玉米秸稈還田及施磷量對黑土磷吸附與解吸特性的影響

孫毅民

摘要 為了探討松嫩平原玉米連作條件下施用秸稈還田和磷還田對黑土吸附和解吸特性的影響，采用兩因素試驗方案，研究了松嫩平原黑土區(qū)最適宜的施磷方式，主要因素是玉米秸稈還田方式，不將秸稈還田（S0），將秸稈還田掩埋（S1），并通過燃燒將秸稈還田（S2）;副因素為施磷水平。

關(guān)鍵詞 秸稈還田;磷;吸附與解吸

中圖分類號：S153.6 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0026–02

關(guān)于土壤對磷的吸收和解吸特征的研究一般都集中在酸性土壤的反應(yīng)方面。當(dāng)前對松嫩平原黑土的研究主要集中在采用不同的施肥方式對土壤的影響方面，有機質(zhì)含量是否是衡量土壤肥力的決定性因素，種植的秸稈含有多種養(yǎng)分，秸稈是有機肥料的重要來源。退耕方式可以降低土壤質(zhì)量，增加空隙度，保持土壤中養(yǎng)分平均分配，為植物成長提供條件，提高作物產(chǎn)量。

1 研究背景

我國的玉米很大一部分產(chǎn)自松嫩平原黑土區(qū)。當(dāng)?shù)匦柁D(zhuǎn)移秸稈，因為秸稈廢棄物燃燒會污染環(huán)境，破壞土壤的基本肥力。相關(guān)專家對我國主要土壤肥力的本質(zhì)進行了深入研究，認(rèn)為在所有土壤肥力特征中，土壤的理化性質(zhì)及其功能決定了土壤肥力，即不同粒徑的有機—無機和微團聚體的組成和性質(zhì)、土壤吸收能力、儲存等會影響土壤肥力。

土壤（<10 μm/10～250 μm）中特征性微團聚體的組成和比例對磷的吸附與解吸影響較大，而磷是植物生長所需的3種養(yǎng)分之一。為深入探討土壤磷素肥力與磷肥施用效果的真相，國內(nèi)以及國外專業(yè)的研究學(xué)者對不同肥力土壤磷素吸收特性及土壤微團聚體進行了大量研究。然而，在不同的施肥系統(tǒng)下，如長期秸稈還田，微團聚體對磷的吸收特性及其對土壤磷吸附的影響機制還沒有被報道過。本研究旨在揭示土壤肥力的本質(zhì)，提高磷肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用率。

連續(xù)還田秸稈可替代13 kg/（hm2·a）無機磷肥。曾西柏專家?guī)ьI(lǐng)其他研究人員進行了相關(guān)研究，結(jié)果表明：類似于小麥的秸稈，長期種植大豆和花生，并用化肥還田，可有效降低干紅壤對磷的吸收能力。針對我國南方的黃泥田研究表明：與僅施用化肥相比，秸稈還田與施用化肥相結(jié)合能有效降低土壤的吸附親和常數(shù)（k）。對石灰?guī)r土壤的相關(guān)試驗表明：在磷含量相等的條件下，夏季玉米秸稈的單獨施用或秸稈與化肥的混合施用顯著增加了地下土壤中磷的解吸量及其百分比[1]。芬克在巴西的研究還表明，秸稈的流失減少了磷和磷在土壤中的吸附。也有與之相反的研究結(jié)論，值得進一步驗證。

2 試驗過程

2.1 試驗設(shè)計

本次試驗采用連續(xù)定位方法和玉米連續(xù)栽培方法。2016年、2017年和2018年，同樣的方法已經(jīng)使用了3年。2018年秋季玉米收獲后采集樣本，測定土壤磷的解吸性能和土壤中的有效磷含量。底盤裝置的材料是一個沒有硬塑料底部的圓形底盤，直徑0.30 m，深度0.33 m，承載力26 kg，地下深度0.30 m，地表以上0.03 m。試驗土壤為黑土，取自2015年玉米田。

試驗采用兩因子設(shè)計方案，主要影響因素為秸稈還田，秸稈不還田（S0）、秸稈還田（S1）、焚燒還田（S2）;副因子是磷的施用水平，即非磷肥（P0）、低磷肥（P1）、平均磷肥（P2）和高磷肥（P3）。

秸稈還田量以哈爾濱的平均玉米產(chǎn)量為基礎(chǔ)，取1：1.2谷物秸稈的比例。根據(jù)計算，秸稈退耕量為12 t/hm2。還田方法要遵循的方式是：切5 cm玉米秸稈再播種，燃燒土層，使其與0～20 cm土混合。秸稈的平均養(yǎng)分含量為有機碳、總氮1.22%、總磷0.13%、總鉀1.74%，灰分的平均養(yǎng)分含量為有機碳22.70%、總氮0.7%，0.84%的磷和平均灰分含量為平均有機碳含量，0.72%的總有機氮，0.72%的總氮，0.888 84%的總磷和磷，灰分中營養(yǎng)素含量的平均含量為灰分到灰分的磷含量為碳到灰分的有機碳體積、0%、0.72%……同時添加尿素（n：46%、340 kg/hm2）2.40 g和硫酸鉀（K2O 50%，每幀施150 kg/hm2）1.10 g，每幀大約4粒，種子的深度需要達到3～4 cm，和播種后的底盤種植。

