施用不同方式处理的秸秆对土壤磷形态分布的影响

陆文龙， 赵 标， 五毛毛

(1.吉林化工学院资源与环境学院，吉林吉林 132022； 2.吉林大学环境与资源学院，吉林长春 130000)

秸秆是农业生产的重要副产物，也是重要的生物质资源，含有大量的有机碳。秸秆粉碎、秸秆腐熟及秸秆炭化还田都是回收利用秸秆资源的重要方式，秸秆还田不仅能有效改善土壤养分状况，而且对土壤氮具有吸附作用，阻止土壤磷淋溶损失。何旭生等认为，秸秆还田能提高稻田土壤养分，能被作物吸收利用的土壤速效磷含量明显提升[1]。刘爽等认为，向土壤中施用有机肥料有利于土壤矿物质中磷的释放，增加了对固定在土壤中的磷的利用[2]。秸秆还田虽然能改善土壤养分状况，但在秸秆还田条件下如何进行科学合理地施肥、维持农业生产的高效和可持续发展已成为亟须解决的重要问题[3]。本研究以玉米秸秆为原料，采用盆栽试验，将破碎秸秆、腐熟秸秆和秸秆炭添加到模拟施肥的土壤中，了解不同施肥模式下秸秆还田对土壤磷形态分布的影响。研究结果对确定最佳施肥模式，明确秸秆还田养分迁移规律具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试土壤和材料

试验用土壤采自吉林省辽河源头区农业耕地(125°25′42″E，42°56′32″N)，属于暗棕壤，其pH值为5.56；有机质含量4.36 g/kg；全氮含量2.56 g/kg；全磷含量504.95 mg/kg；全钾含量163.08 mg/kg；阳离子交换量7.21 cmol/kg。

1.2 试验设计

本研究采用温室盆栽试验，温室面积220 m2、高4 m，通过通风换气将温度控制在22～25 ℃范围内，湿度在75%左右。试验所用自制玉米种植盆，盆口直径25 cm、高40 cm，种植盆底部封闭，以免养分流失[4]。盆栽用土全部过5 mm筛，每盆装土13 kg，将不同处理方式秸秆与土壤充分混匀后老化1周备用，种植土壤含水率为75%[5]。每盆种植3粒玉米种子，出苗后根据长势保留1株壮苗，玉米生长期用称质量法保持种植土壤含水率。

本试验设12个处理，传统施肥和测土配方施肥模式下添加不同处理方式的秸秆[不加秸秆(CK)、破碎秸秆、腐熟秸秆、0.5%秸秆炭、1.0%秸秆炭、2.0%秸秆炭]，对研究区施肥量调查得到传统施肥量为150 kg/hm2，传统施肥方法施用化肥(复合肥含N 46%、P 16%、K 11%)，测土配方施肥比例为硝酸铵75 mg/kg、NaH2PO422 mg/kg、KCl 16 mg/kg。其中，破碎秸秆、腐熟秸秆和1.0%秸秆炭处理按等碳量添加(3 g/kg)，0.5%秸秆炭和2.0%秸秆炭处理按碳量1.5、6.0 g/kg 土添加。各处理重复3次，共计72盆。

根据玉米生长主要的4个时期[7叶期(玉米生长到 28～32 d)、拔节期(59～62 d)、乳熟期(88～93 d)和成熟期(120～125 d)]确定4个采样时间，即玉米植株生长到30、60、90、120 d破土取样，试验采用抖根法[6]取根际土样约 200 g。土壤样品采集后剔除杂质，自然风干，研磨过2 mm筛用于测定氮含量。

2 结果与分析

2.1 秸秆不同处理方式对土壤水溶性磷含量的影响

秸秆不同处理方式对传统施肥模式下和测土配方施肥模式下土壤水溶性磷含量的影响如图1所示。由图1-a可知，传统施肥模式下对照(CK)处理的土壤水溶性磷含量随玉米生长时间的延长变化趋势不明显；同CK比，破碎秸秆、腐熟秸秆、0.5%秸秆炭、1.0%秸秆炭、2.0%秸秆炭处理的土壤水溶性磷含量随玉米生长时间的延长呈增加趋势，其中2.0%秸秆炭处理的土壤水溶性磷含量增加最明显。

