黃 敏,梁榮祥,尹維文,劉 茜,蒲昌英,段軍波

典型設(shè)施環(huán)境條件對土壤活性磷變化的影響

黃 敏*,梁榮祥,尹維文,劉 茜,蒲昌英,段軍波

(武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 武漢 430070)

采用室內(nèi)強化模擬試驗,研究了90d培養(yǎng)期內(nèi)環(huán)境溫度、土壤酸化和鹽漬化3種典型設(shè)施環(huán)境條件對土壤易解吸磷(CaCl2-P)、有效磷(Olsen-P)、微生物生物量磷(MB-P)以及微生物生物量碳磷比(MB-C/P)等活性磷的影響.結(jié)果顯示,設(shè)施土壤MB-P含量隨著環(huán)境溫度的升高而顯著上升;10℃培養(yǎng)結(jié)束時土壤CaCl2-P和Olsen-P含量比4℃對照分別提高15.6%和2.7%.酸化促進設(shè)施土壤CaCl2-P及Olsen-P含量增加,而使土壤MB-P含量顯著下降.培養(yǎng)結(jié)束時,與pH值為6.89的對照土壤相比, pH值為6.11和5.30的酸化處理土壤CaCl2-P含量分別提高26.7%和156.1%,其Olsen-P含量分別增加14.1%和91.5%,其MB-P含量的降幅分別為13.3%和16.3%. 鹽化對土壤CaCl2-P和Olsen-P含量的影響均不顯著,土壤MB-P含量在12d后隨鹽化程度加重而顯著下降.培養(yǎng)結(jié)束時,與土壤可溶性鹽分為1.90g/kg的對照相比,可溶性鹽分為3.05g/kg和5.01g/kg的土壤MB-P含量分別下降42.2%和45.8%.另外,設(shè)施環(huán)境溫度提升、酸化和鹽化使土壤MB-C/P在40d后整體上均呈下降趨勢.綜上所述,在4~25℃范圍內(nèi)提升環(huán)境溫度,減緩?fù)寥纏H值從6.89降至5.30的酸化過程,阻控土壤可溶性鹽分從1.90g/kg升至5.01g/kg鹽化進程,可保證設(shè)施土壤磷素供應(yīng),降低土壤磷素流失風(fēng)險,增強微生物調(diào)控土壤有效磷庫的潛力.

設(shè)施土壤；活性磷；環(huán)境溫度；土壤酸化；土壤鹽漬化

設(shè)施土壤是高度集約化管理條件下發(fā)育的一種人為作用強烈的旱地土壤,由于其長期處于“高溫?高濕?高度連作?無降水淋洗”等條件下,設(shè)施土壤往往出現(xiàn)養(yǎng)分富集?結(jié)構(gòu)板結(jié)和酸化鹽漬化等特性[1-2].磷作為植物生長發(fā)育必須的重要營養(yǎng)元素之一,不僅是作物生產(chǎn)力的重要限制因子,也在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡中起著重要作用[3].盲目大量施用磷肥在設(shè)施栽培中相當(dāng)普遍,而磷肥的當(dāng)季作物利用率一般只有10%~25%[4],這導(dǎo)致設(shè)施土壤中磷的大量積累.設(shè)施栽培的微環(huán)境相對封閉,但其水分管理中的灌排措施仍會引起土壤磷素流失到周邊地表水中,從而影響設(shè)施種植區(qū)域的水體質(zhì)量[5-6].因此,保證設(shè)施土壤磷素供應(yīng)能力,同時降低其磷素流失風(fēng)險,是涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和區(qū)域生態(tài)平衡的重要問題.

