不同镁肥在土壤中的迁移淋洗及其生物有效性研究

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镁是植物生长发育所必需的矿质营养元素,是组成叶绿素的中心原子;同时,镁也是植物体内多种酶的激活剂,参与植物体内多种代谢反应,缺镁会影响作物的正常生长及产量品质。近年来,随着化肥的大量施用、镁肥的缺施以及镁被作物收获移除和土壤淋溶,南方土壤-作物系统缺镁现象日益普遍。施用镁肥已成为提高作物产量品质的重要措施,而明确不同镁肥在缺镁土壤中的迁移和淋洗特征及其生物有效性是选择镁肥的重要依据。为此,本研究先通过室内土柱模拟实验探究了四种镁肥(氧化镁、改性硫酸镁、钙镁磷肥和硫酸钾镁)在我国三种典型酸性缺镁土壤(红壤、黄壤、紫色土)中的有效性、迁移和淋洗特征以及土壤对镁素的固持;在此基础上,采用玉米盆栽实验开展了不同镁肥在酸性缺镁土壤上的生物有效性研究,明确不同镁肥对玉米生理指标及养分吸收的影响,以期为镁肥在南方典型酸性缺镁土壤上的合理施用提供支撑。室内土柱模拟试验结果表明:不同镁肥种类、土壤类型及镁肥用量都显著影响了镁在土壤中的迁移淋失。1.氧化镁、改性硫酸镁和硫酸钾镁在三种土壤中均表现出较强的迁移能力,经过60天淋洗(模拟降雨量1000 mm),未施用镁肥土层(1550 cm)中有效镁含量均比对照显著增加,增加幅度在17.9105.4 mg kg-1(0269.8 mg kg-1)之间。2.淋洗液中镁含量总体呈现先增加后降低的趋势,并可以用一元二次方程模拟;相应地,镁累积淋洗量则前期快速累积,后期减缓并可以用指数方程模拟。黄壤上不同镁肥处理镁累积淋失量在25.484.8 mg kg-1,与紫色土接近,但比红壤高23倍。3.淋洗实验结束后,黄壤上施用氧化镁、改性硫酸镁和硫酸钾镁的淋失率达到33.1%、42.2%和55.6%(折合镁肥用量MgO 225 kg ha-1);随着镁肥用量的提高(折合MgO 450 kg ha-1)镁的镁淋失率(76.5%、60.28%和102.7%)显著增加,黄壤镁的淋失与紫色土类似,但显著高于红壤中的淋失率。施用钙镁磷肥增加了土壤对镁的固持,减缓镁向下淋洗,淋失率在三种土壤中均为负值。4.在三种土壤中施用镁肥后015 cm土层土壤交换性镁含量由2096.3 mg kg-1提高到了64.2860.0 mg kg-1;其中,改性硫酸镁(pH>8.0)在三种土壤中的含量最高,其次是钙镁磷肥、氧化镁和硫酸钾镁。5.综合四种镁肥在土壤中的有效性、土壤对镁素的固持、镁在土壤中的淋洗特征以及土壤酸化阻控而言,钙镁磷肥在三种酸性缺镁的土壤中效果均较好;改性硫酸镁在这四种镁肥中有效含量最高,更适宜施用在质地较为粘重的红壤上;氧化镁可施用在酸性缺镁的红壤上,增加土壤对镁的固持,并起到缓释的作用;硫酸钾镁肥有效性高,在三种土壤中的淋失量均较大,更适宜于大田或经济作物的追肥。盆栽实验结果表明:1.施用镁肥促进了玉米的生长发育,显著提高了玉米株高(3.721.0%)和相对叶绿素含量(3.037.0%),增加了玉米茎粗(53.1108.6%)及地上部生物量(57.6165.5%)。2.施用镁肥显著促进了玉米对镁的吸收,植株镁含量增加2.311.8倍,其中改性硫酸镁、钙镁磷肥效果更为显著。3.钾镁存在拮抗作用,施入高量钾肥显著降低了玉米地上部的镁吸收量及镁向地上部的转运,使得根系中镁累积量增加。4.施用镁肥显著降低了土壤酸度,其中改性硫酸镁、钙镁磷肥最为显著,土壤pH值提高1.01.5个单位。综上所述,镁肥施用可提高玉米的叶绿素含量及玉米各部位的镁吸收量,增加玉米植株的生物量。但高量钾肥施用后抑制了玉米的生长发育及镁向地上部的转运,使得玉米地上部的镁累积量降低。结合室内土柱实验,南方黄壤与紫色土上更宜施用钙镁磷肥,其在土壤中的镁、钙及钾淋失量较低且镁的生物有效性较高。
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