低分子量有机酸对土壤磷组分影响的Meta分析

【目的】过量施用磷肥导致土壤磷素累积,全磷含量升高,但是有效磷含量往往较低。低分子量有机酸能活化土壤难溶性磷、提高土壤磷素有效性,已成为研究热点之一。为探索提高土壤磷素有效性的途径,本文综合分析了低分子量有机酸对不同类型土壤磷组分的影响,为低分子量有机酸的合理施用和土壤有效磷的提升提供理论依据。【方法】通过收集近30年(1990—2018年)来国内外发表的低分子量有机酸活化土壤磷的文章,建立了831组包含“有效磷(available-P)”相关内容的数据库。基于Meta分析(Meta-analysis),定量研究了不同土壤pH、全磷、有效磷含量、不同培养方式和培养时间及不同酸种类(苹果酸、柠檬酸及草酸等)和浓度等条件下,低分子量有机酸对土壤有效磷含量的影响。【结果】检索论文中的低分子量有机酸添加浓度在0~1 mol/L范围内。与不施低分子量有机酸的对照相比,低分子量有机酸可使土壤中钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷和有机磷含量分别降低27.1%、21.3%、15.5%、8.22%、5.42%,有效磷含量增加213%。石灰性土壤中,低分子量有机酸可将难溶性八钙磷(Ca8-P)、十钙磷(Ca10-P)转化为可吸收态的二钙磷(Ca2-P),Ca8-P、Ca10-P含量分别降低8.36%、11.8%,而Ca2-P含量增加7.90%。在全磷含量<1 g/kg和有效磷含量<20 mg/kg的低磷土壤中,低分子量有机酸分别能使有效磷含量增加331%和343%,增磷效果分别比对应的全磷含量≥1 g/kg、有效磷≥20 mg/kg的高磷土壤高107%和189%。在酸性(pH<6)和中性(pH 6~8)土壤中,低分子量有机酸分别能提高土壤有效磷含量329%和320%,在碱性(pH>8)土壤中其增磷效果仅为56.9%。低分子量有机酸活化难溶性磷具有速效性和时效性,培养第1天土壤有效磷含量可增加257%,之后持续增加,在第10~20天达到最高值372%,20天后增磷效果持续减弱。振荡培养试验条件下,低分子量有机酸能使土壤有效磷含量增加334%,高于常规培养试验294%。当低分子量有机酸的添加浓度低于90 mmol/L时,酸浓度越高,其提升土壤磷有效性的效果越好。在所用的低分子有机酸中,草酸和柠檬酸提升磷有效性的效果较好,分别能增加有效磷含量288%和185%。【结论】低分子量有机酸活化土壤难溶性磷的效果受到土壤pH、全磷和有效磷含量的影响,也与添加的有机酸类型和浓度及添加的时间有关。低分子量有机酸提升土壤磷有效性的效果,在酸性和中性且全磷含量较低的土壤中较好。在低分子量有机酸添加量<90 mmol/L范围内,提升效果随添加量的增加而增加。作用的最佳效果出现在添加后的10~20天。添加草酸和柠檬酸对土壤有效磷的提升效果较好。

