一种减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法技术

本发明专利技术属于农业治理技术领域，公开了一种减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的作物种植方法，采用玉米马铃薯间作接种AMF能减少坡耕地水土流失及氮素流失，提高作物产量，增加经济效益；接种AMF的径流量比抑菌处理的径流总量减少了53％，接种AMF处理土壤侵蚀总量比抑菌处理减少89％。接种AMF总氮流失量比玉米间作马铃薯(现有技术)减少67％，比抑菌处理减少81％；接种AMF处理的马铃薯实际产量最高，比未接种AMF处理(现有技术)的马铃薯产量增加18％，比抑菌处理马铃薯产量增产22％；比抑菌处理增加20％。本发明专利技术接种AMF处理的经济总产值比抑菌处理高4％。

【技术实现步骤摘要】
一种减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法
本专利技术属于农业治理
，尤其涉及一种减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法。
技术介绍
山地农业生产主要以坡耕地为主，坡耕地是我国高原山区农业最主要的土地资源。坡耕地水土资源的流失和非点源污染不断加剧，农田氮磷流失已经成为农田面源污染和水体富营养化的主要原因。氮素是植物最重要的结构成分之一，在植物的生理代谢和生长中起重要作用。施氮是促进作物生长，提高作物产量的重要措施。农田生态系统中土壤氮素流失引起的水环境污染得到了广泛的认可。造成土壤氮素流失的关键因素在于(提高坡耕地氮素利用效率及减轻氮素流失是现有技术玉米间作马铃薯无法解决的问题):土壤-植物系统内未被作物吸收利用的氮素增加了土壤向水圈的氮素耗散强度。坡耕地水土及氮素流失特征水土流失是指在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失[8]。土地资源是三大地质资源(矿产资源、水资源、土地资源)之一，是人类生产活动最基本的资源和劳动对象。人类对土地的利用反映人类文明的发展，但也造成了土地资源的直接破坏，这主要表现为不合理的垦殖引起的水土流失、土地沙漠化、土地次生盐碱化及土壤污染等，其中以水土流失最为严重，是当今世界面临的又一严重危机。严重的水土流失，破坏自然生态平衡，使耕地面积不断缩小，土壤肥力衰退，土地支离破碎，自然灾害加剧，农林牧业生产量降低。地貌起伏不平、陡坡沟多、降水集中、多暴雨、地表土质疏松、植被稀少等，是水土流失的自然原因；毁林开荒、陡坡顺坡开垦、超载过牧、盲目扩大耕地、滥砍滥伐、破坏天然植被、开发建设不注意采取水土保持措施等行为不当的经济活动，是造成水土流失的主导因素。土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素大部分为有机形态，只有少部分为无机形态。有机态氮必须经过矿化作用，才能转化为铵，被作物吸收利用。无机态氮包括存在于土壤溶液的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。在还原的条件下，硝酸根可以在微生物的作用下还原为气态氮而逸出土壤，这就是反硝化脱氮。部分铵离子可能被粘土矿物固定而难以被作物吸收，在碱性土壤非常容易以氨的形式挥发掉。在土壤腐殖质的合成过程中，也利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。坡地土壤氮素径流流失表现为2种形态：一、溶解于径流中的养分流失，这部分养分主要是速效养分；二是吸附在沉积物颗粒表面的无机物，并存在于营养物质的有机质，这部分养分多为能够矿化的养分[10]。降雨和径流是土壤氮素流失的驱动力。土壤是降雨和径流作用的界面，土壤氮、降雨和径流的相互作用是土壤氮素流失的关键。研究表明，坡地土壤氮素主要通过径流进入水体，占总损失的93.4％～81.9％。在降雨条件下，降雨强度小于土壤入渗速率、土壤氮特别是硝态氮在深层土壤中沉积；当土壤侵蚀时，土壤硝态氮的渗透并没有停止而是随着饱和流的土壤剖面向下迁移。而当降雨消失以后,这些入渗的硝态氮在土壤剖面进行扩散、质流,一部分硝态氮随着作物根系延伸被根系吸收利用,一部分硝态氮淋溶到作物不能利用的深度,污染地下水源。当降雨强度超过土壤入渗率时，会产生径流，逐步形成地表径流侵蚀和冲沟侵蚀。径流在坡面形成、汇集和传递,一方面与表层土壤发生作用,主要表现为浸提和冲洗两种方式,在这种方式下,土壤矿质氮因径流的浸提向径流扩散,土壤颗粒表面吸附的铵态氮因径流的冲洗作用而解吸。另一方面，随着径流的形成,在径流冲刷作用下,一些土壤颗粒被径流携带流出坡面,在这种方式中,与土壤颗粒结合的氮素主要是有机态氮因侵蚀而流失。在土壤氮素与径流的相互作用过程中,土壤抗冲性和抗蚀性的强弱决定土壤氮素流失量的多寡[12]。不同的水文特征、植物覆盖度、地形坡度以及施肥状况对坡地氮素流失均存在较大影响。间作系统水土保持土壤氮素利用研究间作是指在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。作物间作体系可增加地表覆盖面积，有效防止雨水对地面的冲击，减缓径流，拦截泥沙，减少营养物质损失。研究表明玉米间作蔬菜和牧草能有效减轻坡耕地水土流失，在高强度降雨中，间作的水土保持效果更加明显。间作体系能促使对无机氮的竞争吸收，可以减少氮的残留，与豆科作物间作可以增加N的固定，减少作物间的氮素竞争，维持土壤较高硝态氮浓度，提高深层土氮的利用率等。然而间作体系对土壤氮素的有效利用主要以间作豆科作物蚕豆和大豆等为主。豆科-禾本科间作模式具有悠久历史，它可以利用豆科作物的共生固氮作用，同时能够促进禾本科作物对氮素的吸收，提高氮素的利用效率。豆科-禾本科作物间作促进作物氮素的吸收，有利于降低土壤的氮素含量，降低农田环境污染的风险。蚕豆-玉米间作能够减少土壤硝态氮的累积，减少土壤中无机氮的残留，减少土壤硝态氮的淋溶，降低农田环境氮污染的风险。豆科作物-玉米间作能够降低土壤层的硝态氮含量，减少硝态氮的淋溶。不同的豆科-禾本科间作模式之间也存在一定差异，蚕豆-玉米间作吸收的氮素多于蚕豆-小麦间作模式，持续的间作玉米能够降低土壤矿质氮的累积。在黄土高原坡地的径流试验表明，苜蓿-玉米间作模式相比玉米单作更有利于减少土壤的硝态氮和铵态氮随径流的流失。Pappa等在苏格兰的研究表明，豆科作物-大麦的间作相比大麦单作能够减少土壤中硝态氮的淋溶。间作系统这种生态栽培模式，可以充分利用自然资源，提高土地利用效率，减少病虫害的发生。豆科-禾本科间作模式可以充分利用豆科作物的共生固氮作用，增加豆科生物的固氮量，提高氮素吸收和利用效率，减少土壤中无机氮的累积和降低农田氮素污染的风险，有利于农田生态环境的保护，是一种农业可持续发展模式。但也有许多需要注意的方面，如合理的施氮水平和作物品种搭配等。丛枝菌根在土壤氮素利用中的作用丛枝菌根(Arbuscularmycorrhiza，AM)真菌是一类古老、分布广泛的菌物，能与陆地上80％以上的植物根系建立共生关系。该共生体系中，植物光合作用合成的碳水化合物输送到根部后，根内菌丝(Intraradicalmycelium，IRM)可以部分吸收并将其合成脂类，再运转至根外菌丝(Extraradicalmycelium，ERM)，供AMF的生长繁殖[34]。AM菌根能促进植物生长，提高植物的品质、苗木移栽成活率，增强植物的抗病性和对干旱、寒冷、盐碱的抗性，提高植物对重金属的耐性，在农业领域有巨大的潜在利用价值，引起了学者的广泛关注。研究表明，AM菌根可以提高作物对土壤营养物质(如P、N、Zn)等的吸收效率，促进植物生长。目前对AMF吸收、利用和运转P的已做了较多研究，在该真菌从土壤吸收P的分子基础和基因调控方面取得了明显进展，证实丛枝菌根真菌(AMF)侵染植物后，能促进宿主对土壤矿质元素特别是磷素的吸收，起到活化土壤磷的作用，并能改良土壤结构、减少土壤和养分流失。此外，AMF也可以将从土壤中吸收的不同形态N(如NH4+、NO3－、氨基酸等)运输给植物[40]，促进植物对NH4+、NO3－和氨基酸各种形态氮素的吸收，菌丝吸收和传递N素的能力因菌种和N素形态而异。接种AMF能增加植株含N量，改善植物的N素营养，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法，其特征在于，所述减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法采用间作复合耕作模式，进行马铃薯和玉米间作；同时对坡耕地土壤进行接种AMF菌。

