專利名稱：一種能促進土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤改良技術(shù)，具體地說是一種能促進土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑及制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
甲烷是一種重要的溫室氣體，甲烷的相對增溫潛勢(GWP)是CO2的23倍，在全球變暖的過程中占有很大的份額。甲烷在大氣中的濃度近年來有上升的趨勢。土壤甲烷氧化是土壤中甲烷氧化微生物作用的結(jié)果，即土壤通過其中的甲烷氧化微生物對甲烷的氧化而消耗大氣中的甲烷，這是一種非常重要的甲烷的匯。因農(nóng)業(yè)措施如施肥制度、耕作制度、土壤保水劑和結(jié)構(gòu)改良劑的使用等都會對土壤甲烷氧化微生物的活性產(chǎn)生影響，從而影響到甲烷的微生物氧化。尤其是各種種類的氮肥的使用，由于銨離子和甲烷競爭甲烷氧化酶的底物結(jié)合部位而導(dǎo)致甲烷氧化菌氧化甲烷活性大大降低，從而使用氮肥會嚴(yán)重削弱土壤作為甲烷匯的能力。然而減少施肥量又不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，影響到作物的產(chǎn)量。改進肥料使用方法，使其在不改變施肥量的前提下，土壤甲烷氧化能力大大提高，極大的減少使用化肥對土壤氧化甲烷能力的破壞是一種迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述土壤中甲烷微生物氧化的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以極大地提高土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑及制備方法和應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案是按重量份數(shù)計，其組成為500～2500份0.1％陰離子型分子量300～400萬的聚丙稀酰銨溶液及10～100份銨態(tài)氮肥；所述銨態(tài)氮肥可以為碳酸氫銨、NH4Cl、(NH4)2SO4或NH4NO3。
其制備方法按如下步驟操作1)制備0.1％聚丙稀酰銨溶液按比例取聚丙稀酰銨，在不加熱的情況下倒入水中，至完全溶解后待用；2)制備銨態(tài)氮肥—聚丙稀酰銨混合溶液按所述重量份數(shù)將銨態(tài)氮肥加到上述聚丙稀酰銨溶液中，加入并攪動至完全溶解，然后裝瓶封口待用即可。
本發(fā)明能促進土壤氧化甲烷能力調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用在于將調(diào)節(jié)劑在播種后按用量350-700克/畝施用。
本發(fā)明優(yōu)點在于1.原料易得，氮肥為一般的農(nóng)業(yè)用肥，聚丙稀酰銨(PAM)為遼寧省撫順市化工六廠生產(chǎn)的陰離子型PAM，其分子量300～400萬。
2.無污染，無殘留，PAM其在陽光下分解產(chǎn)物為二氧化碳、水和硝酸銨，與植物無害，也不會污染土壤，3.具有多種功效。因為PAM作為一種土壤保水劑和土壤改良劑可以改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤的保水性能，所以本方法在提高甲烷氧化能力的同時也起到了改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤抗旱性能的功效。
4.本發(fā)明方法技術(shù)簡單易掌握，方便制備，成本低，耗材少，方法的實施占地面積少，不需任何額外設(shè)備，另外可以配合農(nóng)業(yè)灌溉措施一起實施。
5.提高土壤甲烷氧化特性的效果顯著。根據(jù)本設(shè)計方案所得出的結(jié)果，處理后的土壤甲烷氧化能力增加50～210％。
6.本發(fā)明應(yīng)用范圍廣泛，適用于各種旱田土壤，本方法對水田土壤氧化甲烷能力沒有作用。
具體實施例方式
實施例1PAM和銨態(tài)氮肥聯(lián)合使用作為調(diào)節(jié)劑，使其可以極大的提高土壤氧化甲烷能力。具體是0.1％陰離子型分子量300～400萬的PAM溶液配合碳酸氫銨氮肥，噴施或深施于土壤中。以下為其在實驗室中的制備和實施過程1)制備0.1％PAM溶液用PAM粉劑(遼寧省撫順市化工六廠生產(chǎn)。陰離子型，分子量300～400萬)10克，不加熱的情況下慢慢倒入10kg水中，邊倒邊攪動加速PAM固體的溶解。待其完全溶解后，裝入棕色玻璃試劑瓶中封口待用；2)制備NH4HCO3-PAM混合溶液將10克碳酸氫銨加到1000毫升上述PAM溶液，緩慢加入并攪動加速其溶解，待碳酸氫銨完全溶解后裝入棕色玻璃試劑瓶封口待用。
因為碳酸氫銨是目前最為常用的銨態(tài)氮肥，所以本實施例采用碳酸氫銨作為氮肥的代表。
取東北草甸棕壤，去除土壤中的草根等大的有機殘留物質(zhì)和大的石塊，在自然通風(fēng)條件下小心風(fēng)干或者加入自來水使土壤水分含量達到20％。風(fēng)干過程中要小心翻動。
3)稱取20％含水量的土壤10kg，平攤在塑料薄膜上，將1000毫升碳酸氫銨-PAM混合溶液裝入塑料噴壺中，小心噴動分5次將溶液全部噴撒到土壤中，并在噴動的同時小心攪拌翻動土壤，使溶液在土壤中均勻分散(將上述配置好的碳酸氫銨-PAM混合溶液1000毫升均勻分散到上述10公斤土壤中)。
4)將10kg處理過的土壤放入陶瓷盆中自然條件下放到室外進行盆栽培養(yǎng)，室外溫度為20～30℃，以不加本發(fā)明混合溶液的經(jīng)過同樣處理的土壤作為對照。
