淹水条件下秸秆还田后磷的迁移与转化特征

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mynameisfish
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控制水体中磷的浓度是防控淡水水体富营养化的有效办法。我国水体中的磷主要来源于农业源,因此关注农田生态系统中的磷流失格外重要。秸秆含磷量丰富,同时秸秆还田作为一项常规农艺措施,为磷素进入水体提供了可能。水稻作为我国主要的粮食作物,其特殊的水分管理使得磷存在更大的流失风险。目前稻田秸秆还田对受纳水体的影响,及稻田土壤中磷的变化的研究还不全面。为探究秸秆还田后,磷在土壤及水体中的形态组成和分配状况,本研究以潮土性水稻土(C)和黄棕壤性水稻土(H)为研究对象,在淹水条件下设置添加秸秆(C+、H+)与不加秸秆(C-、H-)4个处理,利用填装土柱进行淹水秸秆还田的模拟实验。培养期间测定上覆水、淋溶液以及不同时期不同深度土层中各种形态磷的变化,分析磷的迁移与转化规律。主要研究结果如下:(1)添加秸秆显著加剧了潮土性水稻土中磷的流失,总磷流失量在培养的第37、54、71、85天分别为不加秸秆的2.45倍、1.06倍、1.32倍、1.56倍;添加秸秆略微增加了黄棕壤性水稻土中磷的流失。添加秸秆处理中,上覆水及淋溶液流失的总磷浓度均超过0.02 mg/L。添加秸秆也显著增加了温室气体排放通量。(2)添加秸秆显著增加了上覆水颗粒态磷和可溶态有机磷浓度。潮土性水稻土和黄棕壤性水稻土添加秸秆处理上覆水颗粒态磷在总磷中的平均占比分别为60.6%、65.7%,可溶态总磷中,可溶态有机磷占比分别为75.1%、60%。上覆水颗粒态磷和可溶态有机磷的总量与秸秆释磷量、上层土壤可溶性有机碳含量显著正相关,与上层土壤微生物生物量磷含量呈显著负相关。(3)添加秸秆显著增加了潮土性水稻土淋溶液中可溶态有机磷累积流失量,从而导致淋溶液总磷的显著增加;添加秸秆也增加了黄棕壤性水稻土可溶态有机磷累积流失量,但未达到显著性水平。潮土性水稻土中颗粒态磷是淋溶液流失的主要形态,黄棕壤性水稻土中则以可溶态磷为主。各处理淋溶液可溶态磷中均以有机磷为主。(4)添加秸秆增加了两种土壤中有机磷的占比。两种土壤各提取态占比大小依次为稀盐酸提取态无机磷、浓盐酸提取态总磷、Na OH提取态总磷、NaHCO3提取态总磷、残渣磷、水提态总磷。潮土性水稻土和黄棕壤性水稻土有机磷占比分别为8.77%~11.28%、12.27%~16.80%,添加秸秆后分别增加了0.054%和0.65%。秸秆的添加对速效磷含量无显著影响,显著影响了水提取态无机磷和Na OH提取态无机磷含量。(5)添加秸秆后潮土性水稻土高活性有机磷含量增加,黄棕壤性水稻土活性高有机磷降低。不同磷组分的变化中,潮土性水稻土偏向稳定态磷的活化,黄棕壤性水稻土偏向磷的固定。活性较高的磷组分在不同深度的土层中差异较显著,这是由于活性较高的磷组分在土壤中迁移能力较强。由于培养时间不足以及施入秸秆含磷量较少,总磷在不同土层中并无显著性差异。(6)在水田中秸秆还田会加剧磷的流失。添加秸秆在潮土性水稻土中会活化土壤中的稳定态磷,增加了磷的渗漏。添加秸秆在黄棕壤性水稻土中会造成活性磷向稳定态磷转化,增加土壤中磷的累积。在灌排水频繁的稻田中秸秆还田会对水环境产生负面影响。本研究通过量化秸秆还田后不同形态磷的流失量以及不同形态磷在土壤中的分布情况,观察其负面流失和造成的相应环境效应,为农业面源污染的防治提供参考依据。
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