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作者简介:

常康(1996-),硕士研究生,研究方向为土壤改良利用。E-mail:ck297078633@163.com。

通讯作者:

吴迪,E-mail:21138849@qq.com。

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目录contents

    摘要

    为探究炭基磷肥作为磷源对土壤磷素有效性及形态变化的影响,采用土壤培养试验,将牛粪生物质炭(BC)、重过磷酸钙(TSP)、不同方式制备的炭基磷肥(TSP-1 和 TSP-2)添加到黑土(高磷)和红壤(低磷)中培养 70 d,并作空白对照(CK)。研究结果表明,BC 处理对黑土和红壤磷素有效性影响很小,但呈现上升的趋势;TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理显著增加了黑土和红壤的全磷和有效磷含量。黑土培养前期(0 ~ 28 d), TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤有效磷含量分别下降了 42.21%、16.81% 和 29.93%,培养中后期(28 ~ 70 d),TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤有效磷含量平均分别比 TSP 处理高 9.47% 和 9.81%;红壤培养前期(0 ~ 28 d), TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤有效磷含量分别下降了 78.31%、24.64% 和 57.53%,培养中后期(28 ~ 70 d), TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤有效磷含量平均分别比 TSP 处理高 129.23% 和 53.10%。BC 处理增加了黑土 HCl-P 的含量及红壤 NaOH-P、HCl-P 的含量;TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理显著增加了黑土和红壤 Water-P 和 NaHCO3-P 的含量,对其他磷组分(NaOH-P、HCl-P、Residual-P)也有影响。BC、TSP-1 和 TSP-2 处理显著提高了黑土和红壤的 pH 值,TSP 处理降低了黑土的 pH 值,对红壤的 pH 值影响较小。综上所述,相比无机磷肥,以炭基磷肥作为磷源可以减缓磷素在黑土和红壤中的释放速率,避免磷素被土壤大量固定,并影响土壤磷素形态的分布,提高磷肥在土壤中的有效利用率,尤其在红壤中作用效果更为明显。

    Abstract

    To explore the effects of carbon-based phosphate fertilizer as phosphorus sources on the availability and fractions changes of soil phosphorus,a soil incubation experiment was conducted. Cow manure biochar(BC),triple super phosphate (TSP),carbon based phosphorus fertilizer prepared in different ways(TSP-1 and TSP-2)were added to phaeozem(high phosphorus)and red soil(low phosphorus),respectively,and a blank control(CK)was set up,then cultured for 70 days. The results showed that BC treatment slightly improved the phosphorus availability in phaeozem and red soil. TSP, TSP-1 and TSP-2 treatments significantly increased the total and available phosphorus contents of phaeozem and red soil. In the early stage of phaeozem incubation(0-28 d),the soil available phosphorus content under TSP,TSP-1 and TSP-2 treatments decreased by 42.21%,16.81% and 29.93%,respectively,in the middle and late stage of incubation(28-70 d), the soil available phosphorus content under TSP-1 and TSP-2 treatments was 9.47% and 9.81% higher than that of TSP treatment. In the early stage of red soil incubation(0-28 d),the soil available phosphorus content under TSP,TSP-1 and TSP-2 treatments decreased by 78.31%,24.64% and 57.53%,respectively,and in the middle and late stage of incubation (28-70 d),the soil available phosphorus content under TSP-1 and TSP-2 treatment was 129.23% and 53.10% higher than that of TSP treatment,respectively. BC treatment increased the content of HCl-P in phaeozem and NaOH-P and HCl-P in red soil;TSP,TSP-1 and TSP-2 treatments significantly increased the contents of Water-P and NaHCO3-P in phaeozem and red soil,and also affected other phosphorus components(NaOH-P,HCl-P,Residual-P). BC,TSP-1 and TSP-2 treatments significantly increased the pH value of phaeozem and red soil,while TSP treatment reduced the pH value of phaeozem, but had little effect on the pH value of red soil. In conclusion,compared with inorganic phosphorus fertilizer,carbonbased phosphorus fertilizer as phosphorus source could slow down the release rate of phosphorus in phaeozem and red soil, and could prevent phosphorus from being fixed in large quantities by soil. It could affect the distribution of soil phosphorus fractions,and could improve the effective utilization rate of phosphorus fertilizer in soil,especially in red soil.

