一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，属于农业生态环境保护领域，包括以下步骤：(1)施用生物炭：在竹林的径流产生区内施用生物炭，生物炭的施用量为0.5～3kg/m2；(2)设置缓冲带：在竹林径流区较低坡度的下水端划出缓冲带区，缓冲带的规格设计为：长度与径流区的长度一致，宽度为0.5～3.5m，在缓冲带区内种植黑麦草、狗牙根或结缕草。本发明专利技术基于生物炭与缓冲带耦合技术，对其应用于集约化经营竹林以减少控制土壤氮素径流损失的效果进行监测并进行机理解析，从而更加有效地从“源头减量”与“过程阻断”两个环节上减少竹林土壤氮径流损失，进而达到提高竹林投入氮肥的利用效率，保护水体环境的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业生态环境保护领域，具体的涉及一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法。
技术介绍
在集约化经营竹林的种植过程中一般于11月份施用2.25t/hm2的复合肥(N：P：K＝15：15：15)，但是随着集约化经营的不断发展，高量化肥投入的同时，松土、除草等经营行为致使竹林地表土壤裸露、疏松，导致降雨发生时，地表径流显著增加，氮养分极易随地表径流而流失。而且，竹林多处于江河湖库的源头或两岸，随水土流失的氮养分经短距离迁移即直接进入水体，导致水体富营养化等问题。目前面源污染治理的总体思路及指导原则是“4R”理论，即源头减量Reduce、过程阻断Retain、养分再利用Reuse和生态修复Restore。多例工程实践证明，“4R”理论指导下的面源污染综合防控技术与示范工程达到了预期的设计目标。但是，目前针对集约化经营竹林种植区土壤氮径流流失的控制研究较少，并且集中于研究单一技术的控制效果，对其机理研究也不够充分。近年来，生物炭应用于种植业面源污染氮流失控制引起了广泛兴趣。生物炭是由生物质在缺氧或无氧的条件下，经过缓慢高温热解产生的一类稳定的富含碳素的多孔性固态物质。生物炭的非炭化组分的分配作用及炭化组分的表面吸附能力使生物炭具有良好的吸附性能。此外，生物炭的添加会提高土壤碳含量，提高碳氮比，从而改善土壤对氮的吸附固定能力，减少其流失风险。另外，缓冲带在拦截种植业养分流失、特别是拦截氮素面源污染物方面是一个简单、经济而有效的技术。单一技术的应用可以有效控制氮径流流失，但是仍有相当一部分氮依旧会伴随径流事件的发生而损失进入周边水体，威胁水体环境，还会降低竹林投入肥料的利用效率。
技术实现思路
1.要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题在于提供一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，以更有效地监控集约化经营竹林氮流失，提高氮利用率并保护竹林周边水体环境。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采取如下技术方案：一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，包括如下步骤：A.施用生物炭：在竹林的径流产生区内施用生物炭，生物炭的施用量为0.5～3kg/m2；B.设置缓冲带：在竹林径流区较低坡度的下水端划出缓冲带区，缓冲带的规格设计为：长度与径流区的长度一致，宽度为0.5～3.5m，在缓冲带区内种植黑麦草、狗牙根或结缕草。进一步地，步骤A中所述生物炭为在缓冲带收获的护坡草种或竹制品加工的废料经过高温裂解后形成的生物炭。进一步地，步骤A中所述的生物炭的施用量为1～2kg/m2。进一步地，步骤B中所述缓冲带的宽度为1～3m。进一步地，步骤B中所述缓冲带内种植的草种为黑麦草、狗牙根或结缕草中的任意一种或几种。3.有益效果(1)本专利技术采用生物炭施用技术，提高土壤碳氮比，从而改善土壤对氮的固定能力，同时利用碳材料本身对氮的吸附能力，减控竹林氮径流损失，有效地从源头上减少氮的流失。(2)本专利技术还采用缓冲带技术，在缓冲带内种植护坡植物，有利于其在径流过程中进一步拦截上一级技术中随径流损失的氮，同时选取适当的栽种植物以提高工作效率。本专利技术基于生物炭与缓冲带技术耦合技术，并对其应用于集约化经营竹林以减少控制土壤氮素径流损失的效果进行监测并进行机理解析，从而更加有效地从“源头减量”与“过程阻断”两个环节上减少竹林土壤氮径流损失，进而达到提高竹林投入肥料的利用效率，保护水体环境的目的。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。选取一处典型集约经营竹林区，在该林区寻找坡向基本一致的竹林布置径流小区。