiF)，氮肥与CP施用((NH4)2SO4+CP)，氮肥、钢渣硅肥与CP配合施用((NH4)2SO4+SiF+CP)；每个处理4个重复。本实施例中的钢渣硅肥购自太钢哈斯科科技有限公司，当然其他型号的钢渣硅肥也同样适用。
实验采用室内培养的方式。实验前测定土壤的含水量和田间持水量。称取相当于干土重10g的鲜土于125ml的玻璃顶空瓶中；土壤先加蒸馏水湿润(含水率保持在田间持水量的44.11％)后在生化培养箱中培养4天，然后针对不同的施肥处理分别进行下列施肥操作：
单施氮肥((NH4)2SO4)组：采用预先配制的硫酸铵溶液，调节施肥处理土壤的含水量至田间持水量的50％，且最终使硫酸铵N的添加量为100mg/kg干土。
氮肥与钢渣硅肥施用((NH4)2SO4+SiF)组：向土壤中加入钢渣硅肥预培养3天，钢渣硅肥的施用量按300kg ha-1SiO2计算，折算为土壤干重的添加量为133.33mg/kg干土。然后采用预先配制的硫酸铵溶液，调节施肥处理土壤的含水量至田间持水量的50％，且最终使硫酸铵N的添加量为100mg/kg干土。
氮肥与CP施用((NH4)2SO4+CP)组：采用预先配制的硫酸铵和CP的混合溶液，调节施肥处理土壤的含水量至田间持水量的50％，且最终使硫酸铵的添加量为100mgN/kg干土，CP的添加量为0.3mg/kg干土。
氮肥、钢渣硅肥与CP配合施用((NH4)2SO4+SiF+CP)组：向土壤中加入钢渣硅肥预培养3天，钢渣硅肥的施用量按300kg ha-1SiO2计算，折算为土壤干重的添加量为133.33mg/kg干土。然后采用预先配制的硫酸铵和CP的混合溶液，调节施肥处理土壤的含水量至田间持水量的50％，且最终使硫酸铵的添加量为100mgN/kg干土，CP的添加量为0.3mg/kg干土。
上述各组施肥处理的物料添加完毕后，采用丁基橡胶塞密封，拧紧瓶盖，接着25℃黑暗培养31天，每3天打开瓶盖更换气体以保持有氧状态；分别在1、2、4、7、10、13、19、25和31天采集气体样品，在0、7、13、19和31天破坏性采集土样。培养期间，采用称重法补充损失的含水量。
玻璃顶空瓶中的气体样品采用气相色谱测定氧化亚氮释放；采集的土壤样品用于土壤pH值的测定。
如图1和2所示，实验结果表明，加入钢渣硅肥后，土壤pH升高，在培养期第13天土壤pH升高最多，提高了1.51。在四个处理中，CP与硫酸铵混合施用时土壤中氧化亚氮的累积释放量最高，达到6395.98pmolN2Og-1soil。与CP、硫酸铵混合施用处理相比，加入钢渣硅肥后土壤中N2O累积释放量降低15.85％。
由此可见，钢渣硅肥是一种强碱性肥料，钢渣中的弱酸盐类可以发生水解，并且可以溶解中和土壤溶液及土壤胶体表面吸附的H+和Al3+。此外，施用钢渣可在土壤中形成非晶形羟基铝硅酸盐。所以，施用钢渣硅肥会使土壤pH升高，提高酸性土壤中的pH值，使酸性土壤的pH趋向于中性，达到改良土壤的效果。加入钢渣硅肥后可以明显降低土壤中N2O累积释放量。
上述实施例的试验于实验室内进行，但是根据其实验结果可以将该方法应用于实际的田间处理中。以稻田为例，其做法是：向酸性的稻田土壤表面施入钢渣硅肥，稻田土壤含水率保持在田间持水量的44％及以上，使钢渣硅肥充分与土壤混合，待3～7天的预培养时间后，再配合施用硝化抑制剂以及氮肥，以降低酸性土壤中氧化亚氮的排放。在本方法进行过程中，其余耕作措施按照常规方式进行。该方法尤其适用于水稻分蘖期的稻田，不仅可以补充水稻生长所需的N、Si等养分，还能够明显增强硝化抑制剂在酸性土壤中的作用效果，减少酸性土壤中的气态氮素(氧化亚氮)损失，提高氮肥利用率。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，向目标土壤中施入钢渣硅肥进行预培养，然后再配合施用硝化抑制剂以及氮肥，以降低酸性土壤中氧化亚氮的排放。
2.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，所述硝化抑制剂为氯甲基吡啶，即2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)。
3.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，所述铵态氮肥为硫酸铵。
4.根据权利要求3所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，以N含量计，所述硫酸铵的添加量为100mg N/kg干土。
5.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，以含量SiO2计，所述钢渣硅肥的施用量为300kg ha-1SiO2。
6.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，所述硝化抑制剂的施用量为0.3mg/kg干土。
7.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，所述预培养过程中，土壤含水率保持在田间持水量的44.11％。
8.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，施用硝化抑制剂以及氮肥时，土壤含水率保持在田间持水量的50％。
9.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，所述预培养的时间为3～7天。
10.根据权利要求1所述的增强硝化抑制剂在酸性土壤中作用效果的方法，其特征在于，所述硝化抑制剂以及氮肥配成混合溶液后，再施入土壤中。
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