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《中国农业大学》 2015年
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施用粪肥对设施菜田土壤磷素形态与移动性的影响

严正娟  
【摘要】:针对我国集约化设施菜田中大量施崩粪肥、过量频繁灌溉所带来的磷素高量累积和高淋失风险等问题,本论文结合文献数据、田间和养殖场调研数据以及定位试验,采用Hedley磷分组方法,系统评价了施用粪肥对我国设施菜田土壤磷素累积的贡献,分析了施用粪肥对设施菜田土壤磷素形态和移动性的影响,同时分析了高量氮肥和秸秆添加对该过程的促进作用,主要结论如下: (1)我国设施菜田平均每季磷素盈余量为527kg P hm2,0-20cm土层土壤Olsen-P含量达到了179mgPkg-1,远高于露地菜田和粮田,其中87%的设施菜田超过了环境阈值(80mgPkg-1)。土壤磷素已经发生明显的淋失现象,20-100cm土层Olsen-P和CaCl2-P含量明显增加,且随着设施年限的增加而加剧。 (2)设施菜田中54.3%磷素投入来源于有机肥。传统漫灌条件下,每年1kg P hm-2盈余所导致的表层土壤(0-30cm) Olsen-P增长为0.034mg P kg-1。施用粪肥显著提高了土壤有效磷和磷饱和度(DPS)的增长速率。 (3)不同动物粪肥中磷素含量差异很大,平均在7.5-22.5gPkg-1,无机磷比例高(60%-70%,除鸭粪为34%)、C/P低(50)和活性磷组分高(水提取磷H20-P+碳酸氢钠提取磷NaHCO3-P40%)的特点,决定了粪肥磷素有效性高。非反刍动物(猪、鸡和鸭)粪肥中全磷含量为反刍动物(牛和羊)粪肥中全磷含量的1.7-3.0倍,C/P比明显低于反刍动物;盐酸提取磷(HCl-P)在全磷中的比例非反刍动物粪肥(34.4%)明显高于反刍动物粪肥(15.2%),而NaHCO3-P在全磷中的比例前者(19.4%)低于后者(32.8%),其它组分在全磷中比例差异较小。 (4)施用粪肥显著增加了活性磷组分和DPS,极大地提高了磷在土壤中的移动性,尤其是无机磷的移动。寿光试验结果表明,90cm土层处监测的周年淋失的磷中90%为无机磷,H20-P是磷淋洗组分中受粪肥添加影响的重要部分;大兴试验结果表明,粪肥施用降低了HCl-Pi (Pi,无机磷)在全磷中的比例,同时促进了Ca淋失。在高pH设施菜田中,粪肥施用降低pH,导致Ca-P的溶解释放可能是该土壤条件下无机磷淋失的重要机制。同时粪肥施用显著提高了H2O-Po (Po,有机磷)的含量及其在总有机磷中的比例,在寿光实验中,有机肥处理在0-60cm土层土壤中H2O-Po达到了30-40mgP kg-1,其对磷素运移和转化的贡献不可忽视。 (5)秸秆添加显著降低了0-30cm土层土壤HCl-Pi含量,增加了30-60cm土层土壤NaHCO3-Po和NaOH-Po(氢氧化钠提取有机磷)含量,以及60-90cm土层土壤H2O-Pi含量及其占全磷的比例,增加了90cm土层处土壤无机磷周年淋洗量,表明秸秆添加促进了有机磷向深层土壤的移动,但在进一步下移的过程中有机磷可能发生了矿化。 (6)高量氮肥(尿素)施用显著降低了0-60cm土层pH,促进了HCl-Pi向NaOH-Pi的转化,显著增加了60-90cm土层中有机磷含量和90cm土层处磷素周年淋失量及有机磷在总磷中的比例。氮肥施用显著增加了30-90cm土层中NaHCO3-Po的含量,且随着土层深度增加NaHCO3-Po在全磷中的比例增加,表明NaHCO3-Po是高氮投入下有机磷运移的重要形态。在高含磷量石灰性设施菜田中,尿素施用导致土壤酸化、继而引起的Ca-P溶解性和CaCO3分解增加,促进了无机磷释放,是土壤无机磷移动性增强的主要机制;而有机磷组分的提高,是有机磷移动性增加的主要原因。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S626;S141

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