牛體碳化物磷素養(yǎng)分吸收利用研究范文

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《揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)》2015年第四期

摘要：

采用異常牛體碳化物和化學(xué)肥料，與缺磷酸性厚層多腐殖質(zhì)黑土充分混合，進(jìn)行盆栽玉米試驗(yàn)，研究牛體碳化物的磷肥效率。結(jié)果表明：細(xì)顆粒（≤1mm）牛體碳化物的磷肥效顯著，施用牛體碳化物各處理的玉米植株磷含量高于1．5g•kg－1，而施用化肥各處理則低于1．5g•kg－1；施用牛體碳化物各處理的Truog－P平均吸收利用率為27．2％，遠(yuǎn)高于施用化肥各處理的磷吸收利用率。牛體碳化物能提高酸性土壤的pH值，處理5盆栽前后的pH值提高了1．93。

關(guān)鍵詞：

玉米；牛體碳化物；磷肥效率

作為一種不可再生的礦產(chǎn)資源，磷礦資源的開發(fā)利用面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，磷礦的可持續(xù)開發(fā)與利用直接關(guān)系到世界糧食安全及人類的生存發(fā)展［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球90％的磷礦石用于生產(chǎn)磷肥，亞洲及南美洲的發(fā)展中國家為磷礦石的重要消費(fèi)國，以目前全球磷礦生產(chǎn)能力及保有資源量估算，世界磷礦能滿足99年的需求。我國富磷礦石保有量不足，且開發(fā)利用過程存在一些問題［2］。病死牛處理是生產(chǎn)上必須面對(duì)的問題。以往對(duì)因病或異常原因死亡的牛一般采用焚燒或掩埋等方式進(jìn)行處理。由于焚燒處理會(huì)排放大量CO2，掩埋又會(huì)污染地下水，均會(huì)給環(huán)境帶來不利影響。一種新的處理方法是將死體在短時(shí)間400℃條件下對(duì)異常死亡牛體進(jìn)行碳化，形成牛體碳化物。該方法與焚燒處理相比能夠顯著降低CO2的排出，形成的碳化物具有多孔質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)造，土壤施用碳化物能夠明顯改善其保水性［3］，且碳化物本身含有多種養(yǎng)分，特別是磷素養(yǎng)分含量較高［4］。本研究采用缺磷的酸性厚層多腐殖質(zhì)黑土為供試土壤，以牛體碳化物為肥料，研究其對(duì)土壤pH值、玉米干物質(zhì)積累及其磷素養(yǎng)分吸收利用的影響，以期為科學(xué)合理利用牛體碳化物提供依據(jù)。

1材料與方法

1．1供試材料、測定項(xiàng)目及方法試驗(yàn)場為日本酪農(nóng)學(xué)園大學(xué)的溫室，供試土壤采集于日本根室標(biāo)津，是由火山灰形成的厚層多腐殖質(zhì)的黑土，磷酸吸收系數(shù)為21．1mg•g－1（以P2O5計(jì)），屬酸性土壤，施用的磷素養(yǎng)分易被固定，很難被植物吸收利用。基于土壤診斷基準(zhǔn)值，屬于磷素極度缺乏的土壤，其盆栽前pH（水與土質(zhì)量比為5∶1）值為4．61；電導(dǎo)率為0．21dS•m－1；全氮含量為4．37g•kg－1；全碳含量為76．3g•kg－1；BrayNo．2法速效磷（Bray－P）含量為55．1mg•kg－1、Truog法速效磷（Truog－P）含量為10．3mg•kg－1；土壤負(fù)電荷量為21．1cmol（＋）•kg－1；交換性陽離子K＋、Ca2＋、Mg2＋含量為178、760、58mg•kg－1。供試牛體碳化物是整個(gè)牛體的碳化物，其pH值為9．4，屬于堿性物質(zhì)；電導(dǎo)率為5．19mS•cm－1；全氮含量為39．5g•kg－1、銨態(tài)氮含量為9．5g•kg－1；Bray－P含量為15．0g•kg－1、Truog－P含量為4．1g•kg－1、全磷含量為108．5g•kg－1、枸櫞酸可溶性磷含量為95．88g•kg－1；1mol•L－1醋酸銨（pH7．0）法測量的土壤負(fù)電荷量為6．13cmol（＋）•kg－1；提取的交換性陽離子K＋、Ca2＋、Mg2＋含量為8．9、0．2、0．2g•kg－1，全鉀、全鈣、全鎂含量為11．8、142．6、3．7g•kg－1。供試作物為飼料玉米（品種為新大粒玉米）。采用常規(guī)方法測定玉米干物質(zhì)重量、磷含量、磷吸收量和磷吸收利用率。

1．2試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用盆栽試驗(yàn)，花盆為陶土盆（直徑25cm，高度26cm，表面積為0．02m2），每盆內(nèi)填充2．4kg干土，把牛體碳化物和化學(xué)肥料分別與土壤均勻攪拌后準(zhǔn)備栽植玉米。牛體碳化物施用量為0、61、122g•盆－1，分別用A1、A2、A3表示；氮素化肥用硫酸銨，施用量為0、2．8、5．5g•盆－1，磷素化肥用過磷酸鈣，施用量為0、3．2、6．4g•盆－1，鉀素化肥用硫酸鉀，施用量為0、

