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        膨潤(rùn)土與生物炭配施對(duì)風(fēng)沙土壤磷相關(guān)酶活性及供磷能力的影響

        2025-08-11 00:00:00龍青趙雪淞王力恒高傳俊陳超王雪松
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2025年11期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)沙膨潤(rùn)土生物

        中圖分類號(hào)X171文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

        文章編號(hào) 0517-6611(2025)11-0137-06

        doi:10.3969/j. issn. 0517-6611.2025.11. 030

        開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):

        Efects of Combined Aplicationof Bentoniteand Biochar onPhosphorus-related Enzyme Activities and Phosphorus Suply Capacity of Sandy Soil

        LONG Qing,ZHAO Xue-song,WANGLi-ngetal(CollgeofEnvromentalcienceandEnginering,LiaoningTchcalUnvesiy, Fuxin,Liaoning )

        AbstractThispapersudedtefectsofentoiteandoarwitdiereonolitecontentsonteactivityofposposelated enzmes,pospousalabilitlantpospousbsorptiondplntoassindndsilatftpropoos.elssd thatthecombinedaplicatiooftetwoouldsignificantlyincreasesoilposphorus-relatedeeactivityadpospousavalabilityas wellasplantpspusabsotionandplntdryeight,andtereasasignificantiteractionbtweenmonoloiteontentadicr application amount. The best effct was achieved when the montmorilonite content in bentonite was 83.5% and the biochar application amount was 1200kg/hm2 .Redundancyanalysis showed that organic carbon was the most important factor afecting plant phosphorusabsorption,and thecoelaionetwnactivityandsolproprisastestrongestTestructuraluationodelshoedtatteiceaseialie phosphataseactivityselatedtoochar,teicreaseiacidpospataseactivityasrelatedtobentoitendteicreaseintaseand phosphodiesteraseactieswasrelatedtoothbiochaandbentonite;HYandALPadsignificantposiefetsonavalablepospos contentandplantposporusabsorptio.Tesersultsshowedthatthecombinedaplicatioofbentoiteandbocharcouldimprovoilpos phorussupplycapacitybyincreasingALPandPYactivitiesinsandysoil,withbiocarmakingtegeatestcontributionReasoablesel tionof the montmorilloitecontentand biocharapplicationamount in bentonitecould more efectivelyincreaseplantbiomass.

        Keywordseolasandsoil;entoiteocharapplicatio;ospous-elatedeeactivityospousabsorptio;osoail bility

        磷是植物生長(zhǎng)不可或缺的養(yǎng)分,也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的養(yǎng)分限制因子[1]。土壤有機(jī)磷是土壤磷庫(kù)的重要組成部分,占表土全磷的 20%~80%[2] 。土壤有機(jī)磷經(jīng)過土壤酶的礦化分解可釋放無(wú)機(jī)磷供給植物吸收利用。土壤有機(jī)磷礦化相關(guān)酶主要由植物根或土壤微生物分泌,包括酸性磷酸酶(ACP)堿性磷酸酶(ALP)磷酸二酯酶(PD)和植酸酶(PHY)等[3]。這些磷相關(guān)酶可以催化含磷有機(jī)化合物釋放磷酸鹽,其活性最能反映有機(jī)磷礦化速率和潛在的供磷能力[4]。

        風(fēng)沙土主要分布于我國(guó)北部的干旱和半干旱地區(qū),較低的黏土和有機(jī)質(zhì)含量導(dǎo)致其持水能力和保水性差、磷有效性低,不利于作物生長(zhǎng)[5]。礦物肥料的投人大大提高了土壤養(yǎng)分含量以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。然而,過度施肥會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)境和生態(tài)問題,從而限制農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何在不影響作物產(chǎn)量的情況下實(shí)現(xiàn)低化肥投人是土壤養(yǎng)分管理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。近年來(lái)生物炭和膨潤(rùn)土作為土壤改良劑引起了人們的關(guān)注。生物炭是通過熱解或氣化在限氧下加熱農(nóng)業(yè)殘留物制成的具有高吸附容量、高比表面積以及礦質(zhì)養(yǎng)分(P、K,Ca,Mg) 的富碳材料[,施入土壤后能夠直接增加土壤有機(jī)質(zhì)和磷素含量。膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石類礦物為主要組分的黏土礦物,其層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)大的膨脹性和高吸水能力[7。研究表明,生物炭可以通過改變土壤性質(zhì)及磷循環(huán)的一系列生化過程來(lái)促進(jìn)磷的有效性[8-9],可以促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)和根際分泌物釋放來(lái)增加作物對(duì)磷的吸收[0]膨潤(rùn)土能改變土壤生化性質(zhì),增加土壤酶活性,尤其在砂質(zhì)或砂壤土上施用效果較為明顯[11]。另外,Wang 等[12]研究表明腐殖酸-生物炭-膨潤(rùn)土作為改良劑能改變土壤通透性和土壤肥力,提高植物生物量和植物磷吸收。因此,從農(nóng)業(yè)殘留物中回收和循環(huán)利用磷以及合理利用天然黏土礦物材料是改善風(fēng)沙土壤質(zhì)量的可行方法[13-14]。但不同來(lái)源的膨潤(rùn)土蒙脫石含量不同,具有不同的礦物學(xué)性質(zhì)。膨潤(rùn)土特別是不同蒙脫石含量的膨潤(rùn)土和生物炭配施處理對(duì)風(fēng)沙土壤磷相關(guān)酶活性及供磷能力的影響及其機(jī)制尚不清楚。

