炭基肥和炭醋肥对土壤氮磷钾的影响
[彭银1 
, 达布希拉图2, * ]
, 达布希拉图]
引用本文
彭银, 达布希拉图. 炭基肥和炭醋肥对土壤氮磷钾的影响[J]. 浙江农业科学, 2019,60(7):1135-1137
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20190720
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炭基肥和炭醋肥对土壤氮磷钾的影响
作者简介:彭银(1992—),男,陕西安康人,硕士研究生,主要从事生物炭及植物营养诊断方面的研究工作,E-mail: 1097879104@qq.com。
摘要
利用室内模拟降雨试验,通过测定不同处理土壤渗出液的pH、水溶性铵态氮、水溶性磷和水溶性钾的含量,研究了炭基肥和炭醋肥对土壤肥效的影响。结果表明:相较于烟草专用肥,炭基肥和炭醋肥均可以提高土壤pH。炭基肥和炭醋肥对氮的释放都有缓释作用,且炭基肥的缓释效果更均匀。炭基肥和炭醋肥都对土壤磷有活化作用,对土壤钾有缓释效果。
关键词:
炭基肥; 炭醋肥; 肥料效应
中图分类号:S156
文献标志码:A
文章编号:0528-9017(2019)07-1135-03
生物炭是植物残留物在高温缺氧条件下, 经裂解获得的具有多空隙、较大表面积和较多官能团的产物[1]。同时, 在高温裂解过程中, 经过干馏工艺还得到一种具赤褐色液体, 这种液体就是木醋液[2]。研究表明, 生物炭具有提高土壤pH、减少土壤铵态氮和硝态氮淋失[3, 4, 5]、增强酸性土壤中磷的有效性、提高土壤中磷含量等功能[6, 7], 可有效提高土壤的保肥、保水能力。既有的关于木醋液的研究多集中在改良土壤、提高作物品质方面。胡春花等[8, 9]研究发现, 在盐渍化土壤中施用木醋液, 能够有效降低设施土壤的盐渍化程度, 提高表层土壤的团粒结构和微生物种群结构; 郭亚芬等[10]研究表明, 木醋液能够有效提高作物产量, 提高蔬菜维生素C含量, 降低蔬菜叶片硝态氮含量。将生物炭和木醋液的这些优点与传统化学肥料相结合, 制备成炭基肥和炭醋肥[8], 能够有效提高肥料利用率, 减少化学肥料淋失, 不仅提高经济收益, 还能减少环境污染, 是新型肥料的发展趋势。本文利用室内模拟降雨试验, 探究炭基肥和炭醋肥对土壤保肥能力的影响, 以期为炭基肥和炭醋肥的进一步研究提供理论借鉴。
1 材料与方法
1.1 材料
供试肥料包括烟草专用复合肥(N 15%, P2O5 5%, K2O 25%)、缓效炭基肥(N 10%, P2O5 10%, K2O 20%)、炭醋肥(N 10%, P2O5 10%, K2O 20%)。
供试土壤系采自云南农业大学后山农学院实验基地的残积坡积石灰岩红壤土, 前期作物为小麦和玉米, 经1 a闲置后成为温室改造的边缘土壤。该类型红壤是云南省具有代表性的作物土。供试土样基本性质如下:pH值(土水质量体积比1:5浸提)8.17, 含黏土82.3%, 有机质36.7 g· kg-1, 速效磷25.95 mg· kg-1, 速效钾350 mg· kg-1。土壤样品经自然风干、磨细, 过1 mm筛备用。
1.2 处理设计
开展大棚盆栽试验。试验采用控制单因子变量(肥料种类)设计, 共设置无肥区、施烟草专用肥(每盆用量90.93 g)、施炭基肥(每盆用量136.4 g)和施炭醋肥(每盆用量136.4 g)4个处理, 分别记为处理A~D。每处理重复3次。
采用一次性施肥方法。在桶内先装入土壤, 土表面离桶口的距离为5 cm, 再将称好的肥料倒入桶中, 并与土壤充分混合。给水采用喷壶喷洒的方式。先做预备试验, 以最底部渗漏液收集口能收集到50 mL渗漏液为准, 计算浇水量。根据大棚内光热状况拟定每2周给水一次, 每次每桶洒水2壶(喷壶容量约为4 L), 每周收集1次渗漏液。渗漏液取回试验室冷藏或及时测定分析。
1.3 指标测定
主要测定土壤下渗液的水溶性钾、磷和铵态氮的含量, 以及pH值。钾的测定采用火焰光度法, 磷的测定采用钼锑抗比色法, 铵态氮的测定采用钠氏比色法, pH值采用pH计测定。
1.4 数据分析
试验数据采用SPSS 19.0和Excel 2010进行分析。
2 结果与分析
2.1 对土壤pH的影响