长期施磷黑土中磷的吸附–解吸特征及其影响因素

【目的】比较长期不施磷与施磷黑土对外源磷的吸附–解吸特征,为黑土区磷素管理提供理论基础。【方法】供试黑土长期定位试验位于吉林省公主岭市,始于1990年。2018年选择其中不施肥(CK),施氮钾肥(NK),施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾+有机肥(NPK+M)4个处理小区,采集0—20、20—40和40—60 cm土层的土壤样品,分析了土壤理化性质,采用恒温平衡法测定了土壤磷的吸附–解吸特征,并由此计算得到磷最大吸附量(Q)、吸附亲和力常数(K_(Q))、最大缓冲容量(MBC)、磷吸附饱和度(DPS)、最大解吸量(D_(m))和解吸率(D_(r))。【结果】随着平衡溶液中磷浓度的增加,磷的吸附量与解吸量均呈先快速增加后逐渐趋于平衡的过程。与不施磷处理(CK和NK)土壤相比,施磷处理(NPK、NPK+M)减少了磷的吸附量,增加了磷的解吸量。与不施磷处理相比,施磷处理在0—60 cm剖面上的Q和MBC值分别降低了4.94%~63.46%和15.90%~75.18%,Dr值增加了8.52%~474.0%,以NPK+M处理变化量最大。施磷处理比不施磷处理在0—60 cm土壤剖面上全磷和有机质含量分别增加了34.40%~145.5%和12.77%~50.07%,游离态铁铝氧化物(Fe_(d)+Al_(d))含量降低了5.14%~11.35%。冗余分析表明,不施磷处理土壤的有机质、Fe_(d)+Al_(d)和全磷,以及施磷处理中的Fe_(d)+Al_(d)、络合态铁铝氧化物(Fe_(d)+Al_(d))、pH和有机质是影响磷吸附解吸特征参数的主要土壤因子,分别解释了不施磷和施磷处理全部变异的77.59%和90.62%。土壤有效磷(Olsen-P)与磷吸附饱和度(DPS)相关关系表明,所研究的黑土DPS环境界限值为8%左右,NPK+M处理中3个土层的DPS值(由Mehlich-3浸提的磷、铁和铝计算)为7.77%~25.96%,DPS值(由Olsen-P和Q计算)为17.24%~24.75%,均高于此环境界限值,具有磷素流失的风险。【结论】长期施磷降低了黑土对外源磷的吸附量,增加了磷解吸量。长期不施磷肥,土壤对磷的吸附和解吸主要受有机质、游离态铁铝氧化物的影响。而长期施肥,特别是有机肥与化肥配合处理,土壤中游离态和络合态铁铝氧化物、有机质及pH是影响磷吸附解吸特征的主要因素。

硫酸铵与腐植酸及改性腐植酸配施对氨挥发的影响

通过室内连续培养试验,研究了石灰性褐土中硫酸铵与不同用量及改性腐植酸(HA)配施对氨挥发及氮素形态转化的影响。试验设置6个腐植酸用量处理,分别为CKⅠ、ASNⅠ(硫酸铵Ⅰ)、ASNⅠ+5%HA、ASNⅠ+10%HA、ASNⅠ+15%HA、ASNⅠ+20%HA(5%、10%、15%、20%为腐植酸占硫酸铵施用量的百分比)和6个改性腐植酸处理,分别为CKⅡ、ASNⅡ(硫酸铵Ⅱ)、ASNⅡ+W0、ASNⅡ+W400、ASNⅡ+W600、ASNⅡ+OHA(W0、W400、W600分别为含水量0%、400%、600%的改性腐植酸,OHA为干燥+过氧化氢氧化处理的改性腐植酸)。结果表明:培养32 d后,与单施硫酸铵处理(ASNⅠ)相比,ASNⅠ+10%HA~ASNⅠ+20%HA处理可以抑制氨挥发,其中ASNⅠ+20%HA处理抑制效果最佳,日平均氨挥发速率降幅为5.07%。腐植酸经不同改性处理后,按硫酸铵用量的20%与硫酸铵配施培养32 d后,与单施硫酸铵处理(ASNⅡ)相比,ASNⅡ+W400与ASNⅡ+W600处理加剧了土壤氨挥发,土壤氨挥发总量分别增加了50.69%和57.64%;ASNⅡ+OHA处理则明显抑制了土壤氨挥发,氨挥发总量降低了7.84%、日平均氨挥发速率降低了7.66%。分析土壤氨挥发累积量与土壤中硝态氮、铵态氮含量的相关性,氨挥发累积量与土壤硝态氮含量呈负相关。研究结果表明,硫酸铵辅以20%用量且经干燥+过氧化氢氧化改性的腐植酸处理可以有效抑制石灰性褐土中氨挥发损失,提高硫酸铵氮素利用率,有利于实现硫酸铵的高效资源化利用。

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 Ca_(10)-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 Ca_(8)-P,Fe-P,and Ca_(10)-P in fluvo-aquic soil;and in Ca_(2)-P,Ca_(8)-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(Ca_(2)-P)and moderately labile Pi(Ca_(8)-P,Fe-P,Al-P),the Ca_(10)-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.

金萃取技术的优化及新设备的集成研究

随着社会经济与科技的飞速发展,市场对黄金纯度的要求愈发严格。为满足市场需求,对金萃取技术的优化及新设备集成进行了研究,探求了上悬式氟材料离心萃取器萃金技术可行性和创新集成,确定了大流量萃金相比并优化了DBC再生与平衡。研究表明在萃取相比O/A=1:2.5,DBC流量为280L,频率为30Hz的前提条件下,将大流量萃金技术与上悬式氟材料离心萃取器配合,可有效提升金的萃取效率,此外,多次循环使用DBC还可采用20%的氢氧化钠再生,2mol/L盐酸平衡来恢复其萃取效率以满足生产需求。