磷高效转基因水稻OsPT4对红壤无机磷组成的影响

本研究以磷高效转基因水稻OsPT4为材料,以非转基因亲本日本晴（Nipp）和磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷2个处理,利用根盒试验研究磷高效转基因水稻OsPT4的种植对根际及非根际土壤无机磷组成的影响。结果表明：（1）OsPT4和PHO2的植株干重和磷含量均显著高于Nipp,而土壤全磷和无机磷总量均低于Nipp;（2）OsPT4和PHO2水稻根际和非根际土壤无机磷组分含量均表现为O-P > Fe-P > Al-P > Ca-P;（3）施磷处理时,OsPT4和PHO2的根际土壤O-P、Ca-P含量显著低于Nipp,其非根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量也显著低于Nipp。不施磷处理时,OsPT4和PHO2的根际土壤Fe-P含量和非根际土壤Fe-P、O-P含量均显著低于Nipp,其根际土壤Ca-P含量显著高于Nipp。说明在供磷条件下,磷高效转基因水稻对A1-P、O-P和Ca-P的吸收活化能力较强,而缺磷条件下,磷高效转基因水稻可促进其根系对Fe-P的吸收利用。     

磷高效转基因水稻OsPT4种植对土壤细菌群落多样性的影响

为探讨磷高效转基因水稻种植对土壤细菌多样性的影响,在小区试验条件下,以磷高效转基因水稻Os PT4为对象,以非转基因水稻日本晴、磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷两种处理,采用PCR-DGGE测序技术,分析比较了磷高效转基因水稻Os PT4在整个生长期对土壤细菌群落丰富度、均匀度的影响。结果显示,同一处理、同一生长期内磷高效转基因水稻Os PT4、磷高效突变体水稻PHO2与常规水稻日本晴的土壤细菌16S r DNA DGGE指纹图谱基本相似;施磷处理条件下,PHO2在拔节期较Os PT4、日本晴增加一条电泳条带,该条带属于蓝藻菌门(Cyanobactteria)藻青菌属(Cyanobacterium),Os PT4在抽穗扬花期较日本晴缺失一条电泳条带,该条带属于芽单胞菌门(Gemmatimonadetes);不施磷处理时,Os PT4在分蘖期和成熟期较日本晴增加4条电泳条带,测序结果显示分别为变形菌门(Proteobacteria)地杆菌属(Geobacter)、厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌属(Bacillus)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)和地杆菌属(Geobacter)。研究表明,在水稻个别生长期,磷高效转基因水稻Os PT4对土壤细菌丰富度(S)、香农-威纳指数(H)和均匀度(EH)产生显著影响。     

磷高效转基因水稻全生育期根际土壤磷组分特征差异

为了解磷高效转基因水稻对土壤无机磷和有机磷形态特征及磷酸酶活性的影响,以两种磷高效转基因水稻OsPT4(磷高效吸收材料)和PHO2(磷高效突变体材料)及其非转基因亲本水稻日本晴为供试材料,采用盆栽试验研究磷高效水稻的种植对根际土壤磷素形态及其有效性的影响.结果表明,水稻OsPT4和PHO2的根干重、生物量和磷素积累量均有不同程度的增加,磷高效转基因水稻OsPT4分蘖期和扬花期根际土壤的有效磷浓度与亲本差异显著;在四个生育期内,磷高效转基因水稻OsPT4和磷高效突变体PHO2根际土壤各个磷形态的含量变化趋势与其亲本日本晴基本一致,OsPT4和PHO2水稻根际土壤无机磷组分含量表现为Ca₁₀-P >O-P >Ca₈-P >Fe-P >Al-P >Ca₂-P,有机磷浓度表现为中活性有机磷 >中稳性有机磷 >高稳性有机磷 >活性有机磷,且各时期根际土壤的不同磷形态含量和同期日本晴相比均差异不显著.磷高效转基因水稻材料OsPT4、磷高效突变体水稻材料PHO2根际土壤磷酸酶活性和同期日本晴相比均差异不显著.研究表明磷高效转基因水稻材料OsPT4和磷高效突变体材料PHO2一年期种植对根际土壤的磷素形态和磷酸酶活性的影响不显著.     