土壤活性磷是指土壤中具有一定溶解性、移動快、易流失,對植物和土壤微生物活性較高的那部分磷素.其中,土壤易解吸磷(CaCl2-P)、有效磷(Olsen-P)和微生物生物量磷(MB-P)為表征土壤活性磷的常見形態(tài)[7-8].環(huán)境條件對各形態(tài)磷素水平影響比較顯著.設(shè)施栽培一般在月均氣溫低于10℃以下的冬春季進行,其環(huán)境溫度比露天氣溫高4~17℃[1,9];考慮到作物所需的適宜溫度及生產(chǎn)成本,當(dāng)月均氣溫高于10℃,生產(chǎn)者一般會拆除大棚等設(shè)施.溫度可直接影響固相磷的吸附解吸特征[10]而影響土壤中有效磷的含量.丹麥Askov的田間長期定位試驗結(jié)果顯示,土壤Olsen-P含量在春冬季增加,而在夏秋季有所降低[11].有調(diào)查顯示,設(shè)施土壤pH值一般在4.96~ 7.97之間,且酸化問題突出[9].土壤pH值是影響土壤磷素活性的關(guān)鍵因子并顯著影響其組分分布[12],農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中可通過調(diào)節(jié)土壤pH值來提高土壤Olsen-P的含量[13].設(shè)施土壤次生鹽漬化問題突出[1,9,14],其鹽化程度最高可達露天土壤的20倍以上[15].土壤pH值和鹽分含量直接影響其微生物活動,從而影響土壤磷素的微生物轉(zhuǎn)化的過程與速率[16-17].

由此可見,土壤活性磷素的研究目前主要集中在露天的草地[18]、水田或旱地土壤[13]上,而對富磷的設(shè)施土壤[1-2,9]而言,所見報道較少.本研究以武漢近郊的富磷設(shè)施菜地土壤為研究對象,結(jié)合實際存在的土壤酸化及鹽漬化問題,探討環(huán)境溫度、土壤酸化和鹽化三種典型設(shè)施環(huán)境條件對土壤活性磷變化的影響規(guī)律,以期為設(shè)施土壤磷素管理,控制設(shè)施土壤磷淋失和改善區(qū)域環(huán)境提供理論依據(jù).針對受人為作用強烈的設(shè)施土壤,其物理、化學(xué)及生物等過程往往不同于與自然條件下露天土壤[1,9]的特點來開展設(shè)施環(huán)境對土壤活性磷變化影響的探究,這正是本研究的創(chuàng)新之處.

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自武漢市東西湖區(qū)石榴紅村具有代表性設(shè)施蔬菜種植基地(設(shè)施栽培歷史達20a以上)的表層土壤(0~20cm).樣品采用“S”形路線隨機多點采集混合而成,將樣品及時裝入袋中帶回實驗室,去除根系等雜質(zhì)后研磨過2mm篩,在4℃條件下存放備用.該設(shè)施土壤為壤質(zhì)灰潮土,成土母質(zhì)為河流沖積物.pH值為6.89,可溶性鹽分含量為1.90g/kg,有效磷含量為80.18g/kg,全磷含量2.73g/kg,有機碳含量9.97g/kg.

1.2 試驗設(shè)計

將供試土壤用蒸餾水調(diào)節(jié)含水量到田間持水量的45%后,置于(25±1)℃恒溫恒濕的條件下進行7d的預(yù)培養(yǎng).預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后,取若干份1kg(以烘干基計)預(yù)培養(yǎng)過的新鮮土壤.分別設(shè)置環(huán)境溫度、土壤酸化及土壤鹽化3種不同因素實驗,每種因素設(shè)置3種不同水平:①環(huán)境溫度,分別為4℃(對照)、10℃和25℃;②土壤酸化通過人為調(diào)節(jié)土壤pH值來實現(xiàn),pH值分別為6.89(對照)、6.11和5.30;③土壤鹽化以可溶性鹽分含量來反映,土壤可溶性鹽分含量分別為1.90g/kg(對照)、3.05g/kg和5.01g/kg.各處理均設(shè)3次重復(fù).環(huán)境溫度利用恒溫培養(yǎng)箱調(diào)節(jié),其梯度設(shè)置是基于文獻[1,8]和設(shè)施栽培的實際生產(chǎn)特點來考慮.土壤酸化和鹽化的調(diào)節(jié)均不能帶入新的離子種類,其中,土壤pH值以超純水配置的1:9稀HNO3溶液和飽和KOH溶液進行調(diào)節(jié),帶入到土壤的陰離子為土壤中原本存在的NO3-和OH-;土壤可溶性鹽分含量用兩種混合鹽溶液調(diào)配而成[混合鹽溶液1,配方為32.80g/L Ca(NO3)2;混合鹽溶液2,配方為3.02g/L NaHCO3、6.00g/L MgSO4、9.91g/L Na2SO4、3.21g/L NaCl、5.57g/L KCl、5.13g/L KNO3].酸化和鹽化處理均在25 ℃條件下培養(yǎng).各處理土樣含水量最后均調(diào)至其飽和持水量的50%,分別裝入2.5L密封塑料罐.在整個培養(yǎng)期內(nèi)每隔3d通風(fēng)換氣1次,以保證微生物有充足的氧氣供應(yīng).定期取樣分析易解吸磷(CaCl2-P)?有效磷(Olsen-P)?微生物生物量磷(MB-P)及微生物生物量碳(MB-C)指標(biāo).

