一種組合土壤添加劑、制備方法及配施方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種組合土壤添加劑、其制備方法及配施方法，能夠提高小麥產量并 減少氮磷流失；屬于土壤改良與面源污染控制領域。
【背景技術】
[0002] 農業面源污染是流域水體環境惡化的主要原因之一，以太湖為例，農業面源污染 對入湖總氮的比例在34% -52%，總磷的比例在17% -54%。
[0003] 目前，農業面源污染源頭控制研宄主要集中在氮肥的管理模式和土地管理模式這 兩個方面，具體體現為：（1)、肥料減量施用、有機無機肥配施、以及緩控釋肥的施用均可有 效地降低氮素的損失量，達到保護環境的目的；(2)、土地的不同管理模式，如秸桿還田、免 耕等也可以有效地減少養分的流失。但這些措施均有諸多不足，比如肥料的減量必須是適 當的，減量必然會導致作物減產，降低經濟效益；有機肥重金屬含量較高，施入土壤后易引 起土壤重金屬的超標；稻桿覆蓋則可能造成作物減產、增加土壤〇) 2和甲烷等溫室氣體的排 放。綜合來看，現有技術中尚缺乏合理的技術手段，既能實現較好的氮磷減排效果，又盡量 避免其他的負面影響（如減產、重金屬污染等）。因此，如何提搞肥料的利用率同時降低氮 磷排放污染，是亟待解決的一個技術問題。
【發明內容】
[0004] 為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種組合土壤添加劑、制備方法 及配施方法，達到增加小麥產量、減少氮磷流失的目的。
[0005] 為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：
[0006] 本發明首先公開了一種組合土壤添加劑，由生物炭和硝化抑制劑組成，其中， 生物炭的添加量為土壤干重的〇. 1% -5wt %，硝化抑制劑的添加量為土壤中施氮量的 0. 5% -10wt%，這里所述的施氮量為純氮的質量。通過添加硝化抑制劑可減少土壤溶液中 硝酸根的含量，再通過施加生物炭，利用其表面帶負電的特性，通過吸附作用吸附滯留在土 壤溶液中的銨根，從而達到減少氮磷營養鹽（特別是氮素）流失的效果。總的來說，在本發 明中，配施硝化抑制劑與生物炭，可以實現協同作用，得到更好的效果。
[0007] 然后，本發明還公開了前述的一種組合土壤添加劑的制備方法，包括如下步驟：
[0008] S1、制備生物炭：將生物質材料置于300-700°C的煅燒爐或馬弗爐中，在缺氧條件 下進行燒制，燒制好的生物炭自然冷卻后備用；此處所述的缺氧條件可通過充氮氣來實現， 也可以將生物質材料置于密閉容器中實現。
[0009] S2、根據土壤類型，稱取土壤干重0. 1% -5wt %的生物炭，待用；
[0010]S3、根據土壤中的施氮量，稱取純N質量0. 5% -10%的硝化抑制劑，待用。
[0011] 具體地，前述生物質材料包括玉米、小麥、水稻、大豆、油菜、棉花、樹枝中的一種或 多種；但是并不限于這些，也可以是其他的秸桿類材料、木質材料或其他含炭生物質材料。 燒制好的生物炭自然冷卻后即可使用，對于較大顆粒的生物質炭材料，如樹枝生物炭，一般 還需要進一步的粉碎才可以施加到土壤中。
[0012] 優選地，前述硝化抑制劑為：含硫化合物、乙塊、乙炔基取代物、氰胺類化合物及雜 環氮化合物中的一種或多種；但是并不限于這些，其中最常使用的包括乙炔、三氯甲基吡啶 Nitrapyrin、雙氰胺DO)或3, 4 一二甲基吡挫磷酸鹽DMPP。
[0013] 此外，本發明還公開了前述的一種組合土壤添加劑的配施方法，包括如下步驟：
[0014] (1)、制備生物炭：將生物質材料置于300_700°C的煅燒爐或馬弗爐中，在缺氧條 件下進行燒制，燒制好的生物炭自然冷卻后備用；
[0015] (2)、根據土壤類型，稱取土壤干重0. 1% _5wt %的生物炭，待用；
