聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响_战威名.pdf

第 38 卷 第 21 期 农 业 工 程 学 报 Vol.38 No.21 2022 年 11 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov.2022 119 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响 战威名1,2，诸葛玉平1,2，厍 元1,2，于丽萍3，娄燕宏1,2，王 会1,2，潘 红1,2，杨忠臣1,2，杨全刚1,2（1.山东农业大学资源与环境学院，泰安 271018；2.土肥高效利用国家工程研究中心，泰安 271018；3.昌邑市农业农村发展服务中心，潍坊 261300）摘 要：为研究聚磷酸铵与生物炭、秸秆配施对滨海盐化潮土有效磷和无机磷形态转化特征的影响。利用室内培养试验，设置不施用聚磷酸铵（CK）、单施聚磷酸铵（OA）、聚磷酸铵配施生物炭（AB）、聚磷酸铵配施秸秆（AS）、聚磷酸铵配施生物炭及秸秆（ABS）5 个处理。采用 Tiessen 修正后的 Hedley 磷素分级法研究了滨海盐化潮土中无机磷形态随时间的变化规律。结果表明：1）与 CK 相比，添加聚磷酸铵的处理有效磷含量显著提高了 2.464.02 倍（P0.05）。培养末期，ABS 处理有效磷含量较 AB、AS 分别显著提高了 15.01%和 19.20%（P0.05）。2）随培养时间的延长，不同处理间树脂交换磷（Resin-P）含量变化趋势不同，OA 和 AB 处理呈增加趋势，AS 和 ABS 处理呈下降趋势，培养末期 AS 和 ABS处理 Resin-P 含量较 OA 处理分别显著降低了 39.98%和 31.06%；碳酸氢钠浸提态磷（NaHCO3-P）含量随时间先增加后降低，在培养第 28 天达到最大值，且 ABS 处理最高；氢氧化钠浸提态磷（NaOH-P）和稀盐酸浸提态磷（D.HCl-P）含量随培养时间延长总体呈增加趋势，培养末期，ABS 处理 NaOH-P 含量较 OA 显著提高了 54.07%（P0.05）；浓盐酸浸提态磷（C.HCl-P）和残渣态磷（Residue-P）含量整体呈下降趋势，AB 和 ABS 处理 Residue-P 含量在培养末期较 OA 显著增加了 34.01%和 26.12%（P0.05）。3）滨海盐化潮土中磷素主要以 HCl-P 和 Residue-P 形式存在，约占 88.60%92.20%。相关分析表明，不同磷形态与土壤有效磷相关系数大小依次为 D.HCl-P、Resin-P、NaOH-P、NaHCO3-P、Residue-P、C.HCl-P。综上，培养期内，单施聚磷酸铵或配施生物炭、秸秆能够增加NaOH-P和D.HCl-P含量，降低C.HCl-P和Residue-P含量。聚磷酸铵配施生物炭和秸秆（ABS）提高滨海盐化潮土磷素有效性的效果最好，Resin-P 和 D.HCl-P 对有效磷贡献最大。研究结果对滨海盐化潮土磷素有效性提升和无机磷素形态转化研究具有重要意义。关键词：土壤；磷素；配施；聚磷酸铵；无机磷形态 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.015 中图分类号：S201.5 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2022)-21-0119-08 战威名，诸葛玉平，厍元，等.聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响J.农业工程学报，2022，38(21)：119-126.