潮褐土上蔬菜产量和土壤各形态磷变化对长期过量施磷的响应

【目的】研究长期连续过量施用磷肥下蔬菜的产量响应、磷肥去向及土壤各形态磷库的动态变化。 【方法】在太行山山前平原典型潮褐土上,连续进行11年21茬露地蔬菜的长期定位肥料试验,P₂O₅年施用量设0 (P0)、360 (P1)、720 (P2)、1080 (P3)、1440 (P4) kg/hm2共5个处理,分别测定每茬蔬菜产量及各年土壤不同形态磷素含量。 【结果】与不施磷肥处理比较,单季P₂O₅用量180、360、540、720 kg/hm2均显著增加大白菜、菜豆产量,不同磷肥用量间蔬菜产量均无显著差异。P₂O₅年用量为360、720、1080、1440 kg/hm2,土壤年盈余磷为41.2～478.7 kg/hm2,积累率为26.2%～76.1%。与基础土比较,随着磷肥用量的增加,土壤有效磷、全磷、无机磷总量及无机磷中的Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P含量均呈显著增加趋势,无机磷中的O-P、Ca₁₀-P含量无显著变化。P₂O₅年用量为720、1080、1440 kg/hm2处理土壤的有效磷年均增加量为2.3、4.2、5.0 mg/kg;土壤有效磷增加量与磷盈余量呈显著直线正相关关系,土壤磷素每盈余100 kg/hm2,有效磷、Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P 含量分别增加1.13、2.41、15.27、4.14、1.37 mg/kg。随着土壤磷盈余量和施肥年限的增加,有效磷占全磷比重、Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P占无机磷比重逐渐增加。 【结论】施用磷肥显著增加大白菜和菜豆产量,过量施用磷肥蔬菜产量无显著变化;土壤磷素处于盈余状态下,随着磷肥用量的增加或种植年限的增加,土壤积累磷的有效性随之增加。基于蔬菜对磷肥产量响应和土壤磷素收支表观平衡状况,露地大白菜P₂O₅推荐用量180 kg/hm2,菜豆270 kg/hm2。     

有机无机外源磷素长期协同使用对潮土磷素有效性的影响

【目的】 施入外源磷素是提升土壤有效磷的重要途径,不同磷源在土壤中的化学行为和存在形态对土壤磷素有效性起决定作用。研究有机无机外源磷素长期配合使用的协同关系及其对潮土磷素有效性的影响,可为合理减少磷肥施用,提高磷肥利用率和科学管理土壤磷素资源提供理论依据。 【方法】 本研究基于25年肥料定位试验,选取不施磷肥 (P0)、单施化肥 (FP)、化肥与有机肥配施 (FP+M)、化肥与秸秆配施 (FP+S) 四个处理,分析了化肥、有机肥、秸秆作为主要外源磷素长期协同使用对作物可持续生产能力、磷肥利用效率、施肥后效及潮土磷素形态和有效性的影响。 【结果】 连续处理25年后,P0、FP、FP+M、FP+S处理小麦产量变异系数分别为 49.0%、14.8%、17.2%、15.4%,玉米产量变异系数分别为 28.7%、27.1%、24.4%、23.2%,产量的稳定性均比不施磷提升,尤其是小麦产量稳定性显著增加;P0、FP、FP+M、FP+S处理产量的可持续性指数小麦依次为 0.23、0.62、0.60、0.64,玉米依次为0.45、0.47、0.53、0.52,施磷对小麦产量的可持续指数影响比玉米更大。FP、FP+M、FP+S处理的磷素累积生理效率分别为188.3、163.2和177.6 kg/kg,平均后效分别为1.30%、0.71%和1.16%,单施化肥磷素的效果高于磷肥配施有机肥、秸秆。长期不施磷肥,土壤无机磷各组分含量均降低,且主要消耗了土壤中无效态的O-P,P0处理减少的O-P占无机磷减少量的41.3%。长期投入化学磷素,降低了无效态磷的比例,但土壤对化学磷素的固定作用仍较强,FP处理Ca₈-P含量由12.0%提升到21.1%,无效态的O-P和Ca₁₀-P由77.7%减少为62.9%(占比仍超过60%),土壤Olsen-P由6.4 mg/kg提升到20.7 mg/kg。化学磷素与有机肥磷素协同使用可促使无效态磷向有效态磷及缓效态磷转化,提升土壤磷素有效性,FP+M处理Ca₂-P占比由2.0%提升到5.4%,缓效态的Al-P、Ca₈-P、Fe-P占比增加25.6个百分点,无效态的O-P和Ca₁₀-P占比减少29.0个百分点,土壤Olsen-P含量由6.3 mg/kg提升到51.8 mg/kg。秸秆磷素增加了具有缓冲作用的Ca₈-P含量,降低了无效态磷含量,提升了土壤潜在供磷能力,与FP相比,FP+S处理Ca₈-P占比增加7.9个百分点,Ca₁₀-P占比减少6.5个百分点,土壤Olsen-P含量由6.3 mg/kg提升到21.7 mg/kg。 【结论】 投入外源磷素均可显著提高作物产量、提升产量稳定性和产量可持续性指数。在小麦玉米轮作体系下,磷肥加秸秆最有利于维持土地的可持续生产能力。单施磷肥,磷素的后效和累积生理效率最高,但在土壤中的固定也高;有机无机磷协同使用可快速提升土壤磷素的有效性,对维持磷素组分结构和土壤质量作用显著;无机磷素与秸秆磷素协同使用对土壤磷素具有较强的激发效应,可减弱土壤对磷素的固定作用,提升土壤潜在供磷能力。      

