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蔬菜地土壤磷素累积特征及淋失风险研究

高秀美  
【摘要】:以南京市郊不同蔬菜种植年限蔬菜地土壤为研究对象,通过野外调查取样、室内分析并结合网室盆栽试验和室内土柱淋洗试验的方法,研究了不同种植年限蔬菜地土壤磷素累积状况、磷素吸附-解吸特性及高磷土壤磷肥肥效,分析了蔬菜地土壤磷素淋失风险,为蔬菜地土壤合理施肥以及评估磷素的潜在环境效应提供了科学理论依据。主要研究结果如下: 采集土壤的蔬菜种植年限分别为:3-5 a、15~20 a、25~30 a,测定土壤全磷(TP)、速效磷(Olsen-P)、水溶性磷(CaCl2-P)、生物有效磷(NaOH-P)的含量,并对0-20cm层土壤磷素吸附-解吸特性进行分析。结果表明,除NaOH-P含量种植年限3-5 a的土壤样品显著高于种植年限为15~20 a和25~30 a的土壤外,其它各形态磷(TP、Olsen-P、CaCl2-P)都随种植年限延长呈增加趋势。不同种植年限土壤TP、Olsen-P、CaCl2-P、NaOH-P主要积累在0-20 cm土层,随着土壤深度的增加土壤磷的累积量逐渐降低。土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728~0.8436)、二次函数方程有很好的拟合(R2为0.9545~0.997),通过研究土壤磷吸附饱和度(DPS)、最大缓冲容量(MBC)对土壤磷素流失风险进行评估发现,随着蔬菜种植年限的延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)及MBC明显降低,而DPS和解吸率明显提高;种植年限15~20 a、25~30 a的土壤磷的解吸率明显高于3-5 a土壤的解吸率。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。 采用盆栽试验,在高磷土壤(Olsen-P为232.59 mg·kg-1)条件下种植小白菜,施用0.75、150、225、300 mg·kg-1磷肥(P205),研究高磷土壤磷肥施用量对小白菜农艺性状、肥料利用率及土壤特性的影响。结果表明:与不施磷肥相比,在高磷土壤上施用75、150、225、300 mg·kg-1磷肥,没有提高小白菜的产量。不同品种小白菜对氮肥、钾肥的吸收主要累积于茎叶,而对磷肥的吸收则主要贮存于根部。随着磷肥施用量的增加,小白菜体内的N、P、K累积量增加,但其磷肥的当季利用率不足9%,且在磷肥施用量最高(300 mg·kg-1)时,磷肥的当季利用率最低。磷肥施用量对土壤酸性磷酸酶活性的影响不显著;随磷肥施用量的增加,上海青土壤脲酶、蔗糖酶活性显著降低;矮脚黄在磷肥施用量为225 mg·kg-1蔗糖酶活性显著增加,磷肥施用量对矮脚黄土壤脲酶影响不显著;四季小白菜、黄秧小白菜土壤脲酶、蔗糖酶活性受磷肥施用量的影响不显著。 对高含盐量、高度酸化和常规蔬菜地三种高磷含量蔬菜地土壤淋洗特性进行研究,结果显示:随淋洗量的增加,三种高磷含量蔬菜地土壤淋洗液EC及NO3-、K+、Na+浓度在淋洗量为150mL(8 d)时,淋出量都达到最大值,继续淋洗,淋出液EC、NO3-、K+、Na+浓度则快速降低。淋洗液TP浓度则在350 mL(28 d)时达到最高值,经过57 d的淋洗,三种高磷含量土壤淋洗液中的可溶性磷含量仍维持在较高水平,TP和PO43-的淋洗具有滞后性和持续性,因此具有更大的潜在的环境危害性。


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