石灰性土壤肥际磷酸一钙的转化及肥料磷的迁移

肥际是肥料与土壤接触后肥料养分浓度很高、肥料与土壤组分相互作用强烈的区域.P肥肥际反应尤为强烈,其过程对肥料P在土壤中迁移及生物有效性可能起着至关重要的作用.本文以肥际为切入点,通过土柱培养试验,研究了磷酸二氢钙(MCP)在石灰性潮土肥际的形态转化及肥料P的迁移.结果表明,MCP施肥31天后,肥料P的迁移距离达45 mm.MCP异成分溶解导致约30%的肥料P残留在原施肥点;另有约70%进入土壤.无机P形态分级结果显示,进入土壤的肥料P仍保持较高的有效性,且主要以磷酸钙盐存在.其中,近10%仍以水溶态(WE-P)存在,近35%转化为Ca2-P,近35%转化为Ca8-P,近15%转化为A1-P,约5%转化为Fe-P,仅不足1%转化成O-P,而Ca10-P没有明显变化.肥际(0～2 mm)新增各形态含P矿物中,Ca8-P所占比例显著增加,O-P的比例略有增加,其他形态P的比例相应减少.MCP施肥后土壤WE-P和Ca2-P的分布呈明显的分段特征,即由自施肥点开始的快速线性下降阶段和随后的缓慢线性下降阶段构成,其他形态的P的分布也有肥际集中分布特性,使得进入土壤的肥料P90%左右集中在不足一半的扩散距离内.MCP施肥引起肥际土壤pH显著下降,对肥际碳酸盐及铁、铝矿物溶解破坏作用极为显著,特别是2 mm内碳酸盐被完全分解.土壤CaCO3溶解释放的Ca2+是进入土壤的肥料P转化固定的主要因素,其次是施肥伴随的Ca2+,肥际铁、铝矿物溶解释放出的Fe3+、Al3+对P的固定也有重要贡献.MCP对土壤矿物的溶解破坏及其异成分溶解作用是石灰性土壤中该肥料有效性的主要限制因素.     

不同土壤和供肥模式对磷在肥际微域中的迁移和转化的影响

采用室内土柱实验研究了单施磷酸二氢铵(MAP)、磷酸二氢铵配施草酸(MAP+OA)和包膜磷酸二氢铵(包膜MAP)3种施肥模式下磷在潮土和水稻土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在土壤中的迁移距离较短,磷在潮土中的迁移距离较水稻土短,配施草酸处理可增加磷在土壤中的迁移距离,包膜MAP处理磷的迁移距离最短且释放量少。磷在施肥60 d内的迁移量较大,然后只发生少量迁移,迁移进入土壤的磷60.2%~80.3%被吸附固定,15.4%~42.9%仍以有效态存在,配施草酸处理可降低土壤对磷的固定作用,包膜MAP处理缓慢释放磷肥可能会增强土壤对磷的固定作用。     

磷在潮土肥际微域中的迁移和转化

采用室内土柱实验研究了磷在潮土肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,磷在潮土中的移动距离很短,经过7 d和28 d的迁移,磷的迁移距离仅为8～14 mm。施入的磷主要固定在紧靠施肥点2 mm土体范围内,随距施肥点距离的增加,土壤水溶性磷、酸溶性磷和有效磷的含量呈指数曲线迅速降低。磷在施肥后7 d内的迁移量较大,迁移进入土壤的磷绝大部分被吸附固定。施肥量对不同形态磷在肥际微域中的迁移量产生显著影响;但培养时间只明显影响了水溶性磷的迁移量。     

磷在红壤肥际微域中的迁移和转化

采用室内土柱实验研究了磷在红壤肥际微域中的迁移和形态转化。结果表明,相同施量的磷在7天和28天时的迁移距离相同,施用磷酸二氢钙(MCP)0 2g和0 5g时的迁移距离分别为1 4cm和2 0cm。磷在施肥7天内的迁移量较大,然后只发生少量迁移。迁移进入土壤的磷86 3%～94 2%被吸附固定,64 1%～72 2%仍以有效态存在。在迁移距离内,土壤水溶性磷、酸溶性磷和有效磷含量与距施肥点距离呈极显著直线负相关。施肥量对水溶性磷、酸溶性磷和有效磷在肥际微域中的含量分布有显著影响;但培养时间只对水溶性磷含量分布有显著影响。     

