鎂肥與添加劑施用后土壤鎂遷移與淋洗特征研究①

姜亞男，張亞東，楊文浩，吳良泉，張?zhí)蚁?/p>

鎂肥與添加劑施用后土壤鎂遷移與淋洗特征研究①

姜亞男1,3，張亞東2,3，楊文浩2,3，吳良泉2,3，張?zhí)蚁?*

(1 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福州 350002； 2 福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福州 350002；3 福建農(nóng)林大學(xué)國際鎂營養(yǎng)研究所，福州 350002)

通過室內(nèi)土柱試驗(yàn)，模擬了鎂肥及不同用量添加劑包括生物質(zhì)炭、有機(jī)肥、石灰施用土壤后鎂素的有效性及遷移淋溶特征。結(jié)果表明：施用添加劑后均不同程度提高施肥土層(0 ~15 cm)土壤pH。施用鎂肥、生物質(zhì)炭、50% 需求量石灰與3.3、6.6 g/kg有機(jī)肥后，施肥土層交換性鎂含量顯著增加，而10 g/kg有機(jī)肥與100%、200% 需求量石灰施用則降低施肥土層交換性鎂含量；各處理土壤表層交換性鎂含量范圍為14.61 ~ 126.03 mg/kg。施用有機(jī)肥與石灰后，鎂的遷移能力增強(qiáng)，未施用肥料添加劑土層(15 ~ 50 cm)土壤交換性鎂含量占土柱總量的64% ~ 86%，而對照處理僅為62%。施入生物質(zhì)炭后，鎂淋失量最高，且與施用量呈正比；施用石灰則降低土壤鎂淋失，與對照處理相比，最高可降低7.95%；施用有機(jī)肥鎂淋失率最高為46.58%，固定率最低為49%；施用生物質(zhì)炭后鎂釋放量最高為507.4 mg，與添加量呈正比，而石灰、有機(jī)肥處理鎂釋放量為101 ~ 156 mg。綜合分析，施用生物質(zhì)炭后，鎂釋放量與土壤有效鎂含量最高；施用石灰后，鎂淋失量最少，淋失率最低。

鎂肥；土壤添加劑；鎂淋溶；遷移與固持；酸性土壤

鎂是植物生長的必需營養(yǎng)元素之一。植物缺鎂會導(dǎo)致光合作用減弱甚至中斷，減少有機(jī)物的形成，從而引起作物產(chǎn)量和質(zhì)量的下降[1-2]。近幾年，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上出現(xiàn)了很多作物缺鎂現(xiàn)象[3]，鎂素越來越引起人們的關(guān)注。

植物吸收的鎂來源于土壤。白由路等[4]對我國土壤有效鎂含量的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國54% 的土壤因?yàn)橛行фV含量低而需要不同程度補(bǔ)充鎂肥，主要集中在我國南方酸性土壤地區(qū)。土壤中鎂離子的外圍包有很厚的水化層，負(fù)電荷對其吸引力較弱，因此鎂在土壤中移動性很大，極易發(fā)生淋失[5]。一般認(rèn)為，在中性至酸性土壤中鎂易于遷移。綜合國內(nèi)外鎂素淋失的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，板頁巖紅壤中的淋失量很大，為127.7 mg/kg，淋失率為79.9%，紅色石灰土中的淋失量為24.2 mg/kg，淋失率為13.6%[6]。降雨量大，鎂的移動性大[7]。過量施用氮肥，導(dǎo)致土壤酸化，土壤pH降低[8]，使土壤膠體所帶負(fù)電荷減少，進(jìn)而會減少土壤對鎂的吸附[7]。南方地區(qū)山地紅壤由于濕熱多雨以及不合理施用化肥導(dǎo)致土壤酸化，加劇了土壤中鎂的淋失。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常通過施用改良劑改良土壤質(zhì)地和酸堿度。添加劑不僅改良土壤，還提高了土壤養(yǎng)分含量。生物質(zhì)炭具有較大的比表面積，且表面帶有大量負(fù)電荷和較高的電荷密度，能夠吸附土壤中的陽離子，減少土壤養(yǎng)分淋失，其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)使其在土壤酸度改良方面具有巨大的潛力[9-10]。有機(jī)肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中基本的、常用的肥料，富含礦質(zhì)養(yǎng)分，施用有機(jī)肥可以培肥土壤，提高土壤微生物的活性，改善土壤性質(zhì)和耕作性能，有利于土地資源的可持續(xù)利用[11]。施用石灰是改良酸性土壤的傳統(tǒng)和有效的方法[12]。施用石灰可以緩解土壤酸化，同時改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的生物活性和養(yǎng)分循環(huán)能力，從而改善作物營養(yǎng)和生長狀況，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。

