PAM调控土壤养分元素迁移与流失试验研究

[目的]研究聚丙烯酰胺(PAM)对氮磷钾素在砂土中的迁移和淋溶损失的影响,为探索PAM对控制养分元素的迁移、淋溶损失,提高水肥利用率的作用机制提供理论依据。[方法]采用室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个不同质量分数水平(0,0.02%,0.05%,0.1%和0.2%)的阴离子型聚丙烯酰胺处理组,观察PAM对氮磷钾淋溶和迁移的影响。[结果]PAM能降低土壤淋溶液中的氮浓度,各PAM处理组与对照组相比,土壤淋溶液中氮浓度降低了28.8%~45.5%,同时能抑制土壤中的氮向下迁移;PAM促进了土壤对氮的吸附与固定,各处理组土壤中的氮含量与对照组相比增加了135.2%~285.7%;PAM能够降低土壤淋溶液中的钾浓度,各PAM处理组与对照组相比,土壤淋溶液中钾浓度降低了33.2%~51.8%,同时能抑制土壤中的钾向下迁移;PAM促进了土壤对钾的吸附与固定,各处理组土壤中的钾含量与对照组相比增加了42.5%~65.7%;PAM不能减少土壤溶液中磷的淋溶损失,对土壤吸附固定磷没有明显的作用,反而减弱了土壤对磷的吸附固定能力。[结论]土壤中施加PAM能有效减少氮、钾在土壤中的淋溶损失,增加土壤对氮、钾的保持固定作用,但对磷的作用效果并不理想。     

施用鸡粪后土壤中磷的淋溶损失特征研究

采用室内土柱淋溶模拟试验,研究了施用鸡粪的华南水稻土中各形态磷的淋失特征。结果表明:①总可溶性磷(TDP)占总磷(TP)的比例高达59.2%~77.6%,总可溶性无机磷(DIP)占TDP的比例为61.4%~83.0%。可见研究土壤中磷主要以总可溶性磷形态向下迁移淋失,可溶性无机磷是迁移总可溶性磷的主要组分。②随着淋洗次数的增加,各处理淋洗液TP浓度逐渐下降,而TDP、DIP和总可溶性有机磷浓度(DOP)浓度则呈现下降-增加-下降的特点。③各土层淋洗液TP、TDP、DIP及DOP浓度随着鸡粪用量的增大而提高。因此,在生产中一次性施用鸡粪量不宜过大,否则会增加磷素淋失的风险。④适量添加沸石或硫酸亚铁能有效降低土壤中磷素向下迁移淋失。⑤各土层TP、TDP和DIP淋失风险大小顺序为25-50 cm土层0-25 cm土层50-75 cm土层。表明可溶性磷在0-50 cm土壤剖面中有较强向下迁移的能力,但50 cm以下迁移能力较弱。     

腐植酸钾与磷肥施用方式对土壤磷素移动性的影响

为探明腐植酸与磷肥施用方式对土壤磷素移动性和淋失量的影响,通过室内土柱淋溶试验,分别设计了不施肥(CK)、基施腐植酸钾追施/不追施磷肥(HA-P、HA)、基施磷肥追施/不追施腐植酸钾(P-HA、P)和磷肥腐植酸钾共同基施(P+HA)共6个处理,来探讨将腐植酸水溶性肥料中的主要原料腐植酸钾与磷肥按照不同施用方式施入土壤后对土壤磷素剖面迁移能力和淋出的影响。结果表明:在相同的灌溉条件下,HA-P处理显著增加了土壤磷素的淋出,分别比P-HA、P和P+HA3个处理的磷素淋出总量高244.08%、78.51%和35.34%,而P-HA则显著降低了土壤磷素的淋出量;P+HA和P-HA处理土壤剖面的速效磷和全磷含量均随土层深度的增加而显著增加,与P处理结果相似,而HA-P处理剖面各层土壤的速效磷和全磷含量差异较小;HA处理会使土壤磷素淋出略有增加。研究表明,腐植酸钾与磷肥等量输入时,以腐植酸钾为基肥、磷溶液进行追肥的施用方式对土壤磷素移动的促进作用最大,有较高的淋失风险,而基施磷肥、追施腐植酸钾则可以显著控制土壤剖面磷素移动,降低土壤磷素的淋出量。     

