增碳控磷对设施土壤磷素有效性的影响.pdf

中国农业大学学报 nullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 魏露露 平怀香 陈硕 梁斌 陈清 郝祥蕊 崔建宇 null增碳控磷对设施土壤磷素有效性的影响 null null中国农业大学学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 增碳控磷对设施土壤磷素有效性的影响 魏露露 null null 平怀香 null null 陈 硕 null null 梁 斌 null null 陈 清 null null 郝祥蕊 null null 崔建宇 nullnull nullnull中国农业大学 资源与环境学院 农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室 北京 nullnullnullnullnullnull nullnull青岛农业大学 农业资源与环境学院 山东 青岛 nullnullnullnullnullnull nullnull上海农乐生物制品股份有限公司 上海 nullnullnullnullnullnull 摘 null 要 null 为解决设施菜田粪肥施用过量导致的土壤磷素累积和环境风险问题 本研究以设施菜田中的磷素管理措 施为研究对象 基于寿光田间定位试验 设置了稻壳不还田施用磷肥 null nullnullnullnull 稻壳还田配施磷肥 nullnullnullnullnullnull 稻壳不还 田且不施用磷肥 null nullnullnull 和稻壳还田不施用磷肥 nullnullnullnullnull null个处理 利用薄膜扩散梯度技术 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 和生物有效磷分组方法对土壤磷素进行表征 探究外加碳源的同时控制磷肥投入对设施番 茄产量及土壤磷素盈余 土壤基本理化性质和磷素有效性的影响 并结合土壤化学性质和微生物量等探究影响 磷素有效性的主要因素 结果表明不同施肥处理土壤磷素盈余为 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null 且各处理间差异明显 具体表现如下 无论施磷或不施磷条件下 与不增碳处理比较 增碳处理均显著增加了土壤有机质含量 分别增 加了 nullnullnullnull和 nullnullnullnull倍 并改变了微生物活性和磷酸酶活性 在施用磷肥基础上 增碳处理土壤 nullnull nullnullnullnullnull nullnull 和 nullnullnullnullnull含量分别提升了 nullnullnullnull nullnullnullnull和 nullnullnullnull倍 在不施磷肥基础上 增碳处理对土壤 nullnullnull nullnullnull和 nullnullnullnullnull含量 分别增加了 nullnullnullnull nullnullnullnull和 nullnullnullnull倍 并能够保证在维持磷素供应的同时降低 nullnullnullnull nullnullnull 水平 降低环境风险 因此 稻壳还田不施用磷肥措施能够保证番茄产量和生物有效磷水平 可作为集约化设施菜田土壤源头磷素管控的推 荐施肥方案 关键词 null 增施稻壳 控施磷肥 磷有效性 设施菜田 番茄产量 中图分类号 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull文献标志码 nullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 基金项目 国家自然科学基金项目 nullnullnullnull 第一作者 魏露露 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 博士研究生 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 通讯作者 崔建宇 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 副教授 主要从事作物养分管理及土壤质量研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null 中 国 农 业 大 学 学 报 nullnullnullnull年 第 nullnull卷 null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null null nullnull 设施蔬菜生产具有高度集约化的特点 null 十三 五 期间我国设施蔬菜面积基本稳定在 nullnullnull 万 nullnull null 年均增长率 nullnull 左右 null 设施菜田由于其高温高湿 的环境特点 加快了土壤有机质的分解矿化从而导 致土壤有机碳储量较低 限制作物的快速生长 因 此 人们往往通过投入大量粪肥补充设施土壤有机 质 进而提升土壤肥力 然而 在设施菜田等集约化 生产体系中 粪肥的过量施用导致其投入的磷含量 占总磷投入的 nullnullnullnullnull null 已有研究表明 山东省寿光 市不同类型蔬菜生产体系中每年的 null 投入为 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull null 蔬菜 null 吸收量为 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null null 盈余量为 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null null 重庆市铜梁区蔬 菜生产磷素平均施用量为 nullnullnullnullnull nullnull null 平均超过推 荐用量的 nullnullnullnull 倍 其中粪肥 null 用量为 nullnullnullnullnull nullnull null 占总磷投入的 nullnullnullnullnull null 黄淮海地区塑料棚黄瓜生 产体系中单季 