[发明专利]一种农田土壤氮磷流失生物炭截留回用系统及方法

权利要求书

1.一种农田土壤氮磷流失生物炭截留回用系统，其特征在于它包括：施用附载氮磷生物炭肥料的农田（1）、农田径流生物炭截留带（2）、回用的截留生物炭（3）；其中农田径流生物炭截留带（2）为系统主要功能部分，位于施用附载氮磷生物炭肥料的农田（1）的主径流方向后端0.5-1米，回用的截留生物炭（3）装填在农田径流生物炭截留带（2）中，回用的截留生物炭（3）在测定氮磷含量后可通过重新附载氮磷回用进入施用附载氮磷生物炭肥料的农田（1）的生物炭肥料中构成整个截留回用系统。

2.采用权利要求1所述的农田土壤氮磷流失生物炭截留回用系统进行截留的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）施用附载氮磷生物炭肥料的农田：其施用的生物炭制备为将粒径2mm的果壳生物炭按固液比1:20浸泡于1:2的高浓度的混合磷酸二氢钾和硝酸钾溶液中，每升溶液含100gKH₂PO₄和200g KNO₃，混匀后静置24小时，用筛网收集浸渍后的生物炭，在烘箱中50℃下烘干3天，分别利用0.5M碳酸氢钠和1M氯化钠溶液按固液比1:20浸提生物炭测得生物炭磷和硝态氮含量为8.3%和7.3%；浸泡生物炭溶液中过量的磷酸二氢钾和硝酸钾可以反复使用；

生物炭肥料在农田中的施用比例依据具体的作物需求制定，且单季最大用量不能超过土壤总质量的5%；

(2) 农田径流生物炭截留带：生物炭截留带尺寸按照农田区域能产生的每月最大降雨径流量设计，截留带深度设为20-25cm，长宽依据实际区域条件设定，对于没有明显径流方向的农田区域，需设置适当的导流设施；截留带中填充有0.15m厚的粒径为2mm的600℃果壳生物炭；当雨水或农田灌溉产生径流时，径流流入生物炭截留带中，通过生物炭储水能力使径流阻滞在截留带内，后通过生物炭吸附以及水分自然蒸发的过程使径流中的氮磷以吸附和表面沉淀的形式附着在生物炭上；

（3）回用的截留生物炭：在截留带收集农田径流的间隙，利用0.5M的碳酸氢钠溶液和1M的氯化钠溶液按1:20的固液比分别浸提生物炭中的磷和氮，利用紫外分光光度法分别在882nm、275nm和420nm测定生物炭附载的磷、硝态氮和铵态氮含量。

3.权利要求2所述的方法，其中截留带中的生物炭可直接回用于农田作为土壤改良剂。

4.采用权利要求2所述的农田土壤氮磷流失生物炭截留回用系统进行截留方法在有效降低农田氮磷流失提高农田氮磷利用率方面的应用。