目前國內(nèi)外對于鎂的研究主要集中在鎂對植物的生理效應(yīng)、鎂肥效應(yīng)等方面，但關(guān)于生物質(zhì)炭、石灰等添加劑對于土壤鎂遷移與淋失的影響，目前尚未見報道。南方地區(qū)土壤酸化、有效鎂含量低且鎂淋失現(xiàn)象嚴(yán)重，因此，探究不同添加劑對酸性土壤中鎂含量及淋溶特征的影響對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鎂素的利用效率具有重要意義。本文通過室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)，探究不同用量的生物質(zhì)炭、有機(jī)肥、石灰施用對鎂的淋溶及遷移特征的影響，并進(jìn)一步確定不同添加劑的合理用量，以為南方酸性土壤地區(qū)改善土壤鎂素供應(yīng)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤采自福建省平和縣蜜柚園，為酸性低鎂土壤。平和縣位于福建省漳州市，氣候濕熱，降雨量充沛，土壤類型以山地紅壤為主。土壤樣品風(fēng)干后，過1 mm篩備用。供試土壤的主要化學(xué)性質(zhì)見表1。本試驗(yàn)施用的生物質(zhì)炭原料為秀珍菇廢菌棒，采用密閉鋼化爐500℃厭氧燒制2 h制成。經(jīng)測定，生物質(zhì)炭pH為9.47，養(yǎng)分含量：全氮12.9 mg/g，全磷40.0 mg/g，全鉀13.6 mg/g，全鎂17.4 mg/g，全鈣120.7 mg/g；商品有機(jī)肥養(yǎng)分含量：全磷0.6 mg/g，全鉀4.9 mg/g，全鎂1.9 mg/g，全鈣97.4 mg/g。

表1 供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)共設(shè)置11個處理：處理1，不添加鎂肥和添加劑(CK)；處理2，添加鎂肥(CK+Mg)，Mg施用量為150 kg/hm2，鎂肥為七水硫酸鎂；處理3 ~ 5分別在處理2的基礎(chǔ)上添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%(T1)、5%(T2)、8%(T3)的生物質(zhì)炭；處理6 ~ 8分別在處理2的基礎(chǔ)上添加3.3 g/kg(Y1)、6.6 g/kg(Y2)、10 g/kg(Y3)商品有機(jī)肥；處理9 ~ 11分別在處理2的基礎(chǔ)上添加50%(S1)、100%(S2)和150% 石灰需求量(S3)的石灰，100% 石灰需求量通過碳酸鈣滴定法得到，為1.76 g/kg，本試驗(yàn)總石灰需求量按照整個土層進(jìn)行計算，石灰以碳酸鈣的形式施入。每個處理3次重復(fù)。試驗(yàn)前肥料、添加劑按施肥習(xí)慣僅施在 0 ~ 15 cm 土層。采用室內(nèi)土柱模擬[14]外源鎂肥在土壤中的淋溶。土柱采用硬質(zhì)聚氯乙烯管(PVC)，內(nèi)徑7.5 cm，高55 cm。分次填裝土樣以保證土柱內(nèi)土壤容重上下一致，土壤容重設(shè)置為1.3 g/cm3。試驗(yàn)前，用去離子水將土柱水分調(diào)節(jié)至65% 田間持水量，25℃預(yù)培養(yǎng)5 d。試驗(yàn)采用間歇淋溶法，每次向土柱中加入685 ml(以平和縣年降雨量1 782.5 mm及土柱面積計算)去離子水，共淋溶10次，持續(xù)60 d。淋洗液用大漏斗承接于250 ml三角瓶中。

