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。

秸秆及其生物炭添加对土壤Olsen-P及磷素组分的影响

【目的】研究和对比秸秆和生物炭添加对土壤磷素及Olsen-P量变化的影响。【方法】以江汉平原典型水稻土为研究对象,进行了室内恒温土培试验。试验设置不同水分模拟旱地和水田两种土地利用方式,分别设置高量生物炭(BC2)、低量生物炭(BC1)、高量秸秆(SC2)、低量秸秆(SC1)和无添加(CK)处理,25℃下恒温培养30 d。利用Hedley磷素形态分级法对各处理土壤进行磷素分级,同时测定土壤Olsen-P量及其他理化指标。【结果】在旱地土壤中,添加生物炭使得土壤Olsen-P量增加了1.78~1.46mg/kg,添加秸秆使得土壤Olsen-P量分别增加了4.46~1.72 mg/kg。在水田土壤中,添加生物炭使得土壤Olsen-P量分别增加了22.42~12.04 mg/kg,添加秸秆使得土壤Olsen-P量分别增加了6.37~4.27 mg/kg。磷素形态分级结果表明各处理土壤中不同磷素组分量差异较大,由高到低依次表现为HCl-P>NaOH-P>NaHCO_(3)-P>H_(2)O-P。综合旱地和水田土壤来看,添加生物炭提高了土壤pH值、总氮(TN)、可溶性有机碳(DOC)和土壤总有机碳(SOC)量。而添加秸秆提高了土壤总磷(TP)、DOC和SOC量。添加生物炭处理土壤中,Olsen-P量与H_(2)O-P、NaHCO_(3)-P、SOC和NH4+-N量呈极显著正相关。添加秸秆处理土壤Olsen-P量与NaOH-P、HCl-P、TN和NH4+-N量呈显著正相关关系。【结论】可见,生物炭和秸秆还田主要是通过影响土壤pH、TN和SOC量,促进土壤中Olsen-P的积累,同时改变土壤的磷素分级状况,进而提高土壤供磷水平和能力。

振荡方式对土壤磷素分级的影响

探究不同振荡方式对磷形态的影响有助于理解磷分级的测定条件,本研究利用Tiessen磷素分级方法,通过分析2种振荡方式对土壤磷形态的影响揭示外界条件对土壤磷形态测定的影响。结果表明:2种振荡方式对水溶性磷和残留态磷含量有显著影响,振荡过程中横置离心管提取的水溶性磷浓度是竖置的1.8倍;横置离心管振荡提取的残留态的磷浓度较竖置降低了19 mg/kg;而对总磷、总有机磷、总无机磷及其他各形态的有机磷和无机磷则均无影响。从组成比例上,横置离心管提取测定磷形态导致水溶性磷的分布比例较竖置离心管提取测定提高6%。采用横置离心管振荡的方式提取的土壤水溶性磷和残留态磷浓度高于竖置方式。

林线附近主要植被类型下土壤非生长季磷素形态

采用Hedley磷素分级方法,比较研究了岷江上游林线附近不同植被类型(高寒灌丛草甸、雪山杜鹃灌丛和岷江冷杉林)非生长季0—20cm土壤无机磷和有机磷形态。结果表明,研究区内土壤总磷平均含量(857.32mg·kg-1)较高,但活性磷含量仅占总磷的10%左右。生物态磷含量占总磷含量的60%以上,表明土壤磷素受生物作用影响较大。3种植被类型下土壤无机磷主要以D.HCl-Pi(稀盐酸提取无机磷)和C.HCl-Pi(浓盐酸提取无机磷)形态存在,活性无机磷和NaOH-Pi含量较少。高寒灌丛草甸土壤D.HCl-Pi和C.HCl-Pi含量均显著高于岷江冷杉,表明其含有更多的钙结合态磷。土壤有机磷与土壤有机碳呈显著正相关,NaOH-Po是有机磷主要的构成形态,占总磷含量的39.39%—53.69%。不同植被类型下土壤有机磷形态间差异较大,岷江冷杉林下土壤NaHCO3-Po和NaOH-Po含量最高,高寒灌丛草甸则含有更多的C.HCl-Po。低温和凋落物积累是造成林线附近土壤有机磷含量较高的重要原因。