淹水对石灰性土壤无机磷形态转化的影响

  【目的】  磷肥施入土壤后大部分转化为与铁氧化物关系密切的Fe-P和O-P,而淹水后土壤中铁的氧化还原过程可能影响与铁氧化物结合的磷的形态及有效性的变化。研究不同施磷处理下淹水土壤Fe (II) 、无机磷组分等的变化,以期明确淹水后土壤无机磷形态及磷有效性变化及其与铁氧化还原过程的关系。  【方法】  用不施磷土壤 (P0) 和连续6年施用P 180 kg/hm2的土壤 (P180) 进行室内模拟培养试验。将土壤装于西林瓶内,加水模拟淹水条件,西林瓶密封后,分别在避光或者光照条件下,于 (30 ± 1)℃恒温培养40天。测定供试土壤以及淹水培养土壤中的速效磷、无机磷以及不同形态无机磷组分含量,测定培养过程Fe (II) 的动态变化,以探讨磷形态转化与铁氧化还原过程的关系。  【结果】  施用磷肥显著增加土壤中的速效磷含量和无机磷总量,P0处理土壤速效磷含量为 (7.65 ± 1.65) mg/kg,P180处理土壤速效磷含量高达 (33.5 ± 2.01) mg/kg。施入土壤中的磷只有很小部分以Ca₂-P存在,主要以Ca₁₀-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P形态存在。避光淹水培养后,土壤速效磷含量增加,P0和P180处理土壤速效磷含量的增量分别为8.44、2.95 mg/kg。淹水培养降低了土壤Ca₈-P含量,提升了Fe-P、O-P、Al-P含量。光照和避光条件下P180处理土壤中Ca₈-P含量分别降低106.8、156.2 mg/kg,Fe-P含量分别增加23.4、47.0 mg/kg,O-P含量分别增加64.1、92.9 mg/kg,Al-P含量分别增加38.8、34.7 mg/kg,避光时Ca₈-P降幅以及Fe-P和O-P的增量均大于光照条件下。避光条件下,铁还原量和还原最大速率与Ca₈-P变化量之间存在显著负相关关系,与Fe-P、O-P增量之间存在显著正相关关系。  【结论】  淹水条件下,石灰性土壤中的Fe (Ⅲ) 还原形成Fe (Ⅱ) 和Fe (Ⅲ) 混合物,增加了铁氧化物的比表面积和磷吸附点,可促进Ca₈-P向O-P、Fe-P和Al-P转化。光照降低了Fe (Ⅲ) 的还原量,可能是Ca₈-P向O-P、Fe-P和Al-P转化率低的原因之一。     

