再生農(nóng)業(yè)中水化學(xué)能對(duì)砒砂巖養(yǎng)分的激活效應(yīng)

孟婷婷 程杰

摘要 ? ?本文從常見的環(huán)境因素水分出發(fā)，研究了在不同干濕環(huán)境下砒砂巖中N、P、K營養(yǎng)元素釋放及激活的機(jī)理。結(jié)果表明，水分在活化土壤元素時(shí)有著積極的作用，長期干燥和干濕交替條件下，全氮、有效磷和速效鉀含量在培養(yǎng)的210 d中元素吸收與釋放并存，但整體呈增加趨勢;在長期水淹條件下，全氮和速效鉀含量在培養(yǎng)的210 d中整體呈增加趨勢，但有效磷含量下降。本文研究結(jié)果可為水在再生農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?水分;砒砂巖;再生農(nóng)業(yè);全氮;有效磷;速效鉀;養(yǎng)分激活

中圖分類號(hào) ? ?S153 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）15-0184-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

再生農(nóng)業(yè)是指利用自然界自我治療和修復(fù)的能力來重建土壤健康、增加植物抗性，使農(nóng)業(yè)自然資源不斷再生利用。目前，再生農(nóng)業(yè)措施主要有覆蓋作物、多種作物輪作、輪牧、免耕或使用堆肥、糞肥、天然肥料和改良劑（不用有機(jī)方法中禁止的合成物質(zhì)）等。這種生產(chǎn)形式具有高度的內(nèi)在經(jīng)濟(jì)和生物穩(wěn)定性，對(duì)農(nóng)場或耕地以外的環(huán)境影響最小。

土體養(yǎng)分元素的激活已成為土地工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其在提高養(yǎng)分利用率、減少環(huán)境污染和勞動(dòng)力投入等方面較普通肥料具有明顯的優(yōu)勢[1-2]。因此，如何利用自然界已存在的介質(zhì)對(duì)土體養(yǎng)分元素進(jìn)行激活，從而達(dá)到再生農(nóng)業(yè)的目的，是亟待解決的問題。本文從常見的環(huán)境因素水分出發(fā)，研究在不同干濕環(huán)境下砒砂巖中N、P、K營養(yǎng)元素釋放及激活的機(jī)理。為了不使用農(nóng)藥和其他農(nóng)用化學(xué)品，力圖在最少依賴不可更新資源的轉(zhuǎn)化過程中，為日益增長的人口提供食物。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試土壤選擇砒砂巖，風(fēng)干過2 mm篩，將10次樣品獨(dú)立裝瓶，每個(gè)燒杯裝樣品200 g。試驗(yàn)設(shè)置長期干燥、長期水淹和干濕交替等3個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。長期干燥處理?xiàng)l件下，所有土樣在烘箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，溫度設(shè)置為40 ℃;長期水淹處理?xiàng)l件下，所有土樣在實(shí)驗(yàn)室常溫下培養(yǎng)，水面維持高于土樣2 cm，將燒杯蒙上保鮮膜，減少蒸發(fā)，保持土樣處于飽和厭氧環(huán)境，每天記錄溫度;干濕交替處理?xiàng)l件下，所有土樣水淹與干燥培養(yǎng)時(shí)間各為總培養(yǎng)時(shí)間的1/2，干燥培養(yǎng)在烘箱內(nèi)進(jìn)行，水淹在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

1.2 ? ?指標(biāo)測定

前6次每隔15 d取樣1次，后4次每隔30 d取樣1次。取回來的土樣分別過1 mm篩和0.149 mm篩，過1 mm篩的土用來測定土壤有效磷和速效鉀含量，過0.149 mm篩的土樣用來測土壤全氮含量。測定方法依據(jù)鮑士旦[3]主編的第三版《土壤農(nóng)化分析》土壤有效磷的測定方法，為0.5 mol/L NaHCO3浸提比色法;土壤速效鉀的測定方法為NH4Ac浸提火焰光度法;土壤全氮測定方法為半微量凱氏法。

1.3 ? ?數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與繪圖均采用Excel 2020。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?全氮含量變化

