适量施磷有效提高苋菜对镉污染土壤的修复能力

  【目的】  土壤性质和化肥施用均影响作物对重金属污染土壤的修复效果。探究不同磷肥施用量对苋菜镉 (Cd) 吸收和累积的影响，为通过养分管理减少作物对重金属的积累提供依据。  【方法】  以苋菜 (Amaranshus mangostanus L.) 为供试作物，以黄棕壤和赤红壤为供试土壤进行盆栽试验。在两个供试土壤中，加入分析纯CdCl₂?2.5H₂O (Cd 15 mg/kg土), 平衡一个月后，用于苋菜栽培。设置5个磷肥（P）施用水平:0 (CK)、50、100、200、400 mg/kg土，以磷酸二氢铵 (分析纯) 加入。苋菜生长45天后收获，调查地上部和根部生物量，分析其磷、镉含量，并测定土壤中DTPA提取的有效态Cd含量。  【结果】  施用磷肥能提高苋菜的生物量，随着施磷量的增加，苋菜生物量也随之增加，且各处理均与CK处理差异显著。在黄棕壤上，苋菜地上部生物量增幅为9.2%～39.0%，根部为4.0%～15.0%；在赤红壤上，苋菜地上部增幅为7.7%～46.0%，根部为10.0%～100.0%。苋菜Cd含量与CK处理相比均显著降低，在黄棕壤上，苋菜地上部和根部Cd含量的降幅分别为7.4%～50.2%和7.9%～58.8%；在赤红壤上，降幅分别为9.9%～55.8%和21.7%～66.0%。苋菜Cd累积量与CK处理相比均呈上升趋势，黄棕壤上苋菜地上部和根部Cd累积量的增幅分别为36.2%～54.3%和7.4%～38.9%；在赤红壤上，增幅分别为34.3%～62.8%和5.4%～55.4%。当施磷量为P 50 mg/kg土时，苋菜地上部、根部在黄棕壤和赤红壤上的Cd累积量均最大。施磷降低了土壤中镉的生物有效性。随着施磷量的增加，土壤有效态Cd含量显著降低，黄棕壤上的降幅为0.9%～7.2%，赤红壤上的降幅为1.2%～7.9%。植株体内Cd含量与磷含量之间存在一定的负相关性。  【结论】  施用磷肥显著提高苋菜的生物量，同时降低土壤中有效态镉的含量。虽然施磷肥显著降低了苋菜地上部和根部的Cd含量，但显著提高的生物量有效增加了苋菜对土壤Cd的总吸收和累积量，提高了其对镉污染土壤的植物修复效率。盆栽结果表明，在镉浓度为15 mg/kg 土的黄棕壤和赤红壤上，磷肥施用量为50 mg/kg土时修复效果最佳。     

不同氮肥品种对不同类型土壤苋菜镉累积的影响

为探究不同氮肥品种对不同类型土壤苋菜镉(Cd)累积的影响,采用盆栽试验,以苋菜(Amaranshus mangostanus L.)为供试作物,在黄棕壤和赤红壤上设置尿素、硫酸铵、硝酸钠、硝酸铵及无肥(CK)5种处理,氮肥施用量均为N 200 mg/kg。结果表明:在黄棕壤上,尿素处理下苋菜地上部和地下部Cd含量和Cd累积量增幅最大,分别增加了59%、90%和243%、259%;在赤红壤中,硫酸铵处理下苋菜地上部和地下部Cd含量和Cd累积量增幅最大,分别增加了56%、114%和141%、293%。在两种土壤上施用硝酸钠显著降低了苋菜对Cd的吸收和累积,其中地下部Cd累积量分别低至0.03和0.06μg/盆。因此,建议在黄棕壤上施用尿素,在赤红壤上施用硫酸铵,在提高苋菜生物量的同时,还能强化苋菜对Cd的吸收累积效果。     

不同磷肥调控措施下红壤磷素有效性和利用率的变化

南方红壤区磷肥当季利用率仅为10%～25%,提高磷肥利用率是亟待解决的问题。通过两年田间试验,分析了不同磷肥品种（过磷酸钙、猪粪、钙镁磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵）、磷肥梯度（常规施磷、减磷20%、减磷30%）以及调控措施（石灰、钙镁磷肥配施磷酸二铵、钙镁磷肥配施秸秆）对红壤磷素有效性和作物生长的影响,探索提高磷肥利用率的途径。结果表明,各磷肥品种间,以猪粪处理土壤有效磷、地上部生物量、磷肥累积利用率等指标最高,土壤有效磷较不施磷处理两年分别提高了32%和241%,地上部生物量较不施磷处理两年分别提高了73%和510%,两年的磷肥累积利用率分别为16.4%和26.5%;伴随磷肥用量的减少,土壤有效磷含量显著降低,而对油菜生长、磷肥利用率及磷肥农学效率无显著影响;与单施钙镁磷肥相比,钙镁磷肥配施磷酸二铵能显著提高油菜籽粒产量、土壤有效磷含量、磷肥累积利用率、磷肥农学效率、土壤磷素盈余量等指标。添加石灰可提高作物产量及土壤有效磷含量。油菜产量与土壤有效磷呈极显著正相关关系。上述结果表明,猪粪替代化学磷肥可达到减施增效、促进作物生长的目的,且以减磷30%为宜;钙镁磷肥配施磷酸二铵可推荐为磷肥调控...     