1.3 測定方法

土壤CaCl2-P采用CaCl2溶液提取法[19],土壤MB-P采用CHCl3熏蒸-NaHCO3提取法[20], Olsen-P為上述MB-P測定中未熏蒸部分提取的磷,上述三種提取溶液中的磷均采用鉬藍比色法測定.土壤MB-C采用CHCl3熏蒸-K2SO4浸提法測定[21].土壤微生物生物量碳磷比(MB-C/P)為土壤MB-C與MB-P含量的比值.土壤pH值采用土水比1:2.5攪拌,靜置后用pH計測定;土壤可溶性鹽分含量用電導(dǎo)儀測定.所有樣品均測3次.

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果均以3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示.本研究中采用Microsoft Office與SPSS17.0進行數(shù)據(jù)處理分析及相關(guān)制圖,其中,處理間的差異顯著性采用檢驗分析.

2 結(jié)果分析與討論

2.1 環(huán)境溫度對土壤活性磷的影響

圖1 不同環(huán)境溫度下設(shè)施土壤活性磷的動態(tài)變化

圖1顯示了不同溫度下土壤3種活性磷組分的動態(tài)變化.如圖1(a)所示,與4℃對照相比,土壤CaCl2-P含量變化趨勢在90d培養(yǎng)期內(nèi),10℃和25℃處理的土壤CaCl2-P含量均增加,但10℃處理的增加幅度遠大于25℃處理.如培養(yǎng)結(jié)束時,4 ℃對照土壤CaCl2-P含量達到12.59mg/kg,而10℃和25℃處理比對照分別高出15.6%和1.9%.由圖1(b)可知,土壤Olsen-P含量在培養(yǎng)前期(前5d)急劇上升,5d至12d快速下降,之后趨于穩(wěn)定.培養(yǎng)前5d,土壤Olsen-P含量隨溫度的增加而下降;第5d時,對照4℃土壤Olsen-P含量較其起始值60.76mg/kg增加了20.1%,而10℃和25℃處理的土壤Olsen-P含量較對照分別降低了3.4%和7.3%.從20d至培養(yǎng)結(jié)束,與對照4℃相比,10℃處理的土壤Olsen-P含量增加,而25℃處理卻降低.從第90d時的土壤Olsen-P含量來看,對照4℃為61.98mg/kg,10℃處理達到63.68mg/kg,而25℃處理卻為60.01mg/kg.90d培養(yǎng)期內(nèi),3種溫度條件下的土壤MB-P含量變化趨勢一致(即培養(yǎng)前5d下降,5~25d增加,25d后略有降低),且土壤MB-P含量隨著溫度的升高呈遞增趨勢(圖1(c)).培養(yǎng)結(jié)束時,與對照4℃土壤MB-P含量44.42mg/kg相比,10℃和25℃處理分別增加了22.1%和52.9%.