施磷对苦麦菜生长及土壤磷素淋失的影响

利用网室土柱模拟试验, 研究了不同磷用量[0、0.05 g·kg^-1(土)、0.10 g·kg^-1(土)、0.20 g·kg^-1(土)]对苦麦菜产量、磷素吸收和利用及土壤磷淋失的影响。结果表明, 施磷显著增加苦麦菜产量、促进植株对磷的吸收。苦麦菜产量在低磷水平[0.05 g·kg^-1(土)]时最高, 为每个土柱186.29 g。随磷用量增加, 苦麦菜产量和磷肥利用率明显降低, 植株吸磷量无明显变化。施磷显著增加土壤磷淋失量, 且随磷用量增加, 不同形态磷淋失量均显著增加。同一磷处理颗粒磷淋失量高于溶解态磷。不同磷用量条件下土壤各形态磷的淋失率均低于0.1%。低量施磷条件下溶解态磷在施磷后第10 d 出现第1 次淋失高峰; 中量和高量施磷条件下溶解态磷在施磷后第10 d 和第40 d 分别出现2 次淋失高峰。土壤总磷和颗粒磷淋失高峰期在施磷后第40~50 d 出现。施肥后第60 d, 土壤总磷、溶解态磷和颗粒磷淋失浓度均明显降低。综合考虑苦麦菜产量、磷素吸收和利用及土壤磷淋失量等因素, 苦麦菜以0.05 g·kg^-1(土)的施磷量为佳。     

不同施肥处理对潮棕壤磷素累积与剖面分布的影响

摘　要 以下辽河平原的长期定位试验为平台,通过比较不同肥料类型和用量条件下表层土壤全磷及土壤剖面（0~80 cm）中速效磷的分布差异,研究长期不同施肥条件对土壤中磷素垂直迁移的影响。结果表明：1）在各施磷肥处理上,土壤磷素收支盈余,表层土壤全磷和速效磷含量均明显升高,且土壤磷收支的盈亏值(x)与土壤速效磷的增减量(y)呈显著直线关系y = 0.070 1x 8.538 9（R2=0.89**）,其中磷素盈余量的15.8%进入到土壤速效库内;2）化肥磷施用量为50和100 kg hm-2时,60~80 cm土层内速效磷含量显著高于对照,说明存在磷素的垂直迁移;3）相对于化肥而言,施用有机肥更易于磷素向下迁移;4）在施肥、有机质含量和作物吸收等多种因素影响下,土壤速效磷在土壤剖面中呈现上下层高、中间层低的空间分布格局,最低值出现在20~40 cm土层。     

减水减肥对设施黑土菜田磷素累积与淋溶的影响

设施黑土菜田由于过量施肥和灌溉导致磷素淋溶损失严重,亟待优化水肥管理模式以减少设施黑土菜田磷素淋溶。本研究依托黑土设施菜田淋溶监测试验,设置常规灌溉量与施肥量(WF)、常规灌溉量+80%常规化肥量(W80%F)、80%常规灌溉量+常规肥处理(80%WF)3个处理,对土壤磷储量、速效磷动态变化、磷素淋失量进行分析,研究了不同水肥处理对黑土设施茄子土壤磷素淋失风险和淋失量的影响。结果表明:经种植1季茄子后, WF、W80%F和80%WF处理0～100 cm土体磷储量分别为9.69 t·hm~(-2)、9.36 t·hm~(-2)和8.84 t·hm~(-2),分别比移栽前增加26.5%、27.5%和7.1%。随着茄子生育期延长, 0～20 cm土层速效磷含量呈先升高后降低的趋势, 80%WF处理速效磷含量较其他两个处理高,变幅为145.17～224.55 mg·kg-1; 20～40 cm土层, WF处理速效磷含量基本保持不变,80%WF处理速效磷含量整体呈上升趋势,W80%F处理速效磷含量先升高后降低再升高,除盛果期外均显著高于另两个处理。WF、W80%F和80%WF磷素淋失量分别为17.84 kg·hm~(-2)、17.47 kg·hm~(-2)和9.02 kg·hm~(-2),其中有机磷淋失量占磷素淋失总量的90%以上。磷素淋失量与磷储量增加量、盛果期0～40 cm土层速效磷含量、拉秧期0～20 cm土层速效磷含量之间均存在显著的相关性(P0.05),可通过磷储量增加量来预测生育期内磷素淋失量。与常规水肥处理相比,减少化肥施用量对磷素淋失量和淋失风险无明显影响,但减少灌溉量能显著减少磷素淋失量,降低磷素淋失风险。研究结果可为设施黑土菜田磷素淋溶阻控提供技术支撑,为新阻控技术的研发提供理论指导。     

