江汉平原不同母质发育水稻土磷含量及其空间分布异质性——以湖北省荆州区为例

［目的］ 明确江汉平原不同母质发育水稻土磷含量及其空间分布特征,为水稻种植区域磷肥合理施用提供科学参考。［方法］ 以江汉平原腹地荆州区为例,测定不同母质发育水稻土磷含量并对其等级进行评价。对荆州区水稻土3种成土母质（冲积物母质、次生黄土母质和湖积物母质）分布地区的基本农田进行调查,共选择600个土壤样点进行采样,测定土壤样品中的总磷（TP）、有机磷（OP）、有效磷（AP）和水溶性磷（WSP）含量。［结果］ 荆州区冲积物母质地区、次生黄土母质地区和湖积物母质地区的水稻土总磷含量平均分别为0.881,0.427,0.579 g/kg;有机磷含量分别为0.104,0.058,0.066 g/kg;有效磷含量为24.418,11.339,17.043 mg/kg;水溶性磷含量为21.157,13.421,22.600 mg/kg。水稻土各形态磷含量在荆州区南部（长江沿岸）冲积物母质和湖积物母质发育地区较高,而中部和北部次生黄土母质发育（丘陵岗地）地区较低。根据第二次土壤普查磷分级标准,荆州区水稻土总磷处于中等及以上水平,有效磷以中等水平为主,且冲积物和湖积物发育水稻土磷量高于次生黄土母质地区。冗余分析和空间插值表明,荆州区不同母质发育水稻土的地带分布与长江、湖泊和丘陵位置密切相关,并显著影响土壤磷的空间异质性。［结论］ 荆州区可考虑在长江两岸和湖泊周边的冲积物和湖积物母质分布区适度控制磷肥用量,在丘陵地区的次生黄土母质分布区适当增施磷肥用量以提高土壤肥力和维持作物生产力。     

长期施用有机物料对旱地红壤磷组分及磷素有效性的影响

针对中亚热带第四纪红黏土发育的红壤旱地,建立了玉米单作系统等碳量投入有机物料的田间试验,利用不同的磷分级方法研究了不同有机物料施用对土壤磷组分的影响,构建了不同磷组分的含量与土壤全磷及有效磷之间的回归方程,明确了不同磷组分对土壤磷活化系数(PAC)及磷肥(表观和经济)利用率的影响。连续7a的试验结果表明:施用有机物料可以增加土壤PAC和磷肥利用率,并以秸秆猪粪9︰1配施(NPKS/M)处理效果最佳,显著高于常规施肥处理(NPK);施用有机物料显著提升了土壤有机磷含量,且与土壤有效磷含量显著正相关,其对土壤PAC及磷肥(表观和经济)利用率影响显著。施用有机物料通过影响土壤有机碳、全氮、碱解氮、交换性K⁺以及交换性Al³⁺含量影响土壤磷的有效性。     

施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性

为了给玉米磷高效利用提供理论依据, 在低磷土壤(Olsen-P 4.9 mg·kg^-1)上, 通过田间试验, 研究了施磷0(T₀)、50 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₁)、100 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₂)、200 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₃)、1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₄)对两个玉米品种\"鲁单9002\" (LD9002)、\"先玉335\"(XY335)的产量、磷素吸收利用及根际磷动态变化的影响。结果表明: 两玉米品种根际土、非根际土速效磷含量在不同生育时期都表现为T12O₅)·hm^-2的T₃处理非根际土转化为根际土土壤磷的量最大, 同时玉米生物量、产量、磷转移量也达到最高, 而施磷1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理玉米生物量、产量与中磷水平相比没有显著增加, 但植株吸磷量较高。XY335的花后磷转移量小于LD9002。相关分析表明, LD9002根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶吸磷量之间显著相关, 以播种后79 d与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关系数最高; 而XY335根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶磷浓度之间显著相关, 在播种后47 d期间与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关性最好。因此, 在低磷土壤上, LD9002和XY335分别在播种后79 d和47 d时是植株对磷的敏感期, 可以通过测试根际土、非根际土速效磷含量来反映土壤的供磷状况; LD9002在79 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为54.95 mg·kg^-1、32.99 mg·kg^-1, XY335品种在47 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为51.24 mg·kg^-1、35.35 mg·kg^-1; 施磷量1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理两品种玉米产量、生物量、磷积累量与施磷量100~200 kg(P₂O₅)·hm^-2处理没有显著差异。     