2.2 樣品采集與測定

玉米豐收后，采集0～20 cm土層土樣，重復(fù)處理5次，從土層土樣中挑選夾雜的稻草、石頭等品種，將它們原封不動地小心放入透明塑料袋中，帶回實驗室檢測。先進行干燥研磨，然后繼續(xù)深層干燥。土壤磷吸收：稱取干燥樣品1.00，取一些土壤分別置于50 mL聚乙烯離心管中，分別加入25 mL質(zhì)量濃度為0 mg/L、5 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、30 mg/L和50 mg/L的磷溶液（由KH2PO4制備），并為抑制微生物活性，再滴入2滴甲苯。封閉后，將FOI放置在25號容器中;恒溫培養(yǎng)箱，土壤磷以180 r/min和4 000 r/min吸收，離心10 min。通過減法測定上清液中的磷濃度。

吸附過程采用等溫方程式langir、frelikin和temundkin。土壤磷等溫線紊亂：試驗完成后，去除殘余上清液，用25 mL飽和NaCl溶液（4 000 r/min離心8 min）沖洗管中的游離磷KH2PO4，重復(fù)后在試管中加入25 mL 0.01 mol/L Cacl2溶液，加入2滴甲苯抑制微生物活性，封閉后，置于恒溫25' 8451的振動培養(yǎng)箱中;設(shè)置連續(xù)振動24 h（180 r/min）。在4 000 r/min磷酰胺中離心后，測量過度擁擠土壤中的磷含量和過剩熱量。

3 結(jié)果與分析

經(jīng)過專業(yè)計算，對數(shù)據(jù)進行分析，得出土壤磷解吸特性變化。土壤的解吸過程是一個反吸附過程。吸附在土壤固體上的磷可以部分解吸以補充土壤磷溶液。土壤磷的解吸率也是評估土壤磷供應(yīng)能力的一個非常重要的指標(biāo)。在印度玉米輪作區(qū)放置variderpal Singh等的長期試驗表明土壤磷的解吸率增加。本研究表明，無論秸稈還田與否，高施磷解吸（P3）處理比不施磷處理（P0）要高很多，土壤磷的解吸速率在S0下增幅最大，S2下增加排在第2名，而S1下增幅最小。本試驗表明：如果連續(xù)3年施磷量處在一個較低水平的時候，土壤Olsen-P較低，土壤膠體表面磷吸附位點相對充足（QM大），磷吸附飽和度（DPS）小，磷吸附結(jié)合力強（k大），磷不易解吸;當(dāng)施磷量較高時，情況就會正好相反。王斌對灰色沙漠土壤的研究還表明，土壤磷吸附常數(shù)（k）與土壤磷解吸率之間存在負(fù)相關(guān)。在相同施磷量下，土壤吸附磷解吸間隔的平均折減系數(shù)（HI）為S0>S2>S1。除了在P3水平的平均S0、S1和S2的HI水平?jīng)]有顯著差異外，S1FOI中的“HI”平均值顯著低于S0和S2。在P0和P1水平，S2FOI中的“HI”平均值顯著低于S0和S2，表明秸稈掩埋和秸稈焚燒處理下土壤磷解吸的“滯后”現(xiàn)象較弱，能顯著降低土壤磷的固定，掩埋和回填效果較好，HI隨施磷量的增加而下降。在S0、S1和S2條件下，P3分別比P0降低3.15%、0.78%和1.92%，表明高磷施用增加了土壤中磷的活性，導(dǎo)致磷的解吸[2]。秸稈還田條件下增施磷肥對平均HI影響不大，進一步說明秸稈還田條件下磷肥用量在減少的情況下不會產(chǎn)生太大影響，可以適當(dāng)節(jié)約成本。

4 結(jié)論

高磷施用與秸稈掩埋相結(jié)合實際上可能促進磷在土壤中的吸附，但對2種土壤磷解吸因子的分析表明，S0和P0的土壤水平處于P1水平，S1和S2的平均解吸率沒有顯著差異;P2水平處無顯著差異;P3水平處沒有顯著差異，表明秸稈（S1和S2）的轉(zhuǎn)移對于磷向土壤中的釋放是有利的，并可能在一定程度上減少磷肥用量?？紤]到秸稈養(yǎng)分的合理利用和生態(tài)環(huán)境的安全性，秸稈還田（S1）是最合適的方式，Langmuir等溫吸附方程更適合調(diào)整黑土對磷的吸收特性。秸稈還田率和施磷量對磷的吸收有顯著影響。秸稈還田后，土壤對磷的解吸能力和解吸速率逐漸增加。處理S1和S2可降低土壤對磷的吸收能力，提高土壤對磷的解吸能力和磷的解吸速率，其中磷含量最高的處理（P0）與高磷處理（P3）之間差異小，S1和S2施磷水平之間沒有顯著差異。

參考文獻

[1] 覃瀟敏，潘浩男，肖靖秀，等.施磷水平對玉米大豆間作系統(tǒng)氮素吸收與分配的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2021，27 （7）：1173-1184.

[2] 李翠英.農(nóng)作物秸稈綜合利用現(xiàn)狀與解決策略[J].世界熱帶農(nóng)業(yè)信息，2021（9）：9 -10.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Effects of Corn Straw Returning and Phosphorus Application on Phosphorus Adsorption and Desorption Characteristics of Black Soil

SUN Yi-min （Institute of Rural Revita-lization Science and Technology， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin， Heilongjiang 150028）

Abstract In order to explore the effects of straw returning and phosphorus returning on the adsorption and desorption characteristics of black soil under corn continuous cropping in Songnen Plain， a two factor experimental scheme was adopted in this experiment： the main factor was the way of returning corn straw to the field， not returning straw to the field （S0）， burying straw to the field （S1）， and returning straw to the field by combustion （S2）; Because of the phosphorus application level， this paper studied the most suitable phosphorus application method in the black soil area of Songnen Plain.

Key words Straw returning; Phosphorus; Adsorption and desorption