酸化与富磷对农田土壤硅有效性的影响

目前,大量农田土壤及其生态功能正经受着土壤酸化的严重威胁,而土壤pH深刻影响着土壤中硅、磷养分的移动性及两者间的相互作用。关于硅肥施用可有效提升土壤磷素植物有效性的研究已有大量报导,但在农业集约化生产区,土壤磷素已大量累积的背景下,磷富集对土壤硅移动性与有效性的影响及其机制尚不清楚。选取2种不同有效硅水平的农田土壤(低有效硅土壤LASi:有效硅28.20 mg·kg^(–1);高有效硅土壤HASi:有效硅253.6 mg·kg^(–1)),通过等摩尔浓度硅磷竞争吸附试验、土壤培养试验等,探究人工酸化与磷添加对土壤硅吸附性能与移动性的影响及其机制。结果表明,酸化土壤pH在3.5~8.0范围内,当硅与磷等摩尔浓度同时添加时,磷的存在会降低硅的吸附,各相应pH的LASi与HASi 2种土壤对硅的吸附量分别降低26%~74%、31%~84%。这说明,土壤对磷的吸附大于对硅的吸附。设置土壤pH3.5~8.0范围内,降低pH可降低土壤对硅的吸附;磷添加降低土壤硅吸附的效应,在高pH条件下更为显著。土壤酸化与磷添加降低了土壤对硅的吸附,降低了土壤有效硅(HOAc-NaOAc-Si)水平;不同类型土壤移动性硅(CaCl_(2)-Si)水平对酸化与磷添加的响应不同,具体机理尚需进一步研究。

酸化与富磷影响农田土壤硅的移动性

硅是水稻等禾本科作物生长发育不可或缺的营养元素,pH影响着土壤中硅的有效性和形态转化,而土壤磷与硅之间存在明显的竞争吸附效应。以常年水稻-瓜/菜轮作农田土壤为研究对象,进行等摩尔硅磷竞争吸附试验、土壤培养试验和硅分组试验,模拟探究土壤酸化和磷富集对土壤硅的有效性及移动性的影响,以期为农田硅、磷养分管理提供一定的理论依据。结果表明,在pH 3.5~6.4范围内,同时加入等摩尔浓度的硅和磷时,磷的存在会抑制土壤吸附硅,使土壤对硅的吸附量降低78%~350%。土壤对硅的吸附小于对磷的吸附,磷的添加导致了土壤中硅的解吸。土壤酸化和磷添加均降低了土壤对硅的吸附,且在pH较高时添加磷对降低土壤吸硅的效果更为显著。土壤酸化降低了可移动态硅、吸附态硅、有机结合态硅和铁铝锰(氢)氧化物结合态硅的含量,但增加无定形态硅含量。与pH 6.4相比,酸化使可移动态硅和吸附态硅含量分别降低了22.47%~54.32%、10.72%~33.40%;磷添加使可移动态硅含量增加了4.07%~9.40%,吸附态硅含量降低了1.19%~3.53%。pH可调控土壤硅的溶解与吸附-解吸过程,从而影响土壤硅的移动性;磷富集促进土壤吸附态硅的解吸,进而增强土壤硅的移动性。

不同水肥管理与耕作措施对涝渍灾后稻田土壤养分和水稻产量的影响

【目的】针对环鄱阳湖受涝地区洪涝过后稻田水土环境质量退化的情况,研究不同水肥管理与耕作措施对涝渍灾后稻田水稻产量及土壤pH值与土壤养分含量变化的影响,以期为鄱阳湖区涝渍灾后稻田水肥管理与合理耕作提供理论依据和技术支撑。【方法】以涝渍灾后稻田土壤为研究对象,采用水稻盆栽试验,设2种耕作深度(18 cm T0、22 cm T1)与灌溉方式(常规淹灌W0、间歇灌溉W1)和3种施肥方式(稻草还田+单施化肥CK、稻草还田+化肥配施土壤调理剂F1、稻草还田+化肥配施炭基肥F2),共组成12个处理,研究不同农艺措施对水稻产量及其构成、干物质积累量及土壤pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾养分含量的影响。【结果】对于水稻产量,间歇灌溉处理高于常规淹灌处理,耕作深度22 cm处理高于18 cm处理。其中,耕作深度18 cm条件下,F1+W1T0、F2+W1T0和F2+W0T0处理间的水稻产量差异不明显,却显著高于处理CK+W0T0,增幅分别为67.71%、63.02%和59.53%;耕作深度22 cm条件下,F1+W1T1处理水稻产量最高,显著高于处理CK+W1T1,增幅为21.56%;此外,F2+W0T1处理的水稻产量显著高于F1+W0T1处理和CK+W0T1处理,增幅分别为25.59%、17.66%。增施炭基肥后水稻干物质积累总量显著高于增施土壤调理剂处理和单施化肥处理。与单施化肥相比,增施土壤调理剂能显著提升土壤pH值,增加了0.43~0.72个单位;而增施炭基肥对土壤pH值的提升效果不明显。对于土壤养分含量,F2+W1T1处理较CK+W1T1处理有所提高,显著提高了土壤速效钾和有效磷的含量,增幅分别为34.72%、69.64%,而对土壤全氮、有机质、碱解氮的含量影响不显著。【结论】在保持翻耕深度为22 cm的基础上,采用稻草还田配施化肥与炭基肥,并结合间歇灌溉措施能够改善涝渍灾后稻田土壤质量和提高水稻产量。

不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素。本研究以不同粒径(0.25~1 mm、0.075~0.25 mm、<0.075 mm)油菜秸秆生物炭(SBC)和鸡粪生物炭(MBC)分别与两种土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验,结合土壤磷吸附相关性质,评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响。结果表明:在水体系中,3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为<0.075 mm(43125、20083 mg·kg^(-1))>0.075~0.25 mm(37376、13199 mg·kg^(-1))>0.25~1 mm(27749、12251 mg·kg^(-1));在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小。与无生物炭处理相比,添加SBC提高了土壤对磷的最大吸附量(S_(max)),增幅为236.8%~755.7%,并降低了土壤磷解吸率;添加MBC的S_(max)增幅较SBC低,但提高了土壤磷解吸率(增幅为7.2%~295.9%)。两种生物炭处理均显著增加了土壤总磷、速效磷和交换性钙、镁含量,其中SBC处理交换性钙、镁含量增幅为64.0%~257.1%,MBC处理增幅为39.1%~205.3%,且土壤交换性钙、镁含量与S_(max)呈极显著正相关。综上,生物炭粒径对土壤磷吸附性能的影响较小,提高土壤对磷吸附性能的关键因素是生物炭施入后带入的钙、镁;油菜秸秆生物炭对土壤磷吸附能力强,适用于提高富磷土壤对磷的固持能力,减少盈余磷素的流失;而鸡粪生物炭更适于改善低磷水平土壤,提高有效磷含量。