长期施肥对红壤旱地磷组分及磷有效性的影响

为提高红土红壤磷的有效性和肥料磷的利用率，设立长期定位试验，研究了红壤旱地不同施肥条件下土壤磷素的变化规律。结果表明：长期施磷，特别是磷肥和有机肥配合施用能明显提高土壤全磷（PT）、无机磷、有机磷、Olsen-P和Bray-P含量。在施磷的条件下，土壤磷的积累主要表现为Ca2-P,Ca8-P和Al-P增加。土壤中Olsen-P和Bray-P含量与土壤中各磷组分的相关性以Ca2-P最好，Al-P和Ca8-P次之，O－P最差，土壤Olsen-P和Bray-P含量与作物产量显著正相关。     

磷高效转基因水稻连续种植对土壤微生物功能多样性的影响

为评价磷高效转基因水稻对土壤微生物功能多样性的影响,以磷高效转基因水稻OsPT4为研究对象,设施磷和不施磷两种处理,基于Biolog生态平板法,分析比较了4个生育时期的OsPT4及其亲本‘日本晴’对土壤微生物功能多样性的影响。结果显示:OsPT4和‘日本晴’的土壤微生物群落平均吸光值AWCD均随培养时间的延长而增加,但不同生育时期AWCD最大值和生长趋势有所不同。土壤微生物多样性指数分析结果显示,OsPT4和‘日本晴’的Shannon多样性指数和Simpson优势度指数在全生育时期均表现为施磷处理高于不施磷处理;OsPT4的Shannon指数在分蘖期和拔节期差异显著,抽穗扬花期和成熟期则差异不显著,Simpson指数则表现为前3个生育时期差异不显著,而在成熟期出现显著差异;Os PT4和‘日本晴’的Mc Intosh均匀度指数均在分蘖期最大,且远高于其他3个生育时期;OsPT4的Mc Intosh指数在全生育时期均无显著差异。不同类型碳源利用显示,OsPT4和‘日本晴’均以糖类、羧酸类和氨基酸类为主要碳源。主成分分析显示,‘日本晴’呈聚集分布,OsPT4呈分散分布,表明二者在土壤微生物群落碳源的代谢利用上存在差异。综上所述,OsPT4与非转基因水稻相比,不同施磷条件和不同生育时期对土壤微生物群落活性、多样性指数、优势度指数和碳源主成分分布有所影响。     

麦稻轮作高肥力土壤无机磷形态的季节变化

1995至1999年，经过4年的田间定位测验，研究了麦稻轮作区不同施磷量和不同施磷季节土壤无机磷形态的季节变化特点。结果表明：水稻季和小麦季施磷，土壤无机磷形态的季节变化具有明显特点。8季作物种植收获时土壤测定结果与试验前相比，不施磷处理Ca2-P,Ca8-P,Al-P,Fe-P明显下降，施P2O5 45kg/hm^2略有下降；施P2O5 90kg/hm^2略有增加；施P2O5 135kg/hm^2增加幅度较大，在小麦季和水稻季施磷肥无显著差别，施P2O5 45-90kg/hm^2就可以持续土壤各形态无机磷平衡。不施磷处理水稻季Ca2-P普遍比小麦季高。Ca2-P,Ca8-P,Al-P,Fe-P随磷肥用量增加呈显著增加趋势；磷肥几乎不向O-P和Ca10-P转化。在一个轮作周期中，小麦季土壤Ca8-P和Al-P低于水稻季，小麦季Fe-P则高于水稻季土壤；不过O-P随磷肥用量增加呈微弱增加趋势，并且水稻季O-P略低于小麦季。     

