牛體碳化物磷素養分吸收利用研究范文

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《揚州大學學報》2015年第四期

摘要：

采用異常牛體碳化物和化學肥料，與缺磷酸性厚層多腐殖質黑土充分混合，進行盆栽玉米試驗，研究牛體碳化物的磷肥效率。結果表明：細顆粒（≤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。

關鍵詞：

玉米；牛體碳化物；磷肥效率

作為一種不可再生的礦產資源，磷礦資源的開發利用面臨著嚴峻的挑戰，磷礦的可持續開發與利用直接關系到世界糧食安全及人類的生存發展［1］。據統計，全球90％的磷礦石用于生產磷肥，亞洲及南美洲的發展中國家為磷礦石的重要消費國，以目前全球磷礦生產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，且開發利用過程存在一些問題［2］。病死牛處理是生產上必須面對的問題。以往對因病或異常原因死亡的牛一般采用焚燒或掩埋等方式進行處理。由于焚燒處理會排放大量CO2，掩埋又會污染地下水，均會給環境帶來不利影響。一種新的處理方法是將死體在短時間400℃條件下對異常死亡牛體進行碳化，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的內部構造，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分，特別是磷素養分含量較高［4］。本研究采用缺磷的酸性厚層多腐殖質黑土為供試土壤，以牛體碳化物為肥料，研究其對土壤pH值、玉米干物質積累及其磷素養分吸收利用的影響，以期為科學合理利用牛體碳化物提供依據。

1材料與方法

1．1供試材料、測定項目及方法試驗場為日本酪農學園大學的溫室，供試土壤采集于日本根室標津，是由火山灰形成的厚層多腐殖質的黑土，磷酸吸收系數為21．1mg•g－1（以P2O5計），屬酸性土壤，施用的磷素養分易被固定，很難被植物吸收利用?；谕寥涝\斷基準值，屬于磷素極度缺乏的土壤，其盆栽前pH（水與土質量比為5∶1）值為4．61；電導率為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牛體的碳化物，其pH值為9．4，屬于堿性物質；電導率為5．19mS•cm－1；全氮含量為39．5g•kg－1、銨態氮含量為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）。采用常規方法測定玉米干物質重量、磷含量、磷吸收量和磷吸收利用率。

1．2試驗設計采用盆栽試驗，花盆為陶土盆（直徑25cm，高度26cm，表面積為0．02m2），每盆內填充2．4kg干土，把牛體碳化物和化學肥料分別與土壤均勻攪拌后準備栽植玉米。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。為保證養分平衡和試驗的可比性，2組試驗中用硫酸銨調節，施硫酸銨0．5g•盆－1為C1處理、不施為C2處理。試驗分2組設置12個處理，牛體碳化物為1組，設6個處理，分別為A1C2、A1C1、A2C2、A2C1、A3C2、A3C3；化肥試驗為另一組，設6個處理，分別為B1C2、B1C1、B2C2、B2C1、B3C2、B3C1。盆內播種4粒玉米，出苗后10d進行間苗留下2株。玉米生長時間44d，為拔節中期。試驗過程中，使用蒸餾水使盆里的土壤水分保持在pF2．0～2．5之間。

2結果與分析

2．1土壤pH值的變化及玉米干物質重量試驗開始后第45天處理1的玉米磷素缺乏癥狀顯著，處理3、5的玉米稍微呈現氮缺乏癥狀，碳化物少及多系列的玉米呈現輕微磷素缺乏癥狀，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，對于牛體碳化物處理區的土壤，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土壤pH值基本約為4．80。施用牛體碳化物的處理區的土壤pH值明顯升高，達到了作物生長發育適宜的pH值范圍。施用的化學肥料為生理酸性肥料，且施用量不大，對土壤的pH值影響不明顯，可以忽略不計。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重量和根的干物質重量顯著高于施用化肥各處理的干物質重量。而處理6、4的干物質重量相比處理5、3亦顯著增加，這可能與處理5、3土壤缺氮有關。

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重量表現相同，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肥料的磷肥效。施用牛體碳化物各處理的玉米對全磷的平均吸收率為1．03％，對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全磷的平均吸收利用率為1．13％（表2）?？梢娛┯门ｓw碳化物各處理的玉米對全磷、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的磷素吸收利用率比不施氮處理區磷素吸收利用率高42％～47％。這表明，處理5和處理3中氮成為了玉米生長發育的限制因素，即氮缺乏對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小結與討論

施用牛體碳化物各處理玉米的地上部分干物質重量和根的干物質重量顯著高于施用化肥各處理的干物質重量。說明細顆粒（≤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育明顯好于化肥各處理玉米的生長發育。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磷的吸收無障礙，說明牛體碳化物除了含有磷養分以外還有一定的氮養分，玉米對氮養分的吸收促進了磷養分的吸收。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％被玉米吸收的磷養分，Bray－P是不一定100％的被玉米吸收的磷養分，玉米對牛體碳化物Truog－P和Bray－P的實際吸收利用率也證明這一點。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。試驗用土壤是酸性土壤，牛體碳化物是堿性物質，達到了施用堿性配料提高酸性土壤pH值的試驗目的。

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作者：馬玉露 范富 徐壽軍 單位：內蒙古民族大學 農學院