土壤CaCl2-P幾乎全部為水溶態(tài)磷,能表征固相磷向液相釋放的難易程度,是描述土壤磷素流失風(fēng)險的重要指標(biāo)[12,22-24].本研究結(jié)果顯示,與4℃(冬春季露天的平均溫度)相比,環(huán)境溫度提升可促進設(shè)施土壤CaCl2-P含量增加,加大了土壤磷流失的風(fēng)險.土壤Olsen-P是植物最易利用的部分,它是反映土壤磷素對植物供應(yīng)能力的重要指標(biāo)[13,25].而土壤MB-P因其周轉(zhuǎn)速率快,是植物有效磷供應(yīng)的重要來源.本實驗中,不同溫度條件下培養(yǎng)的土壤Olsen-P含量在前5d上升,而土壤MB-P含量在前5d卻下降,可能是土壤微生物在培養(yǎng)初期適應(yīng)新環(huán)境,大部分微生物死亡而導(dǎo)致MB-P釋放為有效磷.環(huán)境溫度直接影響土壤磷酸鹽的沉淀與溶解、吸附與解吸,微生物對土壤磷的礦化與固定等反應(yīng)平衡的結(jié)果.本研究中,土壤CaCl2-P和Olsen-P含量隨溫度升高而增加,原因可能在于:一方面,溫度升高可加大土壤中磷酸鹽溶解度,使得土壤活性磷含量增加;另一方面,溫度提升有助于增強微生物活性,從而提高土壤有機質(zhì)的分解礦化速率,降低了土壤氧化還原電位,使土壤中鐵結(jié)合態(tài)磷中的Fe3+還原為Fe2+,土壤固相鐵結(jié)合態(tài)磷轉(zhuǎn)移至溶液中;另外,土壤微生物呼吸作用產(chǎn)生的CO2可使鈣結(jié)合態(tài)磷溶解而使土壤溶解性磷含量增加[26].本研究還顯示,土壤MB-P含量隨著溫度的升高而增加,說明10~25℃范圍內(nèi)的設(shè)施環(huán)境溫度,有利于土壤微生物增殖而增加其生物量,同時需要同化更多磷素[27],這將減少CaCl2-P和Olsen-P等磷素流失的可能性,且較高的MB-P含量有利于維持作物磷素供應(yīng).

2.2 酸化對設(shè)施土壤活性磷的影響

由圖2(a)可知,對照土壤(pH值為6.89)在整個培養(yǎng)期內(nèi)的CaCl2-P含量保持相對穩(wěn)定,而酸化處理的CaCl2-P含量均較對照顯著增加(<0.05).培養(yǎng)前5d,酸化后的兩種土壤(pH6.11和pH5.30)CaCl2-P含量增加迅速,較其起始值12.75mg/kg分別增加了3.31mg/kg和22.10mg/kg.90d培養(yǎng)結(jié)束時,與對照(pH=6.89)土壤CaCl2-P含量12.83mg/kg相比, pH值為6.11和5.30兩種酸化處理土壤CaCl2-P含量分別提高了26.7%和156.1%.土壤Olsen-P受酸化的影響與CaCl2-P相似(圖2(b)).土壤Olsen-P含量隨酸化程度加大而顯著上升(<0.05).培養(yǎng)結(jié)束時,兩種酸化處理土壤(pH值為6.11和5.30)的Olsen-P含量比對照(60.01mg/kg)分別增加14.1%和91.5%.由圖2(c)可以看出,酸化總體上可使土壤MB-P含量下降.培養(yǎng)前12d,與起始值相比,3種處理的土壤MB-P含量下降,在第12d時土壤MB-P含量均達到最低值,且pH值為6.11和5.30兩種酸化處理的土壤MB-P含量較對照(60.93mg/kg)降低了37.8%和23.1%;之后,對照土壤(pH6.89)MB-P含量在60.93~75.07mg/kg范圍內(nèi)波動.酸化使土壤MB-P含量顯著下降(< 0.05),如培養(yǎng)期結(jié)束,兩種酸化處理土壤MB-P含量較對照分別降低13.3%和16.3%.pH值為6.11和5.30兩種酸化處理土壤MB-P含量間的差異不顯著.氮肥在土壤中分解后生成硝酸鹽留在土壤中,設(shè)施環(huán)境缺乏淋洗條件,使得硝酸鹽積累導(dǎo)致土壤pH值降低[9].土壤pH值是影響土壤活性的重要因素[12].本實驗結(jié)果顯示設(shè)施土壤的酸化問題增加了土壤磷素流失的風(fēng)險.在90d培養(yǎng)期內(nèi),酸化可使土壤CaCl2-P含量顯著增加,原因可能在于土壤pH值下降,促進了鐵結(jié)合態(tài)磷、鈣結(jié)合態(tài)磷、閉蓄態(tài)磷等固相無機磷的溶解,也可能與土壤黏粒含量、離子交換能力及土壤磷吸附飽和度等性質(zhì)發(fā)生改變有關(guān)[28].

