[发明专利]一种设施菜田阻隔氮磷淋溶损失的复合材料及应用

说明书

本发明提供一种设施菜田阻隔氮磷淋溶损失的复合材料及应用，该复合材料，按重量份计，包括如下组分：凹凸棒粉20～30份，焦磷酸钠10～20份，活化风化煤30～45份，食用菌菌渣10～25份，铁粉1～5份，鸟粪石10～20份，蔗糖1‑3份。本发明复合材料用于在大棚设施菜地土壤中构建氮磷流失阻隔层，可提高根层土体中氮磷的固持和促进转化，减少氮磷向地下水的淋溶损失，促进磷素再利用和氮素的安全转化，从而提高养分利用率，有效减少氮磷淋溶损失。

技术领域

本发明涉及一种设施菜田阻隔氮磷淋溶损失的复合材料及应用，属于农业面源污染防控中阻隔氮磷流失的过程阻断拦截技术领域。

技术背景

农业的快速发展，蔬菜需求量越来越大，我国设施生产面积2015年近575万公顷，其中设施菜地占93％左右。在蔬菜管理体系中，菜农为了提高蔬菜作物的产量而盲目过量施肥(尤其是氮肥)，加之设施蔬菜复种指数高的特点，氮肥的大量施用，造成土壤剖面硝态氮的过量累积，在强降雨和大水灌溉条件下，极易造成氮素淋失，给地下水带来极大的氮污染风险。

太湖地区设施菜地一年三季作物总氮(以纯N计)投入达到900～1300kg·hm^-2，周边浅层地下水硝酸盐含量最高达35.0mg/L，平均值为N 10.2mg/L，高于我国饮用地下水硝酸盐含量标准(N 10mg/L)(GB5749-2006)，地下水硝酸盐超标率达35％，对居民的身体健康已形成潜在的威胁。研究表明，在山东寿光的设施菜地0～100cm土体内收集的淋洗液中硝酸盐淋失量达到约120kgN·hm^-2，长沙市郊种植10～15年和30年的菜田中有效磷含量分别可达146.9mg/kg、225.0mg/kg，可直接导致地下水污染。

在发展集约化高效高产设施蔬菜的同时，立足于大量施用氮肥和磷肥的条件下解决氮磷的环境污染问题至关重要。因此，研究菜地土壤中氮磷养分的淋溶损失及其控制措施对保护地下水资源具有重要意义。目前，在控制氮肥流失方面，已有研究机构开展相关研究。如，中国专利文献CN 1915917 A(申请号200610041235.0)公开了一种控制氮肥损失的环境友好复合材料及其应用，该专利是利用凹凸棒土壳聚糖、聚丙烯酰胺等材料经改性后与氮肥按一定比例复配，造粒，制成一种新型环保低成本高效率的固氮肥料，是一种提高氮肥利用效率的肥料产品，具有一定的降低氮素的流失或挥发风险的作用；中国专利文献CN101367689 A(申请号200710026065.3)公开了一种控制氮肥流失的环境友好复合材料，其原料组分为活性矿物土和高分子材料、磷酸一铵，复合材料对氮素固定，复合材料不能代替肥料，但施用方法与肥料相同，可以减少化肥施用量，降低氮素的流失或挥发的风险；中国专利文献CN 105001024 A(申请号201510437628.2)公开了兼具硝化抑制和脲酶抑制功能的制剂，一方面通过降低酰胺态氮向铵态氮转化，减少氨挥发，另一方面通过减缓铵态氮向硝态氮的转化速率，以此来提高氮肥利用率，减少氮污染，是一种稳定性肥料类产品，属于面源污染源头控制技术产品。

以上几种专利均属于污染源头控制技术产品，通过减少肥料用量、添加抑制剂、降低养分释放速度等措施提高肥料利用率；本发明是针对现有农业生产方式，对已经淋溶到根系下层的氮磷养分进行固定转化，减少向地下水的淋溶损失，属于氮磷污染流失控制的过程拦截技术。目前研究较多的过程拦截技术是通过种植植物篱、绿肥植物形成植物拦截带，减少通过地表径流流失的氮磷。淋溶过程阻隔技术在土壤中的研究较少。因此，研究氮磷流失阻隔复合材料及其应用，通过在淋溶风险层构建阻隔层，将磷素和铵态氮固定于阻隔层中，通过毛管孔隙和深层根系吸收被再利用，硝态氮与阻隔层材料构成的环境适宜反硝化过程的发生，将多余的氮素转化成氮气释放回空气中，避免向地下水的淋溶损失，保护地下水质量安全，对于促进资源高效和环境保护具有重要意义。

发明内容