土壤调理剂对高磷土壤玉米生长、磷素吸收与形态转化的影响

方红夏 王茜 卢树昌

摘要：采用腐殖酸、明矾（主要成分为硫酸铝钾）、沸石（主要成分为硅酸盐）、白云石（主要成分为碳酸镁钙）4种调理剂及不同配比，共设7个处理对高磷土壤磷素转化与吸收的影响进行研究。结果表明，施加土壤调理剂可以促进玉米生长，玉米的株高、茎粗与叶绿素含量有所提高。在施加调理剂的各处理中，沸石+明矾+腐殖酸+白云石配合施用处理可以有效地增加玉米生物量，提高玉米吸磷量。单施明矾处理和沸石+明矾+腐殖酸+白云石配合处理可促进土壤有机磷矿化，而单施沸石处理和沸石+明矾+腐殖酸+白云石配合处理趋于使土壤磷素钝化，Ca8-P和Ca10-P含量增加，而Ca2-P含量降低，减弱了环境风险。沸石+明矾+腐殖酸+白云石调理剂配合施用对于高磷土壤中磷的吸收和转化效果最佳，可以降低潜在磷的环境风险。试验结果将为设施高磷土壤磷素面源污染控制提供技术途径。

关键词：调理剂;腐殖酸;沸石;白云石;明矾;高磷土壤;吸收;磷形态

中图分类号： S156.2;X53  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）14-0070-04

由于蔬菜地中的产量效益较高，菜农为了高效益，向菜地中大量投入肥料。据统计，我国磷肥（P2O5）的施用量从1990年的462.4万t增加到2016年的843.1万t[1-2]。土壤中大量施用磷肥，但是磷肥移动性小，而且容易被固定，使磷素在土壤中富集[3-6]。土壤中的磷素累积过量，不仅对农业的生态环境造成负效应，而且会对产量的增加造成影响[7-10]。设施菜田不合理的传统水肥管理方式，导致设施菜田土壤氮磷累积严重。土壤调理剂指加入土壤中用于改善土壤的物理、化学和生物性状的物料，用于改良土壤结构、降低土壤盐碱危害、调节土壤酸碱度、改善土壤水分状况或修复污染土壤等，在农业应用上有很大的潜力，而目前关于土壤调理剂对设施高磷土壤磷素转化影响的研究较少。本试验采用不同调理剂及配比对高磷土壤磷素转化与吸收的影响进行研究，旨在为设施土壤磷素面源污染控制提供技術途径。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试作物：糯玉米，品种为雪糯2号，购自北京宝丰种子有限公司。

供试材料：腐殖酸，购自天津休美特国际贸易有限公司;明矾（主要成分为硫酸铝钾）、沸石（主要成分为硅酸盐）、白云石（主要成分为碳酸镁钙），购自山东东泰农化有限公司。

供试土壤：来自天津市武清区大孟庄镇后幼庄村集约化设施菜田。该区以种植黄瓜、番茄为主，棚龄大部分在10年以上，养分投入偏高，土壤磷环境风险较高。

1.2 试验处理

本试验在天津农学院进行，于2017年5月开始实施，采用盆栽试验方法。将土壤样品自然风干后过5 mm筛，每盆土质量为5 kg（盆规格：高17.4 cm，口径24.3 cm），分设7个处理，分别为T1（空白对照）、T2（腐殖酸3.13 g）、T3（明矾 4.68 g）、T4（腐殖酸1.03 g+沸石1.56 g+明矾1.56 g）;T5（沸石1.17 g+明矾1.17 g+腐殖酸0.78 g+白云石 1.17 g）、T6（白云石4.69 g）、T7（沸石4.68 g）。括号内用量为每盆调理剂适宜用量，每种处理设3个重复，每盆栽种3株玉米，等出苗后每盆留2株壮株。

试验种植分为2茬，种植时间分别为2017年5—7月和2017年9—11月。玉米种植期间每隔2 d灌水1次，每次 800 mL/盆。每茬追施2次氮肥，每次施用尿素2.17 g/盆。同时在玉米生长期间进行长势调查（株高、茎粗、叶色、光合速率等）。

1.3 测试方法

土壤样品有效磷和总磷含量分别采用钼蓝比色法和HClO4-H2SO4法[11]测定;土壤无机磷分级采用顾益初等的石灰性土壤无机磷分级的测定方法[12]。植物样品全磷含量用H2SO4-H2O2消煮后采用钒钼黄比色法进行测定。

每盆玉米吸磷量=收获期植株干物质质量×含磷量。

1.4 数据处理与分析

用Excel 2007进行数据处理，用DPS 7.05软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对作物生长与生物量的影响

2.1.1 不同处理对作物长势的影响 从表1、表2可以看出，在不同处理玉米植株第1茬第1个月的长势中，T1空白处理的株高最高，第2个月中，除T7处理外，其他加入调理剂处理的株高明显高于空白处理，说明调理剂的施用可以有效地提高植株株高，第2个月株高以T4处理最佳;第1个月和第2个月各处理茎粗表现与株高相似，第1个月以T1处理最佳，第2个月除T6处理外其他处理茎粗均高于空白处理，以T4处理最佳;第1个月叶绿素含量以T7处理最高，第2个月施加调理剂表现出优势，各处理叶绿素含量均高于空白处理，仍是T7处理最佳; 第1个月玉米植株的光合速率以T5处理最佳，T6处理次之，第2个月光合速率以T7处理最大，空白处理次之。由此得出，T4、T5、T7处理长势较好。