土壤Olsen-P含量隨設(shè)施土壤酸化程度加大而顯著上升(<0.05).Olsen-P包括水溶態(tài)磷和交換態(tài)磷(主要為后者),土壤pH值降低一方面可活化土壤難溶性磷,提高土壤磷素的生物有效性;另一方面,土壤pH值下降可提高磷在土壤固相表面的可交換能力,有利于Olsen-P的形成[29].盡管有90d的培養(yǎng)時間,酸化總體上使設(shè)施土壤MB-P含量下降,這與微生物對土壤pH值的適應(yīng)有關(guān),土壤pH值通過微生物的活性而影響MB-P的形成[30-31].土壤pH值變化較大時,土壤微生物往往需要相當(dāng)長的馴化適應(yīng)期,在適應(yīng)期內(nèi)微生物增殖受限,形成的微生物生物量小,微生物增殖時吸收磷所形成的土壤MB-P[32]含量自然就低.

圖2 不同pH值下設(shè)施土壤活性磷的動態(tài)變化

2.3 鹽化對設(shè)施土壤活性磷的影響

圖3(a)顯示,在培養(yǎng)前40d內(nèi),3種鹽化程度土壤間的CaCl2-P含量的規(guī)律性不明顯;第40d至培養(yǎng)結(jié)束,與可溶性鹽含量為1.90g/kg的對照相比,中度鹽化土壤(可溶性鹽含量為3.05g/kg)的CaCl2-P含量降低,重度鹽化土壤(可溶性鹽含量為5.01g/kg)的CaCl2-P含量卻增加,但3種處理土壤CaCl2-P含量間的差異并不顯著.可見,設(shè)施土壤鹽化對土壤磷素的流失風(fēng)險影響不大.

圖3 不同鹽化程度下設(shè)施土壤活性磷的動態(tài)變化

由圖3(b)顯示的土壤Olsen-P含量變化可見,培養(yǎng)前25d內(nèi),3種鹽化程度土壤間的Olsen- P含量波動較大,無明顯規(guī)律;第25d后,與對照相比,土壤Olsen-P含量隨鹽化程度的加重而上升.培養(yǎng)結(jié)束時,對照土壤Olsen-P含量為60.01mg/kg,中度和重度鹽化土壤的Olsen-P含量較對照分別高出1.6%和6.0%.由圖3(c)可見,鹽化對設(shè)施土壤MB-P含量變化的影響在第12d存在拐點,即12d前,中度和重度鹽化土壤的MB-P含量均比對照要高,而12d后這種趨勢發(fā)生逆轉(zhuǎn),中度和重度鹽化土壤的MB-P含量均顯著低于對照(0.05).在第5d時,對照土壤MB- P含量為63.41mg/kg,中度和重度的土壤MB-P含量較對照分別增加了18.3%和28.3%.培養(yǎng)結(jié)束時,對照土壤MB-P含量為67.92mg/kg,中度和重度的土壤MB-P含量較對照分別下降了42.2%和45.8%.

研究結(jié)果顯示,不同鹽化程度土壤對CaCl2-P含量的影響不顯著,這說明設(shè)施土壤鹽漬化問題可不作為土壤磷素流失風(fēng)險管控的主導(dǎo)因素.培養(yǎng)25d后,中度和重度鹽化土壤的Olsen-P含量較比照略有增加,這可能與固相體系中可溶性鹽基離子增加了固相磷的溶解和解吸等過程有關(guān)[33].鹽化可使土壤MB-P含量降低40%以上,說明模擬的中度和重度兩種土壤鹽化程度已超過供試設(shè)施土壤微生物群落對鹽基離子的耐受范圍.過高的土壤鹽分抑制了土壤微生物的生命活動[34],使土壤MB-P含量大幅度下降.

