施用不同方式處理的秸稈對(duì)土壤磷形態(tài)分布的影響

陸文龍， 趙 標(biāo)， 五毛毛

(1.吉林化工學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，吉林吉林 132022； 2.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130000)

秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要副產(chǎn)物，也是重要的生物質(zhì)資源，含有大量的有機(jī)碳。秸稈粉碎、秸稈腐熟及秸稈炭化還田都是回收利用秸稈資源的重要方式，秸稈還田不僅能有效改善土壤養(yǎng)分狀況，而且對(duì)土壤氮具有吸附作用，阻止土壤磷淋溶損失。何旭生等認(rèn)為，秸稈還田能提高稻田土壤養(yǎng)分，能被作物吸收利用的土壤速效磷含量明顯提升[1]。劉爽等認(rèn)為，向土壤中施用有機(jī)肥料有利于土壤礦物質(zhì)中磷的釋放，增加了對(duì)固定在土壤中的磷的利用[2]。秸稈還田雖然能改善土壤養(yǎng)分狀況，但在秸稈還田條件下如何進(jìn)行科學(xué)合理地施肥、維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效和可持續(xù)發(fā)展已成為亟須解決的重要問(wèn)題[3]。本研究以玉米秸稈為原料，采用盆栽試驗(yàn)，將破碎秸稈、腐熟秸稈和秸稈炭添加到模擬施肥的土壤中，了解不同施肥模式下秸稈還田對(duì)土壤磷形態(tài)分布的影響。研究結(jié)果對(duì)確定最佳施肥模式，明確秸稈還田養(yǎng)分遷移規(guī)律具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試土壤和材料

試驗(yàn)用土壤采自吉林省遼河源頭區(qū)農(nóng)業(yè)耕地(125°25′42″E，42°56′32″N)，屬于暗棕壤，其pH值為5.56；有機(jī)質(zhì)含量4.36 g/kg；全氮含量2.56 g/kg；全磷含量504.95 mg/kg；全鉀含量163.08 mg/kg；陽(yáng)離子交換量7.21 cmol/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用溫室盆栽試驗(yàn)，溫室面積220 m2、高4 m，通過(guò)通風(fēng)換氣將溫度控制在22～25 ℃范圍內(nèi)，濕度在75%左右。試驗(yàn)所用自制玉米種植盆，盆口直徑25 cm、高40 cm，種植盆底部封閉，以免養(yǎng)分流失[4]。盆栽用土全部過(guò)5 mm篩，每盆裝土13 kg，將不同處理方式秸稈與土壤充分混勻后老化1周備用，種植土壤含水率為75%[5]。每盆種植3粒玉米種子，出苗后根據(jù)長(zhǎng)勢(shì)保留1株壯苗，玉米生長(zhǎng)期用稱(chēng)質(zhì)量法保持種植土壤含水率。

本試驗(yàn)設(shè)12個(gè)處理，傳統(tǒng)施肥和測(cè)土配方施肥模式下添加不同處理方式的秸稈[不加秸稈(CK)、破碎秸稈、腐熟秸稈、0.5%秸稈炭、1.0%秸稈炭、2.0%秸稈炭]，對(duì)研究區(qū)施肥量調(diào)查得到傳統(tǒng)施肥量為150 kg/hm2，傳統(tǒng)施肥方法施用化肥(復(fù)合肥含N 46%、P 16%、K 11%)，測(cè)土配方施肥比例為硝酸銨75 mg/kg、NaH2PO422 mg/kg、KCl 16 mg/kg。其中，破碎秸稈、腐熟秸稈和1.0%秸稈炭處理按等碳量添加(3 g/kg)，0.5%秸稈炭和2.0%秸稈炭處理按碳量1.5、6.0 g/kg 土添加。各處理重復(fù)3次，共計(jì)72盆。

根據(jù)玉米生長(zhǎng)主要的4個(gè)時(shí)期[7葉期(玉米生長(zhǎng)到 28～32 d)、拔節(jié)期(59～62 d)、乳熟期(88～93 d)和成熟期(120～125 d)]確定4個(gè)采樣時(shí)間，即玉米植株生長(zhǎng)到30、60、90、120 d破土取樣，試驗(yàn)采用抖根法[6]取根際土樣約 200 g。土壤樣品采集后剔除雜質(zhì)，自然風(fēng)干，研磨過(guò)2 mm篩用于測(cè)定氮含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈不同處理方式對(duì)土壤水溶性磷含量的影響

秸稈不同處理方式對(duì)傳統(tǒng)施肥模式下和測(cè)土配方施肥模式下土壤水溶性磷含量的影響如圖1所示。由圖1-a可知，傳統(tǒng)施肥模式下對(duì)照(CK)處理的土壤水溶性磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)變化趨勢(shì)不明顯；同CK比，破碎秸稈、腐熟秸稈、0.5%秸稈炭、1.0%秸稈炭、2.0%秸稈炭處理的土壤水溶性磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，其中2.0%秸稈炭處理的土壤水溶性磷含量增加最明顯。