試驗(yàn)期間，每6 d接收1次淋洗液，量取其體積后用作溶液pH與鎂含量測定。試驗(yàn)結(jié)束后，按照0 ~ 15、15 ~ 30、30 ~ 50 cm土層采樣，風(fēng)干后測量土壤pH與交換性鎂含量。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

土壤及淋洗液pH用pH計測定(水土質(zhì)量比為2.5∶1)；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀–濃硫酸外加熱法測定；土壤堿解氮采用氫氧化鈉水解法測定；土壤有效磷采用氟化銨–鹽酸浸提方法，ICP-OES測定；土壤速效鉀采用乙酸銨交換法，火焰光度計測定；土壤交換性鈣、交換性鎂含量采用乙酸銨交換法，ICP-OES測定；土壤交換性鋁采用氯化鉀交換法，ICP-OES測定；淋洗液鎂濃度采用ICP-OES測定[15]。生物質(zhì)炭及有機(jī)肥全氮、全磷、全鉀采用硫酸–過氧化氫消解，流動分析儀、ICP-OES、火焰光度計分別測定[16]；生物質(zhì)炭、有機(jī)肥全鎂及全鈣采用硝酸–高氯酸消解，ICP-OES測定[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

鎂淋失率(%)=(鎂肥處理及添加劑處理鎂淋失量–對照鎂淋失量)/(鎂肥投入量+添加劑鎂投入量)×100；

鎂固定率(%)=(鎂肥及添加劑鎂投入量–土壤交換性鎂增量–鎂淋失量)/鎂肥及添加劑鎂投入量×100；

鎂釋放量(總)=土壤剩余鎂量+鎂淋洗量。

采用Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS 21. 0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(最小顯著差異(LSD)法)。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同添加劑處理下淋洗液及土壤pH變化特征

相比CK處理，添加生物質(zhì)炭、有機(jī)肥和石灰均顯著提高淋洗液pH，pH變化趨勢與添加劑的施入量有關(guān)(圖1)。試驗(yàn)期間CK處理淋洗液pH變化不大，添加鎂肥后，淋洗液pH下降，但無顯著差異。添加生物質(zhì)炭后淋洗液pH從5提升到8，T1處理淋洗液pH的提升效果略低于T3處理。這是由于生物質(zhì)炭呈堿性，其施用中和了土壤酸度，提高淋洗液pH。

不同用量有機(jī)肥添加后，淋洗液pH的變化趨勢不同，Y1與Y2處理試驗(yàn)前期均存在pH下降的趨勢，后期Y2處理緩慢上升，Y1處理則快速上升后下降；Y3處理pH變化趨勢不同于Y1、Y2處理，變化趨勢為略微上升后迅速下降，迅速上升后保持平穩(wěn)不變，試驗(yàn)后期其pH達(dá)到最大值為8.3。

添加石灰不同程度提高淋洗液pH。第3次淋洗之前，添加石灰處理與CK處理差異不大，均呈下降趨勢；第3次淋洗后，石灰處理淋洗液pH開始上升，S2、S3處理在24 d時pH達(dá)到最大值，后呈緩慢下降趨勢，S1處理則呈波動上升趨勢。3個石灰處理中淋洗液pH表現(xiàn)為：S2>S1>S3。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，添加石灰改良土壤酸度需要一定的反應(yīng)時間，且改良效果與添加量有關(guān)，本文中以100% 石灰需求量處理(S2)效果最好。石灰調(diào)節(jié)了土壤酸堿度，提高淋洗液pH[18]。

根據(jù)圖1中淋洗液pH變化趨勢可知，添加生物質(zhì)炭對土壤淋洗液pH提升效果最大，其次是有機(jī)肥、石灰，且pH上升程度與其添加量有關(guān)。