        因此,筆者研究了不同蒙脫石含量的膨潤(rùn)土和生物炭配施處理對(duì)風(fēng)沙土壤磷相關(guān)性質(zhì)、磷相關(guān)酶活性和植物磷吸收的影響及其相互關(guān)系,旨在為準(zhǔn)確理解風(fēng)沙土壤磷相關(guān)酶活性以及供磷能力對(duì)膨潤(rùn)土和生物炭與化肥配施的響應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù),對(duì)風(fēng)沙土壤磷素管理策略的制定具有重要意義。

        1材料與方法

        1.1試驗(yàn)地概況 供試土壤取自遼寧省阜新市彰武縣章古臺(tái)鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)站( 122°57E,42°67N) ,屬于半干旱區(qū),年平均氣溫5.7°C ,平均相對(duì)濕度 60% ,年降水量 500mm 左右,年蒸發(fā)量約為年降水量的3倍,無(wú)霜期約 150d 。供試土壤類型為風(fēng)沙土,基本理化性質(zhì)見表1。

        Table1Physicalandchemical propertiesof tested soil,biocharandbentonite

        1.2試驗(yàn)材料紫花首蓿種子購(gòu)自寧夏上谷農(nóng)牧開發(fā)有限公司,首先進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),具體試驗(yàn)方法參照GB/T3543.4—1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程發(fā)芽實(shí)驗(yàn)》;生物炭購(gòu)于河南省鄭州市南立澤環(huán)保科技有限公司,是在 500°C 下經(jīng)過高溫、限氧條件下裂解制得的玉米秸稈生物炭,其理化性質(zhì)見表1。試驗(yàn)所用膨潤(rùn)土為遼寧建平鈣基膨潤(rùn)土,其基本礦物成分和物理性質(zhì)見表1;試驗(yàn)所用化肥購(gòu)于廣東省珠海市廣東品牌農(nóng)資批發(fā)廠,其中氮肥( NH4HCO3 )) 46% ,磷肥 (P2O5)39% ,鉀肥 (K20)45% 。

        1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)生物炭設(shè)置4個(gè)施人量,分別為600、800、1000,1200kg/hm2 ,膨潤(rùn)土選擇4種不同蒙脫石含量的鈣基膨潤(rùn)土,蒙脫石含量分別為 67. 50%.75. 50%.83. 50% 191.50% ,施入量均為 3.6kg/m2 。不同蒙脫石含量的鈣基膨潤(rùn)土、生物炭配施試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。試驗(yàn)共4個(gè)處理和1個(gè)空白對(duì)照,每個(gè)處理均設(shè)置3個(gè)重復(fù)。將每個(gè)處理的生物炭、膨潤(rùn)土和化肥充分混合,并采用造粒機(jī)將其制成粒度為1~5mm 的復(fù)混肥顆粒。

        盆栽試驗(yàn)供試基質(zhì)均為科爾沁沙地風(fēng)沙土,將 2 000g 供試風(fēng)沙土與試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的復(fù)混肥顆粒充分混勻,裝入盆中澆足底水后,每盆均勻撒人120粒紫花苜蓿(Medicagosativa)種子,用供試基質(zhì)均勻覆蓋 1cm 左右,待紫花苜蓿長(zhǎng)至 3cm 時(shí),每盆間苗至50珠,根據(jù)年降水量7d澆水2次,生長(zhǎng)期為1年,于2022年7月播種,2023年7月收獲。試驗(yàn)所用花盆外徑為 20.5cm ,內(nèi)徑為 17.2cm ,底徑為11.3cm ,高度為 11.5cm ??瞻讓?duì)照只有科爾沁沙地風(fēng)沙土,不施肥。

