專利名稱：銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤改良和土壤調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用銨態(tài)氮肥和硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來的研究發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)田土壤呈加速酸化的趨勢，與80年代中期開展的第二次土壤普查時(shí)的情況比，20年內(nèi)土壤pH平均下降0. 13-0. 80個(gè)pH。銨態(tài)氮肥大量施用被認(rèn)為是加速我國農(nóng)田土壤酸化的主要原因，其對土壤酸化的貢獻(xiàn)平均為20-221kmol H+/ha/a (Guo et al. , 2010. Science 327:1008-1010.)。自然條件下，氮往往不存在盈余的情況。 而人為過量施用化學(xué)氮肥，導(dǎo)致土壤中發(fā)生硝化反應(yīng)并釋放H+，加速土壤酸化。特別在我國長江以南地區(qū)，這一地區(qū)大多數(shù)土壤本身呈酸性反應(yīng)，氮肥對酸化的加速作用更大(Ju et al. , 2009. PNAS 106: 3041 - 3046)。低pH的酸性條件下土壤中由銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的硝化反應(yīng)受到抑制，但尿素和碳酸氫銨施加到土壤后發(fā)生水解反應(yīng)，并釋放羥基，導(dǎo)致土壤PH升高，這一過程促進(jìn)了土壤中硝化反應(yīng)的發(fā)生，從而加速了土壤酸化(蔡祖聰，趙維.土壤學(xué)報(bào)，2009. 46(5): 795 - 801.)。如能采取有效手段控制施肥后土壤硝化反應(yīng)，但不影響氮肥的水解反應(yīng)，那么施氮肥不僅不會(huì)加速土壤酸化，還能對已發(fā)生酸化的土壤起到一定程度的改良作用，變不利為有利。而且抑制銨態(tài)氮肥的硝化反應(yīng)還能降低氮肥的淋失風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橥寥缼ж?fù)電荷，對銨態(tài)氮有很強(qiáng)的吸持能力，但對硝態(tài)氮有排斥作用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種利用硝化抑制劑雙氰胺抑制銨態(tài)氮肥在土壤中硝化反應(yīng)的方法及其應(yīng)用，充分利用尿素和碳酸氫銨水解反應(yīng)釋放的羥基提高土壤PH， 改良酸性土壤。抑制銨態(tài)氮肥的硝化反應(yīng)還降低氮肥的淋失風(fēng)險(xiǎn)，提高氮肥利用率。技術(shù)方案銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法，所述銨態(tài)氮肥為尿素或碳酸氫銨，硝化抑制劑為雙氰胺，當(dāng)銨態(tài)氮肥施用量為200-400mg N/kg土?xí)r，雙氰胺用量為5-50 mg/kg 土。將銨態(tài)氮肥與雙氰胺混合施于表層土壤，并與土壤充分混合即可。銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法可以用于玉米、油菜、小麥和芝麻種植。有益效果當(dāng)向酸性土壤中添加尿素和碳酸氫銨，培養(yǎng)過程中氮肥的水解作用導(dǎo)致土壤pH升高，但隨后發(fā)生的銨態(tài)氮的硝化作用導(dǎo)致土壤pH下降。但如果在添加尿素和碳酸氫銨的同時(shí)添加硝化抑制劑雙氰胺，則可有效抑制氮肥水解后土壤PH的下降。以宜興湖白土為例，當(dāng)?shù)侍砑铀綖?00mg N/Kg，如同時(shí)添加雙氰胺85天培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)土壤PH相對對照處理提高1. 24-1. 30單位；當(dāng)?shù)侍砑铀綖?00mg N/kg,同時(shí)添加雙氰胺使土壤PH相對對照提高2. 00-2. 08單位。因此，將硝化抑制劑雙氰胺與尿素或碳酸氫銨配合施用，不僅抑制了硝化反應(yīng)，減緩其對土壤酸化的加速作用，而且對酸性土壤起到改良作用。為追求高產(chǎn)，我國農(nóng)田氮肥施用量很高，這不僅大大加速土壤酸化，而且肥料利用率往往較低，還造成嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化。添加雙氰胺，不僅增加土壤PH，還提高氮肥利用率，減少氮肥損失及其對地表水和地下水的污染。雙氰胺在土壤中分解產(chǎn)物為銨和二氧化碳，不會(huì)殘留有害物質(zhì)在土壤中。因此，本發(fā)明在施肥的同時(shí)通過雙氰胺調(diào)節(jié)土壤酸度，配合種植旱作作物如玉米、油菜、小麥和芝麻等，達(dá)到既改良酸性土壤，同時(shí)提高氮肥利用率，是一種對環(huán)境較友好的改良方法。