氮磷配施对黄土高原旱作农业区典型农田土壤无机磷形态的影响

  【目的】  探讨不同氮磷配施条件下土壤无机磷组分转化特征和无机磷组分转化的影响因素，为陇中黄土高原旱作农业区农田磷素的高效利用及农田养分平衡提供参考。  【方法】  基于2017年布设在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同氮磷配施春小麦长期定位试验，氮 (N)、磷 (P₂O₅) 各设4个水平，分别为0、75.0、115.0、190.0 kg/hm2，两两正交共16个处理。使用顾益初-蒋柏藩法测定收获后耕层 (0―20 cm) 土壤中各形态无机磷组分含量以及环境因子 (土壤有机碳、全氮、全磷、有效磷、pH、籽粒产量、地上部生物量、磷肥回收利用率、微生物量碳、氮、磷和碱性磷酸酶)。  【结果】  土壤无机磷组分变化顺序为Ca₁₀-P > Ca₈-P > O-P > Fe-P ≈ Al-P > Ca₂-P，无机磷含量主要以Ca-P为主，Al-P、Fe-P、O-P 3种形态占无机磷总量的20%左右。施磷显著增加土壤各无机磷组分含量，施氮显著降低除O-P、Ca₈-P外其它无机磷组分含量，使O-P显著增加。施氮对各无机磷组分比例变化影响较小，Ca₂-P、Ca₈-P占无机磷总量的比例随着施磷量的增加而增加，Ca₁₀-P、O-P所占的比例随着施磷量的增加呈下降趋势。Fe-P占无机磷的比例随着施磷量的增加基本无变化。本研究土壤有效磷与Ca₂-P、Ca₈-P、Fe-P、O-P之间呈极显著正相关 (P < 0.01)，与Al-P呈显著正相关 (P < 0.05)，与Ca₁₀-P相关性不显著 (P > 0.05)。通径分析结果显示，各形态无机磷对有效磷的直接贡献顺序为Ca₂-P > O-P > Al-P > Ca₁₀-P > Fe-P > Ca₈-P，在本区Ca₂-P是土壤有效磷的主要磷源，Ca₈-P、Fe-P是潜在磷源。施氮显著提高了土壤有机碳、全氮、籽粒产量、地上部生物量及微生物量碳、氮、磷及碱性磷酸酶活性和磷肥回收利用率，降低了全磷、有效磷、pH。施磷显著提高了全氮、全磷、有效磷、籽粒产量、地上部生物量及微生物量碳、氮、磷及碱性磷酸酶活性，降低了有机碳。冗余分析结果显示，土壤有机碳是影响陇中黄土高原旱作春小麦农田耕层土壤无机磷组分变化的关键因子；Ca₈-P与全氮、Al-P与磷肥回收利用率、O-P与籽粒产量、Fe-P与地上部生物量和碱性磷酸酶活性以及微生物量氮呈极显著正相关，土壤有机碳与各无机磷组分均呈负相关。  【结论】  氮磷配施能够促进土壤磷素的活化，提高可供植物直接利用的Ca₂-P和具有缓效作用Ca₈-P、Al-P的比例，降低了土壤中难溶性Ca₁₀-P、O-P的比例，提升了土壤潜在供磷能力。土壤有机碳是调控该区耕层土壤磷组分转化的关键因子。     

制种玉米连作恒量施磷对灌漠土与潮土中磷素利用的影响

[目的]研究恒量外源磷施用对玉米种子生产的影响,为合理施磷提供依据。[方法]通过大田定位与实验室分析相结合,选用河西走廊石灰性潮土及灌漠土定位施肥。[结果]制种玉米连作8a,恒量磷二铵525kg/(hm^2·a)施用,除无机态二钙磷(Ca_2-P)外,2种不同土类总磷(T-P)、速效性磷(Av-P)、总无机磷(T-IP)、总有机磷(T-OP),以及其他各分级无机、有机磷组分均显著增加。无机磷占全磷总量65.2%~70.2%,有机磷占全磷总量6.5%~11.4%。无机磷中十钙磷(Ca₁₀-P)>八钙磷(Ca8-P)>铝磷(Al-P)>铁磷(Fe-P)>闭蓄态磷(O-P)。有机磷中活性有机磷(MLO-P)>高稳性(HRO-P)>中稳性有机磷(MROP)>活性有机磷(LO-P)。随连作年限增加,灌漠土Ca₁₀-P在连作第5a达到最大,Al-P,O-P均持续增加;潮土Ca₁₀-P持续增加,Fe-P,O-P在连作第5a达到最大,磷增加量为3.94%~37.28%。0—60cm土层,两种土类无机磷各组分含量均呈现由表层至下层递减特点,但不同分级磷在不同土层所占比例不同,Ca₁₀-P,Al-P,O-P,MRO-P底聚,Ca_2-P,HRO-P表聚,制种玉米连作生产8a,磷肥最大表观利用率为4.89%,磷素活化系数<2%,外源磷肥以174.3kg/(hm^2·a)残余在土壤中。[结论]制种玉米连作,总磷转化率低,磷素移动缓慢,大部分以溶解性较低的磷素形态在土壤表层积累,但随连作年限增加,土壤对磷素的固持及转化率下降,表现底聚趋势,对生态环境健康存在极大风险,应减量或停止施磷。潮土磷肥施用应采取更加合理措施。     