不同生物炭添加量下植烟土壤养分的淋失

【目的】我国南方植烟土壤养分淋失严重尤其是氮、钾,不仅造成资源浪费和潜在环境威胁,还严重制约了烟叶的可持续生产。生物炭比表面积大、孔隙多、稳定性强,施入土壤后可增加对养分的吸附,延长肥效和减少养分损失。本文研究了添加不同水平生物炭对植烟土壤硝态氮、磷、钾养分淋失的影响,为充分发挥生物炭提高养分利用率的作用提供依据。【方法】采用土柱淋洗模拟方法,试验共设5个处理,包括不施肥对照(CK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+10%生物炭(10%B)、氮磷钾肥+20%生物炭(20%B)、氮磷钾肥+40%生物炭(40%B),每个处理重复4次,随机排列。【结果】不同生物炭添加量下,土壤硝态氮、磷、钾的淋失量在培养期间呈先增加后减少的趋势。与NPK处理相比,添加生物炭处理在培养21天之后减少了硝态氮淋失量,在整个培养期间延缓和减少了磷的淋失量;与NPK处理相比,10%B、20%B和40%B处理硝态氮淋失总量分别显著降低13%、18%和25%,磷素淋失总量分别显著降低46%、61%和73%,10%B和20%B处理的钾素淋洗量略高,但差异未达显著水平,而40%B处理的钾素淋洗量则显著高于前3个处理,比NPK处理高47%。培养结束后,由于生物炭本身偏碱性,随着生物炭添加量的增加,土壤p H显著升高。表明添加生物炭条件下,土壤硝态氮淋失量的减少主要是生物炭的吸附作用所致;磷素淋失量的减少除了与生物炭的吸附作用有关外,也可能与土壤p H的升高有关;钾素淋失量的增加可能与生物炭本身携带的钾素有关。施用生物炭对土壤硝态氮、磷、钾养分淋失影响的机制还需进一步验证。【结论】施用生物炭能够有效减少植烟土壤硝态氮和磷素的淋溶损失,进而节约氮、磷肥料和提高养分利用效率,降低地下水污染风险,促进烟叶可持续优质生产,在一定范围内其施用量越高效果越好。生物炭的适宜添加量还需综合考虑氮磷钾3个元素的淋失而继续试验。     

土壤深度对土磷素淋失的影响

利用渗漏池设施,研究了冬小麦-夏玉米轮作条件下不同土壤深度对土磷素淋失的影响。种植8季作物结果表明,对深度小于80 cm 的渗漏池,淋出土体的累积渗滤液量和累积全磷量随化学磷肥施用量的增加而减少; 随土层深度的增加,淋出土体的渗滤液和磷量均减少,且二者的减少率都很接近,表明磷素淋失主要受通过土体的土壤水分控制。相对于深度小于80 cm的土层,供试土壤的粘化层有效地减少了土壤渗滤液和磷素淋失。各深度渗漏池渗滤液中的磷以可溶态为主,约占全磷的70%左右,颗粒磷约占30%。合理施肥并加强水分管理是土区减少磷素向土壤深层迁移的有效手段。     

土壤深度对塿土磷素淋失的影响

利用渗漏池设施,研究了冬小麦-夏玉米轮作条件下不同土壤深度对塿土磷素淋失的影响。种植8季作物结果表明,对深度小于80 cm的渗漏池,淋出土体的累积渗滤液量和累积全磷量随化学磷肥施用量的增加而减少;随土层深度的增加,淋出土体的渗滤液和磷量均减少,且二者的减少率都很接近,表明磷素淋失主要受通过土体的土壤水分控制。相对于深度小于80 cm的土层,供试土壤的粘化层有效地减少了土壤渗滤液和磷素淋失。各深度渗漏池渗滤液中的磷以可溶态为主,约占全磷的70%左右,颗粒磷约占30%。合理施肥并加强水分管理是塿土区减少磷素向土壤深层迁移的有效手段。     