  • 磷素是作物必需的重要营养元素之一,也是农业生产中最重要的养分限制因子[1],植物在生长过程中所需的磷素主要从土壤中获取,而土壤中磷素的总含量仅为 0.02%~0.2%(P2O5 0.05%~0.46%)[2]。农业生产中磷肥的应用在很大程度上增加了土壤磷素肥力,为农业生产带来了巨大的效益[1],但磷肥在施用过程中也出现了许多问题。因为磷素容易被土壤通过吸附沉淀等作用固定,磷肥的当季利用率很低,一般只有 10%~25%[3],而农业生产过程中为了增加粮食产量,磷肥往往过量施用,导致磷素在土壤中不断积累,造成有限磷矿资源的浪费[4]。与此同时,土壤中的部分磷素随地表径流及淋溶的形式进入水体环境,导致水体富营养化,加剧了农业面源污染[5]

  • 与传统化肥相比,缓 / 控释肥料是采用不同原理(物理、化学和生物)对传统肥料进行加工处理,通过延缓或控制肥料养分的释放,使肥料养分在土壤中的释放规律更加贴合作物生长发育中对养分需求的一种新型肥料,主要类型包括包膜型缓 / 控释肥料、合成型微溶态缓释肥料、基质复合型缓 / 控释肥料[6]。而生物质炭基肥是一种兼具缓释性能和土壤改良功效的新型环保肥料[7],得益于生物质炭的高度稳定性、固碳减排能力、养分吸附持留特性和经济性[8-9],近些年的研究表明,生物质炭也可以作为一种基质,通过添加氮、磷、钾一种或者多种营养元素,采用不同方式(化学或物理)混合制成生物质炭基肥料[7],解决生物质炭自身养分低下的问题。多项研究结果表明,生物质炭基肥在改善土壤质量的同时也可以在农业生产中取得良好效果:施用烤烟秸秆制备的复合生物质炭基肥减少了烤烟土壤养分淋溶损失[10];锯末木屑制备的生物质炭基肥相比于传统化肥,在土壤中的养分释放更为缓慢,且提高了土壤的保水能力[11];施用不同农业废弃物制备的炭基复混肥不同程度地提高了水稻产量,减少了氮肥施用量,提高了水稻氮素利用效率[12]; 长期施用玉米秸秆制备的炭基肥可以改善土壤理化性质,同时促进土壤微生物多样性[13];在土壤中施用酒糟为原料制备的生物质炭基肥提高了我国西南喀斯特地区露地茄子的产量,减少了土壤养分的流失[14];国内外关于生物质炭基肥对于土壤养分作用影响的研究多是以复混肥料和氮肥为营养元素,而以磷为营养元素的研究相对较少。

  • 本研究选择中国东北地区的黑土(高磷)和南方红壤(低磷)两种土壤,通过室内培养试验,研究施加以牛粪生物质炭为基质,混合无机磷肥制备的炭基磷肥对土壤磷素有效性和土壤磷素形态分布的影响,重点探讨炭基磷肥对不同类型土壤(高磷和低磷)磷素有效性的影响,为炭基磷肥在土壤中的实际应用提供一定科学依据。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 试验材料

  • 供试土壤为采自吉林农业大学校外培养基地的黑土和云南省保山市高黎贡山的红壤,土壤质地分别为黏质壤土和轻质壤土。将采集的土壤自然晾干后,充分混合均匀备用。供试材料牛粪来自河南省商丘市民兴养殖场,矿物磷肥重过磷酸钙选购于云南三环化工有限公司。将采集的牛粪和购买的重过磷酸钙自然晾干并粉碎,过 0.25 mm 筛后备用。土壤基本理化性质如表1 所示。

  • 表1 供试土壤的基本性质

  • 1.2 炭基磷肥的制备

  • 试验所用的炭基磷肥以过筛后的牛粪和重过磷酸钙为原料,采用两种方法制备,第一种方法为共热解(化学),将牛粪和重过磷酸钙以 2∶1 的比例均匀混合后放入坩埚中,压实加盖,使其处于缺氧状态,在马弗炉内以 10℃/min 速率升至 500℃后热解 2 h,冷却后取出,即制得炭基磷肥 1;第二种方法为掺混(物理),将上述制备的生物质炭与重过磷酸钙以 4∶1 的比例均匀混合在一起,加入去离子水后搅拌 1 h,烘干后进行研磨并取出,制得炭基磷肥 2。生物质炭的 pH 值为 11.03,电导率为 1347 μS/cm,碳元素含量为 34.10%,总磷含量为 16.55 g/kg;重过磷酸钙的 pH 值为 3.42,有效磷含量为 46.01%;炭基磷肥 1 的 pH 值为 8.11,有效磷含量为 15.34%;炭基磷肥 2 的 pH 值为 7.61,有效磷含量为 22.37%。