不同磷水平对山东褐土耕层无机磷形态及磷有效性的影响

 为了在褐土土壤上合理施用磷肥及提高磷的植物有效性,笔者采用室内土柱模拟试验,研究了不同施磷量对褐土耕层中不同磷组分的含量及磷素有效性的影响。结果表明,褐土耕层的速效磷含量与施磷量成极显著正相关,土壤磷素的活化系数也随施磷量的增加而显著提高;在褐土无机磷组分中对速效磷的贡献最大的是Ca2-P,其次是Fe-P,再次是Ca8-P。随着施磷量的增加,而作为作物迟效磷源的Ca10-P含量没有明显变化,说明在相当长的时间内是不可能被作物吸收利用的。石灰性磷仍是褐土耕层无机磷的主要形态,无机磷的各组分所占比例的高低依次是Ca10-P、O-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P,所占比例最低的是Ca2-P。     

退化砂姜黑土的无机磷特性及其活性研究

通过对退化砂姜黑土的无机磷组成和活化方法进行研究，结果表明：砂姜黑土的无机磷以磷灰石（Ca10-P)和闭蓄态磷酸盐（O-P）的含量为高，分别占无机磷总量的27%-48%和26%-37%。砂姜黑土中无机磷的总量以及其中Ca2-P、Al-P、Fe-P的含量均随着土壤肥力的退化而显著降低。在退化砂姜黑土中施用有机肥，能够大幅度提高速效磷的含量，而施用含有一定旦溶磷细菌的肥料则可以在不增加全磷量的情况下，促进土壤中Ca10-P和Ca8-P等向Ca2-P、Al-P等形态无机磷的转化，从而提高土壤中速效磷的含量。     

定位施磷对土壤无机磷形态土层分布的影响

通过 6 年田间定位试验,采用顾益初、蒋柏藩提出的石灰性土壤无机磷分级方法研究测定无机磷形态在 0～20cm(表层)和 20～40 cm(下层)土层的分布.结果表明:不论是否施肥,6 年试验后无机磷形态分布特点为 Ca2-P,O-P(闭蓄态磷)含量表层高于 20～40 cm 土层;F3-P 相反,是下层高于表层.长期施磷表层和 20～40 cm 土层各形态无机磷以及土壤全磷均有增加,Ca2-P,Ca8-P,Al-P,O-P,Ca10-P 和土壤全磷均是表层增加明显,对 20～40 cm 土层影响小的特点;Fe-P 相反,是 20～40 cm 土层增加较 0～20 cm 显著,表明长期水旱轮作下,磷向下层移动.     

不同磷效率小麦对磷的吸收及根际土壤磷组分特征差异

【目的】研究不同磷效率小麦根际土壤磷组分特征及磷高效小麦对土壤中不同形态磷素的活化利用特征,以探明磷高效小麦高效吸收利用磷素机理。【方法】在土培盆栽条件下,以小麦磷高效品种CD1158-7、省A3宜03-4和低效品种渝02321为材料,研究每kg土中施磷0、10、20和30 mg（表示为0、10、20、30 mg•kg-1）条件下其生物量、磷素积累量、根际与非根际土壤水溶性磷、无机磷组分、有机磷组分的浓度差异。【结果】不同磷效率小麦生物量、磷素积累量随着施磷量增加均有不同程度的增加,且高效品种显著高于低效品种。不同施磷处理,根际土壤水溶性磷浓度均低于非根际土壤。在低磷处理（不施磷、施磷10、20 mg•kg-1）条件下,高效品种根际土壤水溶性磷出现了亏缺,而施磷量较高（施磷30 mg•kg-1）时,其根际土壤水溶性磷则出现了富集。根际与非根际土壤无机磷组分浓度为Ca10-P＞O-P、Fe-P＞Al-P＞Ca8-P＞Ca2-P,且Ca10-P浓度占无机磷总量的50%以上。不施磷、施磷10 mg•kg-1,高效品种根际土壤中Ca2-P浓度是低效品种的1.22和1.23倍、1.31和1.59倍。低效品种根际土壤Al-P浓度在不施磷处理下是高效品种1.13和1.23倍。施磷量减少,不同磷效率小麦根际土壤均表现出O-P、Fe-P的减少。根际与非根际土壤4种有机磷组分中,以中活性有机磷浓度最高,其次为中稳性有机磷和高稳性有机磷,而活性有机磷的浓度最低。不施磷和施磷10 mg•kg-1处理,低效品种渝02321根际土壤活性有机磷浓度是高效品种CD1158-7和省A3宜03-4的2.00与1.76倍、1.68与1.63倍。【结论】磷高效小麦具有较强的磷素积累、物质生产和水溶性磷吸收能力。低磷胁迫下,磷高效品种活化吸收Al-P、Ca-P、活性有机磷能力强于低效品种。     

