[发明专利]一种用于精准监测烟田土壤氮素释放量的取样装置及其取样方法

说明书

技术领域

本发明属于烟田土壤氮素测定与管理领域，具体涉及一种用于精准监测烟田土壤氮素释放量的取样装置及其取样方法。

背景技术

土壤氮素是土壤所有营养元素中最重要的元素。合理的施氮肥是提高烟草产量、质量和避免农田污染的重要措施。随着现代化农业的发展，烟农对氮肥的依赖程度太深，认为氮肥就是保障烟叶产量的重要利器，在这种心理与习惯的驱动下，往往造成烟田过量施氮。造这种现象的核心问题就是我们无法做好精准检测烟田供氮能力。植物主要吸收的是无机态氮（包括NO₃^- 与NH₄⁺两种形态），主要来源于化学氮肥投入与农田土壤的氮矿化。土壤中氮的主要存在形态是有机态的氮，它需要经过微生物的矿化作用后才形成能供植物吸收的无机态的氮。因此，如果能够精准监测烟田土壤氮素释放量，将更有利于烟田的氮肥管理。

农田中氮的矿化是一个多因素综合性的过程，它受土壤水分、环境温度、有机质含量、微生物种群与数量的调节。目前，测定田间土壤供N能力主要有三类方法：经验估算法、试验室培养法、田间培养法。经验估算法主要采用测定土壤无机氮水平、土壤有机质水平，来测算其田间供氮能力，优点就是简便，缺点就是无法做到精准，因为土壤中氮的矿化过程受多种因素影响；试验室培养法主要是通过取土样的方式，将取好的土壤样品放在自封袋或者培养皿中，进行恒温恒湿培养， 然后按一定时间间隔进行取样测定无机氮，优点是能够真实的测定土壤矿化出来的无机氮，缺点是很难模拟出田间水分与温度的瞬时变化，难以做到精准测定。

田间培养法中目前主要包括以下两种主导方式：（1） 半透膜掩埋法： 用半透膜包裹一定质量的土样样品，埋在土层当中进行培养，在一定时间间隔内取样测定土壤中的氮素矿化量，优点是能够使水分与温度条件尽可能贴近田间真实情况，缺点是当降水丰沛时，田间土壤矿化出来的无机态氮就多，而丰沛的降雨会使土壤矿化出来的氮随雨水被淋溶到周围或者下部的土壤中，不能真实反应土壤实际的供氮水平，同时这种方法也无法保存原状土壤结构。（2） 带盖土样管培养法： 用管子取土插入在田间，为防止矿化出来的N因淋溶损失，用盖子将土样管盖住，在一定时间间隔内取样测定土壤中的氮素矿化量，优点是能够使温度条件尽可能贴近田间土壤，缺点是，模拟不了因降雨而导致的田间土壤正常的水分波动。

另一方面，现有的土样管也存在明显的不足。1、由于自然降雨活动，土样管外土壤中所携带的含无机氮的水分易飞溅到管中，容易造成高估土壤实际氮素释放量； 其次，由于大气会沉降部分氮素，也会导致高估土壤实际的氮素释放量。 2、由于土样管埋置时其上部略高于地表平面，故在连续降雨季节容易形成表面积水，且雨水难以排出，进而使得取样管内的土壤发生反硝化作用，使得土壤中的氮易形成氧化态氮气体，形成逃逸，造成低估土壤实际氮素释放量。3、由于取样管底部长期放置吸附层，吸附层会吸收来自吸附层下部土壤中的氮素，使得测定的实验结果与真实结果相比偏高。4、 由于土样管埋置的深度较深，经过一段时间后取样管外壁与土壤接触紧密，为后期取样管的取出造成一定的困难。

鉴于精准监测烟田土壤氮素释放量的重要性，以及当前监测方法的局限性， 研发一种用于精准监测烟田土壤氮素释放量的取样装置及其取样方法是非常必要的。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于精准监测烟田土壤氮素释放量的取样装置，第二目的在于提供一种用于精准监测烟田土壤氮素释放量的取样方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的取样装置包括土样管、原土层、第一吸附层、第二吸附层和悬空吸附层，所述的土样管从下向上依次设置有第二吸附层、第一吸附层、原土层和悬空吸附层，所述的悬空吸附层悬空设置在原土层的上方1.3~1.7cm处。

本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：

1）原位取土样：在待监测的烟田中选择取样点，使用取样装置进行取样，先使用土样管取田间原土样，保持土样管中的原土层状结构不发生改变，然后取出土样管底部的部分土层用于放置吸附层，先放入第一吸附层，然后再放入第二吸附层，使用纱布将土样管底部盖住，并使用胶布固定；

2）安装：将经过步骤（1）处理后的土样管放回取土原位，使得土样在取样装置中保持原状土层结构，接着在土样管上方放置悬空吸附层，最后在土样管的外侧套设橡胶垫圈，使得橡胶垫圈贴近土壤表面且低于土样管上的通孔；

3）培养：将所述的取样装置中的土壤进行原位培养，吸附层中吸附颗粒的更换周期为45~60天；