null 投入量为 nullnullnullnullnull nullnull null 其中有机肥 中的 null 投入为 nullnullnullnullnull nullnull null 占总 null 投入的 nullnullnullnullnull null 设施蔬菜种植过程中 往往以蔬菜氮需求作为肥料 施用量的条件而导致大量磷素投入 不仅造成了严 重的资源浪费 同时当土壤中的磷素累积超过某一 临界值时 土壤磷素淋失量就会加剧 造成水体富营 养化等环境问题 null nullnull 我国粮食作物资源庞大 秸秆和稻壳的年均产 量约 nullnullnullnull 亿 null null 研究表明 秸秆 稻壳还田可以改 善土壤理化性质 水分和热量条件 增加土壤养分含 量和微生物数量 在很大程度上增加有机碳输入和 固持 nullnull nullnullnull 土壤碳氮磷化学计量比 nullnullnullnullnull 能 够反映土壤肥力和养分限制状况 在一般情况下 土 壤中的 nullnullnullnullnull 比例越高 表明土壤有机质含量相 对较高 相反 nullnullnullnullnull 比例较低 则表明土壤通 常处于碳限制状态 不利于植物的生长 nullnull 全球土 壤 nullnullnullnullnull 为 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 我 国 农 田 土 壤 nullnullnullnullnull 为 nullnullnullnullnullnull 其中表层土壤 nullnullnullnullnull 为 nullnullnullnullnullnullnull nullnull 部分集约化种植土壤的平均 nullnull nullnullnull 比例只有 nullnullnullnullnullnull nullnull 显著低于其它土壤体 系 呈现出土壤碳限制状态 不利于生物活性及其对 磷素等养分的循环和周转 利用稻壳提高设施菜田 null null 比值能够提高土壤磷素供应能力 施用稻壳 对土壤磷转化的生物过程主要集中在短期时间内 具体表现为微生物分解稻壳中易溶的淀粉 氨基酸 和糖类等从而获取碳源 并释放出矿质养分 同时微 生物为保持自身碳氮磷化学计量比的平衡 通过分 泌磷酸酶促进有机磷的矿化或是促进对无机磷的生 物固持 nullnull 研究表明 稻壳还田不仅能够提高土壤 有机磷库的含量 也能促进土壤中磷素的持续供 应 nullnull 稻壳还田通过提供丰富的易利用碳含量增加 了土壤微生物的数量和活性 提高了土壤磷酸酶活 性 促进有机磷进一步矿化为无机磷 nullnull 因此 在 土壤有机碳为主要限制因子的土壤体系中 外源有 机碳的投入可能通过刺激微生物活性提高微生物量 库和磷酸酶活性 进而活化土壤磷素 提高磷素利用 效率 仅凭一个指标 无法准确反应任一种土壤的可 用磷含量 因此有效评估土壤磷的可利用性对于农 业生 产 力 十 分 重 要 nullnull 梯度扩散薄膜技术 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 和生物有 效磷分组 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 方法都可 以用来表征土壤中磷素的有效性 但它们基于不同 的原理和机制 nullnullnull 是一种原位被动采样技术 用 于研究土壤中磷的生物有效性或迁移特性 nullnull 生 物有效磷分组方法是 nullnullnullnullnullnull 等 nullnull 根据生物有效性 程度研究的一种磷素分级方法 主要考虑微生物分 nullnull null 第 nullnull期 魏露露等 增碳控磷对设施土壤磷素有效性的影响 泌有机酸 酸性磷酸酶等活化的磷表征磷形态 蔡观 等 nullnull 在此基础上对该方法进行了优化 将生物有效 磷分为 null 个组分 null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 提取的可溶 性无机磷 nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull null 柠檬酸提取的能 被有机酸活化释放的潜在可溶性无机磷 nullnullnullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnullnull nullnull 酶提取的易被酸性 碱性磷酸 酶和植酸酶矿化的有机磷 nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnull null 盐酸提取的氢质子活化的最大潜力磷库 nullnullnullnullnull 因此 这 null 种方法可以在不同的方面提供对土壤磷 素有效性的信息 并相互补充 目前对缓解设施菜田土壤磷素累积的研究主要 集中在减施磷肥上 nullnull nullnullnull 但在碳限制相对突出的设 施菜田中很少有研究考虑碳磷耦合的关系 因此 本研究拟以设施菜田中的磷素管理措施为研究对 象 设置了稻壳不还田施用磷肥 nullnullnullnullnull 稻壳还田 配施磷肥 nullnullnullnullnullnull 稻壳不还田且不施用磷肥 nullnullnullnull 和稻壳还田不施用磷肥 nullnullnullnullnull null 个处理 采用梯度 扩散薄膜技术和生物有效磷分组方法在山东寿光设 施番茄定位试验中分析增碳控磷对设施土壤磷素有 效性的影响 以期为集约化设施菜田精准施用磷肥 提供科学依据 nullnull 材料与方法 nullnullnullnull 试验区概况 本试验于 nullnullnullnull 年 null 月在山东省寿光市寨里村 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 蔬菜标准中心的温室大棚开 展 试验地北濒渤海 属暖温带季风区大陆性气候 全年 平 均 日 照 总 时 数 nullnullnullnullnullnullnullnull 年 平 均 气 温 nullnullnullnullnull 年平均降水量 