小麦玉米秸秆长期还田对砂姜黑土磷库组成的影响

为优化管理小麦-玉米轮作体系秸秆还田条件下的土壤磷素,本研究依托皖北砂姜黑土区秸秆还田定位试验,设置不施肥（CK）、常规施肥（F）、常规施肥+小麦秸秆单季还田（FWS）、常规施肥+玉米秸秆单季还田（FMS）、常规施肥+小麦玉米秸秆双季还田（FWMS）5个处理,采用蒋柏藩-顾益初法及Bowman-Cole法分别测定了砂姜黑土无机磷和有机磷组分含量,运用相关分析和通径分析探究了土壤不同磷组分与有效磷之间的关系。结果表明：小麦玉米秸秆还田显著提高了砂姜黑土全磷和有效磷含量及土壤磷活化系数。秸秆还田可显著提高砂姜黑土无机磷组分中磷酸二钙（Ca₂-P）、磷酸铝（Al-P）及磷酸铁（Fe-P）的含量,与F处理相比,FWS、FMS和FWMS的土壤Ca₂-P含量分别增加32.3%、28.4%和43.8%,Al-P含量分别增加15.3%、10.7%和13.4%。土壤有机磷组分中活性有机磷（LOP）、中活性有机磷（MLOP）和中稳性有机磷（MROP）含量在秸秆还田条件下均明显增加。秸秆还田下砂姜黑土闭蓄态磷（O-P）含量无显著变化,FMS和FWMS处理的磷酸八钙（Ca₈-P）含量显著增加,磷灰石（Ca₁₀-P）和高稳性有机磷（HROP）含量下降。秸秆还田可显著增加砂姜黑土中Ca₂-P所占比例,降低O-P、Ca₁₀-P和HROP的占比。砂姜黑土中Al-P、Fe-P、Ca₂-P及MLOP与有效磷呈极显著正相关关系,其中Al-P、Ca₂-P和MLOP对有效磷的正向直接影响较大。研究表明,小麦-玉米轮作制中秸秆单季或双季还田均可促进砂姜黑土中无效态磷向有效态磷和缓效态磷转化,从而提升土壤磷素有效性,秸秆单季和双季还田处理在砂姜黑土磷素活化效果方面无显著差异。     

Characteristics of inorganic phosphorus fractions and their correlations with soil properties in three non-acidic soils

Understanding the characteristics and influences of various factors on phosphorus (P) fractions is of significance for promoting the efficiency of soil P. Based on long-term experiments on black soil, fluvo-aquic soil, and loess soil, which belong to Phaeozems, Cambisols, and Anthrosols in the World Reference Base for Soil Resources (WRB), respectively, five fertilization practices were selected and divided into three groups: no P fertilizer (CK/NK), balanced fertilizer (NPK/NPKS), and manure plus mineral fertilizer (NPKM). Soil inorganic P (Pi) fractions and soil properties were analyzed to investigate the characteristics of the Pi fractions and the relationships between Pi fractions and various soil properties. The results showed that the proportion of Ca₁₀-P in the sum of total Pi fractions was the highest in the three soils, accounting for 33.5% in black soil, 48.8% in fluvo-aquic soil, and 44.8% in loess soil. Long-term fertilization practices resulted in periodic changes in soil Pi accumulation or depletion. For black soil and fluvo-aquic soil, the Pi accumulation was higher in the late period (10–20 years) of fertilization than in the early period (0–10 years) under NPK/NPKS and NPKM, whereas the opposite result was found in loess soil. The Pi accumulation occurred in all Pi fractions in black soil; mainly in Ca₈-P, Fe-P, and Ca₁₀-P in fluvo-aquic soil; and in Ca₂-P, Ca₈-P, and O-P in loess soil. Under CK/NK, the soil Pi was depleted mainly in the early period in each of the three soils. In addition to the labile Pi (Ca₂-P) and moderately labile Pi (Ca₈-P, Fe-P, Al-P), the Ca₁₀-P in black soil and fluvo-aquic soil and O-P in loess soil could also be used by crops. Redundancy analysis showed that soil properties explained more than 90% of the variation in the Pi fractions in each soil, and the explanatory percentages of soil organic matter (SOM) were 43.6% in black soil, 74.6% in fluvo-aquic, and 38.2% in loess soil. Consequently, decisions regarding the application of P fertilizer should consider the accumulation rate and the variations in Pi fractions driven by soil properties in non-acidic soils.     

