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一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法

阅读：645发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，属于农田营养循环技术领域，该测定方法需要预先设置有与外界土壤隔离的第一实验地块和第二实验地块，在第一实验地块中种植作物，在作物生长期施入高丰度15N标记氮肥，作物吸收该氮肥并在收获后形成标记秸秆，标记秸秆移动至第二实验地块中进行还田，然后种植后茬作物，在后茬作物的关键生育时期以及收获后测定残留标记秸秆中的、后茬作物吸收的以及土壤中的15N含量，最终可定量监测还田作物秸秆中氮的动态及其去向，该测定方法的测定结果能够较为直观地反映氮去向，测定方法稳定可靠，避免了外界因子的干扰，为还田秸秆中氮素的释放、矿化特征与作物利用特性的认识和研究提供了技术支撑。，下面是一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，其特征在于：所述的定量测定方法包括以下步骤：
A、获取标记秸秆：在田间设置第一实验地块，在第一实验地块中种植作物，在作物生长期内向第一实验地块中施入15N标记氮肥，15N标记氮肥为酰胺态、铵态或者硝态氮肥，选用酰胺态或铵态氮肥时，其15N丰度不低于30％，选用硝态氮肥时，其15N丰度不低于90％，经过一个生长期的吸收，作物秸秆中含有15N标记氮素，作物收获后剩余的秸秆即为15N标记秸秆，取样测定15N标记秸秆中的有机氮、无机氮的含量及其中的15N丰度；
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B、标记秸秆还田：在大田中设置第二实验地块，将第一实验地块中获取的 N标记秸秆放置于第二试验地块中并进行秸秆还田；
C、测定氮素动态：在第二实验地块中种植的后茬作物，在作物的每个生育时期检测残留的15N标记秸秆以及土壤中的15N含量，即可获得还田后的15N标记秸秆中有机氮、无机氮释放的动态规律；
D、测定标记秸秆中氮的去向：在第二实验地块中种植的后茬作物收获后，测定后茬作物吸收的、残留的15N标记秸秆中的以及土壤中的15N含量，即可确定标记秸秆还田后氮的去向；
所述的步骤A和步骤B中，第一实验地块和第二实验地块四周与外界土壤之间设置有隔离板，隔离板深入土壤中的深度为1-2m，上端露出土壤的高度为5-10cm；
所述的步骤A和步骤B中，第一实验地块和第二实验地块均为面积是1-2m2的矩形微区。
2.根据权利要求1所述的一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，其特征在于：所述的步骤A中，酰胺态或铵态氮肥中15N丰度为40％，硝态氮肥中15N丰度为95％。
3.根据权利要求1所述的一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，其特征在于：所述的步骤B中，第二实验地块中种植有作物，在第二实验地块中的作物秸秆及其根茬移除后将第一实验地块中的15N标记秸秆及其根茬放入第二实验地块中，然后再进行秸秆还田。

说明书全文

一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法

技术领域

[0001] 本发明属于农田营养循环技术领域，具体涉及一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法。

背景技术

[0002] 农业生产系统中每年都要产生大量的作物秸秆，最近几年中国主要作物的秸秆年产量都在7亿t以上，秸秆还田是处理作物秸秆的最有效的方式之一。一方面，秸秆还田可以显著增加土壤有机质，改善土壤孔隙、团聚、吸附、缓冲等理化性状，提高土壤蓄水保肥能力，最终提升耕地质量和土壤生产力；另一方面，秸秆还田还可以使秸秆中含有的矿质营养返还到土壤中，补偿作物的吸收，促进养分平衡。因此，秸秆还田已成为提高作物产量、实现资源可持续利用和农业可持续发展的一项十分重要的农艺措施。例如在我国华北平原，冬小麦、夏玉米作物收获后秸秆还田是秸秆处理的主要方式，小麦收获后秸秆一般抛洒覆盖地面还田，玉米收获后秸秆一般粉碎旋耕翻压还田。在中等产量水平下，每年就有8500--2 -211000kg·hm 的小麦秸秆、7500-10500kg·hm 的玉米秸秆还田，高产条件下秸秆还田量更大，一般生产条件下，小麦玉米收获后每年大约有90-120kg·hm-2的氮素随秸秆还田，还田秸秆氮现已成为该轮作体系土壤氮素的重要来源之一。