设置18块规格为5m×4m的径流小区，各小区四周均用PVC板隔开，并修筑土埂，以防止小区之间径流发生串流。竹林径流小区内施肥量同农户习惯施肥量，整个试验周期内，缓冲带区内均不施肥。其他管理措施同当地农户习惯。实施例1一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，包括如下步骤：A.施用生物炭：随机选取3块径流小区，在径流区内施用生物炭，生物炭的施用量为1kg/m2；B.设置缓冲带：在竹林径流区较低坡度的下水端划出规格为2m×4m缓冲带区，并在缓冲带区内种植狗牙根。实施例2一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，其与实施例1的不同之处在于，步骤A中生物炭的施用量为2kg/m2；步骤B中缓冲带区内种植黑麦草和结缕草。其他同实施例1。对比例1随机选取3块径流小区，在径流区内施用生物炭，生物炭的施用量为1kg/m2；不设置缓冲带。对比例2随机选取3块径流小区，在径流区内施用生物炭，生物炭的施用量为2kg/m2；不设置缓冲带。对比例3随机选取3块径流小区，小区内不施用生物炭；在径流区较低坡度的下水端划出规格为2m×4m缓冲带区，并在缓冲带区内种植黑麦草。对比例4剩余的3块径流小区既不施用生物炭，也不设置缓冲带。在上述实施例及对比例中，步骤A中所述生物炭为在缓冲带收获的护坡草种或竹制品加工的废料经过高温裂解后形成的生物炭。生物炭的原料取在缓冲带收获的护坡草种或竹制品加工的废料，有利于保护环境，节约能源，实现资源的循环利用。在上述实施例及对比例中，连接于生物炭处理小区的缓冲带之间也做隔离，两者形成顺水力梯度的径流区。在上述实施例及对比例布置完成后,在各径流小区末端均埋设50L塑料集水桶，用于收集降雨之后径流发生时各个小区内的径流液。于降雨径流事件发生12h内，到径流试验现场量取集水桶内径流液体积，并做好记录。同时各分取100mL径流液装入塑料瓶内，带回实验室等待分析。将径流液通过0.45μm定量滤纸后，然后分析如下指标：硝态氮、铵态氮与总氮。然后比较并讨论不同技术处理对减控集约化经营竹林氮径流损失的效果及机理。以施肥后20天和96天监测的两次典型径流事件为例加以说明，具体如下表：两次典型径流事件中不同技术处理减控竹林氮径流损失效果表1由表1可知，径流样中不同形态氮浓度随着距施肥时间的延长而明显降低，在两次径流事件中，生物炭与缓冲带耦合技术均能够有效降低径流样中不同形态氮浓度，而且耦合技术的减控效率高于单一技术，说明耦合技术构建的必要性。数据还表明，生物炭技术的减控效果明显高于缓冲带技术，今后可进一步挖掘其工作潜力。本专利技术基于生物炭与缓冲带技术耦合技术，并对其应用于集约化经营竹林以减少控制土壤氮素径流损失的效果进行监测并进行机理解析，从而更加有效地从“源头减量”与“过程阻断”两个环节上减少竹林土壤氮径流损失，进而达到提高竹林投入肥料的利用效率，保护水体环境的目的。本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本专利技术，而并非用作为对本专利技术的限定，只要在本专利技术的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本专利技术的权利要求范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，其特征在于，包括如下步骤：A.施用生物炭：施用复合肥时在竹林的径流产生区内施用生物炭，生物炭的施用量为0.5～3kg/m2；B.设置缓冲带：在竹林径流区较低坡度的下水端划出缓冲带区，缓冲带的规格设计为：长度与径流区的长度一致，宽度为0.5～3.5m，在缓冲带区内种植黑麦草、狗牙根或结缕草。

【技术特征摘要】
1.一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，其特征在于，包括如下步骤：A.施用生物炭：施用复合肥时在竹林的径流产生区内施用生物炭，生物炭的施用量为0.5～3kg/m2；B.设置缓冲带：在竹林径流区较低坡度的下水端划出缓冲带区，缓冲带的规格设计为：长度与径流区的长度一致，宽度为0.5～3.5m，在缓冲带区内种植黑麦草、狗牙根或结缕草。2.根据权利要求1所述的一种生物炭与缓冲带耦合减控竹林氮径流损失的方法，其特征在于，步骤A中所述生物炭为在缓冲带收获的护...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海军，初磊，冯彦房，朱丹丹，张羽，潘月婷，陈海燕，钱龙，陈婉婷，李信莉，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32