  • 1.3 试验设计

  • 称取过 2 mm 筛的风干土样(黑土和红壤)500 g 置于高 15 cm、直径 10 cm 的花盆中,按照等量有效磷(P2O5)投入量为原则(P2O5 施用量为 0.60 g/kg),将重过磷酸钙和制备的炭基磷肥(1、2)均匀混入土壤样品中,将制备的生物质炭按照 1%(w/w) 添加量水平均匀混入土壤样品中,并设未添加任何物质的土壤样品为空白对照。用称重法补加去离子水至田间饱和持水量的 60%,置于恒温培养箱中,在 25℃的恒温条件下模拟培养 70 d,从培养第 0 d 开始每隔 2 周对土壤有效磷进行动态监测。培养结束后,在每个花盆中间用 100 mL 环刀取深度 10 cm、直径 4 cm 的土壤样品,自然风干后过 2 mm 筛,用于测定土壤无机磷组分和其他相关指标。试验设置 5 个处理:(1)空白对照 (CK);(2)添加重过磷酸钙(TSP);(3)添加炭基磷肥 1(TSP-1);(4)添加炭基磷肥 2(TSP-2); (5)添加生物质炭(BC),每个处理 3 个重复。

  • 1.4 测定指标与方法

  • 土壤 pH 值使用 pH 计按土(m)∶水(V)= 1∶5 测定[15];参照鲁如坤[15]的方法测定土壤全磷含量。

  • 培养过程中土壤有效磷采用阴离子交换膜 (AEM)法(阴离子交换膜型号:AMI-7001S)进行原位测定,交换剂选择 0.1 mol/L 的 EDTA 溶液,提取剂选择 0.05 mol/L 的稀 H2SO4 溶液[16],将阴离子交换膜裁剪成 2.5 cm×2.5 cm 的小方片,在交换剂中浸泡 12 h,使其充分饱和,然后垂直插入培养土壤中,并将持水量增加到田间持水量的 80%,在土壤中接触吸收 24 h 后取出,用去离子水冲洗干净,然后将其浸泡于 20 mL 提取剂中振荡 1 h,过 0.45 μm 微孔滤膜后使用钼锑抗比色法测定磷酸盐浓度[17],计算出提取液中的磷酸盐总量,除以阴离子交换膜的面积,得到土壤剖面的磷释放速率,标记为 AEM-P(mg/m2),使用 AEM-P 代替土壤有效磷水平。

  • 采用改进的 Hedley 分级法[18](第一提取剂是 H2O)对土壤无机磷组分进行测定,称取过 2 mm 筛的 1 g 土壤样品放置 50 mL 离心管中,依次用 25 mL 去离子水、0.5 mol/L NaHCO3 溶液、0.1 mol/L NaOH 溶液和 1 mol/L HCl 溶液提取,剩余的土壤残渣用 H2SO4-HClO4 消解残留的磷(Residual-P)。每次提取时,加入提取液的土壤样品放入振荡器中振荡 16 h,振荡结束后以 5000 r/min 的转速离心 10 min,过 0.45 μm 微孔滤膜,获得滤液,使用钼锑抗比色法测定土壤样品中 Water-P、 NaHCO3-P、NaOH-P、HCl-P 和 Residual-P 的含量。

  • 1.5 数据分析

  • 使用 Excel 2019 和 Origin 2019 进行数据整理与绘图,采用 SPSS 16.0 对数据进行差异显著性分析(LSD 法,P ≤ 0.05)。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 不同处理对黑土和红壤磷素有效性的影响

  • 土壤 AEM-P 含量代表了本研究中土壤有效磷水平,不同处理在培养过程中对黑土和红壤磷素有效性的影响如图1 所示。由图1a 和 b 可知,相比于其他处理,CK 和 BC 两种处理在黑土和红壤的 AEM-P 含量最低,培养过程中两种处理的 AEM-P 含量没有显著差异,但在两种土壤中,BC 处理的土壤 AEM-P 含量高于 CK 处理(图3、4)。