由圖1可知，砒砂巖在長期干燥處理下全氮含量在前45 d呈增加趨勢，而在45～75 d呈降低趨勢，75～150 d呈先增加后減少趨勢。最低值出現(xiàn)在第15天，為0.16 g/kg;最高值出現(xiàn)在第120天，為0.21 g/kg，較第15天增加了23.8%。長期干燥對(duì)土壤氮素礦化有著重要影響[4-5]，本研究中砒砂巖含量隨著干燥時(shí)間的增加而升高，其原因可能是長期干燥增加了氨態(tài)氮、硝態(tài)氮及游離氨基酸的含量，從而使土壤中全氮含量增加。長期淹水下，在15～75 d時(shí)，全氮由0.17 g/kg增加至0.21 g/kg，出現(xiàn)了釋放;但是在75～180 d，由0.21 g/kg降低至0.18 g/kg，在第210天又開始增加。由此可知，水淹下全氮呈現(xiàn)出階段性的增加與降低。淹水會(huì)導(dǎo)致土壤氮素?fù)p失增強(qiáng)，主要是因?yàn)榈氐姆聪趸摰獡p失[6]。干濕交替下，全氮含量在前45 d出現(xiàn)降低，45～90 d升高，90～150 d降低，150～210 d升高。最低點(diǎn)出現(xiàn)在第45、120、150天，為0.17 g/kg;最高值出現(xiàn)在第210天，為0.21 g/kg。

2.2 ? ?有效磷含量變化

由圖2可知，砒砂巖在長期干燥下，有效磷含量在培養(yǎng)初期第15天時(shí)含量最低，為5.7 mg/kg;第120天時(shí)，達(dá)到最大值為7.4 mg/kg，增加29.8%，在此期間有磷的釋放;而后有效磷含量開始降低，第210天為6.9 mg/kg。長期干燥下有效磷吸收與釋放并存，但總體表現(xiàn)為增加趨勢。砒砂巖在長期水淹下，有效磷呈現(xiàn)降低的趨勢，培養(yǎng)初期第15天時(shí)為8.2 mg/kg;培養(yǎng)末期第210天時(shí)為5.4 mg/kg，降低了34.1%。砒砂巖在干濕交替下，有效磷含量最低值出現(xiàn)在培養(yǎng)的第60天為6.5 mg/kg;最高值出現(xiàn)在培養(yǎng)的第90天，為8.3 mg/kg;干濕交替期間既有磷的吸收也有磷的釋放。干濕交替下，土壤中的磷素會(huì)被釋放出來，其化學(xué)形態(tài)變得活潑[7]，從而使土壤中有效磷的含量增加。

2.3 ? ?速效鉀含量變化

由圖3可知，砒砂巖在長期干燥下，速效鉀含量呈增加的趨勢，在培養(yǎng)初期第15天為112 mg/kg，培養(yǎng)末期第210天時(shí)為151 mg/kg，增加了34.8%。砒砂巖在長期水淹下，速效鉀含量總體呈增加的趨勢，最低值出現(xiàn)在培養(yǎng)初期第15天，為109 mg/kg;最大值出現(xiàn)在培養(yǎng)點(diǎn)的第60天，為131 mg/kg，增加了20.2%;但在培養(yǎng)末期第210天為125 mg/kg，與培養(yǎng)初期第15天相比，增加了14.7%。砒砂巖在干濕交替下，速效鉀含量呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，在培養(yǎng)初期第15天為126 mg/kg;但是在培養(yǎng)的第45天，為143 mg/kg，增加了13.5%;而后開始減少?？赡苁怯捎阝洷贿€原，亞鐵、亞錳相對(duì)較多，置換出土壤吸附的鉀離子，造成鉀離子活化[8]，從而導(dǎo)致土壤速效鉀含量增高。李夢(mèng)尋等[9]以北京褐土為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)恒濕時(shí)土壤速效鉀含量較高，其隨著干濕交替頻率的增加也可能會(huì)有所增加。

3 ? ?結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，水分對(duì)活化土壤元素有著積極的作用。砒砂巖在長期干燥和干濕交替條件下，全氮、有效磷和速效鉀含量在培養(yǎng)的210 d中元素吸收與釋放并存，但整體呈增加趨勢;在長期水淹條件下，全氮和速效鉀含量在培養(yǎng)的210 d整體呈增加趨勢，但有效磷含量下降。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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