[0003] 还田秸秆中氮素大致可分为贮存性氮素和结构性氮素，贮存性氮素包括滞留在秸秆中的硝态氮、铵态氮等无机氮和一些小分子有机氮，结构性氮素包括叶绿素、蛋白质、蛋白酶、嘌呤、嘧啶、胺类、氨基化合物和各种维生素中的氮。贮存性无机氮从秸秆中释放后就能直接被作物和微生物吸收，而结构性氮和贮存性有机氮必须先被微生物矿化为无机氮才能被利用。国内外很多研究对还田秸秆本身的降解规律进行了大量报道，但对还田秸秆中氮素的释放、矿化特征与作物利用特性尚未有清晰的认识，以往有关还田作物秸秆降解和秸秆氮素去向的研究中，一般都是采用尼龙网袋法，即将特定量的秸秆装入尼龙网袋直接埋到一定深度的土壤中，一定时间后取出测定秸秆腐解程度，首先，这种方法中秸秆集中在一起，与土壤的实际接触面积小，进而减少了土壤微生物接触秸秆的机会，从而影响其分解，其次，由于尼龙网袋的存在势必会影响作物根系的生长，从而影响作物对秸秆释放的氮素的吸收，总之，由于尼龙网袋法之下的还田秸秆与实际还田秸秆所处的环境不一致，因此不能真实客观地反映秸秆氮的矿化释放规律及作物利用特性，而且，以前的研究往往只关注秸秆本身的降解规律，对秸秆有机氮如何矿化、秸秆无机氮的组分及如何向土壤中释放、还田秸秆氮各种去向的定量研究尚处于空白阶段。

发明内容

[0004] 本发明解决了现有技术存在的不足，提供了一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，该测定方法借助氮肥的形式将可追踪的15N输送至秸秆中，在秸秆还田、分解的过程测15
定残留秸秆、土壤及后茬作物中 N的含量，从而实现氮去向的定量测定，测定结果较为直观地反映还田秸秆中氮的去向，测定方法稳定可靠，可参考性较强。

[0005] 本发明的具体技术方案是：

[0006] 一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，关键点是，所述的定量测定方法包括以下步骤：

[0007] A、获取标记秸秆

[0008] 在田间设置第一实验地块，在第一实验地块中种植作物，在作物生长期内向第一实验地块中施入15N标记氮肥，15N标记氮肥为酰胺态、铵态或者硝态氮肥，选用酰胺态或铵态氮肥时，其15N丰度不低于30％，选用硝态氮肥时，其15N丰度不低于90％，经过一个生长期15 15
的吸收，作物秸秆中含有 N标记氮素，作物收获后剩余的秸秆即为 N标记秸秆，取样测定
15N标记秸秆中的有机氮、无机氮的含量及其中的15N丰度；

[0009] B、标记秸秆还田

[0010] 在大田中设置第二实验地块，将第一实验地块中获取的15N标记秸秆放置于第二试验地块中并进行秸秆还田；

[0011] C、测定氮素动态

[0012] 在第二实验地块中种植的后茬作物，在作物的每个生育时期检测残留的15N标记秸秆以及土壤中的15N含量，即可获得还田后的15N标记秸秆中有机氮、无机氮释放的动态规律；

[0013] D、测定标记秸秆中氮的去向

[0014] 在第二实验地块中种植的后茬作物收获后，测定后茬作物吸收的、残留的15N标记秸秆中的以及土壤中的15N含量，即可确定标记秸秆还田后氮的去向。

[0015] 所述的步骤A中，酰胺态或铵态氮肥中15N丰度为40％，硝态氮肥中15N丰度为95％。

[0016] 所述的步骤A和步骤B中，第一实验地块和第二实验地块四周与外界土壤之间设置有隔离板，隔离板深入土壤中的深度为1-2m，上端露出土壤的高度为5-10cm。

[0017] 所述的步骤A和步骤B中，第一实验地块和第二实验地块均为面积是1-2m2的矩形微区。

[0018] 所述的步骤B中，第二实验地块中种植有作物，在第二实验地块中的作物秸秆及其根茬移除后将第一实验地块中的15N标记秸秆及其根茬放入第二实验地块中，然后再进行秸秆还田。

