蚯蚓粪肥对水稻土磷形态转化以及固定态磷活化的影响

摘要

磷是植物生长的必需元素，但全球耕地有效磷素的供应问题已对全球农业生产形成了极大的制约。施化肥增加土壤有效磷是当今最普遍和最有效的方法，但在南方土壤中有效磷极易被固定，磷肥的低利用率加大了农业开支，加速了我国磷矿资源枯竭，同时磷肥过度施用导致的土壤磷素蓄积，给环境安全带来巨大的风险，因此促进土壤中磷活化，提高其有效性是解决问题的关键之一。 蚯蚓粪肥作为一种由有机废弃物发酵和蚯蚓消化系统酶作用生产的绿色生态有机肥和土壤改良剂，其在物理、化学和生物性质上明显区别于普通堆肥产物，近年来在各个领域被广泛研究。因此本试验以广东省代表性蔬菜小白菜(Brassica chinensis L.)为试验作物，采用盆栽试验和大田试验研究水稻土在施入蚯蚓粪肥条件下蔬菜生物量、水溶态Fe(Ⅱ)、盐酸提取态Fe(Ⅱ)、土壤微生物以及磷素形态等各相关指标的变化，探讨分析施蚯蚓粪肥条件下土壤微生物活性变化及铁还原过程对磷活化的效应和作用机制，以期为提高耕地土壤磷肥利用率以及保护耕地资源提供科学理论依据。主要结论如下： （1）施加蚯蚓粪肥对小白菜根际土和非根际土微生物生物量碳、微生物生物量磷均有显著提升作用，各处理组中非根际土微生物生物量碳磷比均低于根际土1.9～2.0倍；培养期间，蚯蚓粪肥处理的水稻土酸性磷酸酶活性、有效磷及各磷形态含量相比对照组均有显著性提高；各处理组土壤微生物生物量磷、酸性磷酸酶活性均与中稳定性有机磷NaOHPo存在显著负相关关系。研究表明蚯蚓粪肥极显著提高土壤NaOHPo含量和酸性磷酸酶活性，有效促进NaOHPo活化的同时带动了微生物对磷的贮存，其中非根际土微生物对磷的固定强于根际土。 （2）在A2（80g·kg-1）和A3（120g·kg-1）水平下，微生物生物量磷与活性有机磷NaHCO3Po之间存在显著负相关关系，NaHCO3Po与NaOHPo存在显著正相关关系，稳定态有机磷C.HClPo与NaOHPo、NaHCO3Po均呈显著负相关关系，表明蚯蚓粪肥在加速土壤NaHCO3Po和NaOHPo矿化的同时也促进了C.HClPo的合成，同时在蚯蚓粪肥各处理组中C.HClPo均与微生物生物量磷呈极显著正相关，A2、A3处理下与NaHCO3Po、NaOHPo均呈显著负相关，表明蚯蚓粪施入下，微生物生物量磷的增加对C.HClPo的合成具有促进作用。 （3）蚯蚓粪肥施入使土壤pH趋于中性至弱酸性，同时使土壤Eh有所上升；施蚯蚓粪肥促进了水稻土铁的溶解以及还原，其中盐酸提取态Fe（Ⅱ）在蚯蚓粪肥处理组中与活性无机磷NaHCO3Pi呈显著负相关关系，与中稳定态无机磷NaOHPi呈极显著负相关关系，表明蚯蚓粪肥可通过促进铁还原而促进NaOHPi的释放；蚯蚓粪肥显著增加土壤中除稳定态无机磷C.HClPi以外的各形态磷含量，其中对土壤活性磷含量提升作用最明显；施加蚯蚓粪后的土壤中ResinP与NaHCO3Po、NaOHPo之间均存在极显著正相关关系，NaHCO3Pi与NaOHPi存在极显著正相关关系。 （4）蚯蚓粪肥和化肥配施一方面有助于通过毛细孔隙产生微生物厌氧环境，另一方面又可通过大孔径非毛细孔隙改善微生物好氧环境；蚯蚓粪肥配施化肥和单施化肥均可促进土壤微生物对磷的固持以及酸性磷酸酶活性，但蚯蚓粪肥和化肥配施下，土壤微生物体对磷的贮存量远高于单施化肥。除此之外，蚯蚓粪肥和化肥配施对土壤活性磷ResinP和NaHCO3Po含量的提升效果较单施化肥明显，且相对于单施蚯蚓粪肥，配施有利于减缓稳定态磷C.HClPo的生成。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 土壤中磷的赋存形态及其分布

1.2.1 土壤有机磷

1.2.2 土壤无机磷

1.3 土壤磷的分级

1.3.1 土壤无机磷分级

1.3.2 土壤有机磷分级

1.3.3 土壤磷联合分级

1.4 土壤中磷形态的影响因子综述

1.4.1 土壤解磷微生物

1.4.2 土壤有机碳（SOC）

1.4.3 土壤中铁氧化物

1.4.4 土壤质地

1.4.5 土壤水分

1.5 研究内容、目的和意义

第二章 试验材料与方法

2.1 供试材料的准备与处理

2.2 试验设计

2.3 试验指标及其测定方法

2.4 数据统计与分析

第三章 蚯蚓粪肥输入促进水稻土有机磷矿化的机制研究

3.1 蚯蚓粪肥对土壤微生物生物量碳、微生物生物量磷的影响

3.2 蚯蚓粪肥对非根际土酸性磷酸酶活性的影响

3.3 蚯蚓粪肥处理下非根际土有效磷和各形态有机磷含量的变化

3.4 酸性磷酸酶活性、微生物生物量磷、有效磷以及各磷形态的相关性分析

3.5 讨论

3.6 小结

第四章 蚯蚓粪肥对水稻土磷形态以及微生物活性的影响

4.1 蚯蚓粪肥对培养期间小白菜生物量的影响

4.2 蚯蚓粪肥对水稻土pH、Eh、亚铁的调节

4.3 蚯蚓粪肥对水稻土微生物生物量碳、微生物生物量磷以及酸性磷酸酶活性的影响

4.4 蚯蚓粪肥对水稻土活性磷形态的影响

4.5 蚯蚓粪肥对水稻土中稳定性磷形态的影响

4.6 蚯蚓粪肥对水稻土稳定性磷形态的影响

4.7 酸性磷酸酶活性、微生物生物量碳、二价铁和各磷形态的相关性分析

4.8 讨论

4.9 小结

第五章 蚯蚓粪肥配施无机肥对菜地土壤磷形态转化以及磷活化的微生物效应的影响

5.1 不同施肥处理对土壤pH和孔隙结构的影响

5.2 不同施肥处理对微生物活性的影响

5.3 不同施肥处理对土壤磷形态的影响

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 特色与创新

6.3 不足与展望

参考文献

致谢

硕士期间论文发表及论文受资助项目

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