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不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响

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应用生态学报 2023年第3期34卷 708-716页

作者：韦金菊秦国兵张庚金贾露露周建吴建富魏宗强江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素。本研究以不同粒径(0.25~1 mm、0.075~0.25 mm、0.075~0.25 mm(37376、13199 mg·kg^(-1))>0.25~1 mm(27749、12251 mg·kg^(-1));在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小。... 详细信息

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素。本研究以不同粒径(0.25~1 mm、0.075~0.25 mm、土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验,结合土壤磷吸附相关性质,评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响。结果表明:在水体系中,3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为0.075~0.25 mm(37376、13199 mg·kg^(-1))>0.25~1 mm(27749、12251 mg·kg^(-1));在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小。与无生物炭处理相比,添加SBC提高了土壤对磷的最大吸附量(S_(max)),增幅为236.8%~755.7%,并降低了土壤磷解吸率;添加MBC的S_(max)增幅较SBC低,但提高了土壤磷解吸率(增幅为7.2%~295.9%)。两种生物炭处理均显著增加了土壤总磷、速效磷和交换性钙、镁含量,其中SBC处理交换性钙、镁含量增幅为64.0%~257.1%,MBC处理增幅为39.1%~205.3%,且土壤交换性钙、镁含量与S_(max)呈极显著正相关。综上,生物炭粒径对土壤磷吸附性能的影响较小,提高土壤对磷吸附性能的关键因素是生物炭施入后带入的钙、镁;油菜秸秆生物炭对土壤磷吸附能力强,适用于提高富磷土壤对磷的固持能力,减少盈余磷素的流失;而鸡粪生物炭更适于改善低磷水平土壤,提高有效磷含量。

关键词：土壤磷生物炭吸附解吸粒径 Langmuir方程

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有机酸对土壤磷的活化利用研究进展

农业环境科学学报 2022年第7期41卷 1391-1399页

作者：魏丹杨华薇陈延华吕春玲毕睿忻张馨元马茂亭东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 农业农村部环境保护科研监测所天津300191

近年来,随着磷肥的大量投入,我国农田土壤中的磷大量累积且呈增长趋势,进而加剧了水体污染和磷矿耗竭的风险,因此,合理利用土壤中的累积磷对农业生产可持续发展和生态环境保护至关重要。本文运用VOSviewer关键词共现分析、数据统计分析... 详细信息

近年来,随着磷肥的大量投入,我国农田土壤中的磷大量累积且呈增长趋势,进而加剧了水体污染和磷矿耗竭的风险,因此,合理利用土壤中的累积磷对农业生产可持续发展和生态环境保护至关重要。本文运用VOSviewer关键词共现分析、数据统计分析等方法,对土壤磷活化文献进行了分析,包括有机酸的种类、有机酸活化磷素的研究概况、有机酸活化磷素的效果、影响因素及活化机制。结果表明:有机酸活化磷的研究在国际上依然是热点;有机酸可以通过促进高稳性磷向活性磷转化,显著提高土壤有效磷含量,提高幅度达到10~1 000倍;有机酸的活化效果受其种类、浓度以及土壤类型的影响,其中柠檬酸和草酸在众多有机酸中的活化效果最为显著,且磷素活化量随有机酸浓度的升高而增加;在石灰性和中性土壤上草酸的活化效果最强,在酸性土壤上柠檬酸的活化效果最强;活化机制主要包括酸溶解作用、络合作用和竞争吸附,三者协同作用促进磷素活化。在此基础上,对有机酸活化土壤磷素进行了总结及展望,以期为我国土壤磷资源的高效利用及水环境保护提供理论依据和实践方法。

关键词：有机酸土壤磷磷素活化磷形态无机磷活化机制

水热耦合对不同土地利用类型土壤磷生物有效性的影响

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灌溉排水学报 2022年第4期41卷 58-66页

作者：甘国渝陈曦朱海金慧芳李燕丽李继福长江大学农学院/湿地生态与农业利用教育部工程研究中心湖北荆州434025

【目的】研究水分、温度及其耦合效应对不同土地利用类型的土壤磷素组分及土壤有效磷(Olsen-P)量的影响。【方法】采用室内培养试验,以稻田、旱地、菜地和林地4类土地利用类型的土壤为研究对象,设定3个水分(W)梯度:40%、70%和100%的土... 详细信息