肥际微域土壤的室内培养法研究磷对石灰性潮土的影响

采用室内恒温培养试验法对施入不同量磷(P)肥的石灰性潮土的各种理化特性进行为期180d的模拟研究,结果表明,磷肥的加入使土壤pH值发生了显著的变化,由原来的8.76下降到最小值7.36。高施P量处理F1、F2、F3、F4和F5的Olsen-P浓度分别为2338.5、1576.7、713.6和316.9mgkg-1,0.01molL-1 KCl溶液提取P浓度分别为1226.3、1189.2、880.2和382.9mgkg-1。各处理Olsen-P和0.01molL-1KCl溶液提取P浓度在同一培养时间随施P量的增加而增大,而对同一施P量处理而言,随着培养时间的延长其值呈下降趋势,且随施P量增大下降幅度加大。培养土中有机磷含量随培养时间延长而增加。各处理的无机磷分级体系中,钙磷在无机磷中占绝对优势,Ca2-P、Ca8-P和Al-P含量随P肥加入量的增加而增大,Fe-P含量很小,O-P含量和Ca10-P含量变化不大,随着培养时间的延长,Ca2-P含量减少较多,而Ca8-P含量大量增加,且Ca8-P含量均大于Ca2-P含量。     

磷酸铵在三种典型土壤中的转化及其有效性

研究了磷酸二氢铵(MAP)和磷酸氢二铵(DAP)在3种典型土壤中的转化,并评价了其有效性.结果表明:施用磷酸铵可改变肥际微域土壤的pH值,并且这种效应可持续几个月;MAP在黑土中,反应产物主要为Al-P,占38.8%,其次为Fe-P,占12%;在潮土中,Ca_2-P是主要形态,占34%,其次为Ca_8-P,占28%;在水稻土中,We-P是主要形态,占50%以上,其次为Ca_2-P,占20%.在黑土中We-P在DAP处理中所占的比例较MAP处理中高,而Al-P和Fe-P所占的比例正好与之相反;在最初的10 d里,We-P下降显著,随反应时间延长,DAP和MAP处理间We-P所占的比例差异减小;MAP在水稻土中的有效性最高,其次是潮土和黑土;在黑土中DAP的有效性较MAP要好,MAP主要转化成了Al-P.     

溶磷细菌肥对石灰性土壤磷素转化的影响

通过室内模拟培养和大豆盆栽土培生物模拟试验，研究了磷细菌溶解磷酸钙的能力及在北方石灰性土壤上施用磷细菌肥对土壤磷素转化的影响。试验结果表明：磷细菌菌株具有较强溶解磷酸钙的能力，磷酸钙的溶出率从第1天的2．80％提高到第8天的22．00％。在贫速效磷和富难溶性磷土壤上施用溶磷细菌肥有利于土壤中难溶态的Ca10-P和缓效态Ca8-P含量下降，促使土壤中Ca2-P和Al-P的含量增加，从而使土壤中有效磷含量增加。而对于富速效磷的土壤，无论施菌肥与否对土壤中各种形杰的无机磷绢分基本没有影响．     

石灰性潮土长期定位施肥对小麦根际无机磷组分及其有效性的影响

在长期定位施肥的基础上，采用网室盆栽试验，研究了石灰性潮土中不同施肥处理对冬小麦根际土壤与非根际土壤中无机磷组分及其有效性的影响。结果表明，不同施肥处理的供试土壤无机磷组分均以磷酸钙盐为主，平均占无机磷总量的73．9％，其它组分占26．1％。不施磷肥的各处理（CK、N、NK）中，小麦生物量和吸磷量均较低，小麦根际土壤与非根际土壤中无机磷总量变化不大，Ca2-P和Ca8—P在各处理的根际土壤中含量均很低。在施用磷肥的各处理（NP、PK、NPK）中，NP和NPK处理小麦的生物量和吸磷量均显著高于PK处理，而PK处理根际与非根际土壤中无机磷各组分的增幅明显高于NP和NPK处理。磷肥和有机肥处理，均显著提高小麦的吸磷量和生物学产量，各处理根际与非根际土壤中无机磷组分含量和总量增加的幅度以1．5（M＋NPK）处理最高。对不同施肥处理的小麦根际各无机磷形态及其与土壤速效磷间的相关分析表明，Ca2-P与土壤速效磷间的相关性达极显著水平，Ca8-P、Al-P、Fe—P达显著水平，O-P、Ca10—P不显著。     

酸性根际肥对石灰性土壤pH和铁有效性的影响研究

在无植物栽培的条件下通过肥料在土壤中的扩散试验研究酸性根际肥对石灰性土壤 pH值、有效铁含量的影响 ,利用盆栽试验验证对石灰性土壤上花生缺铁失绿黄化症的矫正效果。结果表明 ,酸性根际肥 (pH 1.0～ 2 .0 )中的酸在土壤中扩散的影响半径可达 6cm ,但对土壤pH降低作用最显著的是在距肥料 2cm内 ;在施肥 2 8d内 ,距肥料 2cm处 ,土壤 pH值降低了 0 .9个单位 ,土壤铁有效性 (DTPA浸提量 )增加了 5 .9mg kg ;施用酸性根际肥可使花生叶绿素SPAD值与叶片活性铁含量显著提高 ,克服了花生缺铁黄化症状 ,使施肥区 (肥料周围 2cm内 )土壤pH值显著降低 ,并显著提高了该区土壤铁的有效性和花生对土壤Fe的吸收量。     