1．3、2．6g•盆－1，分別用B1、B2、B3表示。為保證養(yǎng)分平衡和試驗(yàn)的可比性，2組試驗(yàn)中用硫酸銨調(diào)節(jié)，施硫酸銨0．5g•盆－1為C1處理、不施為C2處理。試驗(yàn)分2組設(shè)置12個(gè)處理，牛體碳化物為1組，設(shè)6個(gè)處理，分別為A1C2、A1C1、A2C2、A2C1、A3C2、A3C3；化肥試驗(yàn)為另一組，設(shè)6個(gè)處理，分別為B1C2、B1C1、B2C2、B2C1、B3C2、B3C1。盆內(nèi)播種4粒玉米，出苗后10d進(jìn)行間苗留下2株。玉米生長時(shí)間44d，為拔節(jié)中期。試驗(yàn)過程中，使用蒸餾水使盆里的土壤水分保持在pF2．0～2．5之間。

2結(jié)果與分析

2．1土壤pH值的變化及玉米干物質(zhì)重量試驗(yàn)開始后第45天處理1的玉米磷素缺乏癥狀顯著，處理3、5的玉米稍微呈現(xiàn)氮缺乏癥狀，碳化物少及多系列的玉米呈現(xiàn)輕微磷素缺乏癥狀，處理9、10的玉米磷素缺乏癥狀明顯。與處理9、10及處理11、12的相比，處理3、4及處理5、6的玉米生長狀況明顯要好。由圖1可知，對(duì)于牛體碳化物處理區(qū)的土壤，處理3的pH為6．27，處理4的pH為5．55，處理5為6．54，處理6為5．89。沒有添加牛體碳化物的處理區(qū)土壤pH值基本約為4．80。施用牛體碳化物的處理區(qū)的土壤pH值明顯升高，達(dá)到了作物生長發(fā)育適宜的pH值范圍。施用的化學(xué)肥料為生理酸性肥料，且施用量不大，對(duì)土壤的pH值影響不明顯，可以忽略不計(jì)。除處理1、2外，施用牛體碳化物各處理玉米的地上部分干物質(zhì)重量顯著增加，處理3、4分別為27．4、41．37g•盆－1，處理5、6分別為30．08、37．67g•盆－1。除處理7、8外，處理9、10玉米干物質(zhì)積累量分別為3．09、3．16g•盆－1，處理11、12分別為4．55、4．42g•盆－1（圖2）。施用牛體碳化物各處理玉米的地上部分干物質(zhì)重量和根的干物質(zhì)重量顯著高于施用化肥各處理的干物質(zhì)重量。而處理6、4的干物質(zhì)重量相比處理5、3亦顯著增加，這可能與處理5、3土壤缺氮有關(guān)。

2．2玉米磷素含量、吸收量與磷素吸收利用率玉米的地上部分、根的磷素吸收量與上述干物質(zhì)重量表現(xiàn)相同，施用牛體碳化物各處理較施用化肥各處理明顯高。處理6、4玉米的磷素含量亦比處理5、3高。施用牛體碳化物各處理的玉米植株磷素含量高于1．5g•kg－1，而施用化肥各處理則低于1．5g•kg－1。由此可見牛體碳化物的磷肥效明顯高于化學(xué)肥料的磷肥效。施用牛體碳化物各處理的玉米對(duì)全磷的平均吸收率為1．03％，對(duì)枸櫞酸可溶性磷的平均吸收利用率為1．16％。施用化肥各處理的玉米對(duì)全磷的平均吸收利用率為1．13％（表2）。可見施用牛體碳化物各處理的玉米對(duì)全磷、枸櫞酸可溶性磷的吸收利用率和施用化肥各處理基本沒有差別。施用牛體碳化物各處理的施氮處理區(qū)的磷素吸收利用率比不施氮處理區(qū)磷素吸收利用率高42％～47％。這表明，處理5和處理3中氮成為了玉米生長發(fā)育的限制因素，即氮缺乏對(duì)玉米的磷吸收造成了抑制作用。另外，施用牛體碳化物各處理的Truog－P平均吸收利用率為27．2％，遠(yuǎn)高于施用化肥各處理的磷素吸收利用率。這也表明了牛體碳化物中包含的磷素易被玉米吸收，牛體碳化物的磷肥效高于與牛體碳化物的Truog－P等量施用的化肥磷肥效。

3小結(jié)與討論

施用牛體碳化物各處理玉米的地上部分干物質(zhì)重量和根的干物質(zhì)重量顯著高于施用化肥各處理的干物質(zhì)重量。說明細(xì)顆粒（≤1mm）牛體碳化物的磷肥效顯著，牛體碳化物各處理玉米的生長發(fā)育明顯好于化肥各處理玉米的生長發(fā)育。牛體碳化物的磷肥效顯著的原因在于牛體碳化物處理的玉米對(duì)磷的吸收無障礙，說明牛體碳化物除了含有磷養(yǎng)分以外還有一定的氮養(yǎng)分，玉米對(duì)氮養(yǎng)分的吸收促進(jìn)了磷養(yǎng)分的吸收。施用牛體碳化物各處理的玉米植株磷含量高于1．5g•kg－1，而施用化肥各處理則低于1．5g•kg－1。施用牛體碳化物各處理的Truog－P平均吸收利用率為27．2％，遠(yuǎn)高于施用化肥各處理的磷吸收利用率。Truog－P是100％被玉米吸收的磷養(yǎng)分，Bray－P是不一定100％的被玉米吸收的磷養(yǎng)分，玉米對(duì)牛體碳化物Truog－P和Bray－P的實(shí)際吸收利用率也證明這一點(diǎn)。牛體碳化物能提高酸性土壤的pH值，處理5盆栽前的pH值由4．61提高到盆栽后的6．54。試驗(yàn)用土壤是酸性土壤，牛體碳化物是堿性物質(zhì)，達(dá)到了施用堿性配料提高酸性土壤pH值的試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

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作者：馬玉露 范富 徐壽軍 單位：內(nèi)蒙古民族大學(xué) 農(nóng)學(xué)院