        1.4土壤采集和化學(xué)分析試驗(yàn)于2022年7月開始,2023年7月植物收割后取樣,將盆土挑除植物殘?bào)w后過 2mm 篩立即測(cè)定土壤磷相關(guān)酶活性和生物特性,剩余部分土風(fēng)干后測(cè)定土壤理化性質(zhì)。植物在 105°C 殺青 30min,75qC 烘至恒重后測(cè)定干物質(zhì)量并用于植物磷吸收測(cè)定。

        表1供試土壤、生物炭和膨潤(rùn)土的物理化學(xué)性質(zhì)表2試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table2 Testdesign
        注: ;N:P:K=175:100:47.5

        土壤 pH 采用PHS-3C酸度計(jì)測(cè)定( 1:2.5 土水比,PHS-3C,雷磁);根據(jù)《土壤農(nóng)化分析》[1],土壤有機(jī)碳采用外加熱重鉻酸鉀容量法測(cè)定;土壤全磷采用 ΔNaOH 熔融,鉬藍(lán)比色法測(cè)定;土壤Olsen-P采用 浸提,鉬藍(lán)比色法測(cè)定。土壤酸性磷酸酶和堿性磷酸酶(ACP和ALP)活性測(cè)定采用對(duì)硝基苯磷酸鹽法[15],磷酸二酯酶活性(PD)測(cè)定采用雙對(duì)硝基苯磷酸鹽法[,植酸酶(PHY)活性采用釩鉬黃比色法測(cè)定[17]。土壤微生物量碳(MBC)和微生物量磷(MBP)根據(jù) Wu 等[18]的方法,通過用氯仿熏蒸土壤提取來(lái)測(cè)定。

        1.5數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)整理用Excel,采用SPSS27.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析(多重比較和 T 檢驗(yàn)),使用Graphpad9進(jìn)行柱狀圖繪制,回歸分析使用 0rigin 2021 分析并制圖,使用Canocos.0 進(jìn)行冗余分析,結(jié)構(gòu)方程使用Amos17.0進(jìn)行擬合。

        干物質(zhì)量 Σ=Σ 地上部分干物質(zhì)量 + 地下部分干物質(zhì)量(kg/hm2

        植物磷吸收 干物質(zhì)量 ?× 總磷含量( g/hm2

        植物總磷吸收 Σ=Σ 地上部分磷吸收 + 地下部分磷吸收(g/hm2

        2 結(jié)果與分析

        2.1膨潤(rùn)土和生物炭配施對(duì)土壤磷相關(guān)性質(zhì)的影響由表3可知,與CK相比,膨潤(rùn)土和生物炭配施顯著提高了土壤ΔpH ,顯著增加了土壤有效磷(Olsen-P)有機(jī)碳(SOC)、微生物量碳(MBC)和微生物量磷(MBP)含量, pH 提高了6.70%~18.79% ,SOC增幅在 71. 03%~133. 18% ,MBC和MBP分別增加了 145.69%~321.04% 和 111. 72%~344.96% 。C2B4處理下土壤Olsen- ΔP 、SOC、MBC和MBP含量均最高,分別比CK提高了191 1.40%.133.18%.321.04% 和 344.96% 說明土壤性質(zhì)受二者配施情況的影響,其中蒙脫石含量為83.50% 、生物炭施加量為 1200kg/hm2 時(shí)土壤性質(zhì)變化最大。方差分析表明,膨潤(rùn)土、生物炭對(duì)于Olsen-P含量的影響表現(xiàn)為生物炭 gt; 膨潤(rùn)土,生物炭和膨潤(rùn)土的作用均達(dá)極顯著水平( (Plt;0.01) °

        表3不同處理下土壤磷相關(guān)性質(zhì)的變化Table3Changesof soil phosphorusrelated propertiesunder different treatments
        注:同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著( 。 Note:DifferentlowercaseletersinthesamecolumnindicatedsignificantdiferencebetweendiferenttreatmentsatO.O5level