添加有机酸对土壤镉形态转化及苋菜镉积累的影响

植物根系分泌的低分子量有机酸能够与土壤中的镉形成镉–有机酸复合体,从而影响根际镉的移动性。本文通过添加有机酸对土壤镉形态转化的研究,阐明有机酸与镉生物积累的关系。采用盆栽试验及土壤培养等方法,研究了添加苹果酸、柠檬酸对赤红壤和黄棕壤中镉的形态转化以及超积累型苋菜天星米镉生物积累的影响。结果表明,与Cd 25 mg/kg处理比较,Cd 25 mg/kg＋苹果酸、Cd 25mg/kg＋柠檬酸处理对苋菜生物量未产生影响,但显著增加苋菜根系及地上部镉含量;添加苹果酸、柠檬酸处理显著降低土壤专性吸附态Cd含量,却显著增加了交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和有机结合态Cd含量。说明添加苹果酸、柠檬酸还能够通过影响土壤镉形态转化而促进苋菜对镉的积累。     

生物炭对我国南方红壤和黄棕壤理化性质的影响

为了探讨生物炭对不同土壤的改良效果,采用盆栽试验,研究了施用生物炭对我国南方两种代表性土壤(红壤和黄棕壤)理化性质的影响及其动态变化差异。结果表明:强酸性红壤施用生物炭能明显提高pH而降低其酸度,同时增加土壤的有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量,且随着生物炭施用量(生物炭量/土壤量:0、0.5%、1.0%、2.0%)的增加,改良效果不断加强;弱酸性黄棕壤施用生物炭也提高了土壤pH、有机质、速效磷、速效钾含量,但对该土壤中的碱解氮含量无明显影响。不同生物炭用量的效应存在较大差异,在2.0%时对两种土壤各理化性质影响均表现为最明显,红壤pH平均增加0.61,有机质、速效磷、速效钾、碱解氮分别平均提高203.4%、369.3%、368.0%、30.4%,而黄棕壤pH、有机质、速效磷、速效钾分别平均增加0.55、124.2%、57.5%、50.3%。因而,相同用量的生物炭对红壤的改良效应好于黄棕壤,且施用生物炭对两种土壤速效钾含量影响最大,其次是有机质、pH、速效磷、碱解氮。     

不同改良剂对镉污染土壤中小白菜吸收镉的影响

采用盆栽试验, 研究了施用石灰、钙镁磷肥、泥炭、碱渣4种土壤改良剂对外加镉污染的赤红壤上小白菜产量、镉吸收量、土壤有效态镉及pH的影响。结果表明: 外加1 mg·kg^-1和5 mg·kg^-1镉对小白菜生物量无显著影响, 且1 mg·kg^-1镉对小白菜生长有一定的促进作用; 施用改良剂对镉污染土壤上小白菜无显著增产效果。施用4种改良剂均能降低小白菜地上部镉含量, 作用效果为石灰≈泥炭>碱渣>钙镁磷肥。不同改良剂对小白菜根部镉含量影响不同, 泥炭和石灰在所有镉浓度下、钙镁磷肥在0和1 mg·kg^-1镉浓度下可显著降低根部镉含量, 而碱渣无明显作用, 种植两茬规律一致。土壤有效态镉含量与pH呈显著负相关; 施用石灰、碱渣、钙镁磷肥使土壤pH显著升高, 有效态镉含量显著降低, 从而降低小白菜对镉的吸收; 泥炭可显著提高土壤pH, 虽降低土壤有效态镉作用效果不显著, 但显著降低小白菜体内镉含量, 这可能与土壤中形成难以被植物吸收的镉有机结合物有关。两茬蔬菜种植结果显示, 施用后期改良剂对镉污染的抑制效果也较明显。     

