CN112125760A - 一种环境友好型降低土壤中氨氮硝化作用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境友好型降低土壤中氨氮硝化作用的方法。它是在含氨氮的土壤中施用降低硝化细菌活性的抑制剂。本发明是使用无毒性的磁铁矿与人工或自然降雨中所含的微摩尔过氧化氢反应生成强氧化剂羟基自由基。利用羟基自由基极强的杀菌力，快速降低土壤中硝化细菌的活性，阻止氨氮硝化作用的进行，达到减少土壤氮素流失，防止环境污染的目的。此处理过程所产生的副产品为氧化铁，对生态环境没有任何危害。
Description
技术领域：
本发明属于环保领域，具体涉及一种环境友好型降低土壤中氨氮硝化作用的方法。
背景技术：
氨态氮肥是最常见的农业化肥之一。但氨态氮肥进入土壤后，其可通过硝化作用转化为温室气体氧化亚氮或硝酸根离子。硝酸根离子不容易被土壤胶体吸附，因此极易从土壤中淋失掉。如果硝酸根离子进入地表水体如湖泊、水库、河流等，可造成水体富营养化，破坏水生生态系统；如果硝酸根离子下渗进入地下水层，可造成地下水污染。因此，降低土壤中氨态氮硝化对提高化肥的有效性，防止环境污染具有重大作用。
氨态氮在正常土壤中通常以铵离子形态存在，容易被土壤胶体吸附。铵态氮不能被大气中的氧气直接氧化生成硝酸根离子。氨氮硝化作用需要通过硝化细菌催化才能实现。
因此，抑制土壤中硝化细菌的活性，可有效地降低土壤中氨氮的硝化作用。常见的土壤氨氮硝化作用抑制剂多为具毒性的有机化合物。虽然它们可有效地抑制土壤中硝化细菌的活性，但同时也可对环境造成污染。
据此，开发不会引起二次污染的土壤氨氮硝化作用抑制剂和方法，具有重要的现实意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种不引起二次污染的环境友好型降低土壤中氨氮硝化作用的方法。
本发明的环境友好型降低土壤中氨氮硝化作用的方法，其是在含氨氮的土壤中施用降低硝化细菌活性的抑制剂。
所述的降低硝化细菌活性的抑制剂是磁铁矿、或磁铁矿和含过氧化氢的溶液。在热带亚热带高温多雨地区，单独施用磁铁矿粉末即可，所需的过氧化氢可由雨水获得。在其他地区，含过氧化氢的溶液可由化工原料人工配置而成。
所述的含过氧化氢的溶液是含微摩尔水平过氧化氢的溶液，进一步优选是20-50微摩尔/升，可以由化工原料人工配置而成。
所述的磁铁矿是粒径小于75微米的粉末状磁铁矿。
所述的磁铁矿的用量由土壤中所含氨态氮的浓度所决定，所述的氨态氮以硫酸铵计，磁铁矿/硫酸铵两者的质量配比介于0.0015-0.0025之间。
本发明是使用无毒性的磁铁矿与人工或自然降雨中所含的微摩尔过氧化氢反应生成强氧化剂羟基自由基。利用羟基自由基极强的杀菌力，快速降低土壤中硝化细菌的活性，阻止氨氮硝化作用的进行，达到减少土壤氮素流失，防止环境污染的目的。此处理过程所产生的副产品为氧化铁，对生态环境没有任何危害。
附图说明
图1是对照和处理中供试作物通心菜食用部分含氮量和干重比较；
图2是接受自来水的对照和接受雨水的处理中土壤铵离子、亚硝酸根和硝酸根浓度比较。
具体实施方式：
实施例1：
将500克土壤与940毫克硫酸铵混合制成氨氮施用率为200毫克氨氮/公斤土的土样。设置1个对照和两个处理(均为3个重复)。对照为不添加磁铁矿和过氧化氢的原土。处理1添加了磁铁矿和浓度为20微摩尔/升的过氧化氢。处理2添加了磁铁矿和浓度为50微摩尔/升的过氧化氢。试验的具体设置见表1。
表1.实施例1试验设计
使用通心菜作为供试作物，观察添加磁铁矿和过氧化氢处理对作物生长和吸收土壤氮素的影响。
每周对土壤浇水(对照)或含过氧化氢溶液(处理1和2)一次。每次100毫升。整个试验历时12周。
试验结束后的土壤和植物分析结果显示：对照的土壤中铵离子的浓度显著小于任何一个处理而土壤中亚硝酸根和硝酸根浓度显著大于任何一个处理。含较高过氧化氢的处理2的土壤中铵离子的浓度显著大于处理1(表2)。
表2.对照和不同处理之间土壤中铵离子、亚硝酸根和硝酸根浓度(水溶态和交换态之和)比较
| 铵离子(毫克/公斤) | 亚硝酸根(毫克/公斤) | 硝酸根(毫克/公斤) | |
| 对照 | 124±9.70c | 4.85±0.50a | 87.5±1.25a |
| 处理1 | 202±0.50b | 2.90±0.50b | 40.8±0.50b |
| 处理2 | 227±1.65a | 2.90±0.50b | 39.8±0.95b |
上表同一列中带有不同英文字母的数值平均值具有显著性差异
上述结果表明，添加磁铁矿和过氧化氢可减少氨态氮的硝化作用。
从附图1a可见，添加磁铁矿和过氧化氢处理可促使供试作物通心菜对土壤中氮素的吸收，从而促使作物生长。从附图1b可见，处理2的通心菜可食用部分的干重量比对照和处理1高。
实施例2
将750克土壤与1410毫克硫酸铵和2.3毫克磁铁矿粉混合制成氨氮施用率为200毫克氨氮/公斤土的土样。设置1个对照和1个处理(均为3个重复)(见表3)。
表3.实施例2试验设计
处理放置在室外1个月(2019年3月23日至2019年4月22日。期间经历20次降雨，降雨量介于2.5到77.6毫米之间，雨水中过氧化氢的浓度介于2.86到49.75微摩尔/升之间。试验期间每次的降雨量及每次雨水中过氧化氢的浓度见表4。对照放置在室内。在每个降雨日加与当日降雨量相同的自来水。
表4.实施例2试验期间土壤接收含过氧化氢雨水的情况
结果如图2所示，由图2可见，接受雨水的处理比接受自来水的对照具有较高的铵离子浓度和较低的亚硝酸根和硝酸根浓度。
这表明，土壤中磁铁矿与雨水中过氧化氢反应所产生的羟基自由基，可减少土壤中氨态氮的硝化作用。
Claims (7)
1.一种环境友好型降低土壤中氨氮硝化作用的方法，其特征在于，是在含氨氮的土壤中施用降低硝化细菌活性的抑制剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的降低硝化细菌活性的抑制剂是磁铁矿、或磁铁矿和含过氧化氢的溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在热带亚热带高温多雨地区，单独施用磁铁矿粉末即可，所需的过氧化氢可由雨水获得。在其他地区，含过氧化氢的溶液可由化工原料人工配置而成。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的含过氧化氢的溶液是含微摩尔水平过氧化氢的溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的含过氧化氢的溶液的浓度是20-50微摩尔/升。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的磁铁矿是粒径小于75微米的粉末状磁铁矿。
7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于，所述的磁铁矿的用量由土壤中所含氨态氮的浓度所决定，所述的氨态氮以硫酸铵计，磁铁矿/硫酸铵两者的质量配比介于0.0015-0.0025之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201225 |
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