长期施肥对黑土供磷能力及磷素有效性的影响

[目的]研究长期施肥后黑土供磷能力、磷素形态的变化。[方法]利用采自海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站长期定位试验地的无肥(CK)、化肥(NP)、化肥配施有机肥(NPM)3个施肥处理黑土进行生物耗竭盆栽试验,并用Hedley方法对土壤磷素形态进行研究。[结果]与长期不施肥处理相比,施化肥与化肥配施有机肥均能明显增加土壤各形态磷素;与无肥处理土壤相比,化肥有机肥配施处理土壤与化肥处理土壤植株的生物量增幅分别为31.72%和54.65%;植株吸磷量分别是CK和NP处理土壤的2.1和1.7倍;长期施用有机肥的黑土经过2批油菜耗竭后,Resin-P只减少了0.85%,远小于Resin-P在无肥处理土壤和单施化肥处理土壤中的减少量。[结论]长期化肥配施有机肥的黑土可以在短期内维持一个活性磷含量较高的水平,进而提高土壤的供磷能力及其生产力。

土壤磷素形态及其分级方法研究进展

磷作为植物必需的大量营养元素,在维持农业的可持续发展和生态系统的平衡中起着重要作用.采用适宜的土壤磷素分级方法研究土壤中磷素形态、转化及其有效性,对揭示土壤磷素供应和流失状况都具有重要意义.本文结合国内外已有研究,从土壤无机磷和有机磷的形态划分、分级方法和传统土壤磷素分级方法的局限性等方面进行了总结.Hedley磷素分级方法在分级过程中兼顾了无机磷和有机磷两种磷素形态,有利于了解土壤磷素的生物有效性和动态变化,是目前应用较广的磷素分级方法.本文介绍了Hedley磷素方法的分级流程和应用范围,并对其改进方法Tiessen磷素分级法进行了详细论述.

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。

土壤磷素分级方法研究评述

讨论了土壤磷素形态和有机磷有效性研究进展,分析了传统土壤磷素分级方法局限性,综述了土壤磷素分级方法的研究进展,特别详细地描述了Hedley法和Guppy法。

若尔盖不同退化高寒草甸土壤磷形态及其影响因素

为了明确不同退化高寒草甸土壤磷含量的变化特征,以若尔盖未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)、重度退化(SD)和极度退化(ED)高寒草甸为研究对象,采用Hedley磷分级法,测定并比较不同退化程度下高寒草甸土壤磷形态含量差异,探讨影响退化高寒草甸土壤磷形态的环境因素。结果显示:1)整体上高寒草甸土壤磷形态以盐酸磷为主,稀盐酸无机磷(DHCl-P_(i))、浓盐酸无机磷(CHCl-P_(i))和浓盐酸有机磷(CHCl-P_(o))含量之和占总磷(TP)的50%以上。2)高寒草甸土壤各形态磷随退化程度加剧整体呈下降趋势。与未退化草甸相比,极度退化草甸0~10 cm土壤水溶性磷(H2O-P)、碳酸氢钠无机磷(NaHCO_(3)-P_(i))和碳酸氢钠有机磷(NaHCO_(3)-P_(o))显著降低了92.51%、89.57%和85.10%,10~20 cm土壤仅NaHCO_(3)-P_(o)显著降低了80.32%;0~20 cm土壤氢氧化钠无机磷(NaOH-P_(i))、氢氧化钠有机磷(NaOH-P_(o))、浓盐酸有机磷(CHCl-P_(o))和残余磷(residual-P)整体表现为随退化加剧而降低,最小值均在极度退化草甸且分别为12.15、7.09、21.14和26.48 mg·kg^(-1)。3)H2O-P与土壤容重(BD)显著负相关;NaHCO_(3)-P_(i)、NaHCO_(3)-P_(o)、NaOH-P_(i)、NaOH-P_(o)、CHCl-P_(o)和residual-P与土壤总碳(TC)和总氮(TN)显著正相关而与土壤pH和BD显著负相关;CHCl-P_(i)与所有环境因子相关性不显著;土壤BD、pH、含水量(SMC)、TC和TN共同解释土壤磷形态变异的78.79%,其中土壤pH的贡献率最高(52.29%)。综上,土壤各磷形态均随高寒草甸退化加剧而呈现出不同程度的降低,其中土壤有机磷的下降幅度最为明显。研究结果有望为未来若尔盖退化高寒草甸土壤养分保持及草甸恢复管理提供科学依据。

中亚热带丘陵红壤区森林演替典型阶段土壤氮磷有效性

在中亚热带典型丘陵红壤区选取裸露地、马尾松(Pinus massoniana)林地、针阔混交林地、常绿阔叶林地为研究对象,开展土壤氮(N)、磷(P)供应、有效性及其耦合过程的研究。结果表明,土壤有机C、全N、净矿化速率、中性磷酸酶活性表现为随森林演替进展呈现逐步提高的变化趋势;而土壤全P、C/N、C/P、氨化速率、硝化速率、树脂P、NaHCO3-P、NaOH-P、声波P、酸性P、总有效P、酸性磷酸酶活性未表现出此趋势;但反映N、P有效供应的指标,除氨化速率、树脂P和酸性磷酸酶外,在常绿阔叶林中均为最高。相关分析表明大部分N、P供应指标之间存在显著相关性(P<0.05)。丘陵红壤区森林演替初级阶段P的限制性明显强于N,土壤N、P供应在森林演替进展过程中可以逐步得到优化而实现协调供应。以常绿阔叶林为中亚热带丘陵红壤区植被恢复的最终目标是可行和理想的。