經(jīng)過60 d的淋洗，不同處理不同土層的pH變化不同(圖2)。淋洗結(jié)束后，CK與CK+Mg處理土壤pH由4.5上升至4.9。有研究[19]認(rèn)為，淋洗后土壤pH上升與其鹽分含量有關(guān)，即土壤pH隨土壤全鹽量的降低而逐漸增加。試驗(yàn)中施用的添加劑均呈堿性，施用3種添加劑后均顯著提高了表層0 ~ 15 cm及中層15 ~ 30 cm土壤的pH，且生物質(zhì)炭與有機(jī)肥對土壤酸度的改良作用可達(dá)30 ~ 50 cm的底層土壤。3種添加劑中，以生物質(zhì)炭對土壤酸度改良效果最好，添加生物質(zhì)炭后，土壤pH最高可達(dá)8.51，且pH的增加與生物質(zhì)炭的添加量呈正相關(guān)關(guān)系。這一方面是由于生物質(zhì)炭呈堿性，施入土壤后能夠降低土壤交換性酸含量[20]；另一方面是由于生物質(zhì)炭含有大量可溶態(tài)鹽基陽離子，施入酸性土壤中會提高土壤的鹽基飽和度，并提高土壤pH[19]。施用有機(jī)肥顯著提高表層土壤pH，Y2、Y3處理會顯著提高中、下層土壤pH，有機(jī)肥具有調(diào)節(jié)土壤pH的功能，施入有機(jī)肥可以補(bǔ)充伴隨陰離子淋洗的土壤鹽基離子，提高土壤的緩沖能力[21]；同時，有機(jī)肥含有大量有機(jī)質(zhì)，能夠吸附鹽基離子，提高土壤CEC，增加土壤酸緩沖容量[22-23]。施入石灰后，表層與中層土壤pH顯著提高(圖2)，本試驗(yàn)中以S2處理即100% 石灰需求量處理效果最好。另外，施用石灰后期不加以補(bǔ)充，土壤會出現(xiàn)復(fù)酸化現(xiàn)象。本試驗(yàn)中，施用石灰處理不同程度提高淋洗液pH，但是在試驗(yàn)后期，S3處理淋洗液pH降低至CK處理，由此說明過量施用石灰會增加土壤中HCO– 2活度，加速有機(jī)質(zhì)的分解和還原態(tài)氮、硫的釋放[9]。施用石灰，消耗了土壤中的H+，施用初期可顯著提高土壤pH，但隨著土壤黏粒中潛性酸釋放和土壤緩沖性能作用，其改良效果會隨著時間變化逐漸減弱[24]。

2.2 不同添加劑處理下鎂的淋洗特征

不同處理對淋洗液的體積影響不同，試驗(yàn)期間同一處理淋洗液體積隨時間呈上升趨勢，不同處理趨勢相對一致，淋洗液體積均保持在400 ~ 600 ml。與CK處理相比，添加生物質(zhì)炭、有機(jī)肥、石灰均能不同程度減少淋洗液體積，其中以T3處理、Y3處理效果最為明顯。石灰梯度處理中以S2處理效果較明顯。由此說明，不同添加劑對土壤持水能力影響不同。

圖3為不同時期淋洗液Mg2+濃度變化曲線。與CK處理相比，添加鎂肥后，CK+Mg處理淋洗液Mg2+濃度略微升高，且兩個處理均在13 d時Mg2+濃度達(dá)到峰值。生物質(zhì)炭的施用向土壤中補(bǔ)充了Mg2+，因此添加生物質(zhì)炭后，淋洗液Mg2+濃度顯著升高，且與生物質(zhì)炭添加量呈正比。有機(jī)肥添加后，淋洗液Mg2+濃度顯著升高，且與其添加量呈正比。有機(jī)肥處理變化趨勢與CK處理相似，13 d時Mg2+濃度達(dá)到峰值后逐漸下降。與CK處理相比，3個石灰梯度下，S2、S3處理在不同時間、不同程度上降低了淋洗液中的Mg2+濃度。試驗(yàn)前54 d，S2處理Mg2+濃度顯著低于CK處理，試驗(yàn)結(jié)束時，淋洗液Mg2+濃度則略高于CK處理；前36 d，S3處理Mg2+濃度低于CK處理，并高于S2處理，36 d后，淋洗液Mg2+濃度顯著高于CK處理。

隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，各處理鎂的累積淋失量呈逐漸增加的趨勢，試驗(yàn)結(jié)束后不同處理鎂淋失量不同(圖4)。CK處理鎂累積淋失量為20.47 mg，施入鎂肥后，淋失量為22.64 mg，鎂肥的鎂淋失率為1.62%(表2)。添加生物質(zhì)炭后鎂淋失量顯著增加，且與其添加量呈正比，最高淋失量可達(dá)193.66 mg，但淋失率隨生物質(zhì)炭施加量的增加而降低，最大淋失率為7.46%，最低則為5.94%(表2)。這是因?yàn)轲B(yǎng)分淋溶主要發(fā)生在溶液中，生物質(zhì)炭施入調(diào)節(jié)土壤中的水分，減少淋洗液體積，進(jìn)而減少了土壤養(yǎng)分的淋溶損失；同時，生物質(zhì)炭具有很高的陽離子交換量，這表現(xiàn)在其具有高濃度的表面負(fù)電荷，具有更強(qiáng)的養(yǎng)分持留能力，抑制了養(yǎng)分的淋溶[25]。生物質(zhì)炭的添加量對土壤鎂淋溶的影響不同，隨著施入量的增加，鎂的淋失率降低，這一結(jié)果與前人[26]氮淋洗研究類似。

隨著有機(jī)肥施用量的增加，鎂的淋失量與淋失率增加，最高淋失量可達(dá)100.96 mg(圖4)，淋失率為46.58%(表2)，這可能是一方面由于大量有機(jī)肥添加后，增加了土壤中水溶性鎂的含量，從而促進(jìn)鎂的淋溶；另一方面，有機(jī)肥施入土壤后發(fā)生礦化作用，且礦化過程中微生物活性增強(qiáng)，促進(jìn)了鎂的釋放，增大了土壤鎂淋失的可能性[27]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要適當(dāng)使用有機(jī)肥，過量有機(jī)肥的投入會增加土壤養(yǎng)分淋失，降低肥料利用效率。

一定量石灰添加后，可降低鎂淋失量與淋失率，最低淋失量僅為9.82 mg(圖4)，與CK處理相比可降低7.95% 的鎂淋失，這一方面是由于酸性土壤中施用石灰會提高土壤pH；另一方面，施用石灰引起鎂與鋁形成共沉淀，降低水溶液中鎂的活性[23]，從而減少鎂的淋失。

據(jù)研究[28]，多雨和砂質(zhì)土壤地區(qū)鎂淋溶損失量最高可達(dá)90 kg/hm2；李延等[7]的研究結(jié)果顯示，在山地紅壤龍眼園中，不同施肥處理最高鎂淋失量為20 mg/kg，最低為8 mg/kg。本試驗(yàn)T2、T3及Y3處理鎂淋失量均高于最高鎂淋溶量，且最高淋失量可達(dá)102 mg/kg；最低淋失量為S2處理，僅為6 mg/kg；其余處理淋失量則在10 ~ 40 mg/kg。綜合鎂淋失率與淋失量，3個不同用量中，S2處理即100% 石灰需求量對土壤鎂淋溶調(diào)控效果最好；生物質(zhì)炭T3處理鎂的淋失量高但整體淋失率最低為5.94%，提高了肥料利用效率；有機(jī)肥Y1處理淋失量與只添加鎂肥處理的淋失量相似，Y2、Y3處理則加劇了鎂的淋失。

表2 不同處理鎂淋失率(%)