        2.2膨潤(rùn)土和生物炭配施對(duì)土壤磷相關(guān)酶活性的影響 土壤酸性磷酸酶(ACP)堿性磷酸酶(ALP)磷酸二酯酶(PD)以及植酸酶(PHY)能水解土壤有機(jī)磷化合物生成正磷酸鹽,它們?cè)谟袡C(jī)磷的礦化中起重要作用。由圖1可知,與CK相比,各處理?xiàng)l件下4種土壤磷相關(guān)酶ACP、ALP、PD、PHY活性均顯著提高,且C2B4處理的ACP、ALP、PD和PHY活性均最高,分別提高了112. 61% 、287. 88% 、306.06%.225.00% 。

        注:不同小寫字母表示不同處理間差異顯著( Plt;0.05) 0

        Note:Different lowercase letters indicated significant differencebetween diferent treatments at O.O5 level.圖1不同處理下土壤酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、磷酸二酯酶和植酸酶的活性

        ig.1Activitiesofsoilacid phosphatase,alkalinephosphatase,phosphodiesteraseandphytaseunderdifferenttreatmen

        2.3膨潤(rùn)土和生物炭配施對(duì)植物生物量和磷吸收的影響由圖2可知,與CK相比,膨潤(rùn)土和生物炭配施條件下各處理的紫花苜??偢芍睾椭参锟偭孜樟烤@著增加,增幅分別為 514.26%~1 054.51% 和 970. 19%~3 310. 33% ,C2B4處理下植物總干重和總磷吸收量均最高,分別比CK顯著提高了 1 054.51%.3 310.33% ,說明蒙脫石含量為 83.5% 、生物炭施加量為 1200kg/hm2 時(shí)對(duì)植物生長(zhǎng)最有利。二者配施的交互作用分析(圖3)表明,隨生物炭添加量的增加,植物干重呈波動(dòng)上升趨勢(shì),而膨潤(rùn)土中蒙脫石含量對(duì)植物干重的影響為蒙脫石含量為 83.50% 時(shí)最高,蒙脫石含量為 75.50% 時(shí)次之,蒙脫石含量為91. 50% 和 67.50% 時(shí)最低,二者曲線基本重合,說明蒙脫石含量過高或者過低都不利于植物生長(zhǎng)??梢姡侠磉x擇膨潤(rùn)土中蒙脫石含量和生物炭施加量可以顯著增加植物生物量。

        注:不同小寫字母表示不同處理間差異顯著( Plt;0.05) 。

        Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatmentatO.O5 level.

        Fig.2Changes of plant biomass and phosphorusuptake under different treatments圖3植物干重響應(yīng)生物炭和膨潤(rùn)土交互作用分析Fig.3Analysisof plant dryweight in response to the interaction ofbiochar and bentonite

        2.4土壤性質(zhì)與磷相關(guān)酶活性及植物磷吸收的冗余分析冗余分析結(jié)果表明(圖4),5個(gè)土壤磷相關(guān)性質(zhì)解釋了全部差異的 95.27% ,其中第一軸和第二軸的解釋率分別為90.55% 和 4.72% 。4個(gè)處理中C1B3、C2B4、C4B2位于RDA1的左邊,與全部10個(gè)變量箭頭指向一致,而CK和C3B1位于RDA1的右邊,與全部10個(gè)變量箭頭指向相反,二組之間有明顯的空間分異,其中C2B4與CK距離最遠(yuǎn),說明與CK相比,C1B3、C2B4、C4B2(特別是C2B4)處理?xiàng)l件下土壤性質(zhì)、土壤磷相關(guān)酶活性和植物磷吸收發(fā)生了顯著變化。Olsen-P含量、SOC、MBC和MBP與植物磷吸收量及磷相關(guān)酶活性箭頭指向一致,說明Olsen-P、SOC、MBC和MBP均與植物磷吸收量和磷相關(guān)酶活性相關(guān),其中SOC含量與植物磷吸收量和PHY箭頭指向一致且夾角最小,說明二者極顯著正相關(guān)且相關(guān)性最強(qiáng)。