三峡库区消落带紫色潮土磷形态转化过程

磷形态转化过程是决定消落带土壤磷素向三峡水库释放的关键.以三峡库区消落带紫色潮土为研究对象,在落干和淹水条件下对土壤进行培养,采用修正的Hedley连续分级提取法分析土壤磷形态含量变化,探讨落干和淹水条件下消落带土壤磷形态转化速率及转化过程.结果表明:落干期,碳酸氢钠提取态有机磷(NaHCO_(3)-Po)和氢氧化钠提取态无机磷(NaOH-Pi)的转化速率分别由-6.27和-1.78 mg(kg·d)逐渐增至-0.69和-0.21 mg(kg·d),其在非残渣态磷中的占比分别减少了21.58%和5.95%;相反,水溶态磷(H_(2)O-Pi)和碳酸氢钠提取态无机磷(NaHCO_(3)-Pi)的转化速率分别由2.07和1.74 mg(kg·d)逐渐减至0.43和0.42 mg(kg·d),其占比分别增加了13.50%和13.41%.淹水期,NaHCO_(3)-Pi、NaHCO_(3)-Po和氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)的转化速率分别由-1.84、-4.98和-1.72 mg(kg·d)逐渐增至-0.26、-0.55和-0.12 mg(kg·d),其占比分别减少了9.12%、19.33%和4.03%;相反,H_(2)O-Pi、NaOH-Pi和盐酸提取态磷(HCl-Pi)的转化速率分别由4.51、2.00和0.47 mg(kg·d)逐渐减至0.63、0.22和0.05 mg(kg·d),其占比分别增加了28.83%、2.46%和1.18%.可见,落干期NaHCO_(3)-Po和NaOH-Pi均向H_(2)O-Pi和NaHCO_(3)-Pi转化;淹水期NaHCO_(3)-Pi、NaHCO_(3)-Po和NaOH-Po均向H_(2)O-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi转化.落干期和淹水期,NaHCO_(3)-Po均是消落带H_(2)O-Pi的主要来源.因此,降低NaHCO_(3)-Po含量能够有效减小消落带土壤磷素在雨水淋溶及淹水条件下向三峡水库的释放.

施用鸡粪后土壤磷形态及层间分布研究

通过室内土柱淋溶模拟试验,研究施用鸡粪后华南水稻土中各形态磷素的累积特征及层间分布。结果表明:氢氧化钠提取态磷占总磷的35.9%～46.7%,浓盐酸提取态磷占总磷的18.3%～36%,碳酸氢钠提取态磷占总磷的7.9%～18.5%,残留态磷占总磷的6.2%～15.6%,稀盐酸提取态磷占总磷的2.1%～6.8%,树脂态磷占总磷的1.5%～5.5%。可见,土壤积累的磷素中主要以有效性中等的氢氧化钠提取态磷为主,其次为有效性较差的浓盐酸提取态磷,而有效性很强的树脂态磷则很少;随着鸡粪用量的增加,土壤中树脂态磷、碳酸氢钠提取态磷、残留态磷和氢氧化钠提取态磷的积累显著增加,稀盐酸提取态磷的积累增加不显著。由此所引起的土壤盈余磷素流失或淋失对地表水和地下水水质的影响风险也增大;随着土层深度的增加,土壤积累树脂态磷的潜能显著降低,淋失风险显著增大。

土壤有机磷形态与矿化速率分析方法研究进展

大多数土壤的有机磷(Po)占全磷30%~65%,矿化后可被植物直接利用,成为生态系统生物有效磷重要来源。准确测定Po形态组成及矿化速率是科学利用土壤Po库的基础。本文目的是对目前常见土壤Po形态组成和矿化速率测定技术的优缺点、适用范围进行总结分析,为研究人员选择合适测定技术提供依据。搜集并分析近20年来中国知网和Web of Science数据库中92篇关于Po形态组成与矿化速率方法研究论文。介绍了3种常用Po形态测定技术(连续分级法、酶水解法和核磁共振法)和近年来兴起的3种Po矿化速率测定技术(同位素稀释技术、连续观测-差减法和模型法)的基本原理,分析了几种技术适用范围、主要优缺点和互补性。尽管目前仍无针对土壤Po形态组成和矿化速率“最佳”测定方法,但是,研究人员可根据待测土壤理化性质和实验目的选择“合适”的测定技术。提出未来应在酶水解技术标准化、^(13)C和^(31)P核磁共振技术联用、发展包含植物因素Po矿化速率测定技术、联用形态和矿化速率测定技术等方面开展深入研究。