不同调理剂施用对富磷土壤磷素吸收及其形态变化影响

针对集约化设施土壤中磷素过度累积,本文开展盆栽试验,探究不同类型土壤调理剂施用对糯玉米干物质积累、磷素吸收及土壤磷素形态变化的影响。结果表明,生物质炭70%+明矾30% 处理玉米的长势最好,其盆干生物量最高为44.6 g/plant,显著高于对照处理19.57%。土壤总磷和水溶性磷含量在施用调理剂后与种植前相比均有不同程度的降低。在土壤无机磷组分变化方面,明矾100% 与生物质炭100% 处理均提高了缓效性磷源的含量,生物质炭70%+明矾30% 处理显著提高了速效性磷源含量。生物质炭70%+明矾30%、生物质炭30%+腐植酸30%+明矾30% 处理可以有效抑制土壤碱性磷酸酶的活性,同时抑制土壤有机磷素的矿化。综合来看,生物质炭70%+明矾30% 处理在释放土壤潜在性磷源、提高土壤速效性磷源、促进作物磷素吸收、提高作物干物质量积累等方面的综合表现较好。     

Phosphorus Mobility in Soil Columns of Different Manure Treatment Products Under Simulated and Field Leaching Conditions

To investigate a proper way to use animal manure as a fertilizer, simulated leaching experiments with soil columns (40 cm) and field experiments were both conducted. Concretely, biological organic fertilizer (BOF), ordinary organic fertilizer (OF), and swine manure (SM) were utilized, with chemical fertilizer (CF) and no phosphorus (NOP) as controls. The mobility of phosphorus and the amount of organic matter (OM) retention in soil were compared. Total phosphorus in the leachate was SM>BOF>OF (simulated) and SM>OF>BOF (field), and the content of Olsen-P in 0 to 20-cm depth of the soil was CF>SM>OF>BOF>NOP (simulated) and CF>BOF>OF>SM = NOP (field), which was caused by the absorption of vegetables in the latter. Moreover, OM retention of BOF treatment was significantly higher than other treatments in 0 to 20-cm depth of soil with vegetable planting. Consequently, it’s not advised to directly apply SM into the soil, while BOF and OF are the better way.     

碳达峰目标和碳中和愿景的机遇和挑战

土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库,研究土壤中有机碳的储存及稳定机制和减少土壤中CO₂气体的排放,有助于应对全球气候变化,实现“碳中和”目标。云南省地处中国西南边陲,在气候、地形、地貌等多种复杂因素相互作用下形成多种母质类型发育的土壤,具有特色性和代表性。云南省不同母质发育的农田土壤有机碳（SOC）积累特征尚不清楚,其影响因素有待研究。系统采集云南省内不同母质发育农田土壤表层（0 ~ 10 cm）样品102件,研究发现：（1）不同母质发育土壤SOC含量由高至低依次为：泥炭沉积物>泥岩>灰岩>玄武岩>粘土岩>花岗岩>白云岩>砂岩>砂页岩>砂砾岩;（2）单因素方差分析结果表明,母质类型显著影响其发育表层土壤的SOC含量;（3）相关性分析结果表明,土壤理化性质及气候和地形环境因素中,SOC与含水率、全氮、活性铁、海拔高度呈显著正相关关系,与年均气温呈显著负相关关系;土壤化学元素中,SOC与P、S、Zn、Mn呈显著正相关关系。除土壤母质的影响外,气候和地形等自然地理条件对SOC的积累特征也有一定影响。

     

中国稻田土壤有效磷时空演变特征及其对磷平衡的响应

以农业农村部始于1988年的全国稻田土壤监测数据库为基础,将稻作区划分为东北、长江三角洲(简称\"长三角\")、长江中游、华南和西南五个区域,分析近30 a各稻作区土壤有效磷含量、磷肥回收率及农学效率和磷素的表观平衡,揭示各区域间稻田土壤磷素时间演变和空间差异特征,为稻田土壤磷素科学管理提供理论依据.结果表明,全国主要稻作...     

