生物炭与有机酸配施对磷素在盐渍土中转化及生物有效性的影响

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盐渍化土壤在我国尤其是西北广泛分布,受盐分影响,盐渍土壤中养分尤其是磷素,利用率低。本研究以盐渍化土壤为研究对象,选择三种活化材料(生物炭、生物炭+草酸、生物炭+柠檬酸)与磷肥配合施用,每种材料设置三个水平(生物炭:TBC1、TBC2、TBC3;生物炭配合草酸:TOA1、TOA2、TOA3;生物炭配合柠檬酸:TCA1、TCA2、TCA3),同时设置一个对照(CK-只添加磷肥),进行室内培养试验和盆栽试验,测定土壤速效磷、水溶性磷、微生物磷、无机磷和有机磷组分以及小麦产量和吸磷量等主要指标,研究不同材料与磷肥配施后在盐渍化土壤中的磷素转化特征,以及对小麦产量、磷素吸收和磷肥利用率的影响,选出活化土壤磷素的最佳材料及配比,为盐渍化土壤磷素高效利用提供科学依据。取得主要结果与进展如下:1)生物炭、生物炭+草酸、生物炭+柠檬酸三种活化材料与磷肥配施都能显著增加盐渍化土壤的速效磷含量,并表现出生物炭+草酸>生物炭+柠檬酸>生物炭的趋势,速效磷随活化材料添加量的增加而增加。就低分子有机酸而言,草酸比柠檬酸对土壤速效磷的活化效果更好。添加高量的草酸(TOA3)处理对盐渍化土壤水溶性磷有明显的增加作用。2)不同比例生物炭、生物炭+草酸、生物炭+柠檬酸与磷肥配施都能显著增加盐渍化土壤的微生物磷含量,并表现出生物炭+草酸=生物炭+柠檬酸>生物炭的趋势。就低分子有机酸而言,中量的草酸(TOA2)活化效果最佳。3)生物炭、生物炭+草酸(TOA3)、生物炭+柠檬酸的处理均能增加盐渍化土壤有机磷总量,其中主要增加了活性有机磷(LOP)、中活性有机磷(MLOP)含量,不同处理表现为生物炭>生物炭+草酸>生物炭+柠檬酸;对于各有机磷组分占总有机磷比例而言,随培养时间的延长所有处理活性有机磷(LOP)的比例有大幅度上升,且表现为生物炭+柠檬酸>生物炭+草酸>生物炭,中活性有机磷(MLOP)则是大幅降低,中稳性有机磷(MROP)有相应程度的升降,高稳性有机磷(HROP)变幅较小,经过培养后,稳定性高的有机磷组分向活性高的组分进行转化。4)不同比例生物炭、生物炭+草酸、生物炭+柠檬酸与磷肥配施会影响土壤无机磷组分的比例,生物炭处理Ca2-P、Ca8-P、O-P所占比例上升;生物炭+草酸处理Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P所占比例上升,其中中量的草酸(TOA2)增加比例最高,Ca10-P所占比例下降;生物炭+柠檬酸处理Ca2-P、Ca8-P、Al-P、O-P所占比例上升,其中中量的柠檬酸(TCA2)增加比例最高,Ca10-P、Fe-P(TCA1)所占比例下降。不同处理无机磷组分Ca8-P、Al-P、O-P、Ca10-P占无机磷总量的比例变化幅度为生物炭+草酸>生物炭+柠檬酸>生物炭,Ca2-P则是生物炭+柠檬酸>生物炭+草酸>生物炭,Fe-P为生物炭+草酸>生物炭>生物炭+柠檬酸。整体而言,生物炭+草酸对盐渍化土壤无机磷活化能力较强。5)生物炭、生物炭+草酸、生物炭+柠檬酸与磷肥配施以及单施磷肥都能显著提高小麦植株和籽粒的产量、吸磷量以及磷肥利用效率,且随活化材料用量的增加而增加,表现出生物炭+草酸>生物炭+柠檬酸>生物炭>磷肥的规律(植株生物量除外),而植株生物量表现为生物炭+草酸>生物炭>生物炭+柠檬酸>磷肥,生物炭+草酸处理对于提高盐渍化土壤的小麦产量及磷有效性效果最好,且高量草酸(TOA3)为最佳配比。6)相关分析表明,速效磷与水溶性磷、总有机磷(TOP)以及Ca2-P都呈极显著正相关关系;土壤水溶性磷与活性有机磷(LOP)、Ca2-P呈极显著正相关;土壤微生物磷与总有机磷(TOP)呈极显著正相关关系。小麦产量与速效磷、水溶性磷、Ca2-P呈极显著正相关,与总有机磷(TOP)、活性有机磷(LOP)显著正相关;植株、籽粒吸磷量与速效磷、总有机磷(TOP)、Ca2-P呈极显著正相关关系;磷肥利用率与速效磷极显著正相关,与总有机磷(TOP)、Ca2-P显著正相关。综上,生物炭+草酸与磷肥配施对盐渍化土的磷素活化效果较好,且活化材料的添加能够使土壤有机磷及无机磷稳定性较高的组分向活性较高的组分转化,从而提高小麦产量及磷素有效性。
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