磷肥减施对玉米根系生长及根际土壤磷组分的影响

【目的】 我国农业过量和不合理施用磷肥现象普遍存在,导致磷资源的浪费,对环境也造成潜在威胁。研究减少磷肥用量对玉米产量、根系形态及根际中磷转化特征的影响,为集约化农业生产体系中磷肥合理施用提供技术基础。 【方法】 在河北省衡水小麦玉米轮作体系下连续三年进行了田间试验,在冬小麦季设置4个P₂O₅用量处理:0、112.5、150.0、187.5 kg/hm2,收获后在原处理小区免耕播种夏玉米。利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据,测定玉米籽粒产量、生物量和地上部磷含量及根际土壤中磷形态等指标。 【结果】 与农民习惯磷肥用量(P₂O₅187.5 kg/hm2)相比,3年磷肥用量减施20%~40%处理(P₂O₅150和112.5 kg/hm2),玉米籽粒产量、根系长度与直径和土壤有效磷含量尚未发生明显变化。但3年不施磷处理,根际土壤有效形态磷含量和玉米籽粒产量开始出现下降趋势。2009年和2010年玉米收获期,不施磷肥处理根际土壤有机磷含量低于非根际土壤。2008年玉米苗期和收获期土壤有机磷分组中,中等活性有机磷含量最高;磷肥减施20%~40%处理苗期根际中中等活性有机磷含量显著低于非根际土壤。土壤无机磷形态分组研究发现:从玉米苗期到收获期,各磷肥处理根际和非根际土壤中Ca₂-P下降明显;而不同磷肥处理间土壤中Ca₁₀-P、Ca₈-P、O-P (闭蓄态磷)、Al-P和Fe-P含量差异不显著。减施磷肥处理2008年玉米苗期根际土壤微生物量P含量较非根际土壤高;与习惯施肥量相比,磷肥减施未明显降低根际土壤微生物量磷。 【结论】 在华北小麦玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续3年将小麦季磷肥的习惯用量减少20%~40%,对夏玉米产量、根系形态以及根际土壤无机磷、有机磷、微生物量磷含量影响尚不明显,因此,该地区磷肥施用量可从习惯用量的P₂O₅180 kg/hm2减至112.5 kg/hm2。     

低分子量有机酸对土壤磷组分影响的Meta分析

【目的】过量施用磷肥导致土壤磷素累积,全磷含量升高,但是有效磷含量往往较低。低分子量有机酸能活化土壤难溶性磷、提高土壤磷素有效性,已成为研究热点之一。为探索提高土壤磷素有效性的途径,本文综合分析了低分子量有机酸对不同类型土壤磷组分的影响,为低分子量有机酸的合理施用和土壤有效磷的提升提供理论依据。【方法】通过收集近30年 (1990—2018年) 来国内外发表的低分子量有机酸活化土壤磷的文章,建立了831组包含“有效磷 (available-P)”相关内容的数据库。基于Meta分析 (Meta-analysis),定量研究了不同土壤pH、全磷、有效磷含量、不同培养方式和培养时间及不同酸种类 (苹果酸、柠檬酸及草酸等) 和浓度等条件下,低分子量有机酸对土壤有效磷含量的影响。【结果】检索论文中的低分子量有机酸添加浓度在0～1 mol/L范围内。与不施低分子量有机酸的对照相比,低分子量有机酸可使土壤中钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和有机磷含量分别降低27.1%、21.3%、15.5%、8.22%、5.42%,有效磷含量增加213%。石灰性土壤中,低分子量有机酸可将难溶性八钙磷 (Ca₈-P)、十钙磷 (Ca₁₀-P) 转化为可吸收态的二钙磷 (Ca₂-P),Ca₈-P、Ca₁₀-P含量分别降低8.36%、11.8%,而Ca₂-P含量增加7.90%。在全磷含量 < 1 g/kg和有效磷含量 < 20 mg/kg的低磷土壤中,低分子量有机酸分别能使有效磷含量增加331%和343%,增磷效果分别比对应的全磷含量 ≥ 1 g/kg、有效磷 ≥ 20 mg/kg的高磷土壤高107%和189%。在酸性 (pH < 6) 和中性 (pH 6～8) 土壤中,低分子量有机酸分别能提高土壤有效磷含量329%和320%,在碱性 (pH > 8) 土壤中其增磷效果仅为56.9%。低分子量有机酸活化难溶性磷具有速效性和时效性,培养第1天土壤有效磷含量可增加257%,之后持续增加,在第10～20天达到最高值372%,20天后增磷效果持续减弱。振荡培养试验条件下,低分子量有机酸能使土壤有效磷含量增加334%,高于常规培养试验294%。当低分子量有机酸的添加浓度低于90 mmol/L时,酸浓度越高,其提升土壤磷有效性的效果越好。在所用的低分子有机酸中,草酸和柠檬酸提升磷有效性的效果较好,分别能增加有效磷含量288%和185%。【结论】低分子量有机酸活化土壤难溶性磷的效果受到土壤pH、全磷和有效磷含量的影响,也与添加的有机酸类型和浓度及添加的时间有关。低分子量有机酸提升土壤磷有效性的效果,在酸性和中性且全磷含量较低的土壤中较好。在低分子量有机酸添加量 < 90 mmol/L范围内,提升效果随添加量的增加而增加。作用的最佳效果出现在添加后的10～20天。添加草酸和柠檬酸对土壤有效磷的提升效果较好。     