由圖1-b可知，測(cè)土配方施肥模式下各處理的土壤水溶性磷含量變化趨勢(shì)與傳統(tǒng)施肥模式相同，即CK處理土壤水溶性磷含量在玉米不同生長(zhǎng)期變化不明顯；同CK比，破碎秸稈、腐熟秸稈、0.5%秸稈炭、1.0%秸稈炭、2.0%秸稈炭處理的土壤水溶性磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)；而2.0%秸稈炭處理的土壤水溶性磷含量高于其他處理。測(cè)土配方施肥模式下0.5%秸稈炭、1.0%秸稈炭、2.0%秸稈炭處理土壤水溶性磷含量比傳統(tǒng)施肥模式分別增加5.3%、24.5%、38.4%。

2.2 秸稈不同處理方式對(duì)土壤速效磷含量的影響

盆栽條件下秸稈不同處理方式對(duì)傳統(tǒng)施肥模式和測(cè)土配方施肥模式下土壤速效磷含量的影響如圖2所示。由圖2-a可知，傳統(tǒng)施肥模式下CK處理的土壤速效磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)；同CK比，在整個(gè)玉米生長(zhǎng)期破碎秸稈、腐熟秸稈、0.5%秸稈炭、1.0%秸稈炭、2.0%秸稈炭處理的土壤速效磷含量整體呈增加趨勢(shì)，且2.0%秸稈炭處理的土壤速效磷含量高于其他處理。

由圖2-b可知，測(cè)土配方施肥模式下CK處理的土壤速效磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)先下降后增加；同CK比，破碎秸稈、腐熟秸稈、0.5%秸稈炭、1.0%秸稈炭、2.0%秸稈炭處理的土壤速效磷含量則呈增加趨勢(shì)；秸稈炭不同處理的土壤速效磷含量差異不明顯。

2.3 秸稈不同處理方式對(duì)土壤全磷含量的影響

秸稈不同處理方式對(duì)傳統(tǒng)施肥模式下和測(cè)土配方施肥模式下土壤全磷含量的影響如圖3所示。由圖3-a可知，傳統(tǒng)施肥模式下各處理土壤全磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)均呈下降趨勢(shì)。由圖3-b可知，測(cè)土配方施肥模式下各處理土壤全磷含量隨玉米生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)也呈下降趨勢(shì)，破碎秸稈和1.0%秸稈炭處理土壤全磷含量下降明顯。在不同施肥模式下各處理土壤全磷含量變化曲線不同于土壤全氮含量，土壤全磷含量變化曲線均呈下降趨勢(shì)，而土壤全氮含量變化曲線均呈上升趨勢(shì)。

同測(cè)土配方施肥模式比，傳統(tǒng)施肥模式下不同秸稈處理的土壤全磷量下降程度更大。同CK比，傳統(tǒng)施肥模式和測(cè)土配方施肥模式下土壤全磷含量平均分別降低35.6%、24.8%，可見(jiàn)在整個(gè)玉米生長(zhǎng)期，秸稈的添加會(huì)使土壤全磷量減少。

3 結(jié)論與討論

水溶性磷屬于土壤磷的易溶部分，可被植物直接吸收利用，與植物磷營(yíng)養(yǎng)的相關(guān)性最為密切，土壤水溶性磷的變化可以準(zhǔn)確地反映土壤磷的植物有效性[7-8]。蓋霞普等認(rèn)為，秸稈還田能夠提高土壤養(yǎng)分，能夠明顯提升作物吸收利用的土壤水溶性磷含量[9]。秸稈還田使土壤微生物獲得豐富的碳源，從而使土壤微生物大量繁殖，微生物活動(dòng)使土壤難溶性磷轉(zhuǎn)化為水溶性磷，結(jié)果使土壤水溶性磷含量增加[10]。

土壤中的磷可分為水溶性磷、弱酸溶性磷、難溶性的無(wú)機(jī)磷化合物。水溶性磷一般是堿金屬的各種磷酸鹽和堿土金屬一代磷酸鹽，數(shù)量?jī)H為0.01～1.00 mg/kg，在土壤中不穩(wěn)定，易被植物吸收或變成難溶態(tài)；水溶性和弱酸溶性磷為速效磷；難溶性的無(wú)機(jī)磷化合物占無(wú)機(jī)磷的絕大部分，植物很難利用[15]。

2種施肥模式下秸稈不同處理方式都能增加土壤水溶性磷和速效磷含量，但會(huì)降低土壤全磷含量。

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