生物炭和磷对红壤化学特性及大豆生长的影响

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我国酸性土壤分布范围较广,占耕地面积的1/5。酸性土壤p H和肥力较低,养分的流失速度快,Fe、Al活性高,磷素容易被固定从而降低土壤磷的有效性,最终影响作物生长。生物炭具有较高p H、孔隙结构发达、吸附性能强等优良特性,在改良酸性土壤和促进作物生长方面具有显著的作用。本研究通过盆栽试验探讨不同磷水平(0、30、60、90 kg·hm-2)下生物炭添加对华南地区典型红壤磷周转过程及作物磷吸收的影响机理;同时开展大田试验,比较生物炭、石灰、硅藻土和硅肥4种不同改良剂对酸性土壤的改良效果及大豆生长的影响。结果如下:(1)不同磷水平下生物炭添加对酸性土壤及大豆生长的影响在不同磷水平下施用生物炭均显著提高土壤p H值、交换盐基离子总量和盐基饱和度;降低Ca/Mg值、交换性铝和交换性酸的含量,有效改善和提高土壤中的矿质营养元素含量。生物炭与磷配施增加土壤有效磷和无机磷含量,降低土壤有机磷的含量。在Hedley磷分级中,生物炭添加使不同磷水平下根际土和非根际土中总磷含量分别提高2.80%~14.80%和9.70%~22.01%,无机磷的相对含量提高3.79%~5.09%和3.46%~9.29%,活性磷组分(NH4F-Pi)含量提高8.62%~47.07%和52.60%~94.75%,有机磷的相对含量降低3.80%~14.13%和9.46%~17.04%。生物炭与磷配施降低土壤酸性磷酸酶的活性,提高碱性磷酸酶和磷酸二酯酶的活性,增加土壤微生物量磷,使土壤磷素向有效态的磷素转化。在不同磷水平下施用生物炭显著增加大豆的茎粗、荚重和生物量;提高大豆植株根、茎、叶和荚中的磷吸收效率,降低大豆对磷的利用效率;而无论是施用或不施用生物炭,不同磷水平处理对植株生长没有显著影响。(2)不同改良剂对酸性土壤的改良效果及大豆生长的影响研究表明,生物炭、石灰、硅藻土和硅肥4种不同改良剂,均增加土壤中交换性盐基离子总量和盐基饱和度,降低交换性酸含量;其中石灰盐基总量增加56.52%,生物炭分别降低交换性H+和Al3+含量为29.30%和36.93%几种改良剂处理能有效改善土壤的理化性状和提高土壤中的矿质营养元素含量,增强对土壤酸化的缓冲能力,对酸性土壤具有一定的改良效果。4种不同改良剂能提高株高、茎粗、生物量和产量。生物炭、石灰、硅藻土和硅肥分别增加大豆总荚数19.75%、46.87%、17.45%和25.53%,增产16.64%、62.64%、10.99%和17.53%。在大豆苗期和花期,4种改良剂中生物炭对根、茎、叶中的磷含量影响最大;成熟期,生物炭、石灰、硅藻土和硅肥分别提高大豆根部的磷含量68.34%、18.76%、99.76%和146.66%,且磷含量主要集中在荚部。此外,生物炭提高大豆植株磷的吸收效率17.97%,这有助于提高土壤有效磷的活性和利用率,改善酸性土壤磷的亏缺。
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