择伐干扰对小兴安岭阔叶红松林土壤磷形态及有效性的影响

以小兴安岭原始阔叶红松林(对照)和经过轻度、中度和强度择伐干扰后形成的天然林林地表层(0~10 cm)土壤为对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级法对土壤样品进行连续浸提,研究不同林地土壤各形态磷素含量的差异及变化规律,分析择伐干扰对阔叶红松林土壤磷素有效性的影响.结果表明:各林地土壤全磷含量为1.09~1.66 g·kg^(-1),以原始阔叶红松林最高,强度择伐林地最低,且不同处理间差异显著;各林地土壤有效磷和磷素活化系数的变化幅度分别为7.26~17.79 mg·kg^(-1)和0.67%~1.07%,均表现出随择伐强度的增加而显著降低;除酸溶性有机磷(HCl-P_ o)外,经过择伐干扰的林地与原始林相比,土壤水溶性磷(H_2O-P_ i)、碳酸氢钠磷(NaHCO_3-P)、氢氧化钠磷(NaOH-P)、酸溶性无机磷(HCl-P_i)和残留磷(Residual-P)含量均表现出随择伐强度的增加而降低的趋势.各组分间以水溶性(H_2O-P_ i)与土壤有效磷的相关系数最大(0.98),但其含量仅占磷素总量的1.5%~2.2%;氢氧化钠磷(NaOH-P)含量占磷素总量的48.0%以上,是土壤的潜在磷源.可以认为,择伐干扰通过显著降低土壤无机态磷和氢氧化钠有机磷(Na OH-P _o)的含量,限制和影响了阔叶红松林土壤有效磷及潜在磷源的供应水平,并且其表现出随择伐强度的增加而逐渐降低的趋势.

施用鸡粪后土壤磷的累积特征

根据不同方式计算鸡粪施用量,进行连续6茬蔬菜施用鸡粪田间试验,研究农田土壤中磷的累积特征。结果表明:土壤中全磷、树脂态磷、碳酸氢钠提取态磷、氢氧化钠提取态磷和稀盐酸提取态磷含量均随着鸡粪用量的提高而显著提高,且含量增幅随着种植茬数的增加而提高,故在生产实践中以作物需磷量配施鸡粪较优,否则由此所引起的土壤盈余磷素流失或淋失对地表水和地下水水质的潜在影响风险较大。

丛枝菌根真菌对采煤塌陷复垦土壤磷形态和玉米吸磷量的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌用于退化农林生态系统的生物修复研究是当今生态及环境科学领域的热点问题.许多研究表明AM真菌促进植物对土壤磷的吸收利用,为了解不同的AM真菌对土壤磷形态及其转化规律的影响,通过盆栽试验以不接种处理为对照,分别接种幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum,Ce)、摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae,Mo)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri)3种AM真菌,通过连续种植两茬玉米(2015-2016年)后测定AM真菌侵染率、玉米磷素吸收和土壤磷素形态的变化.结果表明:(1)接种3种AM真菌均成功侵染玉米根系,两茬玉米根系AM真菌侵染率顺序均为Ce≥Mo≥Ri,第二茬侵染率(38.3%-68.8%)较第一茬(14.5%-32.5%)有所提高;(2)随着AM真菌的侵染,接种处理显著提高了玉米磷素吸收,提高幅度达25.5%-82.0%;(3)接种3种AM真菌均显著提高了土壤活性态无机磷(H2O-Pi、NaHCO3-Pi)和中等活性无机磷(NaOH-Pi)含量;而土壤中度稳定态磷(HCl-P)和稳定态磷(Residue-P)含量不受影响;接种Mo和Ce对土壤NaHCO3-Pi含量提高最显著,分别提高了141.02%和88.47%,其次为Ri(43.12%);(4)接种Mo和Ri显著提高了土壤中等活性态无机磷(NaOH-Pi)的含量,分别比CK提高了36.15%和18.82%.总之,接种不同AM真菌均能提高根系侵染率、磷素吸收以及促进土壤磷素活性态、中等活性态无机磷(H2O-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi)的转化,提高了土壤磷素的生物有效性,其中接种Ce和Mo能够更好地促进土壤中的磷素向植物可供利用的形态转化,提高植株吸磷量,是适合该矿区土壤的经济高效菌种.