2.4 三種設(shè)施環(huán)境條件對土壤微生物生物量碳及微生物生物量碳磷比變化的影響

圖4 不同設(shè)施環(huán)境條件下土壤微生物生物量碳的動態(tài)變化

微生物是土壤磷素轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動力.土壤MB-P與微生物生物量大小和微生物吸收磷能力這兩個指標(biāo)有關(guān).土壤MB-C是描述微生物生物量的常用指標(biāo).圖2(c)和圖3(c)顯示土壤酸化和鹽化使MB-P下降,這與對MB-C的影響趨勢(圖4b和圖4c)基本一致,說明設(shè)施土壤酸化和鹽化條件下土壤MB-P下降可能主要受微生物生物量大小的制約.

微生物在構(gòu)建自身組織時可形成MB-C和MB-P,土壤MB-C/P取決于土壤微生物對環(huán)境條件的適應(yīng)性及其微生物生物量[27].由3種設(shè)施環(huán)境條件的動態(tài)變化(圖5)可見,設(shè)施環(huán)境溫度提升使土壤MB-C/P有降低的趨勢.尤其是在培養(yǎng)第40d時,10℃和25℃處理的土壤MB-C/P比4 ℃對照的要低33.4%和36.8%(圖5a).第40d時,與4℃對照的土壤MB-C相比,10℃處理降低9.1%,25℃處理升高8.5%(圖4a).設(shè)施環(huán)境溫度從4℃提升至10 ℃,土壤MB-C下降而MB-P卻上升(圖1c),土壤MB-C/P降低只能是微生物對磷的吸收固持能力增強所致,說明設(shè)施環(huán)境溫度從4℃提升到10℃時,土壤MB-P的變化受控于微生物吸收磷的能力大小.當(dāng)設(shè)施環(huán)境溫度從10℃提升至25℃時, MB-P和MB-C均呈增加趨勢(圖1c和圖4c),而土壤MB-C/P比4℃對照低,這可能是由于土壤微生物生物量和微生物吸收磷能力的共同作用的平衡結(jié)果.圖5(b)和圖5(c)的結(jié)果顯示,土壤酸化和鹽化這2種條件對土壤MB-C/P的影響規(guī)律并不明顯,但從培養(yǎng)期的第40d至培養(yǎng)結(jié)束這一時間段,土壤MB-C/P的動態(tài)變化存在共性,即土壤MB-C/P均隨時間延長整體上呈下降趨勢.

圖5 不同設(shè)施環(huán)境條件下土壤微生物生物量碳磷比的動態(tài)變化

土壤MB-C/P反映了土壤微生物對磷有效性的調(diào)節(jié)作用潛力.當(dāng)MB-C/P值較小時,土壤微生物釋放磷的潛力較大,從而發(fā)揮補充有效磷庫的功能.而當(dāng)MB-C/P值過高時,微生物處于缺磷狀態(tài),趨于吸收土壤中有效磷,從而與作物爭奪土壤中的有效磷[35-37].由此可見,在環(huán)境溫度、土壤酸化和鹽化這3種典型設(shè)施環(huán)境條件下,土壤MB-C/P最后均有所下降,微生物最終有可能固定吸收土壤中富余的磷素,具有發(fā)揮補充土壤有效磷庫功能的潛力.

3 結(jié)論

3.1 設(shè)施環(huán)境溫度增加,土壤CaCl2-P、Olsen-P和MB-P等活性磷的含量均增加,尤其從4℃提升至10℃,土壤CaCl2-P和Olsen-P含量增加尤為突出.設(shè)施環(huán)境溫度低幅度提升雖利于土壤磷素生物有效性的提高,但也增加了磷素流失的風(fēng)險.