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.015 http:/www.tcsae.org Zhan Weiming,Zhuge Yuping,She Yuan,et al.Effects of combined application of ammonium polyphosphate and different materials on phosphorus forms in coastal saline soilJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2022,38(21):119-126.(in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.015 http:/www.tcsae.org 0 引 言 黄河三角洲是黄淮海平原土壤资源开发利用的重要后备基地，但有接近 90%的土壤属于滨海盐化潮土，这严重制约着黄河三角洲地区的农业生产和社会经济发展1-2。滨海盐化潮土中较高的盐分含量使土壤多种酶和微生物活性降低，阻碍磷素的转化，导致磷素有效性降低3-4。磷是植物生长发育必不可少的养分元素，土壤中磷形态直接影响土壤磷素盈缺状况和农作物生产水平5。因此，明确土壤磷组分状况、提高滨海盐化潮土磷素养分有效性对黄河三角洲后备土地资源的可持续发展具有重要意义。研究表明，生物炭、秸秆与磷肥配施能够改良土壤 收稿日期：2022-09-27 修订日期：2022-10-21 基金项目：国家重点研发计划（2021YFD1900900）；山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目（2021CXGC010804）作者简介：战威名，研究方向为滨海盐渍土改良与养分高效利用。Email： 通信作者：杨全刚，博士，副教授，研究方向为土壤质量提升、重金属污染土壤治理、高分子材料研制。Email： 性质，促进难吸收有效性低的磷素形态向易吸收有效性高的磷素形态转化。Mahmoud 等6对碱性土壤上磷肥与生物炭配合施用的研究发现，随磷肥施用量的增加盐酸浸提态磷（HCl-P）含量逐渐降低，但其他磷素形态含量逐渐增加。王建伟7等对施用生物炭和磷酸二氢钠的土壤进行磷素 Hedley 分级后发现，施用生物炭有利于残渣态磷（Residue-P）向易被植物吸收的磷素形态转化。Cao等8在碱性沙壤土上连续 4 a 的定位试验结果表明，秸秆还田和过磷酸钙配施增加了中等活性态磷比例，降低稳定态磷比例，提高了土壤磷素供应能力，秸秆与过磷酸钙配施也能够提高设施蔬菜土壤的树脂交换磷（Resin-P）和盐酸浸提态磷（HCl-P）占比，提高磷的有效性和磷肥的利用率9。传统磷肥中的磷主要以正磷酸盐的形式存在，施用后大部分被土壤固定，移动性差，利用率低10-12。近年来，聚磷酸铵作为一种含有氮磷养分的新型化学肥料备受关注，而聚磷酸盐较正磷酸盐土壤中有更好的移动性，更易到达植物根系表面，提高磷肥利用率13。研究表明聚农业工程学报（http:/www.tcsae.org）2022 年 120磷酸铵能够提高石灰性土壤、酸性棕壤和黑土等多种土壤上有效磷的含量和土壤磷库中活性磷的占比来增加植物对磷肥的利用14-16。磷素分级对研究土壤磷素形态、土壤磷素供应状况及评估磷流失风险具有重要作用17。目前广泛采用Tiessen 修正后的 Hedley 磷素分级方法18，该方法将土壤磷素分为 6 个大类：树脂交换磷（Resin-P）、NaHCO3提取态磷（NaHCO3-P）、NaOH 提取态磷（NaOH-P）、1 mol/L HCl 提取态磷（D.HCl-P）、浓盐酸提取态磷（C.HCl-P）及残渣态磷（Residue-P）。前人更多利用 Hedley磷素分级方法研究生物炭、秸秆等改良材料与传统磷肥配施对土壤磷有效性和磷形态的影响，而有关聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土无机磷形态转化的报道较少。本研究以黄河三角洲滨海盐化潮土为研究对象，通过室内培养试验，研究聚磷酸铵配施生物炭、秸秆对滨海盐化潮土有效磷及不同形态磷素的影响，以期为提高滨海盐化潮土磷肥利用率和磷素形态转化的研究提供参考。