施加PAM与CMC对土壤水分入渗与蒸发特征的影响

施加化学改良剂是改良土壤和提高农田水分有效性的重要途径,深入了解化学改良剂对土壤水分运动过程的影响是合理利用化学方法改良土壤的基础。通过开展室内土柱试验研究表施聚丙烯酰胺(PAM)和羧甲基纤维素钠(CMC)2种化学改良剂,分析不同施量的化学改良剂(PAM和CMC)对土壤水分入渗和蒸发特征的影响。结果表明:随着PAM和CMC施加量的增加,不同化学改良剂均降低了土壤水分入渗过程,抑制了土面蒸发过程。综合考虑不同化学改良剂的保水、抑蒸性能,施加CMC的减渗、抑蒸作用高于施用PAM,且CMC施量为0.08%的效果最佳。同等减渗、抑蒸效果下,CMC的施用量相对PAM的施用量更少。     

聚丙烯酰胺施用对碱土和非碱土水力传导度的影响

聚丙烯酰胺（PAM）可增加土壤结构的稳定性，但它对土壤水力传导能力的影响尚不清楚。通过室内土柱淋洗试验，研究了PAM施用量和施用方式对不同碱度土壤饱和水力传导度的影响。PAM施用量为0、1／5000、1／2000和1／1000（PAM与于土重之比），施用方式为混合施用和表面覆盖施用，土壤为碱土和非碱土两种。试验结果显示，在未施用PAM的条件下，非碱土水力传导度大于碱土。PAM混合施用显著地减小了土壤的稳定水力传导度，但它对碱土的影响程度大于对非碱土的影响。PAM覆盖施用降低了非碱土的稳定水力传导度；但碱土的稳定水力传导度随PAM施用量的增加先减小后增大。为了维持良好的土壤水力传导性能，应尽可能地减小PAM的施用量，或在非碱土地上采用混合施用而在碱土地上采用地表覆盖的施用方式。     

有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响

以有机肥、保水剂(聚丙烯酰胺PAM、高分子吸水树脂SAP和沃特)为供试材料,通过室内土柱模拟试验,研究有机肥配施保水剂对紫色黏土水分入渗及氮素淋溶的影响。结果表明:有机肥配施保水剂可有效增加土壤的保水保肥能力,是控制土壤水分和养分淋失的有效措施。单施有机肥和有机肥配施保水剂均降低了湿润锋运移深度和入渗速率。与对照相比,单施有机肥和有机肥配施保水剂处理的湿润锋运移深度降低了33.33%～46.49%,入渗速率降低了22.73%～31.82%,累计淋溶液体积降低了1.25%～6.78%。施用有机肥有一定增肥保肥能力,但随淋洗次数增加保肥能力逐渐降低,与对照相比,在持续淋溶条件下单施有机肥的硝态氮和全氮累计损失率分别升高了12.00%,17.51%。有机肥配施保水剂可有效减少氮素淋失量,降低氮素淋失率,提高土壤保肥能力。与施用有机肥相比,有机肥配施保水剂硝态氮损失率降低了35.49%～78.46%,全氮损失率降低了35.53%～71.85%,其中有机肥配施PAM处理保水保肥效果最好。     

微咸水入渗下施加PAM土壤水盐运移特性研究

土壤改良剂与微咸水灌溉相结合,对于合理开发利用微咸水、改善盐碱土结构及促进作物生长有着重要意义。基于一维垂直土柱积水入渗和水平土柱吸渗试验,研究了微咸水入渗条件下,不同聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施量(0、0.02%、0.04%和0.06%)对盐碱土水盐运移特性的影响。结果表明:(1)微咸水入渗条件下,施加PAM能够降低土壤入渗速率,增加土壤保水性能。(2)施加PAM对Philip及Kostiakov入渗模型参数有显著影响,在PAM施量0.04%时,吸渗率S和经验系数K最小,而经验指数β最大。(3)在PAM施量为0.04%时,土壤饱和体积含水量最大,BrooksCorey模型进气吸力hd增加了15.30%,土壤持水性能显著提高;土壤水分扩散率最小,水分分布最均匀。(4)施加PAM能够显著提高土层的持水效率和微咸水的淋洗效果,在PAM施量为0.04%时,土层持水效率最高,盐分淋洗量最大。     