[0016] (3)、根據土壤中的施氮量，稱取純N質量0. 5% -10%的硝化抑制劑，待用；
[0017] (4)、將步驟（2)準備好的生物炭深施或淺施到土壤中；
[0018] (5)、將步驟（3)準備好的硝化抑制劑采用溶液噴施或顆粒撒施的方式施加到土 壤中。
[0019] 在步驟（2)中，土壤類型分為酸性土壤和堿性土壤，酸性土壤中的生物炭施加量 多于堿性土壤。原因分析如下：酸性土壤（如紅壤）中可以施加較多量的生物炭，緩解土壤 酸化，實現更好的經濟環境效益；而對于堿性土壤，施加生物炭的量不宜過多，否則會導致 土壤pH失衡，氮肥氨揮發顯著，進而影響氮肥利用率及作物產量。
[0020] 在步驟（4)中，所述深施為：將生物炭施加到土壤中，翻耕20-50cm ;淺施為：將生 物炭撒施到土壤表層，翻耕厚度10_20cm。
[0021] 在步驟（5)中，所述溶液噴施為：首先將肥料顆粒撒入土壤中，然后將硝化抑制劑 溶解到水中，使用噴壺將含有硝化抑制劑的水溶液噴灑到肥料顆粒表面，翻耕或覆土；所述 顆粒撒施為：將硝化抑制劑顆粒與肥料顆粒充分混勻，直接將混合物施入土壤中，覆土。
[0022] 進一步地，施加時間可以分為以下兩種方式：
[0023] A、生物炭與硝化抑制劑全部一次性施入：在種植小麥前施加生物炭，在施加基肥 時配施全部用量的硝化抑制劑，然后翻耕，種植小麥，后期追肥時不再施加硝化抑制劑；
[0024] B、生物炭一次性施入，硝化抑制劑隨肥料分次施入：在種植小麥前施加生物炭，在 施加基肥時只施入與基肥相應比例的硝化抑制劑，然后翻耕，種植小麥，后期施加追肥時再 按追肥的相應比例施加硝化抑制劑。
[0025] 生物炭（biochar)是一種新型物質，其表面多孔性特征顯著，具有大量的孔洞，孔 隙大小不一，這種孔洞結構有利于土壤微生物的生長；而且，生物炭具有容重小，吸水、氣能 力強，且帶有大量的表面負電荷以及高電荷密度的特性，能形成電磁場，構成了生物炭良好 的吸附特性，能吸附水、土壤或沉積物中的無機離子、極性或非極性有機化合物。因此，在土 壤中施加生物炭，能夠增大土壤陽離子的交換量，實現對某些營養鹽的"滯留"，減少營養物 質的流失，增加植物對這些營養鹽的利用效率，同時降低農業面源污染。然而，生物炭表面 往往呈現電負性，對同為電負性的離子如硝酸根的吸附性能往往不理想。為了解決這一問 題，本發明從盡量減少硝酸根的角度尋求解決方案。
[0026] 土壤中大部分硝酸根是由于硝化作用而產生的，所謂"硝化作用"，是指土壤中的 銨態氮在微生物的作用下氧化為硝態氮的過程，分為自養硝化和異養硝化兩種類型。異養 硝化是指有機氮或NH3被一些異養微生物（細菌、真菌和放線菌）氧化的過程，可以通過酸 化土壤來防止異養硝化作用的進行。但是，土壤中的硝化過程以自養硝化作用為主，通常所 說的硝化作用都是自養硝化作用。從原理上來說，硝化作用分兩個步驟進行，即亞硝化過程 和硝化過程，只要其中的一個反應被抑制，就能抑制整個硝化過程。銨態氮的硝化作用不僅 可以產生隊〇,其氧化形成的硝態氮也易于通過淋洗和反硝化作用損失。因此，對銨態氮肥 或能形成銨的肥料來說，延緩或抑制硝化過程的進行是減少氮素損失、提高氮肥利用率的 重要途徑之一。硝化抑制劑是一類能通過抑制土壤亞硝化細菌活性、延緩硝化過程的化學 物質的總稱，施用硝化抑制劑能使銨態氮在土壤中保持較長時間，所以硝化抑制劑在保存 土壤氮素、延長氮肥肥效、減少氮素損失方面的作用十分顯著。
[0027] 本發明中，由生物炭和硝化抑制劑組成的組合土壤添加劑，能夠實現生物炭滯留 營養鹽的目的，抑制氨氮向硝氮的轉化，降低營養鹽中電負性離子（特別是硝氮）的比例， 進而利于生物炭發揮其作用，滯留土壤溶液中的氨氮向環境水體中的輸送，達到緩解面源 污染的效果。
[0028] 此外，本發明將硝化抑制劑和生物炭進行配施，