  • 相比 CK 和 BC 两种处理,TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理在黑土和红壤中的土壤 AEM-P 含量随着培养时间的延长而降低,且 3 种处理在土壤中的土壤 AEM-P 含量显著高于 CK 和 BC 处理,炭基磷肥和无机磷肥可以显著提高两种土壤的磷素有效性(图1a、b)。

  • 图1 不同肥料处理下土壤磷素有效性随时间的变化

  • 注:不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。下同。

  • 由图1a 可知,黑土培养前期(0~28 d), TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤 AEM-P 含量分别下降了 42.21%、16.81% 和 29.93%; 黑土培养中后期(28~70 d),磷素水平趋于稳定,TSP、 TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤 AEM-P 平均含量分别为 76.60、84.12 和 85.53 mg/m2,相比 TSP 处理,土壤 AEM-P 含量分别提高 9.47% 和 9.81%。整个黑土培养过程中,相较于 TSP 处理,TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤有效磷变化幅度更小,磷素释放更为缓慢;TSP-1 处理的土壤磷素在培养前期释放速率低于 TSP-2 处理,培养中后期两者接近。

  • 由图1b 可知,红壤培养前期(0~28 d), TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤 AEM-P 含量分别下降了 78.31%、24.64% 和 57.53%;红壤培养中后期(28~70 d),TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤 AEM-P 平均含量分别为 5.62、13.34 和 8.44 mg/m2,相比 TSP 处理,土壤 AEM-P 含量分别提高 129.23% 和 53.10%。与黑土类似,整个红壤培养过程中,TSP-1 和 TSP-2 处理的土壤有效磷相较于 TSP 处理变化幅度更小,被土壤固定的磷素更少,并且 TSP-1 处理的土壤有效磷水平要高于 TSP-2 处理。

  • 2.2 不同处理对黑土和红壤磷素形态分布的影响

  • 培养结束后,不同处理土壤磷素组分含量如图2 所示,黑土 CK 处理的 Water-P、NaHCO3-P、 NaOH-P、HCl-P 和 Residual-P 含量分别为 10.94、 104.21、121.80、136.41 和 181.60 mg/kg;红壤分别为 3.82、6.71、4.03、0.61 和 129.33 mg/kg。BC 处理相对 CK 处理在两种土壤中的 Water-P 含量没有明显差异;TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理在黑土和红壤中的 Water-P 含量显著高于 CK 和 BC 处理(图2a),其中 TSP-1 和 TSP-2 处理的 Water-P 含量显著低于 TSP 处理。土壤 NaHCO3-P 的数据结果显示,在黑土和红壤中 TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理显著高于 CK 和 BC 处理,其中 TSP-1 和 TSP-2 处理在黑土中的 NaHCO3-P 含量显著低于 TSP 处理,在红壤中差异不显著(图2b)。添加生物质炭的处理 BC 增加了红壤中 NaHCO3-P 的含量,较 CK 处理提升了 13.11%。

  • 土壤 NaOH-P 的数据结果(图2c)显示,黑土中 TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的 NaOH-P 含量有所提升,较 CK 处理分别增加了 11.93%、24.52%和 13.70%,BC 处理的 NaOH-P 含量有所减少,较 CK 处理下降了 9.24%;红壤中 TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理的 NaOH-P 含量显著高于 CK 处理,其中施加炭基磷肥的处理 TSP-1 和 TSP-2 的 NaOH-P 含量显著低于施加无机磷肥的处理 TSP,BC 处理显著增加了土壤 NaOH-P 含量,较 CK 处理增加了 96.03%。土壤 HCl-P 的数据结果(图2d)显示,黑土中 TSP、TSP-1、TSP-2 和 BC 处理显著提高了 HCl-P 的含量,较 CK 处理分别增加了 36.14%、 50.63%、44.10% 和 30.00%; 红壤中 TSP、TSP1、TSP-2 和 BC 处理显著提高了土壤 HCl-P 含量,其中施加炭基磷肥的处理 TSP-1 和 TSP-2,土壤 HCl-P 含量要高于施加无机磷肥的处理 TSP。