        2.5生物炭、膨潤(rùn)土對(duì)土壤磷有效性及植物磷吸收的貢獻(xiàn)結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)作為一種多功能且高效的建模手段,常用來(lái)探究各種變量之間的關(guān)聯(lián)性。結(jié)構(gòu)方程模型分析表明(圖5),生物炭、膨潤(rùn)土施用均可影響磷相關(guān)酶活性,進(jìn)而影響磷有效性和植物磷吸收。生物炭主要影響ALP、PD和PHY活性,標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.8750.422和0.570,膨潤(rùn)土主要影響ACP、PD和PHY活性,標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.651、0.637和0.489。生物炭通過對(duì)土壤ALP活性的極顯著正向影響間接影響Olsen-P含量,進(jìn)而影響磷吸收,此外生物炭還可以通過對(duì)ALP和PHY活性的正向影響從而影響植物磷吸收,標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)分別為0.341和0.509。施用生物炭對(duì)土壤ALP活性的影響高于PHY,但PHY活性對(duì)磷吸收的影響比ALP大。膨潤(rùn)土也能夠通過對(duì)PHY活性的顯著正向影響從而影響磷吸收,其影響力低于生物炭。說明生物炭極顯著影響ALP和PHY活性,而ALP和PHY活性顯著正向影響Olsen-P含量和植物磷吸收。膨潤(rùn)土顯著影響ACP、PD和HPY活性,但ACP活性對(duì)Olsen-P含量和植物磷吸收無(wú)顯著影響,而PD活性對(duì)植物磷吸收有顯著負(fù)效應(yīng),對(duì)Ols-en-P含量無(wú)顯著影響。PHY活性同時(shí)受到膨潤(rùn)土和生物炭的調(diào)控,且顯著正向影響Olsen-P含量和植物磷吸收,對(duì)植物磷吸收的影響比ALP大。生物炭和膨潤(rùn)土主要通過提高風(fēng)沙土壤PHY和ALP活性促進(jìn)了風(fēng)沙土壤磷有效性和植物磷吸收,其中生物炭的貢獻(xiàn)更大。

        圖2不同處理下植物生物量和磷吸收的變化圖4不同處理下土壤關(guān)鍵性質(zhì)與磷相關(guān)酶活性和植物磷吸收的RDA分析Fig.4Redundancyanalysisof soil keypropertiesand phosphorus-relatedenzymeactivitiesunderdifferenttreatments

        注: x2=12.644,P=0.426,GFI=0.842,PMSEA=0.029;* ***Plt; 0.001,** Plt;0.01 ,* Plt;0.05 紅色箭頭表示正面效果,藍(lán)色箭頭表示負(fù)面效果,灰色箭頭表示不重要路徑。直線粗細(xì)程度表示影響大小,數(shù)字表示標(biāo)準(zhǔn)化總影響系數(shù)。

        N ote:x2=12.644,P=0.426,GFI=0.842,PMSEA=0.029;*** 0.001,**Plt;0.01,*Plt;0.05 .Red arrows indicate positive effects,blue arrowsindicate negative effects,and gray arrowsindicateunimportantpaths,which are deletedin the final model. The thickness of the straight line indicates the magnitude ofthe influence,and the number representsthe total standardized influence coefficient.

        圖5生物炭、膨潤(rùn)土和化肥投入對(duì)土壤磷相關(guān)酶活性與有效磷和磷吸收的結(jié)構(gòu)方程模型

        Fig.5Structural equation model of soil phosphorus-related enzymeactivitiesand availablephosphorusandphosphorus uptakebybiochar,bentoniteandchemical fertilizerinputs

        3討論

        風(fēng)沙土是重要的耕地資源之一。然而,風(fēng)沙土壤沙化嚴(yán)重,其較低的養(yǎng)分含量及磷有效性,不利于植物生長(zhǎng)。土壤磷相關(guān)酶可以催化有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為磷酸鹽,對(duì)提高土壤磷有效性和植物生產(chǎn)力至關(guān)重要。植物生物量是重要的生長(zhǎng)參數(shù),而植物磷吸收直接體現(xiàn)了植物對(duì)磷的利用率。該研究發(fā)現(xiàn),膨潤(rùn)土和生物炭配施顯著影響風(fēng)沙土壤磷相關(guān)酶活性以及供磷能力,各處理?xiàng)l件下ACP、ALP、PD、PHY活性與對(duì)照相比均顯著提高,土壤Olsen-P、SOC、MBC、MBP含量以及植物磷吸收和干重均顯著增加。Dai等[研究發(fā)現(xiàn),生物炭能提高ACP、ALP和PHY的活性,從而催化有機(jī)結(jié)合磷的水解。Khadem等[20]發(fā)現(xiàn),玉米秸稈生物炭通過增加ALP活性促進(jìn)了干旱土壤中有機(jī)磷的礦化。趙雪淞等[2]和馮慧琳等[22]研究表明,膨潤(rùn)土和生物炭會(huì)引起土壤微生物豐富度的增加或是將可用磷引入土壤,從而促進(jìn)土壤磷相關(guān)酶活性。Ibrahim等[23]研究發(fā)現(xiàn)生物炭可以為酶促反應(yīng)提供豐富的底物,且生物炭具有高比表面積和吸附能力可以吸附酶促反應(yīng)的底物,提高酶活性。該研究結(jié)果印證了上述研究。說明膨潤(rùn)土和生物炭配施不僅為植物生長(zhǎng)提供了直接養(yǎng)分,而且通過改善土壤性質(zhì)和微生物活性顯著提高了磷相關(guān)酶活性,從而促進(jìn)了有機(jī)磷礦化,提高了供磷能力。此外,生物炭在減少浸出造成的養(yǎng)分損失方面具有潛在作用,且還能夠向植物緩慢釋放這些養(yǎng)分來(lái)提高持續(xù)的磷供應(yīng)[24],這也是植物生物量和磷吸收增加的原因。