圖1為宜興湖白土在不同尿素添加水平下，使用雙氰胺提高土壤PH的動(dòng)態(tài)效果， 圖中■對照，▲ 200 mgN/kg, · 400 mgN/kg, □對照 +DCD，Δ 200 mgN/kg+DCD,〇 400 mgN/ kg +DCD ；
圖2為宜興湖白土在不同碳銨添加水平下，使用雙氰胺提高土壤pH的動(dòng)態(tài)效果，圖中 ■對照，1 200 mgN/kg, · 400 mgN/kg，□對照+DCD，Δ 200 mgN/kg+DCD, O 400 mgN/kg +DCD ；
圖3為宜興湖白土在不同尿素添加水平下，使用雙氰胺提高土壤銨態(tài)氮的動(dòng)態(tài)效果， 圖中■對照，▲ 200 mgN/kg, · 400 mgN/kg, □對照 +DCD，Δ 200 mgN/kg+DCD,〇 400 mgN/ kg +DCD ；
圖4為宜興湖白土在不同碳銨添加水平下，使用雙氰胺提高土壤銨態(tài)氮的動(dòng)態(tài)效果， ■對照，▲ 200 mgN/kg,參 400 mgN/kg, □對照 +DCD，Δ 200 mgN/kg+DCD,〇 400 mgN/kg +DCD ；
圖5為宜興湖白土在不同尿素添加水平下，使用雙氰胺提高土壤硝態(tài)氮的動(dòng)態(tài)效果， 圖中■對照，▲ 200 mgN/kg, · 400 mgN/kg, □對照 +DCD，Δ 200 mgN/kg+DCD,〇 400 mgN/ kg +DCD ；
圖6為宜興湖白土在不同碳銨添加水平下，使用雙氰胺提高土壤硝態(tài)氮的動(dòng)態(tài)效果， 圖中■對照，▲ 200 mgN/kg, · 400 mgN/kg, □對照 +DCD，Δ 200 mgN/kg+DCD,〇 400 mgN/ kg +DCD ；
圖7盆栽條件下尿素與雙氰胺配合施用2個(gè)月后土壤pH比較； 圖8盆栽和不種植物條件下尿素和雙氰胺配合施用2個(gè)月后土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量比較；
圖9盆栽和種玉米條件下尿素和雙氰胺配合施用2個(gè)月后土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量比較。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
尿素、碳酸氫銨與雙氰胺配合施用對土壤酸度的改良效果——稱取350g過20目的風(fēng)干土樣于一組塑料杯中，分別設(shè)置對照(不加氮肥和雙氰胺)、對照(加雙氰胺)、200 mg N/ kg尿素、200mg N/kg碳酸氫銨、200mg N/kg尿素+雙氰胺、200mg N/kg碳酸氫銨+雙氰胺、 400mg N/kg尿素、400mg N/kg碳酸氫銨、400mg N/kg尿素+雙氰胺和400mg N/kg碳酸氫銨+雙氰胺幾種組合進(jìn)行處理。將土壤、氮肥和雙氰胺充分混合后將水分含量調(diào)節(jié)至田間持水量的6096，然后恒溫30°C培養(yǎng)，每隔5天調(diào)節(jié)土壤含水量。在培養(yǎng)的第2、4、9、16、26、 36、46、57、72、85天取樣測定土壤pH、氨態(tài)氮和硝態(tài)氮。當(dāng)不添加化肥和雙氰胺時(shí)，培養(yǎng)過程中土壤pH逐漸下降(圖1)，主要由于土壤中殘留的銨態(tài)氮發(fā)生了硝化作用(圖3和圖5)。添加雙氰胺抑制了土壤pH的下降，85天培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，土壤pH相對不加雙氰胺的對照提高0. 64。添加尿素和碳酸氫銨處理，培養(yǎng)開始后由于氮肥的水解作用，土壤PH迅速升高(圖1和圖2)，但隨后土壤pH迅速下降，至85天培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，土壤PH與對照相近。