施磷对滨海盐土无机磷组分的动态影响

采用蒋柏藩、顾益初提出的土壤无机磷组分测定方法,在50d的培养过程中对滨海盐土的各无机磷组分进行了跟踪测定。结果表明:施入盐土中的无机磷在短期内主要增加土壤中的Ca2-P和Ca8-P的含量,而对A1-P、Fe-P和O-P的影响较小;施入盐土的无机磷首先转化成Ca2-P,然后再向Ca8-P、Ca10-P、Al-P、Fe-P和O-P转化;培养过程中,水分和温度的有利条件促进了土壤微生物的活动,加强了微生物对无机磷的固定。     

不同分子量碳源对砂姜黑土磷素有效性和玉米磷吸收的影响

为探究不同分子量碳源对土壤磷有效性的影响,以安徽省典型砂姜黑土为供试土壤,通过盆栽种植玉米试验,开展了不同碳源(果糖、蔗糖、纤维素)对土壤中磷形态转化和玉米磷吸收影响的研究。结果表明：(1)土壤Olsen-P含量随时间先增加后降低。在玉米间苗7 d后果糖处理Olsen-P含量最高,15 d后纤维素处理Olsen-P含量达最大值,90 d后,相比于对照、果糖和蔗糖处理,纤维素处理土壤Olsen-P含量显著增加了79.74%、54.03%和30.03%(P<0.05)。(2)玉米间苗90 d后,相较于对照处理,纤维素处理显著降低了Fe-P和Ca10-P含量,增加了Ca8-P含量,而对照、果糖和蔗糖处理的Ca2-P含量无显著差异。与对照处理相比较,纤维素处理显著提高了活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量,减少了中稳定性有机磷(MROP)含量。(3)纤维素处理增加了土壤可溶性有机碳(DOC)含量和磷酸酶活性,降低了土壤p H和交换性钙含量,这是土壤磷有效性增加的重要原因;(4)与对照、果糖和蔗糖处理相比,纤维素处理下玉米磷吸收量显著增加了46.20%、19.05%和19....     

农田恢复措施对黑土母质发育的新成土壤团聚体微形态及孔隙结构的影响

土壤结构是土壤肥力的物质基础,水土流失等导致土壤结构退化成为威胁我国粮食安全的重要因素。本文利用8年田间定位试验,通过土壤切片技术,研究不同农田恢复措施(耕作和有机物料投入)对黑土母质发育的新成土壤团聚体微形态的影响,对理解成土过程和肥力快速恢复具有重要意义。结果表明:免耕土壤(自然、人工植被恢复)、不施肥耕作土壤和仅施化肥耕作土壤均为复合孔洞状微结构,主要孔隙形状均为面状或孔洞状,连通性及数量相当,土壤垒结和微结构类似;但土壤颗粒分布频度和均匀度及粗细粒质接触紧密度与耕作负相关,免耕土壤显著地高于耕作土壤(P0.05)。施肥耕作土壤中,施有机物料的土壤为海绵状微结构,施高量有机物料的土壤微结构发育最好,施低量有机物料的土壤微结构次之,不施有机物料土壤微结构最差;其土壤垒结和微结构发育特征与有机物料的投入正相关。     