从表1可以看出, 除了第1周和第3周各处理之间渗漏液的pH有显著差异外, 其余各周所测得pH在各处理间没有表现出显著差异。与对照(处理A)相比, 处理B第1周和第3周所测得的pH值都显著低于对照, 处理C各周所测得的pH值与对照均无显著差异, 处理D第1周和第3周所测得的pH值都显著高于对照。由此可见, 处理B有降低土壤pH的作用, 这可能是因为烟草专用肥中含有硝态氮的缘故。与处理B相比, 处理C和处理D第1周和第3周所测得的pH值都显著提高。说明相较施用烟草专用肥, 施用炭基肥和炭醋肥有助于提高土壤pH值。
 | 表1 不同处理对土壤pH值的影响 |
2.2 对土壤渗漏液中养分含量的影响
统计各处理的累计铵态氮流失量(表2), 处理B~D与处理A相比分别增加398.5、154.5、376.0 μ g。由此可见, 炭基肥和炭醋肥较烟草专用肥对铵态氮的流失有减缓作用, 但炭基肥的减缓作用更明显, 总的铵态氮流失量仅比对照高12%, 而烟草专用肥和炭醋肥处理下总的铵态氮流失量分别比对照高31%和29%。从各周土壤渗漏液中的铵氮数据来看, 烟草专用肥处理下铵态氮的流失表现为开始多, 随着时间延长逐渐降低; 而炭基肥和炭醋肥处理下铵态氮的流失则是表现为开始少, 随着时间延长增加, 但相比之下, 炭基肥处理的铵态氮流失比炭醋肥处理下更均匀。土壤渗漏液中铵态氮的含量也反映了不同肥料的释肥特性。总体来看, 炭基肥和炭醋肥都适合用作缓释肥。根据它们的释肥规律, 炭基肥适用于后期需肥量大的作物, 炭醋肥适用于中期需肥量大的作物。
| 表2 不同处理对土壤渗漏液中铵态氮含量的影响 |
从表3可以看出, 各处理土壤渗漏液中的水溶性磷含量除第一周外差异均不显著。单从数据上看, 炭醋肥和炭基肥活化土壤磷的时间主要集中在前3周, 到第4周活化强度就降下来了, 第4周后炭基肥和炭醋肥的活化强度基本相同。统计不同处理渗漏液中流失的总磷量, 施用烟草专用肥、炭基肥和炭醋肥的处理比对照分别多238.5、369.5、412.5 μ g。由此可见, 炭基肥和炭醋肥都有活化土壤中的磷的作用, 但炭醋肥活化强度比炭基肥更强。
| 表3 不同处理对土壤渗漏液水溶性磷含量的影响 |
从表4可以看出, 炭基肥和炭醋肥对钾都有一定的缓释效果。从第2周开始, 炭基肥缓释的效果比较均匀, 炭醋肥缓释的效果有一定的波动。
| 表4 不同处理对土壤渗漏液钾含量的影响 |
3 小结与讨论
本研究表明, 相较于烟草专用肥, 炭基肥与炭醋肥都能提升土壤pH。炭基肥和炭醋肥对铵态氮都有一定的缓释作用, 且炭基肥的缓释效果更均匀, 在农业生产中更有利于提高氮素的利用率。炭基肥和炭醋肥都能提高土壤中的有效磷含量, 但从提升效果来看, 炭醋肥的提升效果更明显。在对钾元素的缓释作用上, 炭基肥和炭醋肥都有一定的缓释效果, 炭基肥的缓释效果比较均匀, 而炭醋肥的缓释效果则有一定的波动变化。整体来看, 炭基肥和炭醋肥相对于直接施用烟草专用肥更有利于提高氮磷的利用率, 减少化学肥料对环境的污染。
炭基肥和炭醋肥均能够提高土壤pH。这主要表现出了生物炭的性质。生物炭呈碱性[11], 但其碱性程度是随制备温度和制备原材料的不同而变化的[11, 12]。炭基肥和炭醋肥在提高土壤pH的程度方面有所差别, 这主要是因为木醋液的pH呈酸性[13], 降低了生物炭的碱性, 导致炭醋肥对提升土壤pH的效果降低。
炭基肥和炭醋肥都能发挥减少土壤铵态氮淋失的效果, 这与梁桓[14]研究结果一致。Doydora等[15]研究表明, 生物炭与畜禽堆肥混合施入土壤, 可降低土壤铵态氮损失50%以上。这可能与生物炭的吸附作用有关。Chen等[16]证实了生物炭对NH3/N
与常规肥相比, 炭醋肥和炭基肥都对土壤的磷素具有一定的活化作用, 提高了土壤磷的有效性。这主要是因为在制备生物炭时, 原料中的有机磷全部转化成矿物磷, 并保存在生物炭空隙中[18], 使得生物炭本身有效磷含量较高[19], 制成炭基肥或炭醋肥施入土壤后, 能够增加土壤中有效磷, 并缓慢释放。同时生物炭对土壤中的过量磷又有一定的吸附功能[20], 使磷素不会被大量淋失, 从而满足作物的持续需要。
炭基肥和炭醋肥对钾素同样具有缓释效果, 说明生物炭的添加降低了钾素的淋洗, 有助于提高钾素的利用效率, 起到保肥的目的。这主要是因为生物炭具有较多的表面官能团[21], 能够有效减缓钾素的流失。
利用生物炭和有机肥或化肥制备炭基有机肥或炭醋有机肥, 不仅能够提高肥料的利用率, 还能减少农业生产过程中对环境的污染, 是新型环保肥料的发展方向。该领域有待于进一步研究、拓展。
参考文献:
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