油菜磷素吸收和土壤生物有效性磷对碳、磷添加的响应

【目的】研究不同磷水平紫色土中油菜磷素吸收以及土壤生物有效性磷含量对外源碳、磷的响应,挖掘不同磷水平条件下,碳、磷提高土壤磷素有效性的潜力。【方法】供试高磷土壤取自蔬菜地,有效磷、全磷含量分别为163.23 mg/kg、1.72 g/kg,低磷土壤取自粮田,有效磷和全磷含量分别为3.93 mg/kg、0.31 g/kg。油菜盆栽试验设置不加碳不加磷(CK)、添加磷(+P)、添加碳(+C)、加碳加磷(+C+P)4个处理,碳源为葡萄糖,磷为磷酸二铵。油菜种植30天后,测定油菜地上部生物量、磷含量,土壤微生物量磷(MBP)含量和磷酸酶活性,并采用基于生物有效性磷的分级方法(BBP法)测定土壤中CaCl_(2)-P、Citrate-P、Enzyme-P、HCl-P含量。【结果】低磷土壤中,+P、+C+P处理油菜地上部生物量分别较CK处理提高了239%、120%,地上部磷含量分别提高了71.43%、58.33%,而高磷土壤中,添加碳、磷(+P、+C、+C+P)对油菜的生长无显著影响,但提高了油菜地上部磷含量,+P、+C、+C+P处理分别比CK处理高出30.55%、33.45%、42.52%。与CK处理相比,低磷土壤中添加碳、磷对Enzyme-P提升最大,平均提高了2.76倍,+P、+C+P处理的CaCl_(2)-P含量分别增加24.76%、27.72%,+C处理显著提高了Citrate-P含量,添加碳、磷(+P、+C、+C+P)对HCl-P均未产生显著影响;高磷土壤中+P、+C、+C+P处理降低了土壤中的CaCl_(2)-P含量,以+C处理下降最为显著,比CK处理减少了34.45%,而Citrate-P、Enzyme-P、HCl-P含量均有所增加,其中+P、+C、+C+P处理的Citrate-P含量相较于CK处理分别显著增加了12.50%、17.43%、24.47%。低磷土壤+P、+C、+C+P处理的土壤MBP、酸性磷酸酶活性分别较CK处理提高了28.80%~59.39%、5.96%~6.69%,而高磷土壤的MBP和酸性磷酸酶活性只对+C、+C+P处理有所响应,MBP含量相较于CK处理分别提高了35.65%、37.08%,酸性磷酸酶活性分别提高了5.33%、7.76%。【结论】低磷土壤中添加磷有利于油菜的生长,在高磷土壤中,添加磷只能增加油菜地上部磷的奢侈吸收,对生物量无促进作用。低磷土壤添加磷、碳均可提升土壤磷的生物有效性,而高磷土壤磷的生物有效性对外源碳的响应更显著。因此,低磷土壤中应同时添加碳、磷提高磷肥的效应,而高磷土壤应补充有机碳提升土壤中磷的生物有效性。

外源磷添加会增加不同年限稻田磷素生物有效性

为明确不同数量外源磷添加对稻田磷生物有效性组分的影响,以江西鹰潭孙家小流域内新稻田(NP,2~3 a)、中期稻田(MP,20~30 a)和老稻田(OP,400~500 a)为研究对象,基于不同浓度外源磷[0(CK)、125(P1)、250(P2)、500(P3)、625(P4)、750(P5)mg·kg^(-1)(以P计)]添加的淹水培养实验(0~80 d),采用模拟生物活化的磷素分级方法(BBP法),分析了淹水条件下外源磷添加后稻田BBP组分磷的增量(Δ)动态变化,探讨了各组分磷增量的相关关系及影响因素。结果表明:淹水条件下,稻田有效磷(Bray-P)及BBP组分磷增量随磷添加量的增加而显著增加。BBP组分磷增量由小到大依次为:氯化钙磷增量(ΔCa-P)、酶提取磷增量(ΔEn-P)、柠檬酸磷增量(ΔCi-P)、盐酸磷(ΔHC-P)。培养15天时,新稻田ΔCa-P与ΔCi-P达到最大值;培养60天时,中期稻田ΔCa-P、ΔEn-P、ΔHC-P及ΔBray-P达到最大值;而老稻田中各组分磷随时间变化不明显。通径分析表明:外源添加磷对新稻田和老稻田ΔBray-P有显著直接正效应。外源磷添加虽能显著增加稻田磷素生物组分有效性,但其增量最大值的出现时段不同,新稻田与中期稻田中生物有效磷增量最大值分别出现在磷添加后的第15天与60天,因此,适时适量地施用磷肥对稻田磷素肥力提升与稻田磷素流失风险管控具有重要意义。