从表3可以看出，在不同处理下玉米植株第2茬第1个月的长势中，T6处理的株高最高，T5处理次之。第2个月株高与第1个月相似，仍以T6处理最佳，T5处理次之。2个月各处理茎粗均以T3处理最大。除第2个月T2处理外，玉米植株施加调理剂的各处理叶绿素含量均高于空白处理。第1个月中叶绿素含量以T7处理最佳，其次是T5处理，第2个月则以T3处理最佳，T7处理次之。总体来看，T3、T6、T7处理长势较好。

2.1.2 不同处理对植株总生物量的影响 从表4可以看出，在第1茬玉米植株的鲜生物量和干生物量中，T2处理的鲜生物量最高，其次是T5、T4等处理;T2处理的干生物量最佳，其次是T6、T1等处理。在第2茬玉米植株的鲜生物量中，T3处理明显高于其他处理，其次是T5、T2处理;干生物量以T3处理最高，其次为T5、T2、T1等处理。由此可以看出，施加T2和T3处理调理剂可以增加植株的生物量。

2.2 不同处理对作物磷素吸收的影响

从图1可以看出，玉米第1茬生长期间T2处理下的玉米植株对土壤中磷素的吸收量最大，其次是T5、T1等处理，说明在土壤中施加T2处理的调理剂相较于其他处理提高了玉米的吸磷量。而对于玉米生长的第2茬，T5处理的玉米吸磷量最高，T3处理次之，因此施加T5处理的调理剂效果较好，可能改变了土壤中的有效磷水平，使玉米能够利用的磷含量提高，或者施用T5处理调理剂可能使根际处的pH值、微生物、土壤水分等微环境改变所致。

2.3 不同处理对土壤磷素形态变化的影响

2.3.1 不同处理对土壤磷形态的影响 从表5可以看出，土壤中无机磷含量以T7处理最高，其次是T3处理;土壤有机磷含量以T1处理最低，T3处理次之;在无机磷占全磷比重中，T3处理最高，其次是T1处理。说明T3和T7处理中施加的调理剂有利于土壤中有机磷的矿化，使有机磷转化为可以被植物吸收利用的无机磷。

从表6可以看出，施加调理剂的各处理中Ca2-P的含量比未施加调理剂的处理要低，以T5处理最佳，其次是T6处理。而相对于缓效态的Ca8-P和Ca10-P中各处理分别是T7和T5处理效果最好，说明施加这2种处理的調理剂趋向于对土壤磷的钝化，减少了磷的移动性，促进作物对有效磷的吸收，降低了环境风险。从图2可以看出，不同处理土壤中无机磷的组成以Ca-P为主，各处理的土壤Ca-P含量均占无机磷总量的70%以上，其余部分为Al-P、Fe-P、O-P，分别约占土壤无机磷总量的3.0%、14.0%、1.5%。其中Ca-P中，Ca8-P所占比例最大。由于盆栽土壤中没有施加磷肥，Ca2-P会被玉米植株不断吸收。

2.3.2 不同处理对土壤有效磷的影响 从图3可以看出，土壤有效磷含量中T3处理>T1处理>T2处理>T4处理>T5处理>T7处理>T6处理，T6处理有效磷含量相对于其他处理较低，其次是T7处理，说明施加T6处理的调理剂效果最好，对降低磷的环境风险作用更好。

3 讨论与结论

设施菜田的不合理水肥管理和长时间轮作造成了设施菜田土壤中氮磷等养分大量累积、次生盐渍化、土壤板结、结构破坏等一系列问题[13]，而土壤中磷素的过量状态，可能会使植物产生磷毒害，为水环境带来严重的潜在威胁[14-15]，影响土壤环境。土壤调理剂在设施高磷土壤中的推广和应用，可以促进蔬菜对氮磷养分的吸收，调节土壤结构，改善土壤水分状况或修复污染土壤。本试验采用不同调理剂及配比对高磷土壤磷素转化与吸收的影响进行研究，对长势结果进行分析可知，第1茬第1个月各处理株高、茎粗和叶绿素均以空白处理效果较好，在玉米生长的第2个月后，施加调理剂处理表现出优势，可以有效地提高玉米株高、茎粗与叶绿素含量，并且施加调理剂的各处理都高于空白处理，但2茬调理剂对于长势效果不近相同;对于不同处理对玉米生物量的影响，T5、T2、T1处理效果最为突出，有效地增加了玉米鲜生物量和干生物量;综合2茬不同处理玉米植株对磷素吸收量的分析，T5处理施加的调理剂种类能有效提高玉米的吸磷量，促进玉米对土壤中有效磷素的吸收;在土壤磷素形态中，施加T3和T7处理的调理剂有利于土壤中有机磷的矿化，使有机磷转化为无机磷，能够被植物更好地吸收与利用，而从各级无机磷形态含量来看，施加T5和T7处理调理剂减少了土壤中速效性 Ca2-P 含量，增加了缓效性Ca8-P和Ca10-P含量，体现了对磷的钝化效果，减少了土壤中磷的移动性，T6处理有效地降低了土壤中的有效磷含量，对于降低潜在磷的环境风险起到了很好的作用。

综上所述，沸石、明矾、腐殖酸和白云石调理剂配合施用对于高磷土壤中磷的吸收和转化效果最佳，可以降低潜在磷的环境风险，但是本研究结论只是在盆栽试验条件下，还需进行田间试验加以验证。

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