nullnullnullnullnullnullnull 季节降水高度集 中于夏季 null null 月 土壤类型为潮土 且试验开展 前无任何种植和施肥记录 试验前 nullnullnullnull 年 null 月 采集 nullnullnullnullnullnull 基础土样 测定土壤 nullnull 为 nullnullnullnull 有机质为 nullnullnullnullnull nullnull 全磷为 nullnullnullnullnull nullnull 速效磷为 nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull 试验设计 试验共布置 null 个施肥处理 null 稻壳不还田施用 磷肥 nullnullnullnullnull null 稻壳还田配施磷肥 nullnullnullnullnullnull null 稻壳 不还田且不施用磷肥 nullnullnullnull null 稻壳还田不施用磷 肥 nullnullnullnullnull 常规粪肥和常规磷肥为当地传统的施 肥方式 常规粪肥的用量为 nullnullnull nullnull null 常规施磷量 为 nullnullnullnull nullnull null 对粪肥施用量进行优化 即根据番 茄 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 目 标 产 量 nullnullnullnull nullnull null 传统施肥平均产量 的需磷量确定粪肥 施用量 为 nullnullnullnull nullnull null 利用稻壳 nullnullnull nullnull null 补充有 机碳 各处理施肥量见表 null 所有处理施用等量粪 肥 即鸡粪 供试肥料包括基肥和追肥 基肥为鸡粪 null null null 质量分数分别为 nullnullnullnull nullnullnullnull 和 nullnullnullnullnull nullnull 和稻壳 null null null 质 量 分 数 分 别 为 nullnullnullnull nullnullnullnull 和 nullnullnullnullnull nullnull 鸡粪和稻壳在作物种植前均匀撒施后 翻耕 追肥为硝酸钾 硝酸钙 磷酸二氢钾和硫酸钾 在作物生长季随灌溉水施入土壤 每个处理重复 null 次 采用随机区组排列 单个小区面积 nullnullnullnullnull null 番 茄于 nullnullnullnull 年 null 月份定植 null 月份拉秧 番茄采用双 行种植 起小垄栽培 垄长 nullnullnullnull 垄宽 nullnullnullnull 垄距 nullnullnullnull 株距 nullnullnullnull 采用水肥一体化覆膜滴灌 田 间管理采用当地常规栽培管理措施 滴灌追肥 null 穗 果打顶 表 null null 本研究 null个不同处理的碳投入和施肥量 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 处理 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 鸡粪用量 null nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 稻壳用量 null nullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnull 碳投入 null null nullnull null 施肥量 null null nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 鸡粪 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 稻壳 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 总计 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnull null 稻壳不还田施用磷肥 null nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 稻壳还田配施磷肥 null nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 稻壳不还田且不施磷肥 null nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull 稻壳还田不施用磷肥 null nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull 中 国 农 业 大 学 学 报 nullnullnullnull年 第 nullnull卷 null nullnullnullnull 样品采集与测定 nullnullnullnullnullnull 土壤样品采集 nullnullnullnull 年 null 月番茄收获完全后采集 nullnullnullnullnullnull 土 壤样品 每小区随机取 null 点 土壤样品混匀后 一部 分进行风干 另一部分置于 nullnull 下鲜样保存 nullnullnullnullnullnull 番茄产量的测定 每小区选取 null 株典型作物 在果实成熟后分批 采收 称重并计数 直至采收结束 并算出平均值 结 合株数 用以计算各小区的总产量 nullnullnullnullnullnull 测定指标与方法 土壤 nullnull 土壤样品混匀过 nullnullnull 筛后 称取 nullnull 土样 加水浸提 土水质量比 nullnullnull 后用 nullnull 计测 定 土壤有机质 nullnull 采用重铬酸钾氧化法 土壤 速效磷 nullnullnullnullnullnullnull 采用 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 溶液提取 土水质量比 nullnullnullnull 并用钼锑抗比色 