5)直徑為15厘米，高度為15厘米的圓柱形PVC氣體采集箱放到土壤表面，用力壓使采集箱底進入土壤深度為2厘米左右，在放置后0min，40min，60min時采集箱內(nèi)氣體，測定其中甲烷氣體的濃度濃度。結(jié)果證明0，40，60min時甲烷濃度分別為1.7ppm，0.8ppm，0.5ppm，而同樣條件下不加本發(fā)明混合溶液的土壤培養(yǎng)0min，40min，60min時甲烷濃度為1.7ppm，1.5ppm，1.4ppm。不加PAM土壤其甲烷濃度的下降明顯比加過PAM的土壤下降緩慢，而采集箱中甲烷濃度的下降是采集箱所罩土壤對甲烷氧化的結(jié)果，說明本發(fā)明混合溶液明顯降低了氮肥對土壤氧化甲烷能力的影響，處理后的土壤甲烷氧化能力增加120％。
本發(fā)明通過PAM和氮肥的聯(lián)合使用得到環(huán)境保護和提高作物產(chǎn)量的雙重效果，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加氧氣和甲烷在土壤中的擴散，增加甲烷氧化菌結(jié)合甲烷的機會，抵消由于銨離子對甲烷氧化菌的底物抑制作用，使土壤一方面能滿足作物生長所需的氮素，同時又有一定的甲烷氧化能力，減少土壤中甲烷的產(chǎn)生。
在現(xiàn)有技術(shù)中PAM曾作為土壤保水措施被應(yīng)用，但本發(fā)明采用PAM用于減少土壤中甲烷的產(chǎn)生之目的。這是因為PAM制劑為陰離子型，其生物穩(wěn)定性強，在土壤中不易被微生物降解，可以以任何比例溶解于水中而不分層，是一種新型高效的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，且本身不會燃燒、爆炸，也無毒性和腐蝕性，其在陽光下分解產(chǎn)物為二氧化碳、水和硝酸銨，與植物無害，也不會污染土壤。更重要的是PAM具有改變土壤和水組分之間的電結(jié)合力的能力，土壤氧活性增加，導(dǎo)致黏土顆粒和土壤硬盤的破碎，消除由于使用礦物化肥所形成的地表板結(jié)。本發(fā)明混合溶液處理后，土壤會發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化，使土壤水的入滲深度增加，它能去除圍繞黏土顆粒或土壤顆粒周圍的負(fù)電荷霧的電解質(zhì)，使得土壤顆?？梢枣I合，產(chǎn)生更大的土壤團聚體和優(yōu)化了的土壤空隙。適宜的土壤空隙會促進土壤通氣并能使土壤的持水能力保持在最佳，促進土壤微生物的活動。前人并無將PAM用于此目的的報道。
實施例2與實施例1不同之處在于用PAM粉劑10克，不加熱的情況下慢慢倒入10kg水中，邊倒邊攪動加速PAM固體的溶解。待其完全溶解后，裝入棕色玻璃試劑瓶中封口待用；再將35克NH4Cl加到2500毫升上述PAM溶液，緩慢加入并攪動加速其溶解，待碳酸氫銨完全溶解后裝入棕色玻璃試劑瓶封口待用。下面以大田實施為例在播種后與肥料混勻深施于土壤中，用量不隨肥料品種而異，350～700克/畝(本實施例350克/畝)；對田間甲烷通量的觀測結(jié)果顯示，使用本發(fā)明混合溶液的土壤其甲烷排放通量較沒有處理的土壤減少30～80％。
實施例3與實施例1不同之處在于用PAM粉劑50克，不加熱的情況下慢慢倒入50kg水中，邊倒邊攪動加速PAM固體的溶解。待其完全溶解后，裝入棕色玻璃試劑瓶中封口待用；再將80克(NH4)2SO4加到1800毫升上述PAM溶液中，在播種后與肥料混勻深施于土壤中，用量為700克/畝。其效果處理后的土壤甲烷氧化能力增加80％。
本發(fā)明試驗結(jié)果表明，PAM亦可和NH4NO3混合使用，同樣可以達到減少甲烷排放的效果。
權(quán)利要求
1.一種能促進土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑，其特征在于按重量份數(shù)計，其組成為500～2500份0.1％陰離子型分子量300～400萬的聚丙稀酰銨溶液及10～100份銨態(tài)氮肥。
2.按照權(quán)利要求2所述能促進土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑，其特征在于所述銨態(tài)氮肥可以為碳酸氫銨、NH4Cl、(NH4)2SO4或NH4NO3。
3.一種能促進土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑的制備方法，其特征在于按如下步驟操作1)制備0.1％聚丙稀酰銨溶液按比例取聚丙稀酰銨，在不加熱的情況下倒入水中，至完全溶解后待用；2)制備銨態(tài)氮肥—聚丙稀酰銨混合溶液按所述重量份數(shù)將銨態(tài)氮肥加到上述聚丙稀酰銨溶液中，加入并攪動至完全溶解，然后裝瓶封口待用即可。
4.一種能促進土壤氧化甲烷能力調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，其特征在于將調(diào)節(jié)劑在播種后按用量350～700克/畝施用。
全文摘要
本發(fā)明涉及土壤改良技術(shù)，具體地說是一種能促進土壤氧化甲烷能力的調(diào)節(jié)劑及制備方法和應(yīng)用。將PAM制備成溶液在PAM溶液中加入銨態(tài)氮肥，按重量份數(shù)計，其組成為500～2500份的0.1％陰離子型分子量300～400萬的聚丙稀酰銨溶液及10～100份銨態(tài)氮肥；在播種后按用量350～700克/畝施用。采用本發(fā)明能促進土壤氧化甲烷能力，處理后的土壤甲烷氧化能力增加50～210％。
文檔編號C09K17/40GK1629253SQ20031011915
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者史奕, 梁戰(zhàn)備, 陳欣 申請人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所