  • 土壤 Residual-P 的数据结果( 图2e) 显示,黑土中 TSP、TSP-1、TSP-2 处理的 Residual-P 含量较 CK 处理分别增加了 8.02%、1.51% 和 6.85%, BC 处理减少了土壤 Residual-P 的含量,较 CK 处理降低了 5.74%; 红壤中 TSP、TSP-1、TSP-2 和 BC 处理的 Residual-P 含量较 CK 处理分别增加了 58.76%、49.91%、45.13% 和 30.62%,其中施加炭基磷肥的处理 TSP-1 和 TSP-2 的 Residual-P 含量低于添加磷肥的处理 TSP。土壤总磷的数据结果(图2f)显示,黑土中 TSP、TSP-1、TSP-2 和 BC 处理的总磷含量较 CK 处理分别增加了 50.72%、 58.76%、51.50% 和 14.51%;在红壤中分别增加了 129.03%、150.22%、139.53% 和 36.41%。

  • 土壤磷素形态分布数据结果(图3)显示,黑土中 TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理较 CK 处理降低了 Residual-P 在土壤磷素中的占比,平均降低了 8.73%,提高了土壤 Water-P 和 NaHCO3-P 的占比,平均分别提高了 6.21% 和 7.34%,BC 处理提高了土壤 HCl-P 的占比,降低了土壤 NaOH-P 和 Residual-P 的占比;红壤中 CK 和 BC 两种处理土壤磷素形态主要为 Residual-P,占比分别达到 89.51% 和 87.62%,TSP、TSP-1 和 TSP-2 处理降低了土壤 Residual-P 的占比,平均占比为 55.12%,提高了土壤 NaHCO3-P 的占比,平均提高了 27.44%,BC 处理降低了土壤 Residual-P 的占比,提高了土壤 NaOH-P 和 HCl-P 的占比。

  • 2.3 不同处理对黑土和红壤 pH 值的影响

  • 土壤培养结束后,不同处理土壤 pH 值如图4 所示,与 CK 处理相比,黑土中施加无机磷肥的处理 TSP 土壤 pH 值降低了 0.05,施加炭基磷肥的处理 TSP-1、TSP-2 和添加生物质炭的处理 BC 土壤 pH 值分别增加了 0.16、0.14 和 0.32; 红壤中,相比 CK 处理,施加无机磷肥的处理 TSP 土壤 pH 值增加了 0.09,施加炭基磷肥的处理 TSP-1、 TSP-2 和添加生物质炭的处理 BC 土壤 pH 值分别增加了 0.54、0.70 和 0.90。相比黑土,炭基磷肥和生物质炭对红壤 pH 值影响更显著。

  • 图2 不同肥料处理对土壤磷素组分含量的影响

  • 图3 不同肥料处理对土壤磷素形态分布的影响

  • 图4 不同肥料处理对土壤 pH 值的影响

  • 3 讨论

  • 由于具备空隙丰富、比表面积大等特性,生物质炭被广泛应用于从水环境中回收磷酸盐,防止水体富营养化[19],同时也被施用于土壤来减少磷素流失,改善土壤质量[20]。然而,生物质炭自身所含养分较低,被添加到土壤中后,对土壤养分提升作用有限,有学者提出富含磷的生物质炭可以作为磷肥施用于土壤,在补充土壤磷素的同时可以减少磷素流失,改善土壤质量[21]

  • 研究结果显示,炭基磷肥减缓了磷素在黑土和红壤中的释放速率,使土壤有效磷素在更长时间内保持相对高的水平。磷肥负载于生物质炭的过程中,一部分磷素被吸附于生物质炭上,在土壤中的释放规律遵循吸附-解析平衡,当磷素被植物吸收或被土壤固定时才会继续释放[22],从而减缓了磷素在土壤中的释放;同时作为基质的生物质炭具有较高的阴(阳)离子交换量[23],表面含有大量含氧官能团,部分磷素会以络合、沉淀的方式负载于生物质炭上[24-25],磷酸盐由可溶态转化为微溶态,因其化学形态的改变而缓慢释放到土壤中;炭基磷肥除在土壤中直接释放磷素外,表面含有的阳离子交换位点可能与土壤中的铁、铝氧化态竞争吸附可溶性磷,或者干扰铁、铝氧化态对磷的吸附[26-27],从而影响土壤中可溶性磷的释放,减少磷素在土壤中的固定,本研究中相比施加无机磷肥,施加炭基磷肥显著减少了磷素在红壤(铁、铝元素丰富)中的固定,提高了磷素在土壤中的有效利用率;以生物质炭为基质,使炭基磷肥相对无机磷肥在土壤中的分布更加均匀和广泛,这意味着有更多的磷源分布于土壤中,而无机磷肥在土壤中的扩散半径有限,且在扩散过程中容易被土壤固定[28],同时植物对磷素的吸收利用不仅取决于磷素水平,还取决于植物根系是否能够获取磷素[29],炭基磷肥的存在或许使植物根系对磷素的利用变得更加容易,从而使土壤磷素可以保持更高的有效性。