法测 定 nullnull 土 壤 总 磷 nullnull 利 用 浓 nullnullnullnullnull 和 nullnullnullnullnull 消煮后钼锑抗比色法测定 nullnull 土壤微生物 量碳和磷 nullnullnull 和 nullnullnull 通过氯仿熏蒸法 其中碳 含量利用重铬酸钾氧化法测定 磷含量利用钼锑抗 比色法测定 nullnull nullnullnull 土壤酸性磷酸单酯酶 nullnullnull 和 碱性磷酸单酯酶 nullnullnull 均采用荧光微型板酶检测 技术测定 nullnull 分别用 nullnullnullnullnullnullnull null 的 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null 的柠 檬酸 nullnullnullnullnullnull nullnull 的酶液和 nullnullnullnull null 的 nullnullnull 溶液 对土样进行浸提 然后用孔雀石绿法和钼锑抗比色 法对磷组分进行测定 nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull 土壤磷素表观盈余及 nullnullnullnullnull 测定和计算方法 土壤磷素表观盈余 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 是指土壤中磷素的积累量 是土壤 中磷素含量与植物对磷素的需求量之间的差值 nullnull 土壤磷素盈余是衡量土壤磷素水平的重要指标之 一 旨在评估土壤中磷素的供应能力 为土壤的施肥 管理提供重要的参考 具体计算公式如下 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 式中 nullnull 为 磷 投 入 量 nullnull nullnull null nullnullnull 为 果 实 携 出 量 nullnull nullnull null nullnullnull 为植物携出量 nullnull nullnull null 植物和 果实磷含量采用硫酸消解 null 钒钼黄分光光度法测 算 nullnull 为测定土壤 nullnullnullnullnull 含量 称取约 nullnullnull 过 nullnullnull 筛的风干土壤样品于准备好的塑料小盒子中 加水 至饱和 于室温下放置 nullnullnull 将 nullnullnull 装置垂直小 心压入土壤中 使其和土壤充分接触 盖好塑料盖 nullnullnull 后取出 nullnullnull 装置 用蒸馏水冲洗其表面泥土 直至清洁 拆开 nullnullnull 装置 将吸附胶放入 nullnullnullnull 离 心管中 加 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 静置 nullnullnull 以上将吸 附胶上吸附的磷洗涤下来 待测液中的磷用钼蓝比 色法测定 测量期间 nullnullnull 与土壤界面的平均浓度 nullnullnullnull null null null 的计算公式为 nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnull 式中 null 为待测物质在吸附胶上的积累量 nullnull nullnull 为扩散胶与滤纸的距离 nullnull null 为吸附时间 null null 为 待测元素在扩散胶里的扩散系数 nullnull null null nullnullnullnull 数据处理与分析 采用 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 进行数据的整理 数据的柱状图用 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 绘制 指标之间的差异 性检验在 nullnullnullnull 中采用单因素方差分析 nullnullnullnullnull 进行 对于影响磷素组分的显著相关的因子筛选通 过 nullnullnullnullnullnull 进行 nullnullnullnullnull 包 nullnullnullnullnullnullnull 其中显著相 关的因子 nullnullnullnullnullnull 进一步进行冗余分析 同时排 除存在多重共线性的因子 nullnullnullnullnullnull 最后 利用 nullnullnullnullnull 再对 nullnullnull 进行检验 得出其中最重要的 关键影响 因 素 土壤理化性质间的相关性利用 nullnullnullnullnullnullnull 通过 null nullnullnullnullnull 包 nullnullnullnullnullnullnull 检验 nullnull 结果与分析 nullnullnullnull 增碳控磷对番茄产量和磷素盈余的影响 增碳控磷对番茄产量和磷素盈余影响的结果见 图 null 可知增碳控磷对设施番茄产量影响不显著 各个施肥处理的番茄产量为 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null 均达 到 nullnullnullnull nullnull null 的目标产量 土壤磷素表观盈余量为 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null 且不同处理间均存在显著差 异 其中 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 增碳控磷对土壤基本理化性质的影响 表 null 为增碳控磷措施对土壤基本理化性质的影 响 可知 不同处理土壤 nullnull 为 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 其中 施磷处理 nullnullnullnullnull 和 nullnullnullnullnullnull 显著高于稻壳不还田且不 施用磷肥处理 nullnullnullnull 不同处理有机质含量变