本文關鍵詞：外源有機酸對黑土土壤磷形態(tài)及有效性的影響

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【摘要】：為系統(tǒng)闡述外源有機酸對土壤磷形態(tài)及有效性的影響。本文首先以典型黑土區(qū)天然次生林土壤為研究對象,通過不同土層土壤各形態(tài)磷素指標的測定分析,研究了未受干擾黑土土壤磷的垂直空間變化及供磷特征；同時,通過土壤對低分子有機酸吸附特征的分析,闡述土壤對低分子有機酸的吸附能力。在此基礎上,選取不同種類、濃度及pH的低分子有機酸及高分子有機酸腐殖酸分別處理土壤,測定和分析土壤各形態(tài)無機磷含量,以及腐殖酸添加后土壤最大吸附磷量、磷吸持指數(shù)、磷解吸比率等吸附解吸特征的變化,來探討有機酸對黑土土壤磷有效性的活化作用及機理。未開墾黑土土壤不同形態(tài)磷素含量以中活性有機磷NaOH-Po比重較大,占土壤全磷總量的50.78%,而活性磷H20-Pi含量及占土壤全磷總量的比重較低；垂直空間上,土壤各磷素形態(tài)含量以0-10cm土層含量顯著高于其他土層(p0.05),并且除NaOH-Po除外,其他磷組分隨土壤深度的增加均表現(xiàn)為0-70 cm土層范圍內(nèi)逐漸降低,之后先增加后下降的一致性變化規(guī)律；相關分析和通徑分析表明,NaHCO3-Pi、NaOH-Pi和NaOH-Po對有效磷的貢獻較大。磷肥處理后,土壤有效磷含量和固定率隨時間的延長在培養(yǎng)初期(480h)變化幅度較大,之后曲線趨于平緩；外源磷肥的添加顯著增加了土壤各形態(tài)無機磷含量。其中,Sui磷素分級體系中,培養(yǎng)初期(24h),土壤NaHCO3-Pi占無機磷變化總量的比例較大,培養(yǎng)2160h后土壤NaHCO3-Pi和NaOH-Pi增加量分別占無機磷變化總量的33.72%和24.87%,而穩(wěn)定的Res-P在培養(yǎng)過程中的變化幅度均較小。蔣柏藩-顧益初無機磷分級體系中,培養(yǎng)24h,無機磷組分以Ca2-P占無機磷變化總量的比例較大,培養(yǎng)2160h后A1-P和Fe-P增加量分別占無機磷變化總量的30.70%和20.66%,而O-P在培養(yǎng)過程中的變化幅度均較��；這表明水溶性磷肥在土壤中主要轉化為相對不穩(wěn)定組分,保留在中活性磷庫中。黑土土壤對草酸、檸檬酸和蘋果酸均有不同程度的吸附能力,其吸附量均隨低分子有機酸初始濃度的增加而增加,并且有機酸的種類和初始濃度不同,其吸附量也存在差異。低分子有機酸在黑土土壤中的最大吸附量以檸檬酸最大,蘋果酸最小。土壤對草酸、檸檬酸和蘋果酸的最大吸附率分別達57.15%、29.26%和8.42%,并且表現(xiàn)為有機酸初始濃度在1～10mmol/L的變化范圍內(nèi),土壤對草酸吸附率高于檸檬酸；當有機酸初始濃度達20 mmol/L時,表現(xiàn)為檸檬酸較大,而土壤對蘋果酸的吸附率始終低于草酸和檸檬酸。草酸初始濃度較低(1 mmol/L),土壤對草酸的吸附量隨pH值的增加而上升,隨草酸初始濃度的增加,其吸附量則表現(xiàn)為隨pH的增加呈先上升后下降的趨勢。低分子有機酸對土壤總無機磷的活化強度隨有機酸濃度的增加而顯著提高(p0.05)。低濃度(≤1.0 mmol/L)時,草酸的活化能力低于檸檬酸；高濃度(≥1.5mmol/L)時,草酸的活化能力顯著提高(p0.05)。采用Sui磷素分級的分析發(fā)現(xiàn),草酸和檸檬酸對NaHCO3-Pi、NaOH-Pi均有顯著的活化作用,而高濃度(≥1.0mmol/L)的有機酸才能活化HC1-Pi;張守敬法表明,草酸和檸檬酸對Al-P、Fe-P、Ca-P均有顯著的活化作用,并且活化作用隨有機酸濃度的升高而逐漸增強；有機酸對土壤無機磷的活化能力隨pH的升高而降低,是質子酸效應和有機酸陰離子絡合效應共同作用的結果。通徑分析表明,Sui磷素分級的NaHCO3-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi和張守敬法中的A1-P對總無機磷活化量的直接和間接通徑系數(shù)均較大,是黑土土壤磷素活化的有效來源。隨腐殖酸添加量的增加,施肥和未施肥土壤有效磷含量均呈增加的變化趨勢,其中,添加20.0%的腐殖酸土壤有效磷含量分別較不添加腐殖酸處理提高1.14和2.20倍。腐殖酸對土壤不同形態(tài)無機磷含量的變化也存在差異,其中,采用Sui磷素分級的分析發(fā)現(xiàn),隨腐殖酸添加量的增加,施肥和未施肥土壤中NaOH-Pi和HCl-Pi含量均呈逐漸增加的趨勢,而非活性磷Res-P則相反。張守敬法表明,施肥和未施肥土壤A1-P含量隨腐殖酸添加量的增加而逐漸增加,Ca-P含量表現(xiàn)為增加或與對照無顯著差異,而O-P含量則表現(xiàn)為降低的變化趨勢；這表明腐殖酸能一定程度上提高磷肥的利用率,促進難溶性無機磷向有效性高的無機磷形態(tài)轉化。Langumuir方程能較好的描述不同腐殖酸添加量土壤對磷的吸附特征,決定系數(shù)達顯著水平(p0.05)。土壤對磷的最大吸附量隨腐殖酸添加量的提高逐漸增加,而吸附強度因子和最大吸附緩沖容量則表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢,且腐殖酸添加量為11.2%時最低,土壤對磷的貯存容量較大,吸附強度較低,供給植物吸收利用的磷較充足；土壤磷的最大解吸量和解吸比率同樣表現(xiàn)為腐殖酸添加量為11.2%時最高,表現(xiàn)出較強的供磷能力。通過添加腐殖酸來科學合理的調(diào)控土壤磷的吸附與解吸特征,從而協(xié)調(diào)農(nóng)作物磷素營養(yǎng)控制是可行的,對農(nóng)田土壤培肥及磷肥的合理利用具有重要現(xiàn)實意義。低分子有機酸對土壤總無機磷的活化強度均隨有機質含量的增加呈顯著降低的變化趨勢(p0.05)。采用Sui磷素分級的研究發(fā)現(xiàn),有機酸處理后,土壤NaHCO3-Pi、 NaOH-Pi、HCl-Pi的活化量隨有機質含量的增加均表現(xiàn)為降低的變化趨勢：張守敬法中,3種低分子有機酸對不同有機質含量土壤Al-P、Fe-P、Ca-P均有顯著的活化作用,有機質含量為9.96%土壤Ca-P除外;對于同一種有機質土壤而言,有機酸分別對Sui磷素分級中的NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、HC1-Pi和張守敬法中的Al-P、Fe-P活化能力均以草酸最強,蘋果酸最低(p0.05)。而有機酸處理后Res-P和O-P含量均低于未添加有機酸處理,但不同有機質含量之間的差異未達顯著水平。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6

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