磷肥品种和施用方式对灌耕灰漠土有效磷和无机磷形态的影响

为了灌耕灰漠土合理施用磷肥,通过土壤培养试验,设置不施磷（CK）、重过磷酸钙基施（TSP）、磷酸一铵基施（MAP-B）、聚磷酸铵基施（APP-B）、磷酸一铵一次性滴施（MAP-D）和聚磷酸铵一次性滴施（APP-D）6个处理,研究磷肥品种和施用方式对土壤有效磷和无机磷形态的影响。结果表明：3种磷肥基施处理（TSP、MAP-B和APP-B）的0～20 cm土层有效磷含量随培养时间显著降低,MAP和APP一次性滴施处理（MAP-D和APP-D）的5～10 cm土层有效磷含量随培养时间呈现增长的趋势。不施磷处理灌耕灰漠土中无机磷以Ca₁₀-P和O-P为主,分别占无机磷总量的47.94%和23.76%。3种磷肥基施处理均提高0～20 cm土层灌耕灰漠土有效磷含量、无机磷总量以及Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P的比例,但以上含量和比例在三者之间（TSP、MAP-B和APP-B）均无显著差异。与MAP和APP基施处理相比,二者一次性滴施处理只显著提高灰漠土 0～5 cm土层有效磷含量、无机磷总量和Ca₂-P、Ca₈-P的比例,显著降低Ca₁₀-P的比例,提升了0～5 cm土层的供磷能力。综上所述,3种磷肥基施处理均提升了0～20 cm土层的供磷能力,MAP和APP一次性滴施处理仅显著提升了0～5 cm土层的土壤供磷能力,因此生产实践中建议选择价格较低的重过磷酸钙基施。     

菜园土各形态磷库的变化及空间分布

为找出菜园0～80cm土层各形态磷素的积累、分布规律,研究了菜园土各形态磷素的积累状况及在0～80cm土层的空间分布。结果表明,0～20cm菜园土的全磷和总无机磷、Olsen-P、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P分别比相邻粮田平均增加了1 2、8 4、4 9、2 5、1 6、1 0、0 3、0 1倍,20～80cm菜园土全磷、Olsen-P、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P均有不同程度的积累,0～20cm、20～40cm全磷积累量分别占0～80cm积累总量的60 2%,20 8%。各形态无机磷的积累为Ca2-P,Ca8-P>Al-P>Fe-P>O-P和Ca10-P。各形态磷在0～80cm土层的分布为:20～40cm,40～60cm,60～80cm菜地全磷分别相当于0～20cm全磷量的46 1%、33 2%和25 9%,Olsen-P分别相当于38 5%、17 3%、8 8%,Ca2-P和Ca8-P分别相当于30 5%～33 6%,16 0%～17 0%和6 7%～22 3%;Al-P和Fe-P分别相当于41 5%～67 0%,26 8%～45 7%和17 4%～39 9%;O-P和Ca10-P分别相当于83 4%～92 9%,77 0%～83 7%和71 2%～81 9%。母质土壤的磷素组成和磷肥用量影响土壤各形态磷的积累量。     

