短碳鏈二元羧酸與磷酸二銨復(fù)合提高磷在土壤中的擴(kuò)散距離和有效性

摘要： 【目的】有機(jī)酸與磷肥結(jié)合施用可有效減少土壤中磷固定，但有機(jī)酸碳鏈長度與磷肥有效性的關(guān)系尚不明確。將不同碳鏈長度的二元羧酸與磷酸二銨復(fù)合，研究其對(duì)磷酸二銨在土壤中的擴(kuò)散及有效性的影響，以期為高效磷肥產(chǎn)品開發(fā)提供理論依據(jù)。【方法】試驗(yàn)以草酸 （OA）、丁二酸 （BA）、己二酸 （AA）、辛二酸 （SA） 為供試材料，分別按0.5% 的質(zhì)量比與粉狀磷酸二銨混合均勻后擠壓造粒，得到4 個(gè)含有不同碳鏈長度的二元羧酸與磷酸二銨復(fù)合磷肥試驗(yàn)樣品 （代號(hào)分別為OAP、BAP、AAP、SAP），磷酸二銨樣品 （DAP） 也按照同樣方法擠壓造粒。磷培養(yǎng)試驗(yàn)以5 個(gè)肥料樣品為處理，以不添加磷肥為對(duì)照 （CK），每個(gè)處理設(shè)置18 個(gè)重復(fù)。在培養(yǎng)的第1、3、7、14 和28 天，進(jìn)行濾紙可視化顯色，測(cè)定肥料磷的擴(kuò)散距離（半徑），同時(shí)采集土樣測(cè)定速效磷、Ca2-P 和Ca8-P 含量，測(cè)定pH 及堿性磷酸酶活性。【結(jié)果】與DAP 相比，OAP、BAP、AAP、SAP 處理均增加了磷素?cái)U(kuò)散距離，擴(kuò)散距離各處理的排序?yàn)镺APgt;BAPgt;AAPgt;SAP，OAP 處理的磷擴(kuò)散距離較DAP 平均增加了29.5%。培養(yǎng)28 天時(shí)，4 個(gè)二元羧酸磷酸二銨復(fù)合磷肥處理的土壤平均速效磷、Ca2 -P、Ca8 -P 含量分別較DAP 提高了0.48%～12.6%、4.06%～37.1%、1.25%～20.9%，均以O(shè)AP 的提高幅度最高。在培養(yǎng)3～28 天，二元羧酸磷酸二銨復(fù)合磷肥處理的土壤堿性磷酸酶活性均高于DAP，以O(shè)AP 處理的活性最高。與CK 處理相比，施磷肥處理土壤pH 顯著下降，以O(shè)AP 處理降幅最大。【結(jié)論】供試二元羧酸與磷酸二銨復(fù)合均可減少磷的固定，提高土壤速效磷含量，增加磷肥在土壤中的擴(kuò)散距離；其中，以草酸磷酸二銨復(fù)合肥效果最好。

關(guān)鍵詞： 二元羧酸； 碳鏈長度； 羧基含量； 磷擴(kuò)散； 速效磷含量； 磷形態(tài)

磷肥在糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用[1]，磷酸二銨是我國北方農(nóng)田直接施用的主要磷肥類型。磷酸二銨施入土壤后，磷易與土壤鈣、鎂、鐵、鋁等金屬離子反應(yīng)形成難溶性磷酸鹽，磷素移動(dòng)距離減小，磷素有效性降低[2]，導(dǎo)致磷肥當(dāng)季利用率僅為10%～25%[3]，并造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[4?5]。因此，如何有效減少磷固定、促進(jìn)磷移動(dòng)是提高磷素有效性和磷肥利用率的重要途徑。

研究表明，有機(jī)酸可影響土壤無機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，提高土壤速效磷含量[6?7]。楊紹瓊等[8]將10 mmol/L 檸檬酸加入土壤后，土壤速效磷含量提高了5.06 mg/kg。李有田等[9]將0.5 mmol/L 草酸加入磷質(zhì)量濃度為10mg/L 的土壤溶液中，與對(duì)照相比，土壤吸附磷量降低了10.3%。薛延豐等[10]試驗(yàn)表明，在土壤中添加酒石酸可促進(jìn)土壤中難溶性磷酸鹽的溶解，使之向有效性較高的無機(jī)磷形態(tài)轉(zhuǎn)化，其中Ca2-P、Ca8-P 含量分別增加了13.99%、0.79%，Ca10-P 含量減少了0.97%。有機(jī)酸促進(jìn)磷素轉(zhuǎn)化的效果因有機(jī)酸的種類而異。Bolan 等[11]研究表明不同有機(jī)酸均能降低土壤對(duì)磷的吸附，其降低效果由高到低依次為檸檬酸gt;草酸gt;蘋果酸gt;酒石酸gt;乙酸。Jalali 等[12]研究發(fā)現(xiàn)檸檬酸、草酸和蘋果酸分別促進(jìn)粘壤土釋放279、288.2和226.2 mg/kg 的磷。有機(jī)酸與磷肥結(jié)合，可降低磷肥固定率，提高磷肥有效性和土壤速效磷含量[13?17]。李志堅(jiān)等[16]研究表明，與普通磷肥相比，將腐植酸添加到磷酸一銨中，肥料磷固定率降低7.32%，土壤C a 2 - P、C a 8 - P 和速效磷含量分別增加2 5 . 2 2 %、23.3% 和12.24%。劉博等[18]通過土壤培養(yǎng)試驗(yàn)將氨基酸與磷酸二銨混合，結(jié)果表明，與普通磷酸二銨相比，含氨基酸磷酸二銨的土壤中速效磷含量提高6%。李偉等[19]通過在磷酸和氫氧化鉀反應(yīng)中加入腐植酸制備腐植酸磷肥，土柱栽培試驗(yàn)研究表明，與普通磷酸氫二鉀相比，腐植酸磷肥可提高磷肥表觀利用率0.51～5.41 個(gè)百分點(diǎn)，小麥產(chǎn)量提高6.02%～21.37%，0—20 cm 土壤速效磷含量增加4.2%～9.7%。

前人的研究多集中在有機(jī)酸類型及用量對(duì)土壤無機(jī)磷形態(tài)轉(zhuǎn)化、磷有效性的影響等方面，關(guān)于不同碳鏈長度有機(jī)酸對(duì)肥料磷擴(kuò)散、磷固定的影響規(guī)律及機(jī)制尚不清楚。本研究以草酸、丁二酸、己二酸、辛二酸不同碳鏈長度的二元羧酸為供試材料，分別與磷酸二銨混勻后擠壓造粒制備系列顆粒磷酸二銨試驗(yàn)樣品，研究不同碳鏈長度二元羧酸對(duì)磷肥擴(kuò)散及轉(zhuǎn)化的影響，探究不同碳鏈長度二元羧酸應(yīng)用效果差異與機(jī)制，旨在為高效磷肥產(chǎn)品研制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤為取自山東省德州市陵城區(qū)農(nóng)田連續(xù)7年不施肥處理的0—30 cm 土層土壤，土壤類型為潮土。土壤風(fēng)干后混勻，磨細(xì)，過1 mm 篩，備用。土壤基礎(chǔ)化學(xué)性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)5.19 g/kg、全氮1.02g/kg、堿解氮18.93 mg/kg、全磷0.62 g/kg、有效磷3.98 mg/kg、速效鉀99.73 mg/kg、pH 8.98 （土水比1∶2.5）。