【目的】研究水分、温度及其耦合效应对不同土地利用类型的土壤磷素组分及土壤有效磷(Olsen-P)量的影响。【方法】采用室内培养试验,以稻田、旱地、菜地和林地4类土地利用类型的土壤为研究对象,设定3个水分(W)梯度:40%、70%和100%的土壤质量含水率,分别记为W40、W70和W100;3个温度(T)梯度:15、25℃和35℃,分别记为T15、T25和T35,进行连续15 d的水分和温度二因素培养试验。根据土壤磷生物有效性的分级方法(Biologically-based P,BBP)对各处理土壤进行磷的分级和测定。【结果】同一温度和水分条件下,稻田、旱地、菜地和林地的土壤生物有效性磷量及Olsen-P量从高到低依次为林地>菜地>旱地>稻田。温度恒定时,土壤水分与4类土壤中HCl-P、Citrate-P、Enzyme-P和Olsen-P量呈极显著正相关。土壤水分恒定时,温度与4类土壤中HCl-P量和Olsen-P量呈极显著正相关,与Citrate-P量呈显著负相关,而与Enzyme-P量无明显相关性,但Enzyme-P量在35℃达到最高值。稻田、旱地、菜地和林地土壤中Olsen-P量与HCl-P量和Enzyme-P量呈正相关,与Citrate-P量和CaCl;-P量呈负相关。【结论】增加土壤含水率可提高各类土壤中HCl-P、Citrate-P、Enzyme-P量和Olsen-P量;增加土壤温度有助于提高HCl-P量和Olsen-P量、降低Citrate-P量。稻田、旱地、菜地和林地土壤中的CaCl_(2)-P量、菜地中的Enzyme-P量受水热交互效应显著。在一定土壤温度和水分范围内,温度和水分在不同类型土壤磷生物有效性组分上具有正向耦合效应,并显著影响土壤的供磷水平和能力。

关键词：土壤磷水分温度生物有效性耦合效应

碳氮投入对4种不同土地利用方式土壤磷含量及胞外酶活性的影响

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华北农学报 2023年第3期38卷 139-147页

作者：赵媛媛靳嘉雯陈硕张帅金予溦江佳艺郝祥蕊张德龙陈清中国农业大学资源与环境学院农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室北京100193 上海农乐生物制品股份有限公司上海201419

不同土地利用方式的土壤磷素循环特征存在差异性,土壤有机磷在酶解作用下的生物转化是磷素循环过程的重要环节。外源碳氮的投入可能改变土壤磷素的生物转化,对于提高土壤磷素生物活性具有关键作用。为研究外源C、N对不同土地利用方式土... 详细信息

不同土地利用方式的土壤磷素循环特征存在差异性,土壤有机磷在酶解作用下的生物转化是磷素循环过程的重要环节。外源碳氮的投入可能改变土壤磷素的生物转化,对于提高土壤磷素生物活性具有关键作用。为研究外源C、N对不同土地利用方式土壤有机磷和胞外酶活性的影响,采用设施菜田、粮田、草地、森林4种不同土地利用方式的土壤,分别设置对照(CK)、葡萄糖(G,500 mg/kg土壤)、硝酸钾(N,300 mg/kg土壤)、葡萄糖和硝酸钾(GN,500 mg/kg葡萄糖土壤和300 mg/kg硝酸钾土壤)4个处理,进行室内培养试验,研究外源碳氮添加对土壤有机磷和速效磷含量及磷酸酶活性的影响。结果表明:与CK处理相比,添加碳源显著提高了菜田和森林土壤有机磷含量,分别提高了89.7%,40.6%;添加氮源,菜田土壤速效磷增加了14.2%,森林土壤速效磷降低了14.0%;与对照CK相比,添加碳源草地和森林土壤中碱性磷酸酶活性分别降低35.9%,25.5%,但其对菜田和粮田土壤中的碱性磷酸酶活性无显著影响;同时添加外源碳氮相较于CK处理增加了4种土壤的β-葡萄糖苷酶活性,且在菜田和草地土壤中差异显著;在添加碳源的基础上,氮源添加降低草地和森林土壤CO_(2)累积排放量分别达19.7%,16.5%,但对菜田和粮田土壤的CO_(2)累积排放量无显著影响。综上所述,在菜田、粮田土壤中,外源碳氮投入后土壤胞外酶活性提升,将有机磷更多地矿化为无机磷,土壤有机碳的含量为影响有机磷在土壤中矿化的主要因素;在草地、森林土壤中,外源碳氮的投入降低了碱性磷酸酶的活性,减缓了有机磷的矿化过程,因此,磷酸酶的活性为影响该土壤有机磷矿化的主要因素。

