等有机质■土有效磷和无机磷形态的关系

【目的】在有机质含量相同的土壤上探讨土壤无机磷组分对有效磷的贡献,为合理的磷肥管理提供决策依据。【方法】采集并筛选陕西关中平原冬小麦-夏玉米种植区土有机质含量相近(10.03—10.68 g·kg-1),有效磷含量梯度(平均分别为10.73、18.06、20.61、24.01、30.73、43.69和58.58 mg·kg-1)的土壤样品,采用蒋柏藩-顾益初改进的Chang和Jackson无机磷分级方法进行磷组分测定。【结果】西北冬小麦-夏玉米种植区耕层土壤的无机磷以钙磷为主,约占无机磷总量的66.67%,其中磷酸二钙(Ca2-P),磷酸八钙(Ca8-P)和磷灰石(Ca10-P)分别占2.80%、16.80%和47.09%;铝结合的磷酸盐(Al-P),铁结合的磷酸盐(Fe-P)和闭蓄态磷酸盐(O-P)分别占16.28%、5.23%和11.81%。随着Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Al-P、Fe-P和O-P含量的增加,Olsen P呈显著线性增加;磷活化系数(土壤有效磷与全磷之比,PAC)与Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P和O-P呈显著线性正相关关系。通径分析结果表明,该区域土壤无机磷对土壤有效磷(Olsen P)的贡献依次为Ca2-P(0.974)>Al-P(0.186)>Ca8-P(0.182)>Fe-P(0.150)>Ca10-P(0.007)>O-P(-0.074),各形态无机磷对磷活化系数(PAC)的贡献为:Ca2-P(0.768)>Al-P(0.082)>Ca8-P(0.071)>Fe-P(-0.018)>Ca10-P(-0.055)>O-P(-0.388),与土壤磷组分对有效磷的贡献大体一致。逐步回归分析结果表明,Ca2-P和Ca8-P对Olsen P贡献最大,但仅Ca2-P对PAC的贡献最大。【结论】在有机质相同或相近条件下,Ca2-P是陕西关中平原小麦-玉米种植区土最有效的磷源。土壤磷有效性的提高主要通过增加高有效性的磷形态比(例如Ca2-P)和缓效磷形态(如Ca8-P、Al-P),降低土壤中有效性极低的Ca10-P的比例来实现的。由此看来,关中平原长期施用磷肥土壤磷仍主要以有效性相对较高的磷素形态存在。