土壤溶质迁移的柱滞留方程

The relationship between magnetic properties and particle size of soils derived from metamorphic rock,basalt,granite,Quaternary red clay,limestone and mudstone from Zhejiang Province,East China was studied,Based on the variations of the mass magnetic susceptibility (χ),anhysteretic remanent magnetization (ARM),and saturation isothermal remanent magnetization (SIRM) with soil particle size,the relationship could be classfied into three groups.For the soils derived from metamorphic rock and basalt,magnetic values were the highest in the gravel and coarse sand fractions and decreased with decreasing soil particle size.The soils derived from sedimentary rock had a bimodal distribution of magnetic values.with peaks in 1-0.5 and 0.005-0.0005mm fractions.The soil developed on granite was characterized by a peak of magnetic value in 0.001-0.0005mm fractions.The soil developed on granite was characterized by a peak of magnetic value in 0.001-0.0005 mm fractions.Frequency-dependent susceptibility(χfd)and ratios of magnetic parameters (ARM/χ,SIRM/χand SIRM/ARM) of soil particle fractions showed that variations in ferrimagnetic grain size paralleled those in particle size,χfd peaked in caly fraction and decreased with increasing particle size,irrespective of soil parent materials.The acquisition curves of IRM and demagnetization paramenter of different soil particles indicated that there were different magnetic minerals assemblages in different particle fractions.     

赣南地区不同植被覆盖下红壤抗冲性动态研究

选取赣南地区不同植被覆盖下的花岗岩、红砂岩、第四纪红黏土发育形成的红壤为研究对象,利用原状土冲刷水槽法研究红壤的抗冲性。试验结果表明:（1）赣南地区不同植被覆盖下土壤在抗冲过程初期抗冲系数缓慢增大,然后随冲刷时间延长呈波浪式变化。从总体趋势分析,在整个冲刷过程中抗冲系数随时间呈逐渐增强的趋势;（2）以裸地来比较不同母质发育的红壤的抗冲系数,从小到大的顺序是花岗岩土壤 < 红砂岩土壤 < 第四纪红色黏土;（3）植被通过根系增强了土壤的抗冲性能,不同植被覆盖的土壤抗冲性一般表现为以下规律:裸地 < 灌草地 < 林草地。探讨赣南红壤抗冲性的动态规律以及母质和植被对土壤抗冲性的影响,为完善土壤抗侵蚀的理论研究提供了基础数据,对于更有效地控制水土流失、保护和改善生态环境具有理论和实践意义。     

南亚热带不同母质发育土壤团聚体特征及其稳定性

团聚体是土壤的基本结构单位,其稳定性是评价土壤质量的重要指标.以南亚热带地区不同母质(石灰岩、第四纪红黏土、砂页岩)发育的土壤作为研究对象,采用湿筛法和LB法测定不同母质发育土壤团聚体稳定性特征.结果表明:(1)随着土层深度的增加,土壤容重呈上升趋势,而孔隙度、有机质和游离氧化铁含量呈下降趋势.砂页岩母质发育的土壤有机...     

颗粒大小对浙江省土壤磁学性质的影响

Effect of different shading levels (no-shading,80% shading,and 40% shading)on photosynthetic and stomatal responses in cotton leaves were investigated under conditions of different soil water contents in summer midday.All cotton leaves exhibited similar basic responses to shading,including decreased net photosynthetic rates,a tendency to decrease in transpiration rates,and increased stomatal conductance and intercellular CO2 concentration.The leaf conductance of 80% shaded and 40% shaded plants increased by 28% and 16.7% compared with no-shaded plants at high water,respectively,but the net photosynthetic rates of 80% shaded and 40% shaded plants declined by 50% and 14.73%,respectively,Results showed that combined effect of soil moisture and shading on photosynthetic and stomatal responses in cotton leaves was very remarkable.     