关键词：土壤磷磷酸酶土壤培养 β-葡萄糖苷酶土壤有机碳碳氮投入

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湿地水鸟栖息对土壤磷和植物群落特征的影响

热带亚热带植物学报 2023年第4期31卷 465-472页

作者：王丹枫孙当歌朱韦光曹洪麟中国科学院华南植物园广州510650

为了探究水鸟栖息对土壤磷和植物群落特征的影响,分别在广东顺德水鸟天堂、广东星湖湿地及江门小鸟天堂3地的水鸟栖息区(水鸟区)和非水鸟栖息区(对照区)进行了植物群落调查和土壤理化性质检测。结果表明,水鸟活动提高了各栖息地土壤的... 详细信息

为了探究水鸟栖息对土壤磷和植物群落特征的影响,分别在广东顺德水鸟天堂、广东星湖湿地及江门小鸟天堂3地的水鸟栖息区(水鸟区)和非水鸟栖息区(对照区)进行了植物群落调查和土壤理化性质检测。结果表明,水鸟活动提高了各栖息地土壤的总磷、有效磷和无机磷,而在顺德、星湖两地水鸟区土壤有机磷含量亦显著高于对照区。各栖息地植物物种丰富度和shannon多样性指数均显著小于对照区。土壤pH、容重、有机质和有效磷4种环境因子对植物群落变异影响的总解释率为46%(P磷是最大影响因子。这说明水鸟活动显著提高了土壤中各种磷组分的含量,降低了植物的多样性。

关键词：土壤磷植物多样性水鸟湿地

利用土壤时间序列开展土壤磷的动态变化研究：进展和展望

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山地学报 2022年第6期40卷 801-810页

作者：何俊波吴艳宏中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

磷(P)是促进植物生长发育的重要元素，它显著影响着陆地生态系统的稳定。土壤P的动态变化主要受岩石风化与土壤发育过程的影响。利用土壤时间序列研究成土过程，并探讨这一过程中土壤P的动态变化，是近年来的研究热点。本文综述了这一... 详细信息

磷(P)是促进植物生长发育的重要元素，它显著影响着陆地生态系统的稳定。土壤P的动态变化主要受岩石风化与土壤发育过程的影响。利用土壤时间序列研究成土过程，并探讨这一过程中土壤P的动态变化，是近年来的研究热点。本文综述了这一方向的最新进展，总结了土壤时间序列的类型和利用土壤时间序列开展土壤P动态变化的相关研究，提出了研究展望：(1)在建立土壤时间序列时，应该更加关注土壤的发育程度，明确驱动土壤发育的主导因素，将驱动因素与土壤发育时间相结合，对土壤时间序列进行更加精细的划分；(2)利用土壤时间序列研究土壤P的动态变化时，需加深生物有效P的研究，并将生物有效P的动态变化与植被演替和微生物群落结构变化相结合；(3)研究土壤P的动态变化时，也需关注碳(C)、氮(N)等其他养分元素的迁移与转化，并探究成土过程中C、N等土壤元素对土壤P的影响。

关键词：土壤时间序列成土作用生物地球化学循环土壤磷生物有效磷

生物炭施用对土壤磷及磷酸酶活性影响的可见和荧光光谱法研究（英文）

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光谱学与光谱分析 2016年第7期36卷 2325-2329页

作者：张玉兰陈利军张玉革武志杰马星竹杨晓竹中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳大学生物与环境工程学院黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所

