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江西双季稻区是我国主要的水稻生产区,在肥药的施用过程中,依然存在着用量粗糙、浪费严重、污染不顾的问题。已有大量的研究在进行药肥产品的开发,并将其投入到水稻生产过程中,对于药肥协同作用的合适比例,不同的农药化肥以及不同的区域土壤,往往是不同的,本研究选取除草剂丁草胺与氮磷肥为研究对象,以江西双季稻的土壤为试验基质,通过吸附实验、微生物生态特征(包括肥料的特征矿化菌、丁草胺降解菌)、肥药的有效性、农药降解特征、系统分析除草剂丁草胺与氮磷肥协同作用可能发生的机制,以期为后期双季稻区药肥产品的开发提供技术指导跟理论基础。
主要研究结果如下:
(1)适量的丁草胺能显著提高土壤对氮磷肥吸附。在1、2、4、8、16mg/kg的五个丁草胺浓度梯度,铵态氮的吸附量随着丁草胺浓度的增加先增后减,且都在丁草胺含量为2-4mg/kg时达到最高,吸附量跟空白相比分别增加了21.19%-31.47%以及22.45%-29.74%,铵态氮最大吸附量范围为500-700mg/kg,磷素最大吸附量范围为800-1200mg/kg。同时,与不添加丁草胺的处理相比,在添加丁草胺后,土壤吸附态氮磷的解吸率均明显减少,减少量范围为1.54%-37.69%,19.87%-24.45%。
(2)丁草胺存在时对土壤中的氮的矿化有较大的影响,丁草胺浓度小于2mg/kg氨化细菌有促进作用,2mg/kg时促进作用达到最大,之后随着浓度的升高,丁草胺共存逐渐出现抑制作用。丁草胺浓度在2mg/kg时氨化细菌数目达到最大,统计结果表明,在丁草胺浓度为4mg/kg时,氨化作用强度/硝化作用强度最大,土壤氨化细菌的数目跟氨化作用强度呈现显著相关性。丁草胺对土壤磷循环有较显著影响,丁草胺的浓度对土壤中解磷菌的数量与解磷作用的影响趋势基本一致,培养1d,解磷菌的数量增加26.6%,但浓度大于2mg/kg时,丁草胺表现出抑制作用,试验设计浓度范围内解磷菌抑制率为4.34%-25.34%,解磷作用的抑制率为11.36%-63.63%。但随着培养时间的延长,由于丁草胺在土壤中的吸附固定与降解作用增强,上述作用逐渐减弱,至15d时,基本消失。
(3)丁草胺在土壤中的等温吸附遵从Langmuir方程,由吸附常数的大变化小可知,随着共存氮养分浓度的增加,土壤对丁草胺的吸附能力有增加的趋势,在30g/kg尿素时,土壤对丁草胺吸附能力达到最高,与空白对照相比,吸附常数Kd增加了18.4%。同时,随着磷养分浓度的增加,吸附常数Kd却呈现减小的趋势,但与对照相比,下降趋势不显著。
(4)供试土壤中丁草胺的降解符合一级动力学方程,降解的半衰期为13d左右。在淹水条件下,丁草胺的降解半衰期最短,与含水量60%相比,降解半衰期缩短了25.56%-33.64%,在10.6d-12.3d之间。同时氮磷肥共存时对丁草胺的降解有明显影响。其中,尿素共存时影响较大,试验设计浓度范围内,丁草胺降解半衰期延长9.5%-20%,而磷养分共存时,丁草胺降解半衰期只延长2.8%-7.2%。
主要研究结果如下:
(1)适量的丁草胺能显著提高土壤对氮磷肥吸附。在1、2、4、8、16mg/kg的五个丁草胺浓度梯度,铵态氮的吸附量随着丁草胺浓度的增加先增后减,且都在丁草胺含量为2-4mg/kg时达到最高,吸附量跟空白相比分别增加了21.19%-31.47%以及22.45%-29.74%,铵态氮最大吸附量范围为500-700mg/kg,磷素最大吸附量范围为800-1200mg/kg。同时,与不添加丁草胺的处理相比,在添加丁草胺后,土壤吸附态氮磷的解吸率均明显减少,减少量范围为1.54%-37.69%,19.87%-24.45%。
(2)丁草胺存在时对土壤中的氮的矿化有较大的影响,丁草胺浓度小于2mg/kg氨化细菌有促进作用,2mg/kg时促进作用达到最大,之后随着浓度的升高,丁草胺共存逐渐出现抑制作用。丁草胺浓度在2mg/kg时氨化细菌数目达到最大,统计结果表明,在丁草胺浓度为4mg/kg时,氨化作用强度/硝化作用强度最大,土壤氨化细菌的数目跟氨化作用强度呈现显著相关性。丁草胺对土壤磷循环有较显著影响,丁草胺的浓度对土壤中解磷菌的数量与解磷作用的影响趋势基本一致,培养1d,解磷菌的数量增加26.6%,但浓度大于2mg/kg时,丁草胺表现出抑制作用,试验设计浓度范围内解磷菌抑制率为4.34%-25.34%,解磷作用的抑制率为11.36%-63.63%。但随着培养时间的延长,由于丁草胺在土壤中的吸附固定与降解作用增强,上述作用逐渐减弱,至15d时,基本消失。
(3)丁草胺在土壤中的等温吸附遵从Langmuir方程,由吸附常数的大变化小可知,随着共存氮养分浓度的增加,土壤对丁草胺的吸附能力有增加的趋势,在30g/kg尿素时,土壤对丁草胺吸附能力达到最高,与空白对照相比,吸附常数Kd增加了18.4%。同时,随着磷养分浓度的增加,吸附常数Kd却呈现减小的趋势,但与对照相比,下降趋势不显著。
(4)供试土壤中丁草胺的降解符合一级动力学方程,降解的半衰期为13d左右。在淹水条件下,丁草胺的降解半衰期最短,与含水量60%相比,降解半衰期缩短了25.56%-33.64%,在10.6d-12.3d之间。同时氮磷肥共存时对丁草胺的降解有明显影响。其中,尿素共存时影响较大,试验设计浓度范围内,丁草胺降解半衰期延长9.5%-20%,而磷养分共存时,丁草胺降解半衰期只延长2.8%-7.2%。