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长期定位施肥对设施蔬菜栽培土壤磷素形态及释放特征的影响研究

刘丽  
【摘要】: 设施蔬菜栽培土壤中磷素积累现象非常普遍,磷素的释放情况将直接影响磷肥的利用率及其作物有效性,甚至可能对水体生态环境造成危害。本文以长期定位施肥设施(塑料大棚)蔬菜栽培土壤为研究对象,通过室内培养和化学分析相结合的方式,系统地研究了长期定位施肥对设施蔬菜栽培土壤磷素形态及磷素的释放特征,分析了影响磷素释放的因素,并探讨了可能的影响机制,研究结果如下: 1.设施蔬菜栽培土壤中各形态磷素组分在全磷(TP)中所占的比例顺序为:HCl-P Residual-P NaOH-P_i/NaHCO_3-P_i H_2O-P 有机磷(NaOH-P_o/NaHCO_3-P_o)。设施土壤H_2O-P, NaHCO_3-P_i, NaOH-P_i和NaHCO_3-P_o的含量均与速效磷含量极显著正相关,而NaOH-P_o和Residual-P的含量与速效磷含量呈极显著负相关;无机磷对速效磷的重要性比有机磷对速效磷的重要性大,NaHCO_3-P_i、NaOH-P_i和HCl-P是土壤速效磷的主要来源。设施蔬菜栽培土壤对磷素的等温吸附可以用Langmuir方程和Freundlich方程来拟合,Freundlich方程的拟合效果最优。 2.设施蔬菜栽培土壤的磷素释放动力学可以用Elovich、双常数和抛物线扩散方程很好地描述,其中Elovich方程是最优方程,其次为双常数方程。有机肥和磷素化肥的施用明显增大了设施蔬菜栽培土壤的释磷量和释磷率,增大了Elovich方程的α、DR_(in)、DR_f值以及双常数方程的a值,但降低了Elovich方程的β值。 3.设施蔬菜栽培土壤的磷素释放量及动力学参数与土壤的有机质含量呈显著正相关,与CEC、全磷和速效磷含量呈极显著正相关,但与pH值、粘粒含量、活性铁铝含量没有明显的相关性。同时,磷素释放量及动力学参数与H_2O-P、NaHCO_3-P_i、NaHCO_3-P_o含量呈极显著正相关,与NaOH-P_i呈显著正相关,而与NaOH-P_o和Residual-P呈极显著负相关,与HCl-P负相关但不明显。 4.有机酸对设施蔬菜栽培土壤的磷素具有活化作用,但不同种类的有机酸活化土壤磷素的能力不同,柠檬酸的活化能力强于苹果酸。设施蔬菜栽培土壤磷素的释放量和释放率均与有机酸的浓度有关,随有机酸浓度的升高磷素的释放量和释放率增大。有机酸对设施蔬菜栽培土壤磷素的活化过程可以分为三个不同的区域,第Ⅰ区域活化速率很大、曲线很陡、活化较强烈,第Ⅱ区域活化速率较第一区域有所下降、曲线开始平缓但活化量仍随时间的延长而持续增加,之后还有一个更加慢速的第Ⅲ活化区域。 5.在各形态磷素组分中,受有机酸影响最大的是NaOH-P_i,随有机酸浓度的升高NaOH-P_i的释放量增大。在有机酸浓度较高时,设施蔬菜栽培土壤中各形态磷素组分的活化量有如下顺序:NaOH-P_iHCl-PNaHCO_3-P_iH_2O-P。铁、铝结合态磷是有机酸活化设施蔬菜栽培土壤的有效磷源。 6.有机酸对铁氧化物磷素的释放具有明显的促进作用,加入有机酸后铁氧化物表面的磷素迅速释放且伴随着铁氧化物的大量溶解,但随着时间的延长释出的磷素会发生再吸附现象。 7.不同种类的有机酸(柠檬酸、苹果酸、丙二酸、草酸、琥珀酸和酒石酸)都能够不同程度地促进铁氧化物磷素的释放,并且它们对水铁矿释磷的作用明显强于针铁矿。随着pH值的降低,有机酸对铁氧化物磷素释放的促进作用增强。溶解作用是有机酸促进铁氧化物磷素释放的主要机制。


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