含碳丰富的秸秆在无氧或限氧的条件下低温热解后得到生物炭可施入土壤,有利于缓解秸秆处理压力、减少污染、减少温室气体排放,并改良土壤。在重要的农粮基地辽宁潮棕壤上布置了生物炭还田试验。玉米田施用不同量的生物炭(0,360,1 800和3... 详细信息

含碳丰富的秸秆在无氧或限氧的条件下低温热解后得到生物炭可施入土壤,有利于缓解秸秆处理压力、减少污染、减少温室气体排放,并改良土壤。在重要的农粮基地辽宁潮棕壤上布置了生物炭还田试验。玉米田施用不同量的生物炭(0,360,1 800和3 600 kg·ha^(-1))一个生长季后,研究土壤有效磷(P)、有机P和全P含量的变化,并采用荧光共轭物质作为测定底物,通过酶解产生荧光物质研究土壤磷酸酶活性的响应。结果表明,生物炭添加到土壤后,土壤有效P含量随生物炭施用量增加而显著升高、有机P和全P的含量没有显著的变化。其原因是生物炭携带有效P而引起的。碱性磷酸单酯酶和磷酸二酯酶活性随生物炭添加量的增加而增大,适量生物炭处理(1 800 kg·ha^(-1))可显著增加酸性磷酸酶,而高量生物炭处理(3 600 kg·ha^(-1))对酸性磷酸酶略有抑制,可能是生物炭自身的偏碱性使土壤pH值增大所致。生物炭的添加对土壤磷素和磷酸酶活性的影响是土壤物理性质、化学性质及土壤微生物群落结构和代谢能力的综合体现,需要进一步深入研究。

关键词：生物炭添加土壤磷土壤酶活性荧光方法

茭虾共作对土壤氮磷含量和茭白干物质积累及氮磷钾吸收分配的影响

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华中农业大学学报 2024年第3期43卷 203-213页

作者：陈灿汤伟黄璜任勃周天送吴良洁王忍湖南农业大学农学院长沙410128 湖南省稻田生态种养工程技术研究中心长沙410128 湖南农业大学资源环境学院长沙410128

为探究茭白种养模式的施肥策略,设置茭虾共作(ZC)、茭白单作(Z)2个处理,研究茭虾共作对土壤氮磷含量、茭白产量和茭白干物质积累及氮磷钾吸收分配的影响。2021-2022年的研究结果显示,茭虾共作模式较茭白单作模式采茭期土壤中全氮、全磷... 详细信息

为探究茭白种养模式的施肥策略,设置茭虾共作(ZC)、茭白单作(Z)2个处理,研究茭虾共作对土壤氮磷含量、茭白产量和茭白干物质积累及氮磷钾吸收分配的影响。2021-2022年的研究结果显示,茭虾共作模式较茭白单作模式采茭期土壤中全氮、全磷、速效磷的含量分别提高了10.85%~38.89%、5.45%~13.79%、6.19%~61.79%,净茭产量提高了5.10%~19.54%,采茭期茭白茎、叶、净茭的干物质积累量分别增加14.41%~16.58%、10.28%~15.15%、10.57%~21.45%。2021年茭虾共作处理较茭白单作处理在采茭期叶的氮含量显著增加了25.74%,但在孕茭期茎中磷含量显著减少了16.76%;2022年氮肥减量、减量投喂下,茭虾共作处理较茭白单作处理在孕茭期茎的氮含量显著减少了23.75%,在分蘖期叶中磷含量显著减少了12.08%,2a全生育期同一器官的钾含量在2个处理间差异不显著。对于养分积累,2021年茭虾共作处理在分蘖期叶的氮、磷、钾积累量较茭白单作处理分别减少26.04%、27.27%、30.11%,但在采茭期茎的氮、钾积累量和叶的氮、磷积累量较茭白单作处理分别增加18.80%、38.41%和44.77%、35.71%;2022年在氮肥减量、饲料减量投喂下,茭虾共作处理在采茭期叶的磷积累量和茎的钾积累量较茭白单作处理显著增加30.0%和30.77%。关于养分分配,2种处理的茭白在孕茭期和采茭期氮素的分配均以茎、叶为主,而磷、钾元素的分配均以茎为主,茎分配比例在42%~66%。对于养分转运,2021年2种处理茭白的根、茎、叶在氮、磷转运上大多为表现为“库”器官,而在钾转运上大多表现为“源”器官;2022年氮肥减量、减量投喂下,茭白的根、茎、叶在氮、磷、钾转运量上大多表现为“源”器官。因此,在茭虾共作模式中适当减少肥料、饲料的投入,能促进形成合理的源库关系,有利于茭白产量的形成。

