【摘 要】
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磷肥施入土壤后易被Al、Fe、Ca等离子固定而难以被植物利用,当季利用率只有10-25%。我国农田磷富集速率平均为60 kg/ha/年,在连续30多年的磷肥大量施用下,耕地磷累积风险逐年增加,2015年国务院要求限制磷肥使用以减少农业对环境的影响。在减施磷肥的同时,通过磷素活化剂激活土壤磷库保障作物增产,对降低耕地磷风险和保障农业持续健康发展有重要意义。本研究选用三种性价比较高的磷素活化剂,通过室
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磷肥施入土壤后易被Al、Fe、Ca等离子固定而难以被植物利用,当季利用率只有10-25%。我国农田磷富集速率平均为60 kg/ha/年,在连续30多年的磷肥大量施用下,耕地磷累积风险逐年增加,2015年国务院要求限制磷肥使用以减少农业对环境的影响。在减施磷肥的同时,通过磷素活化剂激活土壤磷库保障作物增产,对降低耕地磷风险和保障农业持续健康发展有重要意义。本研究选用三种性价比较高的磷素活化剂,通过室内培养试验研究了活化剂对旱地菜园土和水稻土不同形态磷的动态影响,探讨了添加活化剂对土壤解磷微生物群落的影响及生物活化作用;通过红壤区典型含磷化合物活化前后的XPS和磷溶解性测定,探讨了磷活化的化学机制;通过盆栽水稻、玉米和大田小区水稻肥效试验,研究了活化剂部分替代化学磷肥对促进作物生长、提高磷肥利用率和降低磷流失方面的效果。主要研究结果如下:(1)土壤培养试验结果表明:3种磷素活化剂(腐殖酸FA、木质素磺酸钠LS、生化腐殖酸BCFA)均能促使稻田土壤p H有不同程度升高,并提高2种土壤中水溶P和有效P含量,使生物有效性较低的磷向有效性较高的磷转化。添加活化剂使稻田土壤微生物群落多样性及均匀性指数降低,且与有机磷转化有关的菌群和溶磷微生物菌群丰度大幅提高。(2)活化试验结果表明:3种活化剂均能显著提高含磷化合物的水溶P含量,并促进Fe(Ⅱ)-P和Al-P有效性显著提高。XPS测定结果表明,活化前后含磷化合物的微观结构发生改变,生成新的含氧官能团并与金属离子络合、吸附使化合物溶解性增加。(3)水稻盆栽试验结果表明,施用活化剂替代化学磷肥的处理稻谷产量和生物量与施用磷肥处理相当,盆栽期间其磷的累积淋溶损失比施用磷肥处理降低34.6%-42.3%;添加3种活化剂均能提高植株P、Zn含量,水稻收获后土壤中全磷含量显著降低,水溶P和Olsen P含量有所降低。水稻大田小区试验结果表明:活化剂替代50%过磷酸钙可显著促进水稻生长,其稻谷产量比不施磷肥高36.5%,略高于100%过磷酸钙处理;且其磷肥当季表观利用率比过磷酸钙处理提高32.9%,显著降低了土壤磷积累风险。(4)玉米盆栽试验结果表明:施用磷素活化剂替代化学磷肥的处理生物量与施用磷肥的处理相当;盆栽期间施用BCFA淋溶液中磷浓度最低,比施用磷肥的处理降低7.9%-22.4%;3种活化剂均能促进玉米植株对P、Zn的吸收,其顺序依次为BCFA>LS>FA;玉米收获后,与化学磷肥相比,施用活化剂的处理土壤中水溶性磷和Olsen P均有所降低。本研究所用的三种磷素活化剂可通过化学-微生物作用提高土壤磷有效性,活化土壤磷库。磷素活化剂替代不同比例的磷肥施用对促进作物生长、提高磷肥利用率和降低磷流失方面的效果显著,具有较好的开发应用前景。
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