调控措施对滨海盐渍土磷素形态及作物磷素吸收的影响

滨海盐渍化土壤存在磷素有效性低的问题。本试验采用根袋法盆栽试验,共设不施磷肥、常规磷肥、磷肥+生物质炭、磷肥+腐殖酸、磷肥+商品有机肥5个处理,分析不同调控措施对非盐渍土、轻度盐渍土和中度盐渍土有效磷含量、磷素形态以及大麦磷素吸收利用的影响。结果表明:①盐碱障碍降低根区内外土壤有效磷含量,表现为非盐渍土>轻度盐渍土>中度盐渍土。添加生物质炭能显著提高轻度、中度盐渍土根区内外土壤有效磷含量,较常规磷肥对照处理分别提高40.72%、84.80%。②盐碱障碍降低大麦产量,抑制地上部对磷素的吸收,不同调控措施均能促进盐渍土上大麦对磷素的吸收,提高磷肥利用率。轻度盐渍土上不同调控措施的增产效果不显著,中度盐渍土上添加生物质炭处理显著提高大麦产量,较常规磷肥对照处理提高63.20%。③盐碱障碍降低土壤活性无机磷、NaOH-Pi、NaHCO₃-Po、NaOH-Po比例,增加HCl-Pi比例。添加生物质炭处理能显著提高盐渍土活性无机磷比例,提高土壤磷的有效性。添加生物质炭和商品有机肥处理对中度盐渍土上HCl-Pi比例的降低效果优于轻度盐渍土。     

不同母质红壤坡面产流产沙特征比较

采用人工模拟降雨的方法,研究花岗岩、第四纪红黏土、红砂岩3种母质发育的红壤坡面产流产沙特征差异。结果表明:(1)地表产流方面,3种母质红壤地表产流时间为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤,总径流量和场均产流速率均为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤,其中45mm/h条件下花岗岩红壤的地表径流量为红砂岩和第四纪红壤的1.79~2.47倍,场均产流速率为后者的1.58~2.32倍。(2)地表产沙方面,在45mm/h条件下,场均泥沙浓度为第四纪红壤花岗岩红壤红砂岩红壤;135mm/h条件下,场均泥沙浓度为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤。雨强对红壤坡面产沙的影响较大,135mm/h条件下的泥沙浓度为45mm/h条件下的8.31~11.32倍。(3)径流组成方面,3种母质红壤中壤中流所占径流比最高为第四纪红黏土发育的红壤,在2种雨强条件下为8%~44%。雨强越大,地表汇流越明显;135mm/h条件下,红壤坡面地表径流量可达到总径流的79%~90%。(4)壤中流产流方面,壤中流产流时间顺序与地表产流一致,均为花岗岩红壤红砂岩红壤第四纪红壤,花岗岩红壤的壤中流量最小,仅为第四纪红壤的53%~67%,峰值为后者的42%~52%;对于红壤而言,停雨后的壤中流消退过程可以用指数函数方程进行预测,在所有试验条件下,其决定系数均在0.82以上,表明具有较好的预测性。     

不同用量猪粪对红壤花生坡地水土流失和磷素流失的影响

通过田间径流微区定位试验,以中亚热带3种典型母质(花岗岩、红砂岩、红黏土)发育红壤花生坡地为研究对象,以当地常规化肥用量处理为对照,连续3年研究了在常规化肥用量减半条件下配施6个不同用量腐熟猪粪(猪粪含有0,0.5,1,2,4,8倍的对照处理磷用量)对红壤花生坡地水土流失和磷素流失的影响,以期为典型红壤地区合理施用猪粪提供科学依据。结果表明:化肥减半配施猪粪处理能有效降低红壤坡地的产流产沙,但随着猪粪用量的增加,径流水和泥沙磷含量均呈线性增加,环境风险增大。径流量和泥沙量均为花岗岩红壤红砂岩红壤红黏土红壤。配施3 500kg/(hm~2·a)猪粪,花岗岩红壤的径流量减少了28.0%、泥沙量减少了6.3%,红砂岩红壤的径流量减少了23.2%、泥沙量减少了37.1%;而配施7 000kg/(hm~2·a)猪粪,红黏土红壤的径流量减少了40.7%,泥沙量减少了12.8%。当花岗岩红壤、红砂岩红壤、红黏土红壤的猪粪用量分别达到14 000,28 000,28 000kg/(hm~2·a)时,径流水总磷平均含量超过地表水环境质量标准V类限值。径流水总磷含量为花岗岩红壤红黏土红壤红砂岩红壤,而泥沙总磷含量则为红黏土红壤花岗岩红壤红砂岩红壤。在减半化肥用量条件下花岗岩红壤和红砂岩红壤配施与常规化肥处理等磷量[P含量40kg/(hm~2·a)]的猪粪、红黏土红壤配施2倍常规化肥处理磷含量[P含量80kg/(hm~2·a)]的猪粪,可有效减少水土流失,且3年内不会增加磷素流失风险。     