茶树根际与非根际土壤磷形态变化特征

以茶树(Camellia sinensis)根际和非根际土壤为研究对象,选取湖南省石门、临澧、桃源、长沙、安化、资兴等6县(市)的茶园为采样点,对其根际和非根际土壤的全磷、有效磷及无机磷的不同化学形态进行了分析。结果表明,茶树根际土壤全磷和有效磷含量均高于非根际土壤,有效磷在根际富集明显;土壤无机磷含量及占全磷的比例差异都很大。不同母质发育土壤的无机磷组成也不同,板页岩母质发育的根际土壤中Al-P含量最高,Fe-P其次,O-P最少。花岗岩和第四纪红色黏土发育的根际土壤Fe-P最高,Al-P其次,O-P最少。3种母质发育的非根际土壤中均为Fe-P含量最高。根际无机磷中的Al-P,Fe-P和Ca-P含量与有效磷呈极显著正相关,非根际Al-P和Fe-P与土壤有效磷显著正相关关系。根际、非根际土壤全磷和有效磷含量与pH值相关性不显著,根际、非根际土壤有效磷和全磷含量相关性极显著。     

囊泡丛枝菌根促进石灰性土壤小麦的P、Zn吸收及转移

Vesicular-arbuscular mycorrhizal(VMA) fungi have been credited with improving the growth and mineral nutritons of many host plants but these effects are moderated by soil factors and nutrient balance.The combined effects of VAM,Zn and P application on the growth and translocation of nutrients in wheat were investigated using a calcareous soil marginal in P and Zn concentrations.Wheat was grown in a growth chamber under various combinations of VAM,P and Zn with measurements done at heading stage and maturity,Vegetative dry matter accumlation was increased by P application and reduced by VAM treatments.Both P and VAM increased grain yield.Zince oncentration and uptake were generally reduced by P addition and VAM infection,There were no antagonistic effects of Zn on P acquisition in the plant,The role of VAM in enhancing the translocation of Zn and P from root to grain would be beneficial to seed setting and yield.     

长期施肥条件下石灰性潮土磷的吸附解吸特征

采用Langmuir方程、Freundlich方程及其扩展形式对长期施肥土壤磷的吸附和解吸特征进行了研究。结果表明,双面Langmuir方程和三种Freundlich方程能较好描述石灰性潮土壤对磷的吸附,方程决定系数r2均接近0.99。长期施用有机肥能减少土壤对磷的吸附,表现在土壤对磷的理论最大吸附量（Qm）降低以及吸附结合能常数K值下降。与长期施用化肥相比,长期施用有机肥土壤新吸附的磷也更容易解吸,土壤磷的解吸率从化肥处理的15%左右提高到20%以上。钾肥的施用增大了石灰性潮土对磷的吸附容量,磷的吸附结合能明显提高,意味着化肥钾的施用可能导致土壤磷向作物难利用方向转化,但有机肥与钾肥配合施用,钾肥的这种不良作用得到明显的改善。     

典型潮土剖面主要性质和微量金属垂直分布特征

对不同利用方式下石灰性潮土剖面主要性质和微量金属元素含量垂直分异规律进行了初步研究。结果表明,长期耕种的菜地和旱地0～15cm表层土壤有机碳含量高于其他土层,pH和CaCO3含量低于下层土壤;表层土壤Cd已明显积累;但Cd、Pb、Cu、Zn含量均未超过国家土壤环境质量二级标准。几种微量金属全量在菜地和旱地表层土壤之间没有显著差异,但菜地表层土壤DTPA可提取态Cd含量显著高于旱地。从微量金属的剖面分布看,石灰性潮土全量Cd和DTPA可提取态Cd、Pb、Cu、Zn均有明显的表聚现象,这种分布与土壤有机碳含量、pH和CaCO3含量显著相关。聚类分析表明,该区域耕作土壤环境分析样品的采集以表层土壤0～15cm多点混合样品为宜。     

Redistribution of cadmium,copper, lead,nickel, and zinc among soil fractions in a contaminated calcareous soil after application of nitrogen fertilizers

