基于Hedley法对我国北方典型土壤磷素形态的研究

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中文摘要：近20多年我国北方磷肥的大量施用，导致土壤磷素大量累积，土壤有效磷含量极大提高，但由于作物对磷肥的利用率很低，要实现“减施增效”目标的前提在于摸清北方土壤磷库形态特征且探明土壤有效磷含量与磷形态的关系。因此，本文采用Tiessen改进后的Hedley分级体系，系统地研究了北方代表性作物体系下不同土壤类型的无机磷与有机磷在耕层土壤中的形态转化及其变化规律。运用简单相关分析、通径分析和逐步回归，分析了土壤无机磷、有机磷各组分与速效磷之间的关系。采用主成分分析探究了土壤各磷素形态与有机质、pH以及碳酸钙的关系，以期获得不同土壤无机磷、有机磷形态的变化特征及有效性。本工作取得了如下结果： 1、探明了北方作物体系下典型土壤中磷素的主要形态及其丰度。（1）黑土、白浆土、黑钙土、暗棕壤、褐土、潮土、塿土、栗钙土的总磷含量分别达到350.22-1162.41mgkg-1、374.73-1233.44mgkg-1、374.20-1021.63mgkg-1、437.06-1978.51mgkg-1、467.48-919.61mgkg-1、603.72-1383.66mgkg-1、649.50-1628.65mgkg-1、639.91-1262.14mgkg-1；（2）八种土壤的磷素均以无机磷为主，其中，春玉米单作体系下黑土、白浆土、黑钙土和暗棕壤的无机磷总量分别为204.28-703.39mgkg-1、205.71-721.39mgkg-1、219.35-597.68mgkg-1、294.42-896.80mgkg-1，冬小麦-夏玉米轮作体系下褐土、潮土和塿土的无机磷含量分别为335.62-694.47mgkg-1、540.33-1149.79mgkg-1、515.63-1317.54mgkg-1，马铃薯单作体系下的栗钙土含量为596.91-949.68mgkg-1；黑土、白浆土、黑钙土、暗棕壤、褐土、潮土、塿土和栗钙土的有机磷总含量分别达到145.94-459.02mgkg-1、169.02-512.05mgkg-1、154.85-423.95mgkg-1、142.64-1081.71mgkg-1、131.86-225.14mgkg-1、63.39-233.87mgkg-1、133.87-311.11mgkg-1、43.00-312.46mgkg-1；春玉米单作体系下的有机磷含量相对于其余耕作体系土壤的有机磷占有了较大的比例。（3）八种典型土壤无机磷形态中，均以D.HCl-P（稀盐酸提取态磷）为主，尤其是塿土含量最高，黑土、白浆土、黑钙土和暗棕壤中D.HCl-P的含量占无机磷的比例平均在60%左右，而有机质含量较低的其余土壤中D.HCl-P含量达到80%以上；春玉米单作体系下的Residual-P含量较高，而其余地区土壤Residual-P平均含量仅占有几十。 2、明确了土壤中各磷形态与Olsen-P的内在关联。八种土壤各磷形态与Olsen-P的相关分析表明：活性磷（Resin-P、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po）、中活性无机磷（NaOH-Pi）与Olsen-P均呈极显著正相关，而稳定性磷(D.HCl-P、C.HCl-Pi、C.HCl-Po、Residual-P)与Olsen-P之间相关性较差。说明，在不同土壤类型中，各形态磷的组成是相对稳定的，且其它形态磷在连续浸提过程中相互有一定的影响，除D.HCl-P、C.HCl-Pi、C.HCl-Po、Residual-P外，其余几种形态磷均具有大小不等的活性，且在一定条件下可以互相转化。由相关分析结果推断，黑土、白浆土、褐土、潮土、栗钙土的NaHCO3-Pi与速效磷相关性最好，而黑钙土、暗棕壤、塿土的速效磷与Resin-P相关性强。 3、区分了典型土壤中有效磷的不同来源。八种土壤各磷形态与Olsen-P的通径分析与逐步回归分析表明：春玉米单作体系下除白浆土速效磷的有效磷源是NaHCO3-Pi外，黑土、黑钙土、暗棕壤速效磷的有效磷源均为Resin-P和NaOH-Pi；冬小麦-夏玉米轮作体系下的潮土与褐土速效磷的有效磷源均是NaHCO3-Pi；塿土中的Resin-P有效性最高；而栗钙土的有效磷源为Resin-P和NaHCO3-Pi。 4、明确了不同作物体系下土壤各形态磷与土壤理化性质的关系。对土壤各磷形态与有机质、pH、碳酸钙进行主成分分析，结果表明：同一作物体系不同土壤类型中，褐土、塿土、栗钙土的pH与磷形态呈负相关，黑土、白浆土、暗棕壤、潮土的pH与难溶性磷呈正相关，与活性磷呈负相关，黑钙土的所有磷形态与pH均呈正相关；白浆土、暗棕壤、潮土、塿土的碳酸钙含量与活性磷呈正相关，与稳定性磷呈负相关，而黑土与黑钙土的碳酸钙含量与活性磷呈负相关，与稳定性磷呈正相关，褐土和栗钙土的碳酸钙含量与所有磷形态呈负相关；黑土、白浆土、黑钙土、褐土、塿土的有机质与活性磷呈正相关，与稳定性磷呈负相关，暗棕壤、潮土、栗钙土的所有磷形态与有机质呈正相关。综上，本研究得到以下几点结论：（1）与第二次土壤普查全磷含量相比，各作物体系下的土壤总磷均显著提高且土壤磷均以稳定态磷为主；（2）各作物体系下不同土壤活性磷均与Olsen-P相关性较强；（3）不同土壤有效磷源均为活性无机磷（Resin-P、NaHCO3-Pi）或潜在活性无机磷（NaOH-Pi）；（4）不同理化性质对不同土壤各磷形态影响有差异。故低磷土壤可通过调节土壤pH及有机质可以使难利用态磷向活性磷进行转化，从而保持较高的有效磷库，可提升土壤的潜在供磷能力、满足作物高产的需求。

作者：

吴璐璐

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关键词：

农田土壤磷素形态变化特征有效性 Hedley法

授予学位：

硕士

学科专业：

土壤学

导师：

吕家珑

学位年度：

2021

学位授予单位：

西北农林科技大学

语种：

中文

中图分类号：