        結(jié)構(gòu)方程模型分析生物炭、膨潤(rùn)土投入對(duì)土壤磷相關(guān)酶活性與有效磷和磷吸收的貢獻(xiàn),結(jié)果表明,膨潤(rùn)土和生物炭共同促進(jìn)了PHY活性;生物炭通過促進(jìn)ALP和PHY活性進(jìn)而促進(jìn)植物磷吸收,膨潤(rùn)土只能通過促進(jìn)PHY活性進(jìn)而促進(jìn)植物磷吸收,其影響力低于生物炭。PD抑制植物磷吸收的具體機(jī)制尚不清楚。

        ACP 和ALP是植物分泌的主要酶類[25]。與ACP 和ALP 相比,PD 和 PHY 的根細(xì)胞外活性較低[26-27]。除少數(shù)外,微生物也僅產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi) PHY[28] 。然而,將產(chǎn)生PHY 的細(xì)菌添加到模型系統(tǒng)中,即在含有有機(jī)磷源的瓊脂上生長(zhǎng)的植物,已被證明可以極大地增加植物從植酸鹽中獲取磷的利用率。說明植物和微生物主動(dòng)或被動(dòng)釋放到土壤中的PHY在數(shù)量上遠(yuǎn)低于ACP和ALP,但PHY酶對(duì)植物磷吸收有重要作用。該研究發(fā)現(xiàn)土壤Olsen-P含量與PHY和ALP活性均呈極顯著正相關(guān),PHY與ALP共同在調(diào)節(jié)土壤磷有效性方面表現(xiàn)出主導(dǎo)作用。冗余分析表明SOC是PHY酶活性最重要的影響因子,說明PHY酶活性可能主要由碳驅(qū)動(dòng),而不是受磷驅(qū)動(dòng)。Kawaguschi等[29]也報(bào)道了類似結(jié)果。植物磷吸收與土壤SOC、MBC、Olsen-P和MBP均呈顯著正相關(guān),其中與SOC相關(guān)性更強(qiáng),說明在膨潤(rùn)土生物炭和化肥配施條件下土壤有機(jī)碳對(duì)磷生物利用度的影響比有效磷更大。

        4結(jié)論

        不同蒙脫石含量膨潤(rùn)土與生物炭配施各處理?xiàng)l件下風(fēng)沙土壤ACP、ALP、PD、PHY活性均顯著提高,土壤Olsen-P、SOC、MBC、MBP含量以及植物磷吸收和植物干重均顯著增加,其中蒙脫石含量為 83.5% 、生物炭施加量為 1200kg/hm2 時(shí)效果最佳。膨潤(rùn)土與生物炭和化肥配施條件下生物炭主要影響ALPPHY和PD活性,膨潤(rùn)土主要影響ACP、HPY和PD活性。PHY和ALP在激活風(fēng)沙土壤有機(jī)磷、調(diào)節(jié)土壤磷有效性和提高植物對(duì)磷利用率方面表現(xiàn)出主導(dǎo)作用,ACP對(duì)Olsen-P和植物磷吸收均無(wú)顯著影響,而PD對(duì)植物磷吸收有顯著負(fù)效應(yīng),對(duì)Olsen-P無(wú)顯著影響。生物炭和膨潤(rùn)土對(duì)土壤各檢測(cè)指標(biāo)的影響均達(dá)極顯著水平,生物炭的影響更大。合理選擇膨潤(rùn)土中蒙脫石含量和生物炭施加量可以顯著提高風(fēng)沙土壤磷相關(guān)酶活性以及供磷能力,增加植物生物量。該研究為優(yōu)化生物炭和膨潤(rùn)土在農(nóng)業(yè)磷管理中的應(yīng)用、為解決過度施肥導(dǎo)致的一系列環(huán)境和生態(tài)問題提供理論依據(jù)。

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