由图1-b可知，测土配方施肥模式下各处理的土壤水溶性磷含量变化趋势与传统施肥模式相同，即CK处理土壤水溶性磷含量在玉米不同生长期变化不明显；同CK比，破碎秸秆、腐熟秸秆、0.5%秸秆炭、1.0%秸秆炭、2.0%秸秆炭处理的土壤水溶性磷含量随玉米生长时间的延长呈增加趋势；而2.0%秸秆炭处理的土壤水溶性磷含量高于其他处理。测土配方施肥模式下0.5%秸秆炭、1.0%秸秆炭、2.0%秸秆炭处理土壤水溶性磷含量比传统施肥模式分别增加5.3%、24.5%、38.4%。

2.2 秸秆不同处理方式对土壤速效磷含量的影响

盆栽条件下秸秆不同处理方式对传统施肥模式和测土配方施肥模式下土壤速效磷含量的影响如图2所示。由图2-a可知，传统施肥模式下CK处理的土壤速效磷含量随玉米生长时间的延长呈先上升后下降的趋势；同CK比，在整个玉米生长期破碎秸秆、腐熟秸秆、0.5%秸秆炭、1.0%秸秆炭、2.0%秸秆炭处理的土壤速效磷含量整体呈增加趋势，且2.0%秸秆炭处理的土壤速效磷含量高于其他处理。

由图2-b可知，测土配方施肥模式下CK处理的土壤速效磷含量随玉米生长时间的延长先下降后增加；同CK比，破碎秸秆、腐熟秸秆、0.5%秸秆炭、1.0%秸秆炭、2.0%秸秆炭处理的土壤速效磷含量则呈增加趋势；秸秆炭不同处理的土壤速效磷含量差异不明显。

2.3 秸秆不同处理方式对土壤全磷含量的影响

秸秆不同处理方式对传统施肥模式下和测土配方施肥模式下土壤全磷含量的影响如图3所示。由图3-a可知，传统施肥模式下各处理土壤全磷含量随玉米生长时间的延长均呈下降趋势。由图3-b可知，测土配方施肥模式下各处理土壤全磷含量随玉米生长时间的延长也呈下降趋势，破碎秸秆和1.0%秸秆炭处理土壤全磷含量下降明显。在不同施肥模式下各处理土壤全磷含量变化曲线不同于土壤全氮含量，土壤全磷含量变化曲线均呈下降趋势，而土壤全氮含量变化曲线均呈上升趋势。

同测土配方施肥模式比，传统施肥模式下不同秸秆处理的土壤全磷量下降程度更大。同CK比，传统施肥模式和测土配方施肥模式下土壤全磷含量平均分别降低35.6%、24.8%，可见在整个玉米生长期，秸秆的添加会使土壤全磷量减少。

3 结论与讨论

水溶性磷属于土壤磷的易溶部分，可被植物直接吸收利用，与植物磷营养的相关性最为密切，土壤水溶性磷的变化可以准确地反映土壤磷的植物有效性[7-8]。盖霞普等认为，秸秆还田能够提高土壤养分，能够明显提升作物吸收利用的土壤水溶性磷含量[9]。秸秆还田使土壤微生物获得丰富的碳源，从而使土壤微生物大量繁殖，微生物活动使土壤难溶性磷转化为水溶性磷，结果使土壤水溶性磷含量增加[10]。

土壤中的磷可分为水溶性磷、弱酸溶性磷、难溶性的无机磷化合物。水溶性磷一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为0.01～1.00 mg/kg，在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态；水溶性和弱酸溶性磷为速效磷；难溶性的无机磷化合物占无机磷的绝大部分，植物很难利用[15]。

2种施肥模式下秸秆不同处理方式都能增加土壤水溶性磷和速效磷含量，但会降低土壤全磷含量。

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