生物炭调节盐化水稻土磷素形态及释放风险研究

为探明生物炭施用对盐化水稻土磷素形态及释放风险的影响,以滨海草甸盐化水稻土为基础,结合室内分析,研究了不同用量生物炭还田方式(CK:0 t·hm~(-2);B1:20 t·hm~(-2);B2:40 t·hm~(-2))条件下土壤磷含量、组分特征及磷素释放风险。结果表明:生物炭能提高土壤全磷、有效磷、总有机磷和总无机磷含量,提高幅度分别为:11.40%～35.70%、28.96%～46.63%、11.30%～29.19%和10.54%～25.98%。生物炭提高了土壤NaHCO_3浸提态磷(Ca_2-P)、NH_4AC浸提态磷(Ca_8-P)和NH_4F浸提态磷(Al-P)含量,随着施炭量的增加而增大,且各处理间差异显著;当施炭量为20 t·hm~(-2)时,土壤NaOH-Na_2CO_3浸提态磷(Fe-P)和闭蓄态磷(O-P)含量显著高于其他处理;施用生物炭对H_2SO_4浸提态磷(Ca_(10)-P)无显著影响。生物炭显著提高了土壤活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量,但显著降低了土壤中等稳定性有机磷(MROP)含量,当施炭量为40 t·hm~(-2)时,土壤高等稳定性有机磷(HROP)含量最小,且显著低于其他处理。本试验中土壤的活性Al[Al(ox)]和活性Fe[Fe(ox)]均处于较高水平;施用生物炭显著提高了土壤磷吸持指数(PSI),增加了土壤固磷能力;土壤磷吸持饱和度(DPSS)为6.81%～8.34%,土壤磷释放风险指数(ERI)为54.55%～61.67%。综上所述,在本文试验条件下,施用生物炭可以改善盐化水稻土磷素状况,且不会增大土壤磷素释放的风险。     

不同稻作制、有机肥用量及地下水深度对红壤性水稻土无机磷形态的影响

 【目的】探明耕作,施肥,灌溉等农艺措施对红壤性水稻土无机磷状况的影响。【方法】利用蒋柏藩等的无机磷分级方法研究了在长期定位试验条件下稻作制和有机肥用量及地下水位深度对红壤性水稻土无机磷形态的影响。【结果】红黄泥耕层土壤的无机磷总量为398.6～546.1 mg?kg-1,平均为（471.4±40.5）mg?kg-1。无机磷各形态以O-P和Fe-P为主,平均分别占无机磷总量的39.2%和38.6%。不同稻作制间,稻-稻-冬泡的无机磷总量高于稻-稻-油菜和稻-稻-绿肥。不同有机肥施用量处理间,化肥处理的无机磷总量高于常量有机肥和高量有机肥处理。低地下水位有利于土壤无机磷的积累。不同稻作制间,Fe-P的绝对含量和相对含量均为稻-稻-冬泡、稻-稻-油菜>稻-稻-绿肥;在同一稻作制下,随着年际的变化,Ca2-P、Ca10-P和Fe-P含量有下降的趋势,而Al-P、O-P和Ca8-P含量都有增大的趋势;不同施肥量处理间,Ca10-P、Fe-P和Al-P的绝对含量和相对含量均为化肥处理>常量有机肥、高量有机肥处理;在同一种有机肥施用量处理下,随着年际的变化,Ca2-P、Ca10-P和Fe-P含量都有下降的趋势,而Al-P、O-P和Ca8-P含量则都有上升趋势。不同地下水位处理,低水位（-80 cm）处理的Ca10-P和Fe-P含量大于高水位（-20 cm）处理,低水位（-80 cm）处理的Ca2-P和O-P含量小于高水位（-20 cm）处理;在同一地下水位下,随着年际的变化,Ca2-P和Fe-P含量有下降的势,而Al-P、O-P和Ca8-P含量都有上升趋势。【结论】冬季种植作物,土壤无机磷含量减少,而冬季施用绿肥,可使Fe-P含量减少;单纯施用化肥,可使无机磷含量和Ca10-P、Fe-P和Al-P增加;低地下水位有利于土壤无机磷的积累。