注：負(fù)號表示鎂肥與添加劑施用后與CK相比減少了鎂的淋失。

試驗(yàn)結(jié)束后，測定生物質(zhì)炭、有機(jī)肥與石灰施用處理中鎂的固定率，發(fā)現(xiàn)處理間無顯著差異，固定率均大于其投入量的90%(圖5)。隨著有機(jī)肥用量的增加，鎂的固定率顯著下降至49%，由此說明，試驗(yàn)期間，有機(jī)肥中大部分鎂被淋失。將土壤剩余交換性鎂含量與淋失量之和定義為鎂的釋放量，各處理的釋放量減去CK處理的釋放量為鎂肥與添加劑處理的釋放量。如圖5所示，各添加劑處理的鎂釋放量均高于CK處理，添加生物質(zhì)炭后鎂的釋放量顯著高于有機(jī)肥、石灰處理，且釋放量與其生物質(zhì)炭添加量呈正比，T3處理鎂釋放量最高。有機(jī)肥Y2、Y3處理鎂釋放量顯著高于石灰S2、S3處理；但Y1處理則與使用石灰處理鎂釋放量無顯著差異。

2.3 不同添加劑處理下土壤鎂的含量與遷移

淋洗結(jié)束后，不同添加劑處理下土壤交換性鎂的含量不同(圖6)。不施肥CK處理不同土層交換性鎂含量差異較小，均保持在25 ~ 27 mg/kg；添加鎂肥后，提高表層土壤交換性鎂含量，Mg2+隨著淋洗向下遷移，增加中層(15 ~ 30 cm)土壤鎂含量，隨著土壤深度增加，交換性鎂含量降低。

添加生物質(zhì)炭后土壤交換性鎂含量顯著提高，且與生物質(zhì)炭的添加量呈正比。T1處理隨土層的加深，土壤鎂含量逐漸降低，不同土層交換性鎂所占整層土壤鎂含量的比例分別為38%、35%、27%；T2、T3處理則隨著土層的加深鎂含量逐漸升高，底層土壤交換性鎂含量最高可占總量的40%。生物質(zhì)炭添加后釋放大量鎂(圖6)，顯著提高土壤中交換性鎂的含量，且與其添加量呈正比。T1 處理不同土壤層交換性鎂含量為：上層>中層>下層；T2、T3處理含量為：下層>中層>上層。這可能是少量生物質(zhì)炭的添加吸附能力較強(qiáng)，大部分水溶性鎂僅遷移到中層土壤，而大量生物質(zhì)炭添加后，增加了土壤中水溶性鎂的含量，生物質(zhì)炭的吸附能力達(dá)到飽和，上層Mg2+隨著溶液遷移到中、下層土壤中。試驗(yàn)結(jié)束后，有機(jī)肥處理土壤殘留交換性鎂含量降低(圖6)，并與有機(jī)肥施用量呈反比，Y3處理土壤交換性鎂總含量低于CK處理。有機(jī)肥添加后不同土層土壤剩余交換性鎂含量為：下層>上層>中層，下層土壤鎂含量最高，可占總含量的53%，中層含量最低僅為9%，說明土壤中的Mg2+遷移能力較強(qiáng)，淋失加劇。

眾所周知，有機(jī)肥中含有大量養(yǎng)分，施入土壤后向土壤帶入大量鎂，且增加了土壤中微生物的活性。肖輝等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥施用后，土壤礦化過程中微生物活性增強(qiáng)，提高土壤Olsen-P的含量，會促進(jìn)土壤中Olsen-P的向下遷移，增加其淋失，這與本文中的結(jié)果相似。