土壤pH的下降主要由于氮肥中的銨態(tài)氮發(fā)生硝化反應(yīng)所致，因?yàn)殡S著培養(yǎng)時(shí)間增加，土壤銨態(tài)氮含量下降，硝態(tài)氮含量不斷增加(圖3-圖6)。 但當(dāng)?shù)逝c雙氰胺同時(shí)添加時(shí)，土壤PH的下降趨勢受到明顯的抑制，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)添加 200mg N/kg處理土壤pH相對對照提高1. 24-1. 30 ；添加200mg N/kg處理土壤pH相對對照提高2. 00-2. 08(圖1和圖2)。雙氰胺對硝化反應(yīng)的抑制是土壤pH提高的主要原因，圖 3-圖6結(jié)果顯示，添加雙氰胺處理在整個(gè)培養(yǎng)過程中土壤銨態(tài)氮保持很高水平，而土壤硝態(tài)氮處于很低水平。因此，同時(shí)添加雙氰胺和尿素或碳酸氫銨，由于抑制了土壤中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的硝化反應(yīng)，發(fā)揮了氮肥水解對土壤酸度的改良作用，使土壤PH大幅度提高。這一過程也減少了氮肥的損失及其對地表水的污染。
實(shí)施例2
盆栽條件下尿素與雙氰胺配合施用對紅壤酸度的改良效果-盆栽實(shí)驗(yàn)在日光溫室中進(jìn)行，每盆裝土 5. 5 kg,添加150mg N/kg尿素和7. 5mg/kg雙氰胺，與表層土壤充分混合后每盆播種玉米5粒，進(jìn)行日常管理。18天后將每盆定植為3株，2個(gè)月后將玉米收獲。采集土壤樣品，測定土壤PH、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。結(jié)果表明，無論是否種植植物，尿素與雙氰胺同時(shí)添加處理的土壤PH均高于單獨(dú)添加尿素處理(圖7)，說明在盆栽條件下雙氰胺也可以通過抑制硝化作用，發(fā)揮尿素的水解作用提高土壤pH。不種植物情況下，添加雙氰胺處理土壤銨態(tài)氮含量高于不添加雙氰胺處理，硝態(tài)氮情況相反，說明雙氰胺對硝化反應(yīng)起了抑制作用(圖8)。種植玉米情況下，單施尿素處理土壤硝態(tài)氮高于銨態(tài)氮，尿素與雙氰胺配合施用處理，由于作物對氮素的吸收，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮都處于較低水平(圖9)。由于尿素與雙氰胺配合施用提高了土壤PH，因此促進(jìn)玉米生長，與單施尿素相比，將尿素與雙氰胺配合施用地上部干物質(zhì)重量提高110%，玉米植株株高增加22%。
權(quán)利要求
1.銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法，其特征在于所述銨態(tài)氮肥為尿素或碳酸氫銨，硝化抑制劑為雙氰胺，當(dāng)銨態(tài)氮肥施用量為200-400mg N/kg土?xí)r，雙氰胺用量為 5-50 mg/kg 土。
2.如權(quán)利要求1所述銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法，其特征在于將銨態(tài)氮肥與雙氰胺混合施于表層土壤，并與土壤充分混合即可。
3.如權(quán)利要求1所述銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法在玉米、油菜、小麥和芝麻種植上的應(yīng)用。
全文摘要
銨態(tài)氮肥與硝化抑制劑配合施用改良酸性土壤的方法及其應(yīng)用，所述銨態(tài)氮肥為尿素和碳酸氫銨，硝化抑制劑為雙氰胺。當(dāng)化學(xué)氮肥施用量為200-400mgN/kg土?xí)r，雙氰胺用量為5-50mg/kg土。具體施用方法為將氮肥與雙氰胺混合施于表層土壤，并與土壤充分混合即可。該方法利用某些銨態(tài)氮肥水解過程釋放羥基的特點(diǎn)，在施肥的同時(shí)改良土壤酸度，將傳統(tǒng)方法中施用銨態(tài)氮肥加速土壤酸化變?yōu)楸痉椒ǜ牧妓嵝酝寥?，變不利為有利?br> 文檔編號C05G3/08GK102422736SQ20111027303
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者佟德利, 姜軍, 徐仁扣, 錢薇 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所