不同有机酸对石灰性土壤磷的活化效应及机理

【目的】添加低分子量有机酸是活化土壤难溶性磷有效途径。比较研究几种低分子量有机酸及其组合对土壤磷的活化性能,为土壤磷的高效利用提供依据。【方法】低磷和高磷石灰性土壤选自新疆石河子,设置5个低分子有机酸添加处理:草酸、柠檬酸、黄腐酸、柠檬酸+草酸、草酸+柠檬酸+黄腐酸处理,和一个0.01mmol/L KCl对照。采用吸附平衡实验法测定土壤磷的吸附量;采用土壤吸附动力学实验法测定土壤磷的解吸动力学。采用常规和灭菌土壤培养方法,通过连续浸提法研究低分子有机酸及其组合对磷组分动态转化的影响和pH对磷的活化效应。【结果】Langmuir与Elovich模型均可较好地拟合土壤对磷的吸附热力学(R^(2)=0.852~0.994)与吸附动力学过程(R^(2)=0.882~0.975)。低磷土壤的最大吸附量(Q_(max))、最大缓冲容量(MBC)、吸附力常数(K_L)和吸附速率(b)均高于高磷土壤,表明低磷土壤对磷的吸附更强。低分子量有机酸添加均降低了Q_(max)、MBC和b。草酸对Q_(max)和MBC的降幅最大,低磷土壤降幅分别为28.5%和74.9%,高磷土壤分别为14.7%和73.3%。柠檬酸对低磷土壤的b值降幅最大(80.9%),草酸对高磷土壤的b值降幅最大(22.0%)。与CK相比,草酸添加显著提高了Olsen-P含量,草酸+柠檬酸效果次之,黄腐酸对磷的活化效果最差。不灭菌培养条件下,草酸和草酸+柠檬酸处理低磷土壤的Olsen-P含量分别增加了42.6%和18.5%,高磷土壤分别增加了27.3%和1.01%;草酸和草酸+柠檬酸处理的活性磷组分Resin-P在低磷土壤中分别增加了80.9%和77.4%,在高磷土壤中分别增加了79.5%和72.8%;非活性磷组分Di HCl-P在低磷土壤中分别降低了8.87%和5.89%,在高磷土壤中分别降低了8.83%和5.54%;Con HCl-P在低磷土壤中分别降低了25.1%和12.9%,在高磷土壤中分别降低了16.9%和5.30%。柠檬酸处理的Resin-P在低磷和高磷土壤中分别增加了70.2%和79.5%,而NaOH-P则分别降低了14.8%、26.3%,说明草酸、草酸+柠檬酸促进了非活性磷向活性磷组分的转化,柠檬酸则促进了中活性磷向活性磷组分的转化。土壤灭菌培养各处理磷组分含量与不灭菌培养无显著差异,说明微生物对有机酸活化土壤磷的效应无显著影响。不论是否灭菌,土壤Olsen-P含量的增加与pH降低呈负相关,因此致酸效应不是小分子有机酸活化土壤难溶性磷的主要机制。【结论】小分子有机酸通过与磷竞争吸附位点或进行螯合反应活化土壤磷,而不是通过致酸效应或激发磷活化相关的微生物。3种小分子有机酸相比,草酸活化磷的效果最大,其次是柠檬酸、黄腐酸,单一有机酸的活化效果大于有机酸组合。

淹水对石灰性土壤无机磷形态转化的影响

【目的】磷肥施入土壤后大部分转化为与铁氧化物关系密切的Fe-P和O-P,而淹水后土壤中铁的氧化还原过程可能影响与铁氧化物结合的磷的形态及有效性的变化。研究不同施磷处理下淹水土壤Fe(II)、无机磷组分等的变化,以期明确淹水后土壤无机磷形态及磷有效性变化及其与铁氧化还原过程的关系。【方法】用不施磷土壤(P0)和连续6年施用P 180 kg/hm^(2)的土壤(P180)进行室内模拟培养试验。将土壤装于西林瓶内,加水模拟淹水条件,西林瓶密封后,分别在避光或者光照条件下,于(30±1)℃恒温培养40天。测定供试土壤以及淹水培养土壤中的速效磷、无机磷以及不同形态无机磷组分含量,测定培养过程Fe(II)的动态变化,以探讨磷形态转化与铁氧化还原过程的关系。【结果】施用磷肥显著增加土壤中的速效磷含量和无机磷总量,P0处理土壤速效磷含量为(7.65±1.65)mg/kg,P180处理土壤速效磷含量高达(33.5±2.01)mg/kg。施入土壤中的磷只有很小部分以Ca_(2)-P存在,主要以Ca_(10)-P、Ca_(8)-P、Al-P和Fe-P形态存在。避光淹水培养后,土壤速效磷含量增加,P0和P180处理土壤速效磷含量的增量分别为8.44、2.95 mg/kg。淹水培养降低了土壤Ca_(8)-P含量,提升了Fe-P、O-P、Al-P含量。光照和避光条件下P180处理土壤中Ca_(8)-P含量分别降低106.8、156.2 mg/kg,Fe-P含量分别增加23.4、47.0 mg/kg,O-P含量分别增加64.1、92.9 mg/kg,Al-P含量分别增加38.8、34.7 mg/kg,避光时Ca_(8)-P降幅以及Fe-P和O-P的增量均大于光照条件下。避光条件下,铁还原量和还原最大速率与Ca_(8)-P变化量之间存在显著负相关关系,与Fe-P、O-P增量之间存在显著正相关关系。【结论】淹水条件下,石灰性土壤中的Fe(Ⅲ)还原形成Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)混合物,增加了铁氧化物的比表面积和磷吸附点,可促进Ca_(8)-P向O-P、Fe-P和Al-P转化。光照降低了Fe(Ⅲ)的还原量,可能是Ca_(8)-P向O-P、Fe-P和Al-P转化率低的原因之一。