草酸和腐殖酸对蔬菜保护地土壤磷素活化效果研究

姜佰文，姜佳琦，陈晓武，魏士梅，权明顺，关丽丽

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2.阿城区农业技术推广中心，哈尔滨 150300）

磷不仅是植物体中许多重要化合物的组成成分，而且是园艺作物一生中不可缺少的营养元素，但我国多数土壤缺磷，加之磷肥资源短缺，磷肥易被土壤固定，导致利用率低。蔬菜保护地土壤中全磷含量虽然较高，但大多是以难溶态存在，作物很难吸收利用这部分磷素[1-6]。如何挖掘土壤的潜在肥力，有效提高作物对土壤难溶态磷的吸收利用能力，是当前值得关注的课题。

目前，低分子质量有机酸活化土壤中磷的作用及机理已经有大量研究，但主要集中在柠檬酸、苹果酸、酒石酸等有机酸在养分活化方面的作用，且研究结果多为原始土壤类型为褐土、潮土的地区，对黑土区蔬菜保护地磷素有效化的研究较少[7-11]。本研究以哈尔滨市阿城区种植年限为25年的保护地土壤为对象，通过研究蔬菜保护地（0～20 cm）磷素的活化，探究草酸、腐殖酸对Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Al-P、Fe-P、O-P的活化效果，为更好地认识和评价有机酸在活化黑土区土壤磷中的重要作用、挖掘土壤潜在肥力提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤：2011年5月初，选取哈尔滨市阿城区种植年限为25年的塑料大棚土壤，在耕层土壤（0～20 cm）按S形多点取样法，采取合适湿度的原状土柱样品（10 cm×10 cm×20 cm），装袋，带回进行室内培养。

供试试剂：草酸（Oxalic acid）分析纯试剂、腐殖酸（工业级）。

1.2 试验设计

室内培养试验于2011年5月进行。将25年的耕层土壤作为室内培养试验材料，取21个1 L广口瓶，每个广口瓶中放入500 g 2 mm经高压灭菌的土样，将分别溶于300 mL无菌蒸馏水后不同用量的草酸、腐殖酸加入到广口瓶中，密封培养，取出晾干后过1 mm、0.15 mm筛备用。

本试验设7个处理，每个处理均3次重复，随机排放在培养箱中。具体方案如下：CK，未加入有机酸；处理1、处理2和处理3分别用草酸2.5 g/500 g土、5 g/500 g土、10 g/500 g土；处理4、处理5和处理6分别用腐植酸2.5 g/500 g土、5 g/500 g土、10 g/500 g土，培养时间分别为5、10、20、30、45、60 d。

1.3 数据分析

参照《土壤农业化学分析方法》[12]，用Microsoft Office Excel 2003软件完成全部数据处理。

2 结果与分析

2.1 有机酸对蔬菜保护地Ca2 -P动态变化的影响

结果见图1。

图1 不同用量草酸、腐殖酸对土壤Ca2 -P动态变化的影响Fig.1 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Ca2 -P in soil

由图1可知，各处理在培养前10 d Ca2-P含量基本无明显变化，之后随着培养时间的延长，Ca2-P含量逐渐增加，这可能是由于随着时间的延长，土壤酸度增加使Ca2-P部分溶解的结果，在培养30 d时出现峰值，之后略有下降，45 d以后基本趋于平稳，在培养60 d时可保持较高含量。

不同浓度草酸处理随浓度的增加，Ca2-P含量有明显提高，其中10 g/500 g土浓度的草酸处理变化明显高于2.5 g/500 g土、5 g/500 g土浓度的草酸处理，且在培养60 d时达到最高值，由此可以看出，随着草酸浓度的增加，对Ca2-P的活化作用也明显增强；不同浓度腐殖酸处理随浓度的增加，Ca2-P含量并无明显的提高。

2.2 有机酸对蔬菜保护地Ca8 -P动态变化的影响

由图2可知，除10 g/500 g土（处理3）外，其他各处理在整个培养期间的变化趋势基本相同。不同浓度草酸处理随着浓度的增加，Ca8-P含量均可在培养60 d可达到较高水平，其中10 g/500 g土浓度的草酸处理在培养10 d以后，Ca8-P含量有大幅度提升，在培养20 d以后含量明显高于2.5 g/500 g土、5 g/500 g土浓度的草酸处理，由此可以看出，草酸浓度越高，对Ca8-P的活化作用越强；不同浓度腐殖酸处理随浓度的增加，对Ca8-P含量并无明显影响，均在培养20 d时达到最低值，之后略有升高，在培养45 d达到最高并基本保持稳定。

图2 不同用量草酸、腐殖酸对土壤Ca8 -P动态变化的影响Fig.2 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Ca8 -P in soil

