【摘 要】
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农业生产中,因猪粪中磷含量丰富通常将其作为有机肥还田。施入土壤的磷当季利用率较低,过量的磷在土壤中不断累积,导致土壤磷过剩。土壤中过量磷的流失是导致水体富营养化的主要原因之一。利用磷富集植物提取土壤中的过量磷,是从根本上降低磷素流失风险的有效措施。然而,磷富集植物种植下土壤磷的迁移转化特征及植物的提取效果尚不清楚。因此,本研究以磷富集植物水蓼为研究材料,采用土培试验和小区试验相结合的方法,从理论联
【基金项目】
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国家自然科学基金（41671323）；
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农业生产中,因猪粪中磷含量丰富通常将其作为有机肥还田。施入土壤的磷当季利用率较低,过量的磷在土壤中不断累积,导致土壤磷过剩。土壤中过量磷的流失是导致水体富营养化的主要原因之一。利用磷富集植物提取土壤中的过量磷,是从根本上降低磷素流失风险的有效措施。然而,磷富集植物种植下土壤磷的迁移转化特征及植物的提取效果尚不清楚。因此,本研究以磷富集植物水蓼为研究材料,采用土培试验和小区试验相结合的方法,从理论联系实际的角度出发,探明水蓼种植下猪粪处理土壤磷的迁移转化特征及提取效果。主要研究结果如下:1.适宜猪粪处理下,矿山生态型和非矿山生态型水蓼的生物量和磷积累量随生长期延长显著增大。矿山生态型地上部生物量和磷积累量显著高于非矿山生态型,分别为非矿山生态型的1.25-1.45倍和1.59-1.74倍。矿山生态型距根表6 mm和非矿山生态型距根表4mm内的H2O-Pi、H2O-Po、Na HCO3-Po、Na OH-Po和HCl-Pi含量随距离减小显著降低,Na HCO3-Pi和Na OH-Pi含量随距离减小显著增大。随生长期延长,矿山生态型距根表4 mm和非矿山生态型距根表2 mm内的H2O-Pi、H2O-Po和HCl-Pi含量减小,Na HCO3-Po和Na OH-Po含量先减小后增大,Na HCO3-Pi、Na OH-Pi含量先增大后减小。除6周外,矿山生态型距根表4 mm内的H2O-Pi,H2O-Po,Na HCO3-Po,Na OH-Po和HCl-Pi含量低于非矿山生态型,Na HCO3-Pi和Na OH-Pi含量高于非矿山生态型。根际土壤有效磷含量、p H和磷酸酶活性与除残渣态磷外的磷组分相关。水蓼地上部生物量和磷积累能力均与根表土H2O-P、有效磷、p H和酸性磷酸单酯酶的变化量相关。矿山生态型可通过改变根际土壤生化特性促进其对土壤磷的获取,进而促进其生长发育。2.在连续三年的小区试验中,矿山生态型水蓼地上部生物量和磷积累量随猪粪处理浓度增加而增大,且最大值在年份间无差异。三年中,矿山生态型水蓼地上部磷积累量在3kg m-2猪粪处理下分别为200.31、195.97和195.24 mg plant-1,分别为不施猪粪处理的2.77、4.35和5.36倍。随猪粪处理浓度增大,0-10 cm和10-20 cm土层各组分磷含量增大。与不施猪粪处理相比,3 kg m-2猪粪处理下20-30 cm土层H2O-P、Na HCO3-P、Na OH-P和HCl-Pi含量增大,其中H2O-Po、Na HCO3-Po和Na OH-Po含量的增幅大于与其对应的无机磷;30-40 cm土层H2O-Po、Na HCO3-Po和Na OH-Po含量增大。随年份推进,各组分磷的增加量升高。土壤剖面p H与磷组分负相关,土壤剖面磷酸酶活性与磷组分正相关。猪粪处理促进土壤剖面磷的迁移转化,增大土壤磷素流失的潜能。因此,农业生产中应当严格控制猪粪施用量。3.在连续三年的小区试验中,矿山生态型水蓼地上部干重和磷移除量均随猪粪处理浓度增大而增大。三年中,矿山生态型水蓼地上部干重最大分别为2.86、2.75和2.72 kg m-2,地上部磷移除量最大分别为10.97、11.73和11.52 g m-2,最大值在年份间无差异。种植并收获矿山生态型水蓼显著降低猪粪处理土壤0-20 cm土层有效磷和水溶性磷含量,降幅分别为30.2%～60.0%和74.9%-81.5%;20-40 cm土层除3 kg m-2猪粪处理外种植前后土壤有效磷和水溶性磷含量无明显变化。矿山生态型水蓼种植下,猪粪处理土壤磷素饱和度升高速率较小,0-20 cm和20-40 cm土层磷素饱和度最大分别为20.45%和15.47%,均小于土壤磷素流失环境阈值25%。矿山生态型水蓼是提取猪粪处理土壤中过量磷的高效植物,可用于农田中过量磷的提取。
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