低磷红壤-玉米-磷肥品种的匹配研究

研究不同品种磷肥在低磷红壤上的吸收利用对合理选择磷肥品种、提高红壤磷肥利用效率、减少红壤磷的固定具有重要意义。基于西南典型低磷红壤的两年田间定位试验和盆栽试验,研究施用不同品种磷肥[不施磷(CK);普通过磷酸钙(SSP);磷酸一铵(MAP);磷酸二铵(DAP);钙镁磷肥(CMP)]对玉米产量、磷吸收、磷分配和磷利用效率的影响。结果表明,田间试验和盆栽试验发现在低磷红壤上,不同施磷品种间,SSP处理的玉米产量、生物量和收获指数最高,较MAP、DAP和CMP处理玉米产量平均增加53.1%、37.5%和50.1%,生物量平均增加32.0%、21.4%和30.9%,收获指数平均增加15.6%、12.8%和14.1%。施用不同品种磷肥均显著增加玉米磷累积量、各器官(秸秆、叶片和籽粒)磷吸收量和玉米磷收获指数,其中,施用SSP处理的玉米磷累积量较MAP、DAP和CMP处理平均增加32.6%、48.2%和39.5%,玉米磷收获指数在2019年平均增加22.7%,盆栽试验中平均增加13.7%。玉米磷素利用效率总体表现为SSP>CMP>DAP>MAP,SSP较MAP、DAP和CMP处理玉米磷肥利用率平均分别增加57.2%、69.5%和100.2%,磷肥农学利用率平均分别增加108.9%、51.8%和61.7%,磷肥偏生产力平均分别增加53.1%、37.5%和50.1%。综合考虑玉米产量和磷素吸收利用效率,在西南低磷红壤上,以选择普通过磷酸钙作为施磷品种可确保玉米高产、磷素吸收和利用最佳。     

磷肥施用对土壤中砷生物有效性的影响

通过盆栽试验,研究了钙镁磷肥和过磷酸钙对土壤砷的生物有效性的影响。结果表明,施用钙镁磷肥和过磷酸钙能显著促进小白菜的生长,与对照相比生物量分别提高了约149%和119%;施磷可显著提高土壤有效态砷含量,其中钙镁磷肥高、低施肥量处理分别比对照增加了52.2%和20.9%,过磷酸钙高、低量施肥处理比对照分别提高了15.0%和5.5%;在同一施磷水平下,钙镁磷肥处理的土壤中有效态砷含量明显高于过磷酸钙处理,施磷可导致小白菜对砷的吸收总量显著增加（P〈0.05）,施用钙镁磷肥处理的小白菜砷吸收量的增加幅度较大。磷肥施用可在一定程度上提高土壤中砷的生物有效性,其中施用钙镁磷肥比过磷酸钙的效果更为明显。     

长期施肥对我国6种旱地小麦磷肥回收率的影响

为阐明长期施肥下小麦磷肥回收率的时间及空间变化特征,对我国6种旱地土壤（红壤、黑土、均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土和黄棕壤）长期不同施肥下的磷肥回收率及相关指标进行了分析。结果表明,长期施用NPK化肥（NPK）,均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土、黄棕壤上小麦当季磷肥回收率随时间增加而显著升高,每年平均分别上升 0.80、0.60、1.30和0.44个百分点;化肥有机肥配施（NPKM）,每年平均上升0.25～1.72个百分点。黑土上小麦磷肥回收率长期施用NPK的变化不大,施用NPKM的显著升高,平均每年上升 0.50个百分点;红壤上磷肥回收率NPK处理呈下降趋势,平均每年下降 0.86个百分点,而NPKM处理保持平稳,说明施用有机肥有利于提升磷肥回收率。不同土壤上小麦当季磷肥回收率的变化速率与土壤磷的形态密切相关,以无机钙磷为主要形态的土壤（均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土）小麦磷肥回收率均高于以有机磷为主要形态的黑土和以无机闭蓄态磷为主要形态的红壤。小麦当季磷肥回收率受土壤性质的影响,与土壤全磷和pH值之间具有显著的正相关关系（P0.05）。     

施用禽畜粪对两种土壤As、Cu和Zn有效性的影响

在水稻土和赤红壤中分别以2%和4%(w/w)比例施入含As、Cu和Zn的鸡粪和猪粪,以不施肥为对照进行苋菜盆栽试验,研究施入粪肥对土壤As、Cu和Zn有效性的影响。结果表明,与对照相比,施用粪肥均提高苋菜生物量,但几乎均显著降低苋菜As、Cu和Zn含量。试验前,赤红壤As、Cu和Zn总含量及有效含量明显低于水稻土,但赤红壤中施用粪肥处理的苋菜As、Cu和Zn含量及As和Zn吸收量均极显著高于水稻土的。苋菜收获后,各处理的土壤As总含量和有效含量均较试验前下降,施用高量鸡粪和猪粪处理的土壤总Cu、总Zn及有效Cu、有效Zn均出现累积。与对照比较,施用粪肥提高了土壤As、Cu和Zn的总含量、有效含量及有效含量占各自总量的百分数。如以土壤重金属有效含量增量及有效百分数增加来衡量粪肥提高土壤重金属有效性作用大小,则鸡粪提高土壤As有效性的作用较猪粪大,但其提高Cu、Zn有效性的作用不如猪粪,且高量粪肥处理较低量处理作用明显,粪肥在赤红壤中提高As、Cu和Zn有效性的作用大于在水稻土中。