抚仙湖流域有机-常规种植菜地土壤磷素淋溶模拟研究

利用3种不同高度的土柱,对有机-常规种植菜地土壤进行了磷素淋溶模拟研究,结果表明：有机种植菜地土壤磷素淋溶量远高于常规种植菜地土壤,不同高度土柱在模拟780 mm降雨量条件下,前者磷素淋溶平均水平是后者的26倍左右。灌溉不仅降低了不同土壤有效磷含量,而且使土壤磷素吸附解吸特征发生明显改变。此外,田间监测结果显示,有机种植对地下水磷素水平的提高明显大于常规种植。可见,有机种植中土壤磷素由淋溶进入地下水体相对于常规种植风险更大,有机种植业的发展必须采取必要措施,减缓土壤磷素淋溶流失。     

施用土壤改良剂对磷素流失的影响研究

以滇池设施农业土壤和坡耕地土壤为研究对象,采用外源施用土壤改良剂（硫酸亚铁FES,硫酸铝ALS,聚丙烯酰胺PAM）和土壤消毒剂（五氯硝基苯PCNB）的办法,在不同解吸时间和解吸类型的条件下,研究了土壤改良剂对土壤解吸过滤液中总磷（TP）和可溶性总磷（TDP）的浓度变化影响。研究显示：无论是在连续解吸（2 ~ 10 h）的长时间情况下,还是在两种解吸类型（2 h强度解吸和6 h连续解吸）的情况下,除PCNB外,FES,ALS和PAM都可以显著降低两种土壤过滤液中TP浓度（p＜0.05）。并且发现FES和PAM在连续解吸情况下,对设施农业土壤过滤液中TDP浓度变化具有显著影响,且在两种解吸类型下,还可以均显著降低两种类型土壤中的TDP浓度。野外田间试验表明：施加改良剂后,径流雨水中TP和TDP值也得到明显降低,FES,ALS和PAM的施用对降低P素流失具有明显的效果。可见,无论从解吸持续时间、解吸类型还是土壤类型方面看,FES和PAM都具有显著的防控P素流失的效果,适宜在滇池流域设施农业和坡耕地等土壤中应用。     

聚丙烯酰胺改性生物质炭对盐碱化土壤盐分洗脱的影响

为了提升生物质炭对滨海盐碱土壤盐分的洗脱效率,以海兴县盐碱土为研究对象,利用聚丙烯酰胺(PAM)、小麦秸秆生物质炭(BC)、黏土矿物(M)等材料制备聚丙烯酰胺改性生物质炭(PAM-BC),通过室内模拟淋溶试验研究对比不同环境材料对盐碱土盐分的洗脱效果。结果表明,相比于CK处理,PAM、BC和PAM-BC、CaSO₄(CS)处理均显著增加土壤盐分洗脱量,其中PAM-BC处理下增幅最高,达到12.3%。进一步对淋洗液中主要盐分离子分析,添加PAM-BC显著促进土壤Na⁺和Cl^-的洗脱,增幅分别为11.0%～27.3%和17.8%～42.3%。主成分分析表明,PAM-BC增强对主要盐分离子的洗脱效果。土柱淋溶结束后,PAM-BC添加处理土壤全盐量比其他处理显著降低6.0%～16.7%。此外,土壤水分特征曲线表明,添加PAM-BC提升盐碱土壤的保水性。研究结果可为聚丙烯酰胺改性生物质炭应用于滨海盐渍化土壤的降盐改土提供理论依据。     

PAM与PG对土壤水分蒸发的影响

干旱地区地表蒸发引起土壤水的散失是造成作物低产的重要原因之一。聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)是效果良好的土壤结构改良剂,用于改良土壤结构,可能影响土壤水分的运动/输运及蒸发过程。本研究以不同PAM与PG用量的组合,定量研究这两种土壤结构改良剂用量对土壤水分蒸发的作用效果及其作用机理。在实验室人工气候箱内,采用不同的土柱高度(10,20,30cm)、PAM用量(0、1、2、4gm-2)、及PG用量(0、200、400、800gm-2),在温度为恒定(15、25、25℃)、相对湿度为(50±2)%的条件下,用称重法逐日测量各处理的土壤蒸发动态过程。实验结果表明,土壤结构改良剂对蒸发确有抑制作用,且随着PAM用量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均有所降低;而PG的作用效果则不同,表现为随着PG用量的增加,累积蒸发量有所增加,且这种差异随着用量渐趋明显,而蒸发失水比在各PG用量间差异不显著。