[发明专利]一种提高土壤硝态氮微生物同化效率的方法

说明书

本发明公开了提高土壤硝态氮微生物同化效率的方法，包括(1)将水稻秸秆烘干后粉碎过筛；(2)将桉树木屑烘干后，热解1.5个小时，将热解后所得的生物炭粉碎过筛；(3)将表层30cm土方挖出并转运；(4)按照施加土层厚度土壤干重的2％的施加量，将桉树木屑和水稻秸秆均匀施加在土层表面；(5)按照施加土层厚度土壤干重的0.1％的施加量，将葡萄糖均匀施加在土层表面；(7)使用旋耕机将桉树木屑、水稻秸秆和葡萄糖与施加土层土壤充分混合；(8)将(3)中剥离的表土均匀回填到相应地块表面，保持地块平整。该方法可提高土壤硝态氮的微生物同化速率并降低硝态氮迁移性，并提高深层土壤的孔隙率和含氧量。

技术领域

本发明涉及农业土壤面源污染减排技术领域，特别是涉及一种利用农作物秸秆、桉树木屑和葡萄糖施加提高土壤硝态氮微生物同化效率的方法。

背景技术

长期以来，人们普遍认为土壤微生物优先摄取和利用土壤铵态氮，同时较少摄入和利用硝态氮，这使得有关于硝态氮微生物同化过程的研究和应用相对较少。通常土壤硝态氮通过硝化过程产生，并通过反硝化和微生物同化过程消耗。硝态氮的微生物同化过程是指微生物以土壤硝态氮作为氮源，并转化为微生物氮。此过程一方面具有土壤保氮功能且环境友好，另一方面微生物氮可再矿化以提供植物利用。

与利用土壤铵态氮相比，微生物在利用硝态氮时需消耗更多能量，且需要同步利用更多碳源。现有研究显示土壤有效碳含量是限制硝态氮微生物同化的关键因子。通常而言，农业土壤有效碳含量较低，这极大的限制了微生物对土壤硝态氮的同化速率。葡萄糖施加可以明显提高土壤硝态氮的微生物同化速率，但局限于葡萄糖的易分解性，作用效果时限较短。养殖粪便、堆肥等有机物料的碳氮比较低，对于提高硝态氮的微生物同化速率效果不明显。农作物秸秆(水稻、甘蔗等)的碳氮比较高(通常大于20)，秸秆碳的可利用性通常可以满足微生物的生长需求，对于提高硝态氮的微生物同化速率十分有效。

土壤胶体和土壤硝态氮均为负电性，彼此相斥，这使得硝态氮在土壤环境中的迁移能力强于铵态氮。硝态氮的易迁移性使得硝态氮的微生物同化效率较低，通过施加木本生物炭，借助生物炭的强吸附能力，可以显著降低硝态氮的迁移能力，从而提高土壤硝态氮的微生物同化效率。

一般而言，表土(0～20cm)中氧气含量较为充足，随着土层深度(20cm)增加，土壤含氧量呈指数型下降。在氧气充足的情况下，反硝化速率降低，硝态氮通过转化为氮氧化物以气体形式损失的风险较低。但在深层土壤中，反硝化微生物的数量和活性急剧增加，极大地促进了土壤反硝化过程。表层土壤中未被利用或同化的硝态氮随着水流的垂向运动，逐渐向深层土壤迁移，在厌氧环境下极有可能通过反硝化过程被损失掉。以生物炭深施为手段，提高深层土壤(20cm)的孔隙率和含氧量，可以有效抑制深层土壤的硝态氮反硝化过程，解决深层土壤中硝态氮的流失问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用水稻秸秆、桉树木屑和葡萄糖联合施加提高土壤硝态氮微生物同化效率的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种提高土壤硝态氮微生物同化效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将水稻秸秆进行干燥处理后，粉碎过筛；

(2)将桉树木屑进行干燥处理后热解，将热解后所得的生物炭粉碎过筛；

(3)挖取土方并转运至临时储存区；

(4)按照施加土层厚度土壤干重施加生物炭粉、水稻秸秆和葡萄糖；

(5)将生物炭粉、水稻秸秆和葡萄糖与施加土层土壤充分混合；

(6)将(3)中剥离的表土均匀回填到相应地块表面，保持地块平整。

进一步的，所述桉树木屑的热解温度为500～600℃。

进一步的，所述干燥后桉树木屑的水分含量在15％以下。