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不同处理的灰漠土对磷吸附与解吸的影响
兰中东 王周琼
(中国科学院新疆生态与地理研究所)
摘要
对阜康地区灰漠土进行的磷吸附和解吸附实验表明，单施化肥，土壤对磷的吸附会随着施加量的增加而增加。NPK配合秸杆、猪粪施用均可以显著降低土壤对磷的吸附。加秸杆的处理在加入磷30μg/l时就达到了吸附平衡。有机无机复合肥对解磷的效果最好。直接施加过多的秸杆会显著降低磷的解吸。
关键词：灰漠土，磷，吸附，解吸附
1. 引言
磷是作物生长必需的营养元素之一。然而灰漠土中CaCO3含量高并且存在着盐化、碱化，对磷的固定很严重，因此，虽然土壤磷库丰富，但磷的有效性却很低[1]。测定土壤对磷的吸附与解吸附是研究磷的固定规律很好的方法。我们通过对不同施肥处理的灰漠土进行吸附和解吸附实验，以了解它们对于磷有效性的影响。为提高磷肥的利用率做了一些探索。
2. 材料与方法
1. 1供试土壤
为中国科学院阜康荒漠生态观测实验站养分循环实验区的灰漠土，深度为0-25cm。
处理为：
N1P1：施加氮肥含氮150kg/hm2/年，磷肥含磷75kg/ hm2/年。
N2P2：施加氮肥含氮300kg/ hm2/年，磷肥含磷150kg/ hm2/年。
NPK：施加氮肥含氮150kg/hm2/年，磷肥含磷75kg/ hm2/年，钾肥含钾60kg/ hm2/年。
施加氮肥含氮150kg/hm2/年，磷肥含磷75kg/ hm2/年，钾肥含钾60kg/ hm2/年。
秸杆1：加2250kg秸杆/ hm2/年。
秸杆2：加4500 kg秸杆/ hm2/年。
猪粪： 加2250kg / hm2/年。
1.2 实验方法
1.2.1等温吸附的实验方法
称取通过1mm的风干土样5g，置于离心管中，分别准确加入含磷量为0，10，20，30，40，50mg/l NH4H2PO4标准溶液（以pH=7的0.01mol/lKCl为介质）。为防止微生物活动，每管加氯仿3滴，加塞，封口。在250C恒温震荡30分钟，置于250C恒温箱内平衡培育6天。在此期间，每天震荡2次（间隔12小时一次），每次半小时。结束后，在4000-6000转/分的离心机离心15分钟，用钼锑抗比色法测定上层清液中的磷，计算出每克土壤的吸磷量a值（mg P/g土）。以原平衡浓度C（mg P/l）为横坐标，以吸磷量a为纵坐标作图。
2.2. 2 等温解吸实验步骤
用30ml饱和NaCl溶液加到保留有土样的离心管中，充分搅拌土壤至完全均匀，离心15分钟，又加入30ml饱和NaCl溶液，重复上述步骤数次，以洗去游离的磷酸离子。然后加入步含磷的pH=7的0.01M的KCl溶液50ml，用玻棒搅匀后震荡15分钟，在250C恒温箱内平衡培育6天。在此期间，每天震荡2次（间隔12小时一次），每次半小时。结束后，在4000-6000转/分的离心机离心15分钟，用钼锑抗比色法测定上层清液中的磷，即为解吸磷。以解吸磷的浓度为纵坐标，以原平衡溶液的磷浓度为横坐标做图。
2．结果与讨论
2.1 NPK配合施用对P吸附的影响
从图1我们可以看出：单施加NP的处理土壤对磷的吸附与对照相比没有明显的差异，随着施肥量的增加，磷的吸附量也稍有增加。而加入K肥后土壤对磷的吸附量显著增大。根据文献报道[2]，当水溶性磷施入土壤后，若土壤中有大量钾离子存在，就可能发生磷和钾以及其它阳离子形成各种沉淀的化合物。
2.2 施加有机物后土壤对磷的吸附的影响
有机质对土壤中磷的吸附影响非常复杂，可以增加、减少或不影响土壤对磷的吸附。这是因为一方面有机质中的阴离子可以竞争土壤中磷的专性吸附位点，使吸附量下降。另一方面，有机质释放出H+，使矿物表面基团质子化，促进磷的吸附[3]。从图2中我们可以看出：添加有机物后能明显降低土壤对磷的吸附。其中，加秸杆的处理更加显著，溶液中磷的含量达到30时对磷的吸附达到了饱和，其他处理都没有明显的饱和点。随着添加磷浓度的增加而增加，施加秸杆增加一倍的处理对磷的吸附有下降的趋势。在实验浓度范围内，增加秸杆的量并不能进一步降低对磷的吸附。
