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长期施肥条件下塿土磷素累积与淋失研究

杨学云  
【摘要】:磷素淋失对环境的影响引起了世界范围的广泛关注,特别是在发达国家受到了高度 重视。本文以长期定位试验为研究平台,结合田间及实验室模拟,研究了土娄土磷淋失 的可能性、磷移动与灌溉和施肥的关系、磷素淋失的形态和可能机理、磷素累积与平衡 规律、微生物体磷及其与土壤生物、化学性质的关系,主要结论如下: 施肥与灌溉影响土壤剖面磷的分布,旱作条件下,施入土壤的磷主要分布于0-100cm土体,灌溉条件下,可以到 100cm 以下 12 年灌溉和旱作长期肥料定位试验结果显示,施入土壤的磷素主要累积在耕层,大 幅度提高了0-20cm土层全磷与 Olsen-P 含量。一定条件下施磷也增加了土壤剖面中磷 的含量,并且剖面磷分布受灌溉影响,旱作条件下,磷钾或氮磷钾配合有机肥施用提高 了100cm以上土层全磷与Olsen-P含量;灌溉条件下的全磷和Olsen-P高于对照和氮磷 钾处理,也高于旱作条件下的相同处理。 深层土壤含磷量与耕层土壤磷素状况有密切关系,土壤剖面磷累积量随耕层Olsen P 含量的增加而提高 22 年长期肥料定位试验结果表明,长期施磷显著增加土壤耕层(0-20cm)Olsen P 含 量, 耕层 Olsen P 随施肥量增加而提高;0.01mol.L-1 氯化钙提取磷和水溶性磷与土壤 Olsen P 含量呈显著正相关。施磷不同程度增加了土壤剖面 Olsen P 含量,剖面 Olsen P 有随着磷肥施量增加而增加的趋势;土壤剖面中 Olsen P 累积量与耕层土壤 Olsen P 含 量显著正相关,这种相关表明,土壤磷素有淋失损失,且淋失量随施肥量增加而增大。 土娄土磷淋失的可能机理是优先流途径 田间条件下用石膏标记结合加入外源磷的方法,研究了土娄土磷素淋移的可能机理。 石膏悬液可以达到的最大可见深度约为 90cm,还观察到了石膏悬液通过根孔到达 55cm 深土层,表明土壤有大孔隙存在。加入外源磷,沿大孔隙通道的土壤样品的 Olsen-P 含 量明显提高,本体土样未因加入外源磷素而改变,说明磷可能主要通过大孔隙移动。 土娄土磷淋失的主要形态为可溶性磷,还有部分颗粒磷,前者中以正磷酸盐为主;渗 滤液中磷浓度与耕层土壤含磷量显著相关 采用不同磷素含量梯度的土壤,用原状土柱模拟灌溉(降水)进行磷的淋失研究, 13 次淋滤实验结果表明,渗滤液中可溶性磷与全磷浓度和土壤耕层 Olsen P 含量呈显著 正相关。土娄土中磷移动的主要形态为可溶态,平均占渗滤液全磷量的 82.5%,颗粒磷占 17.9%;在可溶性磷中,正磷酸盐平均占全磷量的 77.1%,可溶性有机磷只占 13.8%;淋 失到 20cm 以下的磷浓度最高可达 3.95 mg/kg;历时 60 天,合灌水 357mm,磷最大淋失 WP=6 量达 1082 g/hm2 。 长期过量施磷使土壤磷素出现累积,耕层土壤全磷、Olsen P 及其增加量与土壤磷 素盈亏有极显著直线正相关;全磷与 Olsen P 及二者的增加量也相关 土壤耕层全磷、Olsen P 及其增加量与土壤磷素盈亏有极显著直线正相关;施用化 学磷肥提高了土壤耕层全磷、Olsen P 含量,但未提高有机磷含量,不施肥或施用磷钾 肥土壤有机磷含量有所下降;当以含氮量为标准施用有机肥时,土壤全磷和 Olsen P 含 量大幅度提高,有机磷含量也有所提高,但有机磷在全磷中的百分比未升高,即使施用 有机肥,土壤磷素也主要以无机形态累积。土壤 Olsen P 与全磷或两者的增加量都呈显 著的线性相关。施肥使土壤全磷和速效磷含量成比例增加,全磷每提高 100mg/kg,Olsen P 约提高 18 mg/kg。 过量或不平衡施磷(PK 处理),磷累积表观利用率低于 17%,而平衡施肥,可以超 过 40%。平衡计算表明,有 4.0%~36.8%的磷去向不明。 施化肥可提高土壤微生物量碳、氮、磷含量,有机肥的影响更大 研究了 11 年不同施肥土壤微生物体磷及其与土壤生物、化学性质的关系,结果表 明,与对照相比,施用化肥、化肥加秸秆、化肥加有机肥微生物体碳分别提高 4-15%, 26%和 60%以上;微生物体氮分别为:4-20%,54%和 85%;微生物体磷为:86-122 %,122%和 450%以上。但降低了微生物体 C/N、C/P 以及 N/P 比率,其变幅分别为: 5.5-6.7,6-30.1,1-4.5;平均值为:6.1,15.6 和 2.5 。耕层土壤微生物磷与微生物 C、 N,土壤有机碳、水溶性磷、Olsen P 呈极显著正相关,与全磷呈显著正相关。 本文的创新点: 由于土壤对磷有很强的固定能力,一般认为磷没有淋失或磷的淋失不重要,因而, 我国对磷素淋失的研究仅有零星报道。 以长期肥料定位试验为平台,本文较系统的研究了不同施肥条件下土娄土磷素累积 规律,明确了 Olsen P 提高与施肥的关系以及土壤 Olsen P 与磷的环境指标的关系。 首次找到了关中土娄土磷淋失到根区以下的试验证据:土壤剖面中 Olsen P 累积量 与耕层土壤 Olsen P 含量有显著正相关,在 20-100cm,100-200cm 和 200-300cm 深土层 中 Olsen-P 累积量与耕层土壤 Olsen P 含量均为极显著相关;研究还表明土壤剖面磷 素分布受灌溉(降水)的深刻影响。以上两点发现将磷素分布与土壤磷素状况和灌溉(降 水)紧密的联系起来,从而确定了土娄土存在磷的淋失。 基于以上研究,在田间条件下用石膏标记结合外源磷的方法,研究了土娄土磷素淋 移的可能机理。观察到石膏悬液可以达到的最大可见深度约为 90cm,还观察到了石膏悬 ?


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