1 材料与方法 1.1 供试土壤与材料 1.1.1 供试土壤 供试土壤于 2021 年 11 月取自山东省滨州市无棣县“渤海粮仓”工程项目示范区（1175511757E,37553756N），土壤类型为滨海盐化潮土，在中国土壤系统分类中为弱盐淡色潮湿雏形土。土壤基本理化性质为容重 1.30 g/cm3，含盐量 2.00 g/kg，pH 值 8.50，有机质 15.19 g/kg，全氮 1.07 g/kg，有效磷 11.20 mg/kg，速效钾 158.21 mg/kg。1.1.2 供试材料 聚磷酸铵（APP）为水溶性低聚磷酸铵（N-P2O5-K：17-57-0），pH 值 7.20；供试生物炭为小麦秸秆在无氧条件下 450 碳化 1 h，pH 值 9.24，全碳 539.23 g/kg，全氮 11.56 g/kg，全磷 0.91 g/kg，全钾 34.04 g/kg，有效磷397.20 mg/kg，过 0.15 mm 筛备用；供试秸秆为玉米秸秆，pH 值 7.56，全碳 465.82 g/k，全氮 13.38 g/kg，全磷1.22 g/kg，全钾 15.48 g/kg，有效磷 410.40 mg/kg，粉碎后过 0.42 mm 筛备用。1.2 试验方案 试验于 2022 年 1 月在山东农业大学土壤生态实验室进行。试验共设置不添加聚磷酸铵（CK）、单施聚磷酸铵（OA）、聚磷酸铵+生物炭（AB）、聚磷酸铵+秸秆（AS）、聚磷酸铵+1/2 生物炭+1/2 秸秆（ABS）5 个处理。试验开始前，将风干土壤过 2 mm 筛，混匀装入广口玻璃培养瓶，每瓶装 200 g 风干土，调节土壤水分为田间持水量 60%，用厚度为 127 m 的薄膜封口后打 8 个直径约为1 mm 孔，将培养瓶置于 25 恒温避光培养箱中进行预培养 7 d，采用称重法测定土壤含水率，定期补水。预培养结束后，参考山东滨州市年平均施肥量（N 230.00 kg/hm2、P2O5 220.00 kg/hm2、K2O 36.60 kg/hm2）及各物料有效磷含量19，各试验处理添加 N 88.46 mg/kg（尿素 N 质量分数 46%）、K 11.54 mg/kg（硫酸钾 K2O 质量分数 52%），CK 不添加磷，其余处理磷添加量为 63.84 mg/kg（聚磷酸铵P2O5质量分数57%），生物炭、秸秆添加量均为10 g/kg。将肥料、改良物料与土壤充分混匀，按照预培养方法进行培养，分别在培养 0、14、28、56、84 d 进行破坏性取样（每次取 3 个重复）用于试验分析。1.3 测定指标与方法 pH 值采用电位法测定（水土比 2.51，25）；有效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定；土壤全磷采用 HClO4-H2SO4消煮钼锑抗比色法测定；田间持水量采用环刀法测定；土壤磷素分级采用 Tiessen修正后的 Hedley 磷素分级法进行18，其基本步骤如下：称取 1.000 0 g 风干土（过 0.15 mm 筛）于 50 mL 离心管中，依次用加入 717 氯型阴离子树脂的去离子水、0.5 mol/L NaHCO3溶液、0.1 mol/L NaOH、1.0 mol/L HCl连续浸提，每种浸提剂加入后连续震荡 16 h（25，180 r/min），取出后离心 10 min（0，25 000 g），所得上清液采用钼锑抗比色法测定 Resin-P、NaHCO3-P、NaOH-P 和 D.HCl-P 共 4 种无机磷含量，再向样品中加入浓盐酸后 80 水浴 10 min，离心后取浸提液测定C.HCl-P，将连续浸提后的土壤用 H2SO4-H2O2消化后测定残渣态磷（Residue-P）。1.4 数据处理 试验数据采用 Microsoft Excel 2018 和 SPSS 26 统计分析软件进行数据整理和方差分析，使用 Origin 2022 软件做图，邓肯比较法进行方差分析。2 结果与分析 2.1 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土 pH 值的影响 图 1 表明，在培养时期内，所有处理 pH 值随时间的增加整体呈下降趋势，且