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腐殖酸钾是一种常用新型有机钾肥,对我国粮食安全保障具有重要意义,然而肥料养分利用率低又会造成经济损失和环境污染等问题,因此提高肥料利用效率、合理利用肥料对国家粮食安全和环境质量问题具有重要意义。我国南方地区土壤普遍偏酸性,土壤中活性铝含量较高,有机质以及矿物质养分含量较低,严重制约了作物生长;同时,酸性肥料以及不合理施用肥料均会加重土壤酸化。所以,采取有效措施改良酸性土壤是广受关注的问题。石灰是传统的改良方法,长期适量施用生石灰可以达到与有机肥同样的改良效果。生物炭是一种新型土壤改良剂,含有极高的养分含量,可以改善土壤酸碱度,改变土壤中的微生物群落的组成和丰度。腐殖酸是新型肥料的主要原料,含有丰富的有机物质,具有多种活性官能团,以及较强的离子交换能力和吸附能力。因此,腐殖酸、生物炭和生石灰对酸性红壤均有一定的改良作用。通过腐殖酸钾肥效试验和酸性土壤改良试验,分别研究腐殖酸钾施用的适宜浓度,以及对比施用生石灰、腐殖酸和生物炭后红壤铝毒害缓解及作物生长等变化的差异。得到的主要结果如下: (1)不同浓度腐殖酸钾对油菜苗期生长及生理特性的影响 添加腐殖酸钾显著影响油菜幼苗的生物量,提高油菜幼苗根系活力,以1‰浓度腐殖酸钾效果最明显;此时,总鲜重、根长、总根长和根表面积分别比对照增加14.61%、20.36%、70.49%、30.43%。在腐殖酸钾浓度1‰~5‰范围内,油菜细胞内抗氧化酶活性先减小后增大,叶绿素含量先增大后减小。表明,较低的1‰~2‰浓度的腐殖酸钾是油菜苗期生长的适宜浓度,较高浓度为3‰~5‰对油菜幼苗的生长具有胁迫作用。 (2)不同浓度腐殖酸钾对小白菜生理特性及养分利用效率的影响 腐殖酸钾可显著改善小白菜产量,施用量为1‰时产量最高,比对照提高37.1%。此外,施用腐殖酸钾后小白菜N、P、K含量均增加,其中N、K上升显著。小白菜植株的N、P、K总积累量先上升后降低,均在腐殖酸钾施用量为1‰时总积累最大,分别提高56.4%、37.3%、50.7%。施用腐殖酸钾后小白菜植株N、P的养分吸收效率(AE)、养分偏生产力(PFP)和养分干物质效率(DME)比对照显著增加,且腐殖酸钾施用量为0.1%时增幅最大。K的AE、PFP和DME在0.1‰和1‰时高于对照,3‰和5‰时低于对照处理。 (3)不同改良剂对酸性铝富集红壤的缓解效应差异及潜在机制 铝毒会显著降低小白菜的出苗率和鲜重,提高小白菜铝含量;而施用改良剂能缓解铝毒对小白菜的抑制作用,改善小白菜的生长状况,降低小白菜铝含量,Al+HA (铝+腐殖酸)、Al+C(铝+生物炭)和Al+CaO(铝+生石灰)处理小白菜鲜重较单独铝毒处理分别增加86%、775%和1014%。添加外源铝较CK处理土壤pH降低0.17个单位,活性铝总量显著增加,且增加量远大于外源铝添加量;而添加改良剂后活性铝总量减少。此外,铝毒处理交换性Al3+含量较CK 处理上升11.17%,Al+HA、Al+C 和 Al+CaO 处理交换性 Al3+ 含量较 Al 处理分别下降 11.81%、59.63%和87.82%,而单聚体羟基铝离子Al(OH)2+和Al(OH)2+含量却有上升。因此,铝毒显著降低土壤pH,加重酸化,且交换性Al3+增加,抑制小白菜生长,施用改良剂腐殖酸、生物炭和生石灰可以降低交换性Al3+含量,且生物炭和生石灰还能有效的降低红壤pH,改善小白菜生长状况。