3.2 土壤CaCl2-P和Olsen-P的含量隨土壤酸化程度的加重而顯著提高,設(shè)施土壤的酸化不利于土壤MB-P的形成.減緩設(shè)施土壤的酸化進程有利于土壤磷素的科學(xué)調(diào)控.

3.3 3種鹽化程度土壤CaCl2-P含量間的差異不顯著,設(shè)施土壤鹽化問題對土壤磷素的流失風(fēng)險影響不大.鹽化程度對土壤Olsen-P的影響不顯著,但設(shè)施土壤MB-P受鹽化的影響存在時間拐點,后期隨鹽化程度加重而顯著下降.

3.4 環(huán)境溫度升高、土壤酸化及鹽化3種典型設(shè)施環(huán)境條件對土壤MB-C/P的影響存在階段性,土壤MB-C/P在后期均隨時間延長整體上呈下降趨勢.說明是設(shè)施土壤微生物最終有可能固定吸收土壤中富余的磷素,具有發(fā)揮補充土壤有效磷庫功能的潛力.

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Effects of typical greenhouse factors on labile phosphorus in soil.

HUANG Min*, LIANG Rong-xiang, YIN Wei-wen, LIU Xi, PU Chang-ying, DUAN Jun-bo

(School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)., 2018,38(5)：1818~1825

Labile phosphorus was considered as an important phosphorus pool in soil and played essential roles in soil phosphorus cycling. Based on a 90-day laboratory experiments, the effects of three greenhouse factors including environmental temperature, soil acidification and salinization on soil labile phosphorus were studied through the dynamics of readily desorption phosphorus (CaCl2-P), available phosphorus (Olsen-P), microbial biomass phosphorus (MB-P) and ratio of microbial biomass carbon to phosphorus (MB-C/P) in greenhouse soil. Results showed that MB-P content in the greenhouse soil was increased significantly with the rising of environmental temperature. Compared with the control (incubated under 4℃), the contents of CaCl2-P and Olsen-P in the greenhouse soil were increased by 15.6% and 2.7% under 10℃ at the end of incubation, respectively. Acidification of greenhouse soil promoted an increase in the contents of CaCl2-P and Olsen-P but a decrease in the MB-P content. Compared with the control (at pH 6.89) at the end of incubation, it was increased by 26.7% and 156.1% for CaCl2-P content, increased by 14.1% and 91.5% for Olsen-P content, but decreased by 13.3% and 16.3% for MB-P content in acidified soil at pH 6.11 and 5.30, respectively. Soil salinization showed no significant effect on the contents of CaCl2-P and Olsen-P in soil, whereas soil MB-P content was decreased dramatically with the aggravation of salinization after 12days of incubation. Compared with the control (1.90g/kg for soluble salt in soil), MB-P content in salinized soils with 3.05g/kg and 5.01g/kg of soluble salt was decreased by 42.2% and 45.8%, respectively. In addition, the MB-C/P in greenhouse soil after 40-day incubation showed a general downtrend with the increment in environmental temperature, soil acidification and salinization. Therefore, it was concluded that management practices, such as increasing environmental temperature in a range of 4~25℃, slowing down the acidification process of soil pH value from 6.89 to 5.30, and controlling the salinization process of soil soluble salt from 1.90g/kg to 5.01g/kg, could keep supplying phosphorus in greenhouse soil to plants. These practices could also reduce the risk of phosphorus loss from soil, and enhance the potential of available phosphorus pool which were regulated by soil microorganisms.

greenhouse soil；labile phosphorus；environmental temperature；soil acidification；soil salinization

X142;S153.4

A

1000-6923(2018)05-1818-08

2017-10-12

中國留學(xué)基金委資助項目(留金發(fā)[2014]3012);國家自然科學(xué)基金資助項目(41101210);武漢理工大學(xué)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(20141049708004)

* 責(zé)任作者, 副教授, huangmin@whut.edu.cn

黃 敏(1973-),女,湖北荊州人,副教授,博士,主要從事土壤環(huán)境與區(qū)域生態(tài)研究.發(fā)表論文20余篇.