This study was conducted to evaluate the redistribution of the heavy metals Cd, Cu, Pb, Ni, and Zn among different soil fractions by N fertilizers. In a lab experiment, soil columns were leached with distilled water, KNO₃, NaNO₃, NH₄NO₃, or Ca(NO₃)₂ · 4H₂O. After leaching, soil samples were sequentially extracted for exchangeable (EXCH), carbonate (CARB), organic‐matter (OM), Mn oxide (MNO), Fe oxide (FEO), and residual (RES) fractions. Distilled water significantly increased the concentrations of Cd and Ni in EXCH fraction, while concentration of Cu and Zn did not change significantly. Application of KNO₃, NaNO₃, NH₄NO₃, or Ca(NO₃)₂ · 4H₂O significantly increased the concentrations of Cd and Zn in EXCH fraction, while concentration of Pb and Ni was decreased. Application of all fertilizers caused an increase of Cu in the OM fraction. Moreover, leaching with these solutions significantly increased Cd [except in Ca(NO₃)₂ · 4H₂O], Cu, and Zn concentrations in the CARB fraction, while Pb and Ni concentrations were decreased. With application of all leaching solutions, Zn in the EXCH, CARB, FEO, and MNO fractions was significantly increased, while Zn in the OM fraction did not change. The mobility index indicated that Ca(NO₃)₂ · 4H₂O increased the mobility of Cd, Cu, and Zn in the soil, whereas NaNO₃ decreased the mobility of Pb and Ni in the soil. The mobility index of Pb decreased by all leaching solutions. Thus, these results suggest that applying N fertilizers may change heavy‐metal fractions in contaminated calcareous soil and possibly enhance metal mobility and that N‐fertilization management therefore may need modification.     

潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析

【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据,然而,不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下,作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下,典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值,并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验,选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据,使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值,并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性,分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时,潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg,玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时,小麦对磷缺乏更为敏感,而玉米可保持相对较强的吸磷能力,25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍;2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值,而未能达到小麦阈值时,可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求,但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%,严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力;土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后,小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上,进而可保障小麦获得较高的产量;3) 土壤磷素养分充足时,小麦对磷的吸收量大于玉米,且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物,Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同,小麦对磷素的吸收利用率较低,茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长,产量形成对磷养分需求更大。因此,小麦–玉米轮作体系下,小麦的磷农学阈值更高,小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率,减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积,玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后,减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。     

土壤地力和长期施肥对潮土区小麦和玉米产量演变趋势的影响

为潮土区合理施肥管理提供依据,对32个长期定位点、24年（1987～2010）不施肥和化肥配施秸秆（农民常规施肥）处理的小麦和玉米产量及其与土壤地力和施肥量间的关系进行了分析。结果表明:潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为51.4%和54.0%,变异系数分别为39.0%和41.2%。不施肥处理小麦和玉米产量每年分别下降4.1 kg/hm2和96.6 kg/hm2;常规施肥处理的小麦和玉米每年分别增产61.5 kg/hm2和26.8 kg/hm2。施化肥量与作物增产量（常规施肥产量－不施肥产量）呈显著正相关。通过通径分析进一步证明,施氮量对小麦产量具有显著直接作用。同时,磷肥对提高小麦和玉米的产量具有重要作用。总之,在农民习惯耕作施肥管理水平下,潮土区不施肥处理的产量下降缓慢（含品种对产量的贡献）,常规施肥区产量表现出缓慢增加的趋势。     

连续施用无害化污泥对沙质潮土土壤肥力和微生物学性质的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙质潮土为研究对象,选用经无害化处理后的城市污泥产物,通过2013~2015年田间定位试验,研究了不同城市污泥施用量对土壤肥力的影响,以期为城市污泥资源化利用提供理论基础和技术依据。设置单施化肥(CK)、CK+污泥15 t·hm~(-2)(CS1)、CK+污泥30 t·hm~(-2)(CS2)和CK+污泥45 t·hm~(-2)(CS3)共4个处理。主要研究结果如下:(1)连续定位试验结果表明,同一施用量污泥处理的土壤p H值随施用时间的增加呈下降趋势;土壤有机质(SOM)和养分含量如全氮(TN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)随施用时间的增长呈上升趋势;(2)与CK比较,在2015年玉米季施用污泥各处理的土壤p H值显著降低了0.34~0.83个单位(P0.05),且与污泥施用量呈反比,以高施量污泥45 t·hm~(-2)下降最多;土壤SOM、TN、AP和AK分别显著提高了52.1%~166.9%、77.3%~177.8%、215.7%~486.3%和167.2%~379.0%(P0.05),且与污泥施用量呈正比,以高施量污泥45 t·hm~(-2)效果最显著;(3)试验所用污泥施用量范围内不会造成土壤和植物籽粒重金属污染,能够保持土壤环境健康;(4)与CK比较,施用污泥各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量均显著提高(P0.05),且与污泥施用量呈正比,并且季节不同也显著影响土壤MBC、MBN含量(P0.05);施用污泥能够显著提高土壤MBC/MBN(P0.05),说明施用污泥能够改变土壤微生物群落组成;(5)施用污泥,尤其是高施量污泥45 t·hm~(-2),在保证土壤和植物籽粒质量安全下,其土壤培肥效果最优。