关键词：茭白小龙虾土壤氮土壤磷干物质养分积累

不同生物炭对红壤性稻田土壤微团聚体分布及胶体磷含量的影响

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不同生物炭对红壤性稻田土壤微团聚体分布及胶体磷含量的影响

作者：韦金菊江西农业大学

学位级别：硕士

团聚体是土壤结构单元,通过促进大团聚体团聚作用,增加土壤结构稳定性,对于维持土壤肥力、提高土壤生产力具有重要意义。本研究以不同原料生物炭(鸡粪炭、油秸炭)与两种不同含磷水平的红壤性水稻土为研究对象,按质量比0%、2%、4%、8%(w... 详细信息

团聚体是土壤结构单元,通过促进大团聚体团聚作用,增加土壤结构稳定性,对于维持土壤肥力、提高土壤生产力具有重要意义。本研究以不同原料生物炭(鸡粪炭、油秸炭)与两种不同含磷水平的红壤性水稻土为研究对象,按质量比0%、2%、4%、8%(w/w)混合,开展室内培养实验(90 d),研究生物炭添加对土壤团聚体分布特征及稳定性、各粒级团聚体磷含量以及土壤胶体磷释放的影响。同时,结合团聚体稳定性与土壤磷含量,探讨土壤胶体磷释放的影响因素。主要研究结果如下:(1)两种生物炭的添加减少粒径土壤团聚体稳定性具有积极作用。其中,添加两种生物炭对低磷土壤团聚作用更强,土壤钙镁和溶解性有机碳(DOC),土壤DOC含量增幅高达338.27%,促进土壤大团聚体的形成。(2)添加生物炭,>250、250～53μm团聚体全磷含量、全磷储量增幅较大;添加生物炭提高较大团聚体(>53μm)中磷在土壤全磷的占比,但降低了20～2μm团聚体的磷占比。因此,生物炭的添加促进了土壤磷在较大团聚体(>53μm)中的分布。土壤磷素含量随着生物炭的增加而增加,其中,鸡粪炭的提高效果比油秸炭更显著。与高磷土相比,低磷土壤添加鸡粪炭后,其磷含量变化幅度更加明显,HO-P、KCl-P含量最高增加了395.8倍和153.1倍。因此,对于低磷水平的土壤,鸡粪炭可以作为充足的外源磷。(3)添加生物炭,土壤水分散性总磷(WTP)和胶体磷(CP)含量增加。其中,鸡粪炭的效果更显著。不同鸡粪炭添加量处理间WTP差异显著,8%鸡粪炭处理是对照处理的315.2倍(低磷土)和49.8倍(高磷土),而8%油秸炭处理下,高磷土WTP只提高1.2倍。添加鸡粪炭处理,土壤胶体磷含量增加,但CP/WTP比值降低,胶体磷对水分散性总磷的贡献率减小,鸡粪炭的添加对土壤中真溶解磷的贡献更大。生物炭主要影响土壤无机磷含量。鸡粪炭处理土壤水分散性溶液和真溶解态组分溶液中磷形态主要为钼酸反应磷(MRP),其中高磷土壤真溶解态组分溶液中MRP含量最高达25.79 mg·kg,而钼酸非反应磷(MUP)仅为1.89 mg·kg。(4)生物炭提高了土壤团聚体稳定性,但土壤胶体磷含量并未降低。大量高磷生物炭(如鸡粪炭)会释放大量可溶性磷,导致土壤磷含量过饱和,从而促进胶体磷的释放,增大土壤磷流失风险。因此,在农田土壤中施用生物炭做为土壤改良剂时,应要综合考虑土壤和生物炭性质,避免生物炭带入过量的磷引起水体富营养化。

关键词：红壤性水稻土生物炭团聚体稳定性土壤磷胶体磷