高磷小麦秸秆提高砂姜黑土磷有效性并促进土壤磷素的转化

  【目的】  研究不同含磷量的小麦秸秆还田对土壤磷素有效性的影响及其机理,为秸秆还田促进砂姜黑土磷素高效利用提供理论支撑。  【方法】  采用室内模拟培养试验方法,供试土壤为砂姜黑土。高磷和低磷小麦秸秆取自长期定位试验的施磷和空白对照小区,小麦秸秆含磷量分别为2.17、0.51 mg/kg。培养试验设不添加秸秆对照(CK)、添加低磷小麦秸秆(LS)、添加高磷小麦秸秆(HS) 3个处理,保持70%田间持水量,25℃下恒温培养90 天。在培养0、3、7、15、30、60、90 天时,测定土壤Olsen-P、无机磷组分、有机磷组分、磷酸酶活性、解磷菌数量、土壤微生物量磷(MBP),计算土壤MBP的周转量和周转率。  【结果】  土壤Olsen-P含量随培养时间增加,在培养第15 天达到稳定。培养90 天时,HS处理Olsen-P含量比CK提高了59.4%,而LS处理土壤Olsen-P含量比CK降低了23.9% (P<0.05)。培养90天时,HS和LS处理土壤Ca₁₀-P和Fe-P含量均显著低于CK处理,而Ca₈-P含量显著高于CK处理,HS处理的Ca₂-P含量显著高于LS和CK处理,而LS和CK处理Ca₂-P含量无显著差异。与CK处理相比较,LS和HS处理土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量显著提高,而中等稳定性有机磷(MSOP)含量显著降低,3个处理间高稳定性有机磷(HSOP)含量无显著差异。HS处理的LOP含量比LS和CK处理分别提高了37%和158%。HS和LS处理均促进了MSOP向LOP和MLOP形态转化。秸秆还田增加了土壤中解有机和无机磷细菌数量以及土壤磷酸酶活性。添加秸秆后增加了土壤MBP的累积同化量、累积矿化量、周转量和周转强度,HS处理的提升效果高于LS处理。HS处理下MBP的周转期较LS处理短。  【结论】  高磷小麦秸秆施用更有利于土壤中Ca₁₀-P和Fe-P向Ca₂-P和Ca₈-P的有效转化,更有效提升了微生物量磷的矿化和周转,提高砂姜黑土潜在的供磷能力。因此,高磷小麦秸秆还田可增加砂姜黑土磷的有效性,而低磷小麦秸秆还田可能会降低砂姜黑土磷的有效性。     

增值磷肥对潮土无机磷形态及其变化的影响

在实验室条件下制备了海藻酸磷肥、腐植酸磷肥和氨基酸磷肥3种增值磷肥,利用室内土壤培养试验研究增值磷肥对潮土无机磷组分及其变化的影响。结果表明, 1）培养180 d后,普通磷肥（磷酸一铵,下同）和增值磷肥均显著提高了土壤速效磷含量,并降低了土壤pH; 施用增值磷肥提高土壤速效磷的幅度为34.6～41.92 mg/kg,高于普通磷肥; 施用增值磷肥降低土壤pH的幅度为0.23～0.36个单位,高于普通磷肥。2) 与普通磷肥相比,增值磷肥明显降低土壤对磷的固定,腐植酸、海藻酸和谷氨酸增值磷肥处理的固定率分别比普通磷肥降低7.32%、7.13%和11.99%。3）培养180 d后,与普通磷肥处理相比,增值磷肥均提高土壤Ca2-P、 Ca8-P 和 Al-P含量,减缓Al-P 向 Fe-P 的转化。     