[0019] 本发明的有益效果是：本发明中的测定方法采用可追踪的15N作为标记因子，以氮肥的形式使15N被作物吸收并形成用于还田的标记秸秆，在该过程中通过第一实验地块到第二实验地块的位置转换形成氮的流通去向目标位置，且该目标位置中不含有15N，最大限度确保了变量唯一，测定结果准确可靠，在作物的各个生长时期以及每一季作物收获时进行15N检测，可以较为直观地反馈15N标记秸秆中氮在每个生长时期的流通动态、在不同生长季间隔后氮的去向，真实客观地反映秸秆氮的矿化释放规律及作物利用特性，对秸秆有机氮如何矿化、秸秆无机氮的组分及如何向土壤中释放、还田秸秆氮各种去向的定量分析提供较为准确的指导。

具体实施方式

[0020] 本发明涉及一种还田作物秸秆氮去向的定量测定方法，该测定方法包括用15N获取标记秸秆、标记秸秆还田、测定氮素动态及测定氮去向等步骤，在田间选取具有代表性的地块作为实验地块，实验地块为两个，一个用于获取标记秸秆，另一个用于标记秸秆的还田及其后期测定工作，下面对测定方法的具体过程进行介绍。

[0021] 具体实施例，所述的定量测定方法包括以下具体步骤：

[0022] A、获取标记秸秆

[0023] 在田间设置与外界土壤隔离的第一实验地块和第二实验地块，第一实验地块和第二实验地块四周与外界土壤之间设置隔离板，四个隔离板均采用镀锌铁板，能够减缓土壤对隔离板产生的锈蚀作用，保证其正常使用，延长使用寿命，四个隔离板构成一个上下相通的铁框，铁框的横截面积根据作物的类型进行选择，如果是小麦等较为低矮作物，那么为1m2，如果是玉米等较高的作物，则其面积可以设置在2m2，隔离板在土壤中的设置深度为1m，该深度能够限制大部分作物根系生长在第一实验地块中，而且避免了隔离板设置深度继续增加导致的成本增加，排除了外界土壤和作物对第一实验地块和其中的标记秸秆的影响，隔离板露出土壤的高度为5cm，保证灌溉水不流失到外界土壤中，在第一实验地块中种植作物，在作物生长期内向第一实验地块中施入高丰度15N标记氮肥，15N标记氮肥为酰胺态、铵态或者硝态氮肥，当选用酰胺态或铵态氮肥时，其15N丰度为40％，当选用硝态氮肥时，其15N丰度为95％，该15N丰度数值的选取能够避免15N含量低造成的较大误差，保证实验结果的真
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实性，而且避免了 N丰度过高造成的浪费，经过一个生长期的吸收，作物秸秆中含有 N标记氮素，作物收获后剩余的秸秆即为15N标记秸秆，取样测定15N标记秸秆中的有机氮、无机氮的含量及其中的15N丰度；

[0024] B、标记秸秆还田

[0025] 第二实验地块中种植有作物，在第二实验地块中的作物秸秆及其根茬移除后将第一实验地块中的15N标记秸秆及其根茬放入第二实验地块中，并进行秸秆还田；

[0026] C、测定氮素动态

[0027] 在第二实验地块中种植后茬作物，在作物的各个生育时期检测残留的15N标记秸秆以及土壤中的15N含量，为了避免工作量大以及间隔时间太短导致的氮释放量差异不大的问题，只选择在作物的关键生育时期进行检测，没有必要在每个生育时期进行检测，例如冬小麦分别在越冬、返青、拔节、开花、灌浆、成熟等各个关键的生育时期进行检测，即可获得还田后的15N标记秸秆中有机氮、无机氮释放的动态规律，为真实反映作物中氮素的释放、矿化特性提供了可靠的数据支持；

[0028] D、测定标记秸秆中氮的去向

[0029] 在第二实验地块中种植的后茬作物收获后，测定该后茬作物吸收的、残留标记秸秆中的以及土壤中的15N含量，即可确定标记秸秆还田后氮的去向；在测定过程中，经过测定后茬作物对15N的吸收量即可确定标记作物中氮的作物有效性，后茬作物吸收的氮素中15N所占的比例即为标记秸秆中氮对后茬作物氮营养的贡献率，有助于正确认识作物利用特性和指导农田营养循环工作。

[0030] 本发明提供的方法可以定量监测还田作物秸秆中氮的释放动态及其去向，测定结果能够较为直观地反映氮去向，测定方法稳定可靠，避免了外界因子的干扰，为还田秸秆中氮素的释放、矿化特征与作物利用特性的认识和研究提供了技术支撑。

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