【摘 要】
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作物秸秆中含有较为丰富的有机物质及氮磷钾等养分元素,秸秆还田是向土壤输入养分元素的重要途径之一,同时会对土壤中养分的形态转化及其有效性产生重要影响。目前皖北砂姜黑土区小麦-玉米轮作制度下连续秸秆还田对土壤磷表观平衡及磷形态转化的影响尚不清楚。本研究基于统计年鉴资料和文献调研参数,明晰皖北各县区小麦玉米秸秆磷养分资源量及其还田对土壤磷素收支表观平衡的影响;同时依托在皖北砂姜黑土区设立的秸秆还田长期定
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作物秸秆中含有较为丰富的有机物质及氮磷钾等养分元素,秸秆还田是向土壤输入养分元素的重要途径之一,同时会对土壤中养分的形态转化及其有效性产生重要影响。目前皖北砂姜黑土区小麦-玉米轮作制度下连续秸秆还田对土壤磷表观平衡及磷形态转化的影响尚不清楚。本研究基于统计年鉴资料和文献调研参数,明晰皖北各县区小麦玉米秸秆磷养分资源量及其还田对土壤磷素收支表观平衡的影响;同时依托在皖北砂姜黑土区设立的秸秆还田长期定位试验,选取不施肥(CK)、配方施肥(F)、配方施肥+小麦秸秆单季还田(FWS)、配方施肥+玉米秸秆单季还田(FMS)、配方施肥+小麦玉米秸秆双季还田(FWMS)5个处理,探究小麦玉米连续秸秆还田对砂姜黑土磷素转化及其有效性的影响,分析秸秆长期还田条件下小麦不同生育期土壤磷库组成的动态变化规律,以期为砂姜黑土区小麦-玉米轮作体系秸秆还田条件下的化学磷肥合理配施和土壤磷素优化管理提供参考依据。主要研究结果如下:(1)2019年,皖北地区小麦玉米秸秆磷(P2O5)资源总量为5.1万t,其中小麦、玉米秸秆磷养分量所占比例分别为60.9%和39.1%。皖北不同县区小麦秸秆还田对土壤磷(P2O5)输入的贡献在14.1~19.8 kg·hm-2之间,小麦籽粒磷的携出量在54.4~75.9kg·hm-2之间;玉米秸秆还田对土壤磷输入的贡献在16.9~21.8 kg·hm-2之间,玉米籽粒磷的携出量在37.8~48.9 kg·hm-2之间。皖北不同县区在小麦玉米秸秆均不还田情景下,土壤磷(P2O5)周年亏缺量为126.2~166.6 kg·hm-2,小麦秸秆单季还田时土壤磷的周年亏缺量降低至110.7~146.9 kg·hm-2;玉米秸秆单季还田时土壤磷的周年亏缺量降低至105.0~148.3 kg·hm-2;小麦玉米秸秆双季还田时土壤磷的周年亏缺量降低至89.5~128.6 kg·hm-2。综上,小麦玉米秸秆还田是土壤磷素输入的重要途径之一,有利于维持土壤磷素表观平衡。(2)小麦玉米秸秆长期还田显著提高了砂姜黑土全磷和有效磷含量及土壤磷活化系数。秸秆还田可显著提高砂姜黑土无机磷组分中磷酸二钙(Ca2-P)、磷酸铝(Al-P)及磷酸铁(Fe-P)的含量,与F处理相比,FWS、FMS和FWMS处理的土壤Ca2-P含量分别增加32.3%、28.5%和43.7%,Al-P含量分别增加15.2%、10.6%和13.3%。土壤有机磷组分中活性有机磷(LOP)、中活性有机磷(MLOP)和中稳性有机磷(MROP)含量在秸秆还田条件下均明显增加。秸秆还田条件下,砂姜黑土中闭蓄态磷(O-P)含量无显著变化,FMS和FWMS处理的磷酸八钙(Ca8-P)含量显著增加,磷灰石(Ca10-P)和高稳性有机磷(HROP)含量下降。长期秸秆还田可显著增加砂姜黑土中Ca2-P所占比例,降低O-P、Ca10-P和HROP的占比。砂姜黑土中Al-P、Fe-P、Ca2-P及MLOP与有效磷呈极显著正相关关系,其中Al-P、Ca2-P和MLOP对有效磷的正向直接影响较大。小麦-玉米轮作制中秸秆单季或双季长期还田均可促进砂姜黑土中无效态磷向有效态磷和缓效态磷转化,从而提升土壤磷素有效性,秸秆单季和双季还田处理在砂姜黑土磷素活化效果方面无显著差异。(3)在小麦生长期内,土壤有效磷含量从苗期至拔节期、孕穗期逐渐下降,在孕穗期达到最低值,孕穗期至开花期显著增加且达到最高。土壤Ca2-P含量变化规律与土壤有效磷保持高度一致,在拔节期和穗期相对较低,在开花期显著增加且达到峰值,Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、中活性有机磷含量均从拔节期至孕穗期显著降低,孕穗期至开花期又显著增加,而高稳性有机磷在拔节期和开花期下降,而Ca10-P在整个小麦生长季无显著变化。在单季或双季秸秆长期还田条件下,小麦季不同生育期的土壤有效磷含量均得到显著提升,且在拔节期至孕穗期、孕穗期至开花期,长期单季或双季秸秆还田均增加了有效磷源Ca2-P、Al-P、Fe-P、活性有机磷、中活性有机磷及缓效磷源Ca8-P的含量,降低了缓效磷源O-P及无效磷源高稳性有机磷的含量。在皖北小麦玉米轮作体系中,单季或双季秸秆长期还田均可以在拔节期至孕穗期、孕穗期至开花期能抑制有效磷源向缓效态及无效态的转化,促进无效磷源的转化和分解,促进有效磷源的累积,有利于提高土壤磷有效性。
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