连续施用生物炭对棕壤磷素形态及有效性的影响

【目的】土壤磷有效性差、磷肥利用率低是农业发展的主要限制因素之一。生物炭作为新型土壤改良剂，其独特的理化性质会影响磷素形态及有效性。本研究通过分析连续施用不同用量生物炭对棕壤不同形态磷素含量及变化规律，探讨各形态磷对棕壤磷素有效性的贡献，以期明确生物炭对棕壤磷素有效性的作用，为其合理农用提供理论依据。【方法】本试验研究对象为连续5年增施生物炭的玉米连作棕壤，共设5个处理:不施肥(CK)、单施化肥氮磷钾(NPK )、1.5 t/hm2生物炭 + 氮磷钾(C1NPK)、3 t/hm2生物炭 + 氮磷钾(C2NPK) 和6 t/hm2生物炭 + 氮磷钾(C3NPK)，采用蒋柏藩、顾益初土壤无机磷分级、Bowman-Cole土壤有机磷分级方法测定不同形态磷含量，研究不同用量生物炭配施化肥对棕壤磷素形态及有效性的影响。【结果】连续5年施用生物炭可显著提高棕壤全磷、有效磷含量及磷活化系数；明显提高了棕壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、LOP(活性有机磷)、MLOP(中活性有机磷) 含量，降低了MROP(中稳性有机磷) 含量；在磷组分中，MLOP、O-P分别占棕壤有机磷、无机磷比例最大，为64.32%、28.43%。施用生物炭显著提高了Ca₂-P、Ca₈-P占无机磷比例；Al-P与有效磷含量相关系数最大为0.945，LOP、Al-P、MROP对有效磷的直接通径系数较大，分别为0.318、0.285、–0.261；Al-P、HROP(高稳性有机磷) 对有效磷的决策系数分别为0.295和–0.130，是棕壤有效磷的主要决策因子和主要限制因子。【结论】施用生物炭可以促进棕壤磷素积累并提高其活性；施用生物炭条件下，Al-P、LOP是棕壤磷素的活跃组分，提高Al-P含量、限制HROP含量是生物炭提高棕壤磷素有效性的主要途径。     

长期施磷对旱地冬小麦产量及土壤无机磷形态的影响

[目的]旱地石灰性土壤上磷肥利用率普遍较低,研究长期施用磷肥对旱地冬小麦产量及土壤无机磷形态及有效性的影响,为合理施磷提供理论依据.[方法]基于2004年在陕西杨凌开始的长期定位试验,设置施P2O50、50、100、150?kg/hm2共4个施磷水平.于2009、2013、2017年小麦收获期采样、测产,并分析植株和籽...     

潮土CaCl2-P含量对磷肥施用的响应及其淋失风险分析

【目的】 土壤有效磷 (Olsen-P) 与可溶性磷 (CaCl₂-P) 含量之间存在着平衡,研究磷肥施用量对潮土CaCl₂-P和Olsen-P及其比值的影响,评价磷素的淋失风险,可为潮土区合理利用养分资源、减少磷肥投入和流失提供理论依据。 【方法】 选择长期定位监测基地的5个处理 (对照、NPK、预备处理、NPKM和1.5NPKM处理,简称OP1、OP2、OP3、OP4、OP5),5个处理的土壤Olsen-P含量存在显著差异 (0.8、12.5、25.7、44.7、56.4 mg/kg),据此在每个处理上再设置5个施磷量水平 (F0、F1、F2、F3、F4),试验采取微区形式,随机区组设计,种植作物为夏玉米–冬小麦双季轮作。作物收获后,采集土壤样品,测定土壤Olsen-P和CaCl₂-P含量,建立Olsen-P和CaCl₂-P之间的定量关系。 【结果】 土壤CaCl₂-P含量为0.07～2.68 mg/kg,约为Olsen-P含量的0.5%～5.6%。短期高量磷肥施用可以显著提高土壤Olsen-P和CaCl₂-P含量,但土壤Olsen-P和CaCl₂-P的增加不同步。当土壤Olsen-P低于28.0 mg/kg时,CaCl₂-P/Olsen-P比值随着Olsen-P的增加而降低,当Olsen-P增加至28.0 mg/kg后,CaCl₂-P/Olsen-P比值随着Olsen-P的增加迅速增加,这表明磷肥施用首先提高土壤Olsen-P含量,Olsen-P增长到一定程度后CaCl₂-P才迅速增加。土壤CaCl₂-P和Olsen-P的关系符合双直线模型,突变点时土壤Olsen-P含量为30.2 mg/kg,对应的CaCl₂-P含量为0.3 mg/kg。当土壤Olsen-P含量超过30.2 mg/kg时,土壤磷素淋失风险增加。 【结论】 高量磷肥施用可以提高土壤CaCl₂-P含量,促进作物对磷的吸收,但同时增加了土壤磷素的淋失风险。研究区土壤磷素淋失临界值为30.2 mg/kg,微区试验中超过50%的小区土壤Olsen-P含量已经超过磷素淋失临界值,存在磷素淋失风险,应加强农田磷肥的科学施用和管理。      

