[发明专利]一种旱作农田氮磷迁移转化的试验方法及装置

说明书

本发明公开了一种旱作农田氮磷迁移转化试验方法及装置，所述装置包括接头、排水管、缓冲取样装置、样品装置、至少一个土壤溶液取样装置以及控制系统，所述接头和排水管用于引出径流和统计径流流量，所述缓冲取样装置用于取出水质样品；所述土壤溶液取样装置的数量可以自行设置，用于送入土壤指定位置提取土壤溶液，样品装置用于整体存放整个试验周期内的样品瓶，可以在实验室、野外原始土地、试验小区多种环境中，实现长周期、多点同时自动取样监控以代替试验人员的人工取样，可以在一次灌溉和降水中采集多种数据，然后建模得到氮磷迁移转化规律。

技术领域

本发明涉及生态环境技术领域，具体涉及一种旱作农田氮磷迁移转化的试验方法及装置。

背景技术

我国农业发展迅速,农田化肥的施用量高,通过降雨产生地表径流和地下迁移的作用,造成了大量农田养分的流失,致使水体富营养化和污染严重。众多研究表明,农业面源污染已经成为水体富营养化的一个重要因素。从全球范围来看,30％-50％的地球表面已受到面源污染的影响。在美国面源污染的污染量已经占总污染量的2/3,而农业活动对面源污染的贡献程度为75％左右。在我国进入地表水体的污染物中,46％的沉积物、47％的总磷、52％的总氮都是来自于农业面源污染。农业面源污染来源主要包括水土流失、化肥和农药的施用、畜禽粪便等,其形成的影响因素包括降水土地利用方式、化肥和农药的施用等。而来自农业的面源污染中,农业径流的污染和淋溶入地下水最为普遍。农业径流中的泥沙、有机物质以及氮磷养分是地表水水质恶化的主要原因。水土流失和农业径流氮磷流失量控制,已经成为洞庭湖农业面源污染控制的重要工作。因此研究农业面源污染的控制技术以及拦截方式与途径,减少农业面源污染物对洞庭湖水环境的影响,可为农业和经济快速发展和生态文明建设提供科学依据。

在农业生产过程中,对土壤中植物和微生物的生长起到至关重要的营养元素是氮素,我国氮肥施用过量且利用率过低,大量流失到农田之外,因此土壤施肥管理的正确与合理性是保证作物产量和防治环境污染的重要环节。土壤中的氮素在微生物的作用下可以转化成多种形态,而且转化过程迅速。硝态氮是植物吸收利用氮素的主要形态,但是由于硝态氮不易被土体吸附,迁移能力较强如果氮肥施用过量,其向深层的淋失的风险就会加大,对地下水体及环境造成污染,对人类健康形成潜在威胁；随着含化肥和有机肥应用的不断增加,农业系统的磷素输入大于输出,土壤磷素的意义已经超出农学意义,其环境学意义也变得更为重要,尤其是在种植和养殖业较为发达的地区,由于长期过量施用磷化肥和有机磷肥,导致农田土壤耕层处于富磷状态,土壤磷通过地表径流、土壤侵蚀、淋洗等途径加速向水体迁移的速度,引发受纳水体的磷富营养化。

当前，由于野外现场环境的特殊性和复杂性，对于氮磷迁移的观测和实验具有明显的限制，常见的实验方法依旧是模拟土柱法和建立试验小区法，其中，模拟土柱法由于过于理想化仅能得出基本的实验结论，很难用于具体指导某个区域内的实际情况；试验小区的实验中，跨度长、环境艰苦，需要实验人员实时进行数据的采集、保存，消耗大量人力物力，而自动化的大型监测站成本又过高，且不宜移动。中国发明CN 201310705855.X公开了一种土壤中流氮磷迁移通量的测量系统及方法，对收集的土壤中流测量单位面积径流深值、氮磷浓度数据；将测量的单位面积径流深值进行归一化处理，并将单位面积径流深值换算成土壤中流迁移通量；根据设定的计算条件参数初值、土壤中流的单位面积径流深值和氮磷浓度数据计算土壤中流氮磷迁移通量，并进行循环计算处理，本发明从根本上解决了现有方法自动测量功能少、不能实现土壤中流流量连续测量和沿任意坡面处连续观测等问题，能够实时快速准确获得测量结果，既适用于室内测量，也适用于野外测量，且不受地形限制，具有广泛的推广和应用价值；然而非法命中虽然提到可以自动循环测量氮磷含量，但由于氮磷形态不一，仅能实现对单一形态的测定，而且仅有一个测试端，无法实现同一过程的多点监控，无法有效的进行长周期、多点检测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种旱作农田氮磷迁移转化的试验方法及装置，可以在实验室、野外原始土地、试验小区多种环境中，实现长周期、多点同时自动取样监控以代替试验人员的人工取样，可以在一次灌溉和降水中采集多种数据。