2.3 有机酸对蔬菜保护地Ca10 -P动态变化的影响

由图3可知，各处理在整个培养期间，在10天和45 d出现两次较明显的峰值。不同浓度草酸处理随浓度的增加，Ca10-P含量有明显降低，且在培养5 d时达到最低值，由此可以看出，增加草酸的浓度并不能提高对Ca10-P的活化作用；不同浓度腐殖酸处理对Ca10-P含量并无明显影响。

图3 不同用量草酸、腐殖酸对土壤Ca10 -P动态变化的影响Fig.3 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Ca10 -P in soil

2.4 有机酸对蔬菜保护地Al-P动态变化的影响

由图4可知，各处理在整个培养期间变化趋势基本相同，均在10 d达到最高值，之后Al-P含量持续降低，培养30 d后含量略有升高并基本保持稳定。不同浓度草酸处理随浓度的增加，Al-P含量有明显提高，其中10 g/500 g土浓度的草酸处理，在培养5 d以后，变化明显高于2.5 g/500 g土、5 g/500 g土浓度的草酸处理，且在培养10 d时达到最高值，由此可以看出，随着草酸浓度的增加，对Al-P的活化作用有一定的增强；不同浓度腐殖酸处理随浓度的增加，Al-P含量并无明显的提高，在培养10 d达到最高值，培养30 d达到最低值，之后基本保持稳定。

2.5 有机酸对蔬菜保护地Fe-P动态变化的影响

由图5可知，不同浓度草酸处理随浓度的增加，Fe-P含量逐渐升高，培养45 d达到最高值之后有所下降，其中草酸浓度越高，Fe-P含量越低，由此可以看出，增加草酸的浓度并不能提高对Fe-P的活化作用；不同浓度腐殖酸处理随浓度的增加，Fe-P含量略有上升，其中10 g/500 g土浓度的腐殖酸处理在45 d出现明显峰值，之后有所回落，2.5 g/500 g土、5 g/500 g土浓度的腐殖酸处理在培养30 d后Fe-P含量呈下降趋势，总体来说随着培养时间的延长，10 g/500 g土浓度的腐殖酸对Fe-P的活化效果较好。

图4 不同用量草酸、腐殖酸对土壤Al-P动态变化的影响Fig.4 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Al-P in soil

图5 不同用量草酸、腐殖酸对土壤Fe-P动态变化的影响Fig.5 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Fe-P in soil

2.6 有机酸对蔬菜保护地O-P动态变化的影响

由图6可知，各处理在整个培养期间O-P含量有较大波动性，这可能是由于培养期间，土壤酸化导致不同形态的无机磷被活化释放出来。不同浓度草酸处理随浓度的增加，O-P含量有明显提高，其中10 g/500 g土、5 g/500 g土浓度的草酸处理变化明显高于2.5 g/500 g土浓度的草酸处理，分别在培养5 d、20 d出现峰值，之后整体呈下降趋势，由此可以看出，0～20 d内增加草酸浓度，对O-P的活化作用明显增强；不同浓度腐殖酸处理随浓度的增加，O-P含量有一定程度的降低，培养45 d达到最低值，之后略有回升且保持稳定，由此可以看出增加腐殖酸浓度并不能起到明显活化O-P的作用。

图6 不同用量草酸、腐殖酸对土壤O-P动态变化的影响Fig.6 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of O-P in soil

3 讨论与结论

试验结果表明，在以Ca-P为主的石灰性黑土中，土壤磷的固定显著降低，这可能是由于草酸和腐殖酸有-COOH、-OH等功能基，它们可以通过这些功能基产生溶解作用，再通过与Ca2+等离子的螯合，使一些被束缚的磷素明显得到释放，并且其功能基的活化能力与草酸、腐殖酸的浓度及土壤中有效磷的含量呈正相关；同时，草酸可以活化土壤中有效性较低的Al-P、Fe-P和Ca10-P，这一现象可能是由于草酸能促进难溶态无机磷的转化，有效使无机磷和有机磷之间保持动态平衡[13]。

草酸、腐殖酸在活化以Ca-P为主的石灰性黑土中，其活化能力与有机酸浓度、有效磷含量呈正相关，能明显促进土壤磷的释放。同时，草酸可以活化土壤中的Ca2-P和Ca8-P，及有效性较低的Ca10-P、Al-P和Fe-P，其中10 g/500 g土浓度的草酸处理的活化能力最大。供试土壤在不同浓度草酸、腐殖酸作用下，各形态无机磷均有不同程度的增加，其增加幅度Al-P＞Ca8-P＞Fe-P＞Ca2-P＞Ca10-P＞O-P。总体来说活化能力大小为草酸＞腐殖酸，并且随着浓度的增加效果更加明显。

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