2.3 NPK配合施用对磷解吸附的影响
从以上四条等温解吸曲线的比较我们可以看出，N2P2K处理的土壤解吸出的磷浓度最大。这说明钾离子的存在虽然增加了土壤对磷的固定，但是，还是有一部分被固定的磷可以释放出来，保持着有效性。所以，N2P2K处理的土壤对磷的吸附能力和解吸能力都比对照的高。
因为吸附的磷只有一部分能被解吸下来，不同处理的等温解吸曲线与它们各自的等温吸附曲线并不是完全吻合。在添加磷浓度0-25mg /l的范围内，解吸磷能力大小的顺序为：N2P2K>NP>N2P2>对照；在添加磷浓度25-43mg /l范围内，解吸磷能力大小的顺序为：N2P2K>对照>NP、N2P2；当在添加磷浓度43-50mg /l时，解吸磷能力大小顺序与添加磷浓度0-25mg /l的顺序相同。
解吸曲线呈现的不同的转折点说明土壤对磷的吸附固定方式是有很多种的。因此，解吸磷所需的能量也不同。在低浓度时，首先解吸的是物理性吸附和低能量吸附的磷，所以，解吸的速度快。低能量吸附固定位点达到饱和后，才会发生较高能量吸附固定，解吸的速度也就慢。这个结果与曹志洪等人取得的黄土性土壤对磷的解吸结果相吻合[4]。
实验结果显示灰漠土的等温解吸曲线并不象等温吸附曲线那样是一条平滑的曲线。在添加磷浓度小于10mg /l，解吸量增加很快。随后逐渐变慢。
2.4 施加有机物后土壤对磷的解吸附的影响
从图中我们可以看到，NPK+猪粪的处理在吸附实验中，对磷的吸附量低于对照，但是，解吸出来的磷浓度却比对照要高。说明在灰漠土中施加猪粪可以降低土壤对磷的吸附，同时又可以增加有效磷的释放。极大地提高了土壤里无机磷的有效性。
对照的有机物含量很低，对磷的释放基本上是土壤粘粒和盐类所固定的部分。施加NPK+猪粪处理的土壤在添加磷浓度大于30mg /L时，释放磷量迅速增加。这可能是因为有机物的分解产物参与了磷的释放。猪粪里的低分子量有机物含量高，效果更为明显。
NPK+秸杆的处理的土壤磷解吸的浓度要低于对照，这可能是因为吸附磷的浓度低于对照。所以，解吸量也比较低。当施加秸杆量增加一倍，土壤吸附磷的浓度相近而解吸磷的浓度显著降低。这说明施加秸杆过多，土壤对磷素的物理吸附减少，是以化学固定为主。据王周琼等人的实验结果表明，施加秸杆4500kg秸杆/ hm2/年的土壤有机质含量与施加秸杆2250kg秸杆/ hm2/年的处理有机质含量没有明显区别[6]。而有机物的分解产物很复杂，所固定磷的活性也有很大区别。很可能在现阶段大量秸杆的分解产物所固定的磷活性低。从施加秸杆4500kg秸杆/ hm2/年的土壤磷吸附等温曲线来看，这种固定方式对磷的固定量有限，而且固定磷的阴离子占据了土壤固体表面的专性吸附点，所以在其解吸等温曲线上没有低能量物理吸附的磷快速解吸的特征。具体的原因有待进一步研究。从现在的实验结果来看，对于提高土壤磷有效性来说，直接施加过多的秸杆会起到不利的作用。
从图中我们也看到对照和NPK+猪粪处理的土壤磷的解吸曲线有明显的转折点。
3. 结论
1． 土壤对磷的吸附量随着施加磷肥量的增加而增加。钾肥和磷肥配合施用在增加磷的吸附同时也增加了磷的解吸附。
2． 有机物可以降低磷的吸附量。有机无机复合肥的效果最好，既可以降低土壤对磷的吸附量，也增加了土壤对磷的解吸附量。
3． 少量施加秸杆降低了土壤对磷的吸附量，但是，过多地施加秸杆会显著降低磷的解吸量，对提高磷的有效性是不利的。
参考文献
1. 王周琼等，荒漠绿洲农田生态系统中养分循环，科学出版社，2002，215，79
2. 沈善敏，中国土壤肥力，中国农业出版社，1998，261
3. 夏汉平，高子勤，磷酸盐在白浆土中的吸附与解吸特性，土壤学报，1993， 30（2），146-157
4. 曹志洪，李庆逵，黄土性土壤对磷的吸附与解吸，土壤学报，1988， 25（3）218-225 |
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