施用不同方式處理的秸稈對土壤磷形態分布的影響

陸文龍， 趙 標， 五毛毛

(1.吉林化工學院資源與環境學院，吉林吉林 132022； 2.吉林大學環境與資源學院，吉林長春 130000)

秸稈是農業生產的重要副產物，也是重要的生物質資源，含有大量的有機碳。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分狀況，而且對土壤氮具有吸附作用，阻止土壤磷淋溶損失。何旭生等認為，秸稈還田能提高稻田土壤養分，能被作物吸收利用的土壤速效磷含量明顯提升[1]。劉爽等認為，向土壤中施用有機肥料有利于土壤礦物質中磷的釋放，增加了對固定在土壤中的磷的利用[2]。秸稈還田雖然能改善土壤養分狀況，但在秸稈還田條件下如何進行科學合理地施肥、維持農業生產的高效和可持續發展已成為亟須解決的重要問題[3]。本研究以玉米秸稈為原料，采用盆栽試驗，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土壤磷形態分布的影響。研究結果對確定最佳施肥模式，明確秸稈還田養分遷移規律具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試土壤和材料

試驗用土壤采自吉林省遼河源頭區農業耕地(125°25′42″E，42°56′32″N)，屬于暗棕壤，其pH值為5.56；有機質含量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；陽離子交換量7.21 cmol/kg。

1.2 試驗設計

本研究采用溫室盆栽試驗，溫室面積220 m2、高4 m，通過通風換氣將溫度控制在22～25 ℃范圍內，濕度在75%左右。試驗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，以免養分流失[4]。盆栽用土全部過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，出苗后根據長勢保留1株壯苗，玉米生長期用稱質量法保持種植土壤含水率。

本試驗設12個處理，傳統施肥和測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]，對研究區施肥量調查得到傳統施肥量為150 kg/hm2，傳統施肥方法施用化肥(復合肥含N 46%、P 16%、K 11%)，測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3次，共計72盆。

根據玉米生長主要的4個時期[7葉期(玉米生長到 28～32 d)、拔節期(59～62 d)、乳熟期(88～93 d)和成熟期(120～125 d)]確定4個采樣時間，即玉米植株生長到30、60、90、120 d破土取樣，試驗采用抖根法[6]取根際土樣約 200 g。土壤樣品采集后剔除雜質，自然風干，研磨過2 mm篩用于測定氮含量。

2 結果與分析

2.1 秸稈不同處理方式對土壤水溶性磷含量的影響

秸稈不同處理方式對傳統施肥模式下和測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，傳統施肥模式下對照(CK)處理的土壤水溶性磷含量隨玉米生長時間的延長變化趨勢不明顯；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時間的延長呈增加趨勢，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，測土配方施肥模式下各處理的土壤水溶性磷含量變化趨勢與傳統施肥模式相同，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時間的延長呈增加趨勢；而2.0%秸稈炭處理的土壤水溶性磷含量高于其他處理。測土配方施肥模式下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土壤速效磷含量的影響

盆栽條件下秸稈不同處理方式對傳統施肥模式和測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，傳統施肥模式下CK處理的土壤速效磷含量隨玉米生長時間的延長呈先上升后下降的趨勢；同CK比，在整個玉米生長期破碎秸稈、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，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，測土配方施肥模式下CK處理的土壤速效磷含量隨玉米生長時間的延長先下降后增加；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；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土壤全磷含量的影響

秸稈不同處理方式對傳統施肥模式下和測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，傳統施肥模式下各處理土壤全磷含量隨玉米生長時間的延長均呈下降趨勢。由圖3-b可知，測土配方施肥模式下各處理土壤全磷含量隨玉米生長時間的延長也呈下降趨勢，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，而土壤全氮含量變化曲線均呈上升趨勢。

同測土配方施肥模式比，傳統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，傳統施肥模式和測土配方施肥模式下土壤全磷含量平均分別降低35.6%、24.8%，可見在整個玉米生長期，秸稈的添加會使土壤全磷量減少。

3 結論與討論

水溶性磷屬于土壤磷的易溶部分，可被植物直接吸收利用，與植物磷營養的相關性最為密切，土壤水溶性磷的變化可以準確地反映土壤磷的植物有效性[7-8]。蓋霞普等認為，秸稈還田能夠提高土壤養分，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，微生物活動使土壤難溶性磷轉化為水溶性磷，結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、難溶性的無機磷化合物。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，數量僅為0.01～1.00 mg/kg，在土壤中不穩定，易被植物吸收或變成難溶態；水溶性和弱酸溶性磷為速效磷；難溶性的無機磷化合物占無機磷的絕大部分，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，但會降低土壤全磷含量。

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