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土壤磷素损失是造成农业面源污染的原因之一,其中淋溶迁移已成为不可忽视的源头,因此,研究土壤磷淋失机理对防控农业面源污染具有重要意义。本论文依托黑龙江省农业科学院园艺分院的“黑土设施菜田田间定位试验”的研究平台,种植作物为茄子,通过设置常规水肥(以下简称WF)、常规水肥+生物炭(以下简称WFB)和80%水80%肥+生物炭(以下简称80%W80%FB)3个处理,系统研究了生物炭添加对设施菜田黑土磷素迁移淋失阻控机制,为生物炭降低农业面源污染提供参考。
主要研究结果如下:
(1)与WF相比,生物炭添加2个处理(WFB、80%W80%FB)能提高不同土层土壤全磷、有效磷含量,0-20cm土层提高最明显,全磷分别提高了0.33g/kg、0.04g/kg,有效磷分别提高了94.12mg/kg、54.48mg/kg,WFB处理土壤全磷、有效磷含量显著高于80%W80%FB处理;在茄子生育期内,生物添加的2个处理(WFB、80%W80%FB)可增加土壤有效磷的含量,苗期的效果最明显,分别比WF处理增加40.47%、27.88%,尾果期增加的最低,分别为31.16%、16.23%。
(2)在茄子整个关键生育期内,WFB处理的淋溶液总磷、无机磷和有机磷的淋溶总量分别为2.56g/m2、0.34g/m2、2.19g/m2,与WF处理相比,WFB处理显著降低了淋溶液总磷、无机磷和有机磷的淋溶总量,分别下降32.27%、60.92%、24.74%;在茄子生育期内,总磷和有机磷的淋溶量变化趋势一致,均随着生育期的延长先升高后下降,在盛果期最大,在尾果期最小,与WF处理相比,WFB处理降低了总磷淋溶量和苗期、初果期、盛果期无机磷的淋溶量。
(3)与WF处理相比,生物炭添加2个处理(WFB、80%W80%FB)提高了磷素吸收效率和磷素利用率,WFB处理磷素吸收效率和磷素利用率高于80%W80%FB处理,生物炭添加同时也提高了磷素偏生产力,80%W80%FB处理的磷素偏生产力最高,为916.49kg/kg,比WF处理增加了25.38%;生物炭添加显著提高了茄子产量,其中WFB处理产量增加了4.28%,80%W80%FB处理产量增加了0.30%。
(4)生物炭添加后影响了土壤各无机磷组分的含量。与WF处理相比,WFB处理提高了0-20cm土层各无机磷组分含量,Ca2-P、A1-P、Fe-P的相对含量分别提高了34.11%、21.25%、11.14%,同时Ca8-P也下降了58.69%,对40-60cm土层各无机磷组分含量无显著影响;80%W80%FB处理,Ca2-P、Ca8-P含量分别提高了9.34%、27.62%,O-P、Al-P、Fe-P含量分别降低了12.99%、23.80%、7.24%。
主要研究结果如下:
(1)与WF相比,生物炭添加2个处理(WFB、80%W80%FB)能提高不同土层土壤全磷、有效磷含量,0-20cm土层提高最明显,全磷分别提高了0.33g/kg、0.04g/kg,有效磷分别提高了94.12mg/kg、54.48mg/kg,WFB处理土壤全磷、有效磷含量显著高于80%W80%FB处理;在茄子生育期内,生物添加的2个处理(WFB、80%W80%FB)可增加土壤有效磷的含量,苗期的效果最明显,分别比WF处理增加40.47%、27.88%,尾果期增加的最低,分别为31.16%、16.23%。
(2)在茄子整个关键生育期内,WFB处理的淋溶液总磷、无机磷和有机磷的淋溶总量分别为2.56g/m2、0.34g/m2、2.19g/m2,与WF处理相比,WFB处理显著降低了淋溶液总磷、无机磷和有机磷的淋溶总量,分别下降32.27%、60.92%、24.74%;在茄子生育期内,总磷和有机磷的淋溶量变化趋势一致,均随着生育期的延长先升高后下降,在盛果期最大,在尾果期最小,与WF处理相比,WFB处理降低了总磷淋溶量和苗期、初果期、盛果期无机磷的淋溶量。
(3)与WF处理相比,生物炭添加2个处理(WFB、80%W80%FB)提高了磷素吸收效率和磷素利用率,WFB处理磷素吸收效率和磷素利用率高于80%W80%FB处理,生物炭添加同时也提高了磷素偏生产力,80%W80%FB处理的磷素偏生产力最高,为916.49kg/kg,比WF处理增加了25.38%;生物炭添加显著提高了茄子产量,其中WFB处理产量增加了4.28%,80%W80%FB处理产量增加了0.30%。
(4)生物炭添加后影响了土壤各无机磷组分的含量。与WF处理相比,WFB处理提高了0-20cm土层各无机磷组分含量,Ca2-P、A1-P、Fe-P的相对含量分别提高了34.11%、21.25%、11.14%,同时Ca8-P也下降了58.69%,对40-60cm土层各无机磷组分含量无显著影响;80%W80%FB处理,Ca2-P、Ca8-P含量分别提高了9.34%、27.62%,O-P、Al-P、Fe-P含量分别降低了12.99%、23.80%、7.24%。