乙二胺四乙酸和柠檬酸活化石灰性土壤磷素的潜力评估

  【目的】  长期施磷形成的高磷残留土壤，面临土壤酸化、钙镁离子淋失等问题。本研究采用肥料中常见的螯合剂乙二胺四乙酸 (EDTA) 和柠檬酸，研究其对不同磷含量的石灰性土壤中磷素的活化作用，以期为磷肥减施和土壤残留磷高效利用提供有效途径。  【方法】  供试低磷、高磷和白云石改良土壤取自北京市房山区的石灰性土壤，3种供试土壤的全磷含量依次为0.95、1.90和1.91 g/kg，有效磷含量依次为7.39、160和152 mg/kg。采用室内往复振荡浸提方法，两种浸提剂为EDTA和柠檬酸，低磷土壤浸提剂浓度为0.05 g/L，浸提时间为12 h，高磷土壤和改良土壤浸提剂浓度均为0.5 g/L，浸提时间分别为12 h和1 h。每个土壤样品采用相同方法连续浸提10次，同时以去离子水浸提作为对照。测定了浸提液中磷、钙、镁、铁、铝含量，计算各元素的单次浸提量和累积浸提量。全部浸提后，用蒋顾磷分组法测定了土壤中不同组分磷的含量。  【结果】  EDTA和柠檬酸在低磷土壤中单次磷素浸提量均较低，且累积浸提量之间差异不显著，连续浸提10次后磷素的累积浸提量不及土壤全磷的3%；而在高磷土壤和施入白云石的改良土壤中，柠檬酸和EDTA的单次磷素浸提量为低磷土壤的7～64倍，磷素累积浸提量超过土壤总磷的20%，且柠檬酸处理高于EDTA处理。在低磷土壤中，磷素的累积浸提量仅与铁和铝离子的累积浸提量显著相关，在高磷土壤中，磷素的累积浸提量与钙、镁、铁和铝离子的累积浸提量均显著正相关，且相关系数均在0.78以上，而在白云石改良土壤中，磷素的累积浸提量与铝离子的累积浸提量之间无显著相关关系。进一步分析浸提前后土壤磷素组分变化可知，在低磷土壤中，去离子水、EDTA和柠檬酸经10次浸提后土壤Ca₂-P显著增加；在高磷土壤中，EDTA和柠檬酸处理浸提的土壤Ca₂-P、Ca₈-P较去离子水处理显著降低了16.1%、14.9%和37.1%、5.4%。此外，柠檬酸处理还降低了31.4%的土壤Al-P，EDTA和柠檬酸在改良土壤上对于各组分磷的浸提量与在高磷土壤上相似。  【结论】  在连续浸提的条件下，EDTA 和柠檬酸在低磷土壤上无明显活化磷素的效果，而在高磷土壤上和施入白云石的改良土壤上则可持续浸提出大于总磷量20%的磷素。高磷土壤和改良后土壤中被浸提磷素主要来自Ca₂-P和Ca₈-P，少部分来自Al-P和Fe-P。     