间作作物菌根菌丝对红壤磷形态的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在植物与土壤系统中扮演着重要的角色,能促进寄主植物对养分尤其是磷(P)的吸收。间作在提高土壤P素利用及增产增收等方面具有重要作用。本研究通过三室隔网分室盆栽模拟试验,在玉米/大豆间作种植体系下,对菌丝室进行不同形态P处理[不施P(P0)、施用无机磷(IOP50)、施用有机磷(OP50)],同时在根室进行不同AMF处理[不接种(NM)、接种Funneliformis mosseae(FM)],研究了不同外源形态P添加和AMF处理下,菌根作物对菌丝室红壤中不同形态P吸收利用的影响。结果表明:与单作-FM-IOP50处理相比,间作-FM-IOP50处理下的玉米P吸收量显著增加150.2%,大豆P吸收量增加24.5%;除大豆单作-P0处理外,接种FM均明显降低菌丝室土壤有效磷含量。除大豆单作-FM处理外,施用IOP50使土壤有效磷含量在单作条件下最高,而在间作条件下则最低。对红壤P形态的分级结果表明,接种AMF均一定程度增加了Ca_2-P、Al-P、Org-P、O-Al-P、Ca_(10)-P的含量,而间作则显著提高了作物对土壤Ca_2-P、Fe-P的吸收;相比其他处理,土壤Ca_2-P、Org-P、O-Al-P含量在间作-FM-IOP50组合处理下较高(P0.05)。相关分析显示,Ca_2-P与玉米植株P吸收量呈显著负相关,而O-Al-P与大豆植株P吸收量呈显著负相关。总之,接种FM、磷肥施用与间作均在一定程度上促进了宿主作物对P的吸收累积。其中间作-FM-IOP50组合是促进间作玉米生长、P素吸收及Ca_2-P、Org-P、O-Al-P增加的最佳组合,通过促进无机磷的活化而改善作物对P素的吸收利用,有效削减土壤P素的残留,若将其应用于滇池流域,可望减少P素的流失。     

Soil microbial biomass phosphorus as an indicator of phosphorus availability in a Gleyic Andosol

Abstract

The relationship between plant phosphorus (P) uptake and soil microbial biomass phosphorus (biomass P) or available phosphorus (Truog P) was estimated in a Gleyic Andosol in Sapporo, Hokkaido, in a 4-year field trial (2004–2007). Every year, the soil was treated in duplicate (each plot 36?m²) or triplicate (each plot 24?m²) with chemical fertilizer, cow manure compost or sewage sludge compost, and then kidney beans (Phaseolus vulgaris) were planted. Pooled data of the shoot content of P at harvest over the 4?years was significantly correlated with biomass P determined 1?month after the application of fertilizer (P?<?0.01). A multivariate analysis revealed that the grain yield was significantly positively correlated with the shoot content of P (P?<?0.01) and significantly negatively correlated with the shoot content of calcium (P?<?0.05), but not correlated with the shoot content of either nitrogen or potassium. These results suggest that P is the most limiting element to affect the productivity of kidney bean plants in this trial and that biomass P is an important P source that explains the differences in P availability among soil amendments. Biomass P is a better indicator of P availability for kidney beans grown in Gleyic Andosols compared with Truog P, which is widely used in Japan.