【技术特征摘要】
1.一种减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法，其特征在于，所述减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法采用间作复合耕作模式，进行马铃薯和玉米间作；同时对坡耕地土壤进行接种AMF菌。2.如权利要求1所述的减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法，其特征在于，所述减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法包括：采用带状间作,带宽0.4m，每带播种玉米2行，行间距为0.40m，株距为0.20m；马铃薯为2行，行间距为0.40m，株距为0.40m；马铃薯播种时间为4月12日，玉米播种时间为5月18日；播种前基施氮肥60kg/hm2，普钙220kg/hm2，钾肥42kg/hm2；氮肥为尿素；并于6月追施氮肥200kg/hm2；在各作物播种时对土壤接种AMF菌；将25g体积分数为50％的苯菌灵溶于20L的水中作为抑菌处理，对照加等量清水，每15天处理一次。3.如权利要求2所述的减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法，其特征在于，所述减少坡耕地水土及土壤氮素流失量的方法进一步包括：作物生长期间对小区进行除草；种植前和收获后取土样分析土壤指标；气象数据分析：在试验地旁安装一虹吸式自计雨量计；分析记录气象日降雨量、降雨次数指标；径流量及土壤侵蚀量：在作物生长期间，每次降雨产生径流后，用量筒测定每个小区蓄水桶中的径流量；每次降雨产生径流后，充分搅匀蓄水桶中的集水，分上、中、下三层共取水样250ml，装于玻璃瓶中，过滤泥沙，在温度为105℃的烘箱中烘干24小时后称重，与各小区径流量换算得到每次降雨产生的土壤侵蚀量。4.如权利要求2所述的减少坡...

【专利技术属性】
技术研发人员：安曈昕，吴伯志，李元，龚爱民，王福来，殷洁，李博，湛方栋，杨友琼，周锋，
申请(专利权)人：云南农业大学，
类型：发明
国别省市：云南,53