水稻根际和非根际土磷酸酶活性对碳、磷添加的响应

【目的】研究外源养分添加对稻田土壤磷酸酶活性影响的特征,明确水稻根际和非根际土壤胞外磷酸酶活性对碳、磷添加的响应过程,为稻田土壤水肥管理,实现农业可持续利用提供理论指导。【方法】选取湖南长期种植水稻的典型缺磷水稻土,进行盆栽试验。试验设置4个处理,分别为不添加碳磷(CK)、添加碳(C)、添加磷(P)和添加碳磷(CP)。采用96微孔荧光法测定根际土与非根际土的酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)活性,同时基于生物可利用性的磷分级方法(BBP法)测量4种磷组分(Ca Cl2-P、Citrate-P、Enzyme-P和HCl-P),探讨碳、磷添加对4种生物有效性的磷组分的影响和土壤磷酸酶活性的响应特征。【结果】与CK相比,C、P添加和CP配施处理水稻地上部分生物量分别增加29.76%、84.03%和87.94%(P<0.05),地下部分生物量分别减少20.13%、增加57.49%和56.53%(P<0.05);植物全磷(TP)含量与生物量变化规律一致,C、P和CP添加处理地上部分TP含量比CK分别增加57.23%、95.21%和95.91%(P<0.05),地下部分TP含量比CK分别减少26.12%,增加45.45%和38.01%(P<0.05)。根际土pH、NH_4^+-N和Olsen-P的含量低于非根际土,CP配施处理中根际土微生物量磷(MBP)含量高于非根际土;碳、磷添加对4种基于生物有效性磷组分具有显著调控作用(P<0.05);Olsen-P和MBP与ALP呈极显著负相关(P<0.05),与ACP无显著相关性,表明微生物对速效养分利用明显。冗余分析表明非根际土壤中的酶活性变化主要受Olsen-P、MBP、Ca Cl2-P和Citrate-P含量影响;而土壤中含水量、pH、NH_4^+-N、根系生物量、HCl-P和Enzyme-P含量主要影响水稻根际土壤中的酶活性。【结论】P和CP配施处理能提高缺磷水稻土微生物活性,显著增加水稻生物量,提升根际微生物效应,改善土壤环境,有利于稻田生态系统的健康。

轮作提高土壤磷生物有效性改善后茬作物磷素营养

【目的】豆科作物与禾本科作物轮作能够提高轮作体系的磷效率,本研究调查了前茬作物收获后的土壤磷状况,并尝试采用基于生物有效性的磷素分级方法(BBP)评价其对后茬玉米磷营养状况的影响。【方法】设置室内模拟盆栽试验,前茬作物处理包括蚕豆(Vicia faba)、小麦(Triticum aestivum)、黑麦草(Lolium perenne)和毛叶苕子(Vicia villosa Roth),以不种植作物为对照。作物收获后,后茬均轮作玉米。每个轮作前茬作物处理均分为基施P2O560 mg/kg和不施磷肥两个处理。在前茬作物收获后,测定土壤Olsen-P含量,并将土壤磷分为CaCl2-P、Citrate-P、Enzyme-P、HCl-P,评价土壤的有效磷状况。玉米收获后,测定产量和植株地上部磷含量及吸收累积量。【结果】轮作显著提高了后茬玉米地上部生物量,前茬不施磷肥处理对后茬玉米的增产效果高于施用磷肥处理。不施磷肥条件下,与对照相比,蚕豆后茬玉米的地上部生物量增加最多(185.7%),且增幅显著高于小麦和毛叶苕子的后茬;施磷条件下,蚕豆、黑麦草后茬玉米的地上部生物量之间没有显著差异,但均显著高于小麦和毛叶苕子后茬。不施磷条件下,轮作显著提高了后茬玉米地上部含磷量,以黑麦草茬口的增幅最高,达到66.7%,且显著高于蚕豆和毛叶苕子;施磷条件下,4个茬口玉米地上部磷含量与无前茬作物对照没有显著差异,但黑麦草茬口仍显著高于蚕豆、小麦和毛叶苕子茬口的。前茬不施磷肥条件下,Enzyme-P在蚕豆、小麦、黑麦草和毛叶苕子茬土壤显著高于对照土壤;施磷肥条件下,只有蚕豆和黑麦草茬土壤显著高于对照土壤,这与轮作处理的促生效应相吻合。不施磷蚕豆、小麦、黑麦草和毛叶苕子土壤Citrate-P含量比其对照显著低20.99%、13.30%、5.05%和10.66%,而施磷土壤降幅更大,分别比对照低32.56%、22.86%、20.32%和27.62%。不论是否施磷肥,蚕豆与毛叶苕子均显著降低了土壤的HCl-P含量,而小麦茬对土壤的HCl-P含量无显著影响。【结论】不论是否施用磷肥,轮作显著降低了土壤中Olsen-P的含量,但是却显著促进了后茬玉米的生长。依据BBP分级方法,轮作不同程度地降低了土壤中Citrate-P和HCl-P含量,而增加了Enzyme-P的含量,进而提高了土壤中磷的生物有效性,增加了玉米吸磷量。在4种前茬作物中,黑麦草挖掘土壤供磷能力的潜力最大。