冬小麦-夏玉米体系磷效率对鴥土磷素肥力的响应

【目的】研究鴥土区冬小麦-夏玉米轮作体系磷肥利用效率(PUE)和土壤肥力(磷素)的关系,可以界定土壤磷素的最佳管理范围及合理施磷量,为实现作物高产和减少磷素损失提供理论依据。【方法】采取鴥土长期定位试验5个不同磷素水平的土壤,有效磷含量依次为3.90 (F1)、15.00 (F2)、23.60 (F3)、35.70 (F4)和50.00(F5) mg/kg进行盆栽试验,供试作物为小麦‘小偃22’和玉米‘郑单958’。每个磷素水平土壤上设置5个施磷量(P2O5 0、30、60、90、120 kg/hm^2)。作物成熟后,收获地上部所有植株,晒干、脱粒后测定地上部生物量、籽粒产量,籽粒和秸秆样品粉碎后测定其含磷量。作物收获后均匀采集盆内土样约50 g/盆,风干并混匀后分别过1 mm和0.15 mm筛,测定土壤速效磷和全磷含量。计算冬小麦-夏玉米种植体系磷肥利用效率与土壤磷素水平的关系。【结果】F1土壤增施磷肥可显著提高小麦和玉米的籽粒产量,与P0相比,所有施磷处理小麦增产52.2%～119.7%、玉米增产94.7%～212.7%;F2、F3、F4和F5土壤磷肥增产效果不显著。经过两季作物种植,与P0相比,F2土壤施磷60 kg/hm^2、120 kg/hm^2和F5土壤施磷120 kg/hm^2显著提高了全磷含量,其他磷水平土壤全磷含量无显著变化;F1、F2、F3、F4和F5土壤施磷处理的土壤速效磷含量分别增加了-4.08%～434.69%、26.49%～112.77%、6.74%～48.24%、4.07%～43.65%和-4.84%～28.29%。冬小麦磷肥利用效率(PUE)与土壤Olsen-P之间呈显著的正相关关系(P <0.05),P30、P60、P90和P120线性关系决定系数分别达到0.996、0.899、0.760和0.820。夏玉米PUE在P30下随土壤磷素水平的提高呈二次抛物线形式增加,据此可得出在Olsen-P为12.32 mg/kg时PUE达到100%,当土壤速效磷为33.63 mg/kg时PUE达到最大值155.24%;在P60、P90和P120时,PUE随土壤Olsen-P含量上升而直线增加,Olsen-P分别达到12.22 mg/kg、16.64 mg/kg和14.39 mg/kg后维持在一个水平。整个冬小麦-夏玉米体系PUE随土壤速效磷的变化趋势和夏玉米类似,冬小麦(P30)和夏玉米(P30)总施磷量为P2O5 60 kg/hm^2时,可算出土壤速效磷为17.97 mg/kg时PUE达到100%;当速效磷达到40.11 mg/kg时,PUE达到最大值131.51%。在同一磷素水平土壤上,随施磷量增加,小麦和玉米PUE均显著降低,尤其是施磷量高于60 kg/hm^2后。【结论】关中鴥土区冬小麦-夏玉米体系,小麦季土壤速效磷应大致控制在17～40 mg/kg范围内,玉米季土壤速效磷控制在13～34 mg/kg范围内进行管理;整个冬小麦-夏玉米体系将土壤速效磷大概控制在17～40 mg/kg范围内,总推荐施磷量为P2O5 60～120 kg/hm^2为宜。

不同有机碳水平下(土楼)土磷的有效性及无机磷形态转化

【目的】在土壤Olsen-P和全磷含量基本接近但土壤有机碳水平呈梯度的陕西省关中平原(土楼)土上,研究有机碳对土壤各形态无机磷有效性及其形态转化的影响,为合理培肥土壤,有效利用土壤累积态磷提供理论依据。【方法】采集并选取了陕西省关中平原小麦-玉米种植体系下(土楼)土Olsen-P含量相近(平均含量范围17.41—18.72 mg·kg;),不同有机碳水平(有机碳平均含量分别为6.38、8.34、10.17、11.95、13.64和15.74 g·kg;)的土壤样品,采用蒋柏藩-顾益初改进的Chang和Jackson的石灰性土壤无机磷分级方法分别对土壤中各磷组分(二钙磷(Ca2-P)、八钙磷(Ca8-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和十钙磷(Ca10-P))含量进行测定。【结果】在陕西关中平原小麦-玉米种植区(土楼)土中,有机碳对土壤各形态磷素水平及形态转化起重要作用。随着有机碳含量的增加,土壤中Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、缓效磷库(Ca8-P、Al-P和Fe-P)和难利用磷库(O-P和Ca10-P)含量均显著增加(P≤0.05),Ca10-P相对稳定。有机碳含量与土壤活性磷库(Ca2-P)、缓效磷库(主要为Al-P)的相对含量(占无机磷总量的比例)呈极显著正相关关系,与难利用磷库(主要是Ca10-P)呈极显著负相关关系。土壤Olsen-P含量与难利用磷库含量呈显著正相关关系。【结论】在Olsen-P相近,全磷也基本相似的条件下,土壤有机碳促进了土壤中难溶态磷酸盐向缓效态磷库和活性态磷库的转化,提高了有效磷源占无机磷总量的比例,从而提高了土壤磷素有效性。研究结果表明可通过合理的措施培肥土壤,从而有效地促进土壤累积态磷的活化利用。

陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素特征

【目的】研究陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素分布特征及近30年农田土壤有效磷变化,对维持和提高土壤质量和土地生产力,合理施磷和减磷增效具有重要意义。【方法】利用2011年在陕西关中平原冬小麦/夏玉米种植区选择的10个典型县、区采集的458个土壤样本,通过与1980年土壤普查土壤有效磷含量数据的比对,分析近30年来陕西关中农田耕层土壤有效磷的变化及当前土壤磷库分布特征。【结果】30年来该区农田耕层土壤有效磷含量整体呈显著上升,宝鸡市、咸阳市和渭南市的平均有效磷含量分别为26.09、27.50和21.53 mg·kg-1,与第二次土壤普查有效磷含量结果相比,增幅分别达334.83%、276.71%和231.23%。高有效磷等级地块的比例均有大幅度增加,其中以有效磷含量15—30 mg·kg-1的增幅最大,有效磷含量<10 mg·kg-1的降幅最大。有效磷和无机磷总量分布呈现出西部(宝鸡市)和中部(咸阳市)高于东部(渭南市),而有机磷含量则相反。当前关中地区大面积土壤有效磷含量高于农学阈值,可满足作物高产时的磷素供应。同时,宝鸡、咸阳市土壤有效磷含量>37 mg·kg-1的累积分布概率超过20%,水溶性磷含量>2 mg·kg-1的累积分布概率超过22%,存在较高的水环境污染风险。【结论】长期集约化高强度种植条件下含磷肥料的过量施用显著提高了土壤有效磷含量。从保护环境和合理利用有限的磷资源角度考虑,应合理调控磷肥施用,做到因土施肥,因需供肥。

冬小麦–夏休闲体系作物产量和土壤磷形态对长期施肥的响应

【目的】研究土壤无机磷和有机磷组分变化,有助于选择和优化特定作物体系下不同肥料管理措施,提高磷资源效率。【方法】基于20年土冬小麦/夏休闲体系长期肥料定位试验,利用Tiessen-Moir磷素分级法,测定土壤无机磷和有机磷组分,并分析其与小麦磷吸收量、土壤磷表现平衡之间的关系。试验设7个处理:不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、氮钾化肥配施(NK)、磷钾化肥配施(PK)、氮磷化肥配施(NP)、氮磷钾化肥配施(NPK)和氮磷钾化肥配施有机肥(MNPK)。【结果】旱作条件下,20年长期NP、NPK和MNPK处理较CK、N、NK、PK处理显著提高了小麦籽粒产量,年平均增产在205～265 kg/hm2之间,以MNPK增幅最高。NP、NPK和MNPK处理较CK处理显著提高了小麦籽粒和秸秆吸磷量。PK、NP、NPK、MNPK处理较CK处理显著提高了树脂磷(Resin-P)、碳酸氢钠提取无机磷(NaHCO_3-Pi)、氢氧化钠提取无机磷(NaOH-Pi)、浓盐酸提取无机磷(C.HCl-Pi)和残余磷(Residual-P)含量,显著降低了碳酸氢钠提取有机磷(NaHCO3-Po)和氢氧化钠提取有机磷(NaOH-Po)含量。PK、NP、NPK与CK相比,对稀盐酸提取无机磷(D.HCl-Pi)、浓盐酸提取有机磷(C. HCl-Po)含量影响不大,而MNPK显著提高了D. HCl-Pi和C. HCl-Po含量。N、NK处理较CK显著增加了Residual-P和C. HCl-Po,显著降低了NaHCO3-Po和NaOH-Po,对Resin-P、NaHCO_3-Pi、NaOH-Pi、C.HCl-Pi和D.HCl-Pi含量没有影响。与试验初始时相比,长期施用化学磷肥和有机肥主要增加了土壤中可利用态无机磷的比例,降低了残余态磷和有机磷的比例。土壤中Resin-P、NaHCO_3-Pi和C. HCl-Pi与小麦磷吸收量之间呈显著正相关关系。磷素盈余显著增加了D. HCl-Pi、Resin-P和NaHCO_3-Pi的含量。【结论】供试土壤条件下,NP、NPK和MNPK三种平衡施肥措施都不仅有利于作物增产,而且有利于保持高比例的土壤有效磷库。