施用石灰增加了土壤中交換性鎂的含量，不同添加量，鎂的遷移特征不同。本試驗(yàn)結(jié)果得出，在淋洗過程中S2處理Mg2+遷移速度較快，上層土壤剩余鎂含量僅占總量的14%，下層土壤則為47%。添加石灰后，土壤中有效鎂的含量增加，這是由于施用石灰改善了土壤中微生物的活動條件，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解，釋放出養(yǎng)分，增加了土壤中鎂的含量[30]；另外，土壤中大多數(shù)養(yǎng)分在土壤pH為6.5 ~ 7.0時有效性最高[31]，試驗(yàn)中S1、S2、S3處理分別將上層土壤pH調(diào)節(jié)為6.28、7.67、7.17，活化了土壤中的有效鎂，表層交換性鎂含量表現(xiàn)為S1>S3>S2。少量石灰的施用不僅調(diào)節(jié)了土壤的酸度，還增加了有效鎂的含量，這與前人[32]研究結(jié)果相似。試驗(yàn)結(jié)束后，有機(jī)肥、石灰處理均表現(xiàn)出下層土壤交換性鎂含量明顯高于上層與中層，說明土壤中鎂的遷移性強(qiáng)，這可能是由于有機(jī)肥中含有大量的K+、Ca2+以及石灰中的Ca2+與Mg2+置換，減少了土壤對鎂的吸附，從而加劇了鎂的遷移[30]。

3 結(jié)論

添加生物質(zhì)炭、有機(jī)肥、石灰均能夠改良土壤酸度，提高土壤pH。適量生物質(zhì)炭與石灰的添加不僅提高土壤中有效鎂含量，還能夠減少鎂的淋失并降低鎂的淋失率；少量有機(jī)肥也能補(bǔ)充土壤鎂，但是過量投入，會產(chǎn)生鎂淋溶損失，降低土壤中交換性鎂含量。綜合分析，生物質(zhì)炭添加能夠顯著提高土壤中交換性鎂含量，但在減少鎂淋溶方面，100% 需求量石灰的添加效果最好。本文結(jié)論基于室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)，未來需進(jìn)一步通過盆栽和大田試驗(yàn)驗(yàn)證其生物有效性才能進(jìn)一步推廣至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

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Study on Migration and Leaching of Magnesium in Soil Treated by Magnesium Fertilizer and Additives

JIANG Yanan1,3, ZHANG Yadong2,3, YANG Wenhao2,3, WU Liangquan2,3, ZHANG Taoxiang1*

(1 Forestry College, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 2 College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 3 International Magnesium Institute, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China)

The availability and translocation leaching of Mg were studied in the lab by soil column simulating test treated with Mg fertilizer, different amounts of biochar, organic fertilizer and lime. The results showed that applying additives increased pH values of the fertilized soil layers (0–15 cm). Applying Mg fertilizer, biochar, 50% required lime, 3.3 g/kg and 6.6 g/kg organic fertilizer increased significantly exchangeable Mg content in the fertilized soil layer, while applying 10 g/kg organic fertilizer, 100% and 200% required lime decreased it, and exchangeable Mg content in the topsoil layer ranged from 14.61 to 126.03 mg/kg. Appling organic fertilizer and lime enhanced the migration ability of Mg. The content of exchangeable Mg in soil layer (15–50 cm) without fertilizer additive accounted for 64%–86% of the total soil column, while only 62% in the control treatment. Mg leaching with applying biochar was the highest, and it was proportional to the applied amount of biochar, while applying lime reduced Mg leaching, which was up to 7.95% lower than CK. Applying organic fertilizer obtained the highest leaching rate (46.58%) and the lowest fixed rate (49%) of Mg. Applying biochar got the maximum released amount of Mg (507.4 mg), which was proportional to the applied amount of biochar. The released amount of Mg with applying lime and organic fertilizer was 101–156 mg. In conclusion, the released amount of Mg and the available Mg content in soil were the highest with applying biochar while the leached amount and the leaching rate of Mg with applying lime were the lowest.

Magnesium fertilizer; Soil additives; Magnesium leaching; Migration and retention; Acidic soil

S153；S145.4

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.011

姜亞男, 張亞東, 楊文浩, 等. 鎂肥與添加劑施用后土壤鎂遷移與淋洗特征研究. 土壤, 2021, 53(1): 80–87.

國際鎂營養(yǎng)研究所開放基金項(xiàng)目(IMI2018-10)資助。

(xsnzheda2009@163.com)

姜亞男(1994—)，女，山東海陽人，碩士研究生，主要從事鎂肥在土壤中的淋洗及其有效性研究。E-mail:1639558499@qq.com