一株耐盐溶磷真菌的筛选、鉴定及其生物肥料的应用效果

【目的】 从内蒙古种植向日葵的盐碱地中筛选高效溶磷真菌，为农业生产中增产节肥，开发耐盐、溶磷微生物肥料提供菌种资源。 【方法】 利用形态特征和ITS rDNA序列鉴定菌株；LC-MS技术测定菌株M2在液体培养基中分泌有机酸和植物激素含量，明确菌株M2的溶磷和促生机理。采用液体摇床培养试验测定了鉴定菌株的溶磷能力。试验处理包括:在磷酸三钙、磷酸铝和5个磷矿的磷矿粉制备的100 mL难溶磷磷源 (含5 g/L难溶磷) 中，接入1 mL灭菌培养液对照，和分别接种1 mL斜卧青霉菌P83和草酸青霉菌M2共15个处理。置于28℃、160 r/min摇床培养，分别于3、6和9 d，取菌液5 mL，在12000 r/min、4℃离心5 min，取上清液测定有效磷含量。采用含NaCl的固体培养基测定菌株的耐盐性。NaCl含量分别为0%、5%、7.5%、10%和12.5%的PDA平板中接入溶磷菌，置于28℃恒温培养箱中5 d，观察并记录菌丝的生长状况。采用盆栽试验方法检验了菌株的溶磷能力。以玉米种子 (郑单958) 为供试作物，以水稻土、黏性潮土、盐潮土和石灰性潮土为供试土壤，以Ca₃(PO₄)₂、AlPO₄ 和昆阳磷矿粉 (RP) 为供试磷源 (磷源用量为1.0 g/kg土壤)。设置只加入灭菌草炭和Pikovskaya培养液对照，分别接种溶磷菌P83、M2，共计38个处理，144盆。玉米播种40天后收获，测定植株鲜重、干重和玉米根际土壤有效磷含量。田间试验以花生为供试作物，设置只加灭菌草炭和Pikovskaya培养液对照和分别接种ATCC20851、P83、M2溶磷菌剂三个处理。花生生长155 d后收获，称量花生植株鲜重和干重、花生果实鲜重和干重，同时采集花生根部土壤测定有效磷含量。 【结果】 溶磷菌株M2鉴定为草酸青霉 (Penicillium oxalicum)。液体培养基摇床培养6 d后，接种菌株M2，以Ca₃(PO₄)₂为磷源的上清液中有效磷含量达972 mg/L，Ca₃(PO₄)₂溶解率为59.2%；以AlPO₄为磷源的有效磷含量达988 mg/L，溶解率为48.2%；以江苏锦屏、贵州开阳、云南晋宁、河北钒山和云南昆阳磷矿粉为磷源的有效磷释放量达21.0～556 mg/L。菌株M2在7.5%NaCl培养基中正常生长。盆栽试验结果发现，菌株M2对玉米植株促生效果显著，玉米植株鲜重比不接种菌剂 (CK) 提高26.4%～99.2%、干重增加20.0%～262.9%，土壤有效磷提高19.2～25.3 mg/kg。菌株M2与4种土壤的适配性均高于对照菌株P83。田间小区花生产量结果显示，接种溶磷菌剂M2增产效果最好，花生果实产量达4.50 t/hm2，比CK增加0.85 t/hm2，增产23.29%。菌株M2 在含有磷酸三钙、磷酸铝和开阳磷矿粉3种难溶磷培养液中经过6 d培养，均产生7种有机酸，其中草酸和柠檬酸含量最高，分别为653.46 mg/L和269.61 mg/L；培养液中均能检测到吲哚乙酸 (IAA) 和玉米素，IAA含量为32.38～66.17 mg/L，玉米素浓度为0.05～0.07 mg/L。 【结论】 获得了一株耐盐、高效溶解多种难溶磷的草酸青霉菌M2，可显著增加土壤有效磷，促进玉米生长和花生增产，与4种典型土壤适配性好，具有良好的农业应用前景。      

不同改土物料对苏打碱土磷素吸附解吸及磷素形态的影响

  目的  通过研究不同改土物料对苏打碱土中磷（P）素的吸附、解吸及P素形态的影响,为科学改良苏打碱土提供理论依据。  方法  以东北松嫩平原苏打碱土为研究对象,设置不添加改土物料（CK）和添加有机肥（M）、硫酸铝（Al）、石膏（Ca）、硫酸铝 + 有机肥（Al + M）、石膏 + 有机肥（Ca + M）六个处理,研究了不同改土物料对土壤P素的吸附解吸和P素形态的影响。  结果  有机肥处理会降低苏打碱土对P素的吸附,增加对P素的解吸,其它四个处理均会增加土壤对P素的吸附,降低对P素的解吸,其中以Al和Al + M处理差异较大。不同改土物料处理土壤无机P含量均有不同程度增加,其中M、Ca和Ca + M处理均显著提高了土壤中Ca₂-P含量（P < 0.05）,以Ca + M处理增幅最大,达到21.43%;不同改土物料处理均可增加缓效态P（Ca₈-P、Al-P和Fe-P）含量,增幅为1.00%-112.03%,其中Ca、Al、Ca + M和Al + M处理均可显著提高Al-P和Ca₈-P含量,增幅为66.37% ~ 250.1%和18.06% ~ 74.36%。与Ca处理相比,Ca + M处理显著增加了Ca₂-P含量（P < 0.05）,显著降低了Al-P和O-P含量（P < 0.05）。  结论  在苏打碱土中石膏和有机肥配施可减少土壤对P素的吸附,增加土壤有效态P含量,是提高苏打碱土P素有效性的最佳措施。