  • 研究结果显示,牛粪生物质炭的加入倾向于提高黑土和红壤的磷素有效性,这与 Cui 等[30]的研究结果一致。生物质炭原料在热解炭化过程中有机磷化学键发生断裂,可溶性的无机正磷酸盐和多聚磷酸盐大量增加[31],在添加到土壤中后,可以直接释放可溶性磷素,从而提高了土壤磷素有效性[32];同时由于磷的挥发性很低,生物质炭在热解炭化的过程中,总磷产生富集,含量较热解前明显提高[33],本研究中牛粪总磷含量为 9.45 g/kg,热解后达到 16.55 g/kg,较热解前提高了 75.10%,显著提高了土壤总磷含量,从而对土壤磷素有效性产生一定影响;并且生物质炭含有的碱性金属(Ca2+、Mg2+ 和 K+)氧化物和水反应后可以视为可溶性盐释放到土壤中,会对土壤 pH 值和磷的溶解性产生影响,进而减少酸性土壤中被 Al3+ 和 Fe3+ 固定的磷素[34-35],本研究中添加生物质炭的处理 BC,黑土 pH 值从空白处理的 6.75 提高到 7.07,红壤 pH 值从 5.29 提高到 6.19;生物质炭良好的表面特性和天然的疏水性使其可以吸附分子量范围相当广的有机分子,并作为疏水性有机物的载体[36],土壤中与 Al3+、Fe3+ 和 Ca2+ 螯合的有机分子会被疏水性或带电荷的生物质炭表面所吸附,通过这种吸附反应,可以降低土壤溶液中有机化合物的浓度,进而减少无机磷的沉淀,提高土壤中磷的有效性[37]

  • 土壤磷素形态分布结果显示,施加无机磷肥和炭基磷肥增加了两种土壤中不稳定态磷(Water-P和 NaHCO3-P)的含量及其在土壤磷素中的占比,主要原因是其本身含有的磷素在土壤中进行释放。黑土中,相比无机磷肥,炭基磷肥增加了 HCl-P 在土壤磷素中的占比,原因是生物质炭的存在增加了土壤中的钙离子含量并提高了土壤的 pH 值,从而促进了磷酸钙的形成[38-39];红壤中,相比无机磷肥,炭基磷肥减少了 NaOH-P 在土壤无机磷中的占比,增加了 HCl-P 在土壤无机磷中的占比,因为土壤 pH 值提高后使 NaOH-P(Fe-P 和 Al-P) 向 HCl-P 进行转化,从而增加了 HCl-P 的含量[40]。生物质炭的加入提高了黑土 HCl-P 的含量和红壤 NaOH-P、HCl-P 及 Residual-P 的含量,主要是生物质炭自身含有相对较高的 NaOH-P、HCl-P、无机磷和磷脂酸,对土壤磷组分和有效性产生直接影响[39-41];其次,施用生物质炭会建立提高相关微生物活性的适宜土壤条件[42],间接改变了土壤磷组分分布;并且添加生物质炭提高了土壤 pH 值,也会对土壤磷组分产生影响[43]

  • 4 结论

  • (1)施加炭基磷肥(TSP-1 和 TSP-2)可以显著提高黑土和红壤有效磷和总磷含量,影响两种土壤的化学磷素形态分布。添加生物质炭(BC)倾向于提高黑土和红壤的磷素有效性,对土壤磷素形态分布也产生一定影响。

  • (2)相比无机磷肥(TSP),炭基磷肥(TSP-1 和 TSP-2)在两种土壤培养过程中磷素释放更为缓慢,减少了土壤对磷素的固定,使土壤有效磷素在更长时间内保持相对高的水平,且在红壤中的作用效果强于黑土。共热解方式(化学)制备的炭基磷肥 1(TSP-1)在红壤中的作用效果比掺混方式(物理)制备的炭基磷肥 2(TSP-2)更为明显。

  • (3)施加炭基磷肥和生物质炭可以显著提高黑土和红壤的 pH 值,防治土壤酸化。

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