牛体碳化物磷素养分吸收利用研究范文

《扬州大学学报》2015年第四期

摘要：

采用异常牛体碳化物和化学肥料，与缺磷酸性厚层多腐殖质黑土充分混合，进行盆栽玉米试验，研究牛体碳化物的磷肥效率。结果表明：细颗粒（≤1mm）牛体碳化物的磷肥效显著，施用牛体碳化物各处理的玉米植株磷含量高于1．5g•kg－1，而施用化肥各处理则低于1．5g•kg－1；施用牛体碳化物各处理的Truog－P平均吸收利用率为27．2％，远高于施用化肥各处理的磷吸收利用率。牛体碳化物能提高酸性土壤的pH值，处理5盆栽前后的pH值提高了1．93。

关键词：

玉米；牛体碳化物；磷肥效率

作为一种不可再生的矿产资源，磷矿资源的开发利用面临着严峻的挑战，磷矿的可持续开发与利用直接关系到世界粮食安全及人类的生存发展［1］。据统计，全球90％的磷矿石用于生产磷肥，亚洲及南美洲的发展中国家为磷矿石的重要消费国，以目前全球磷矿生产能力及保有资源量估算，世界磷矿能满足99年的需求。我国富磷矿石保有量不足，且开发利用过程存在一些问题［2］。病死牛处理是生产上必须面对的问题。以往对因病或异常原因死亡的牛一般采用焚烧或掩埋等方式进行处理。由于焚烧处理会排放大量CO2，掩埋又会污染地下水，均会给环境带来不利影响。一种新的处理方法是将死体在短时间400℃条件下对异常死亡牛体进行碳化，形成牛体碳化物。该方法与焚烧处理相比能够显著降低CO2的排出，形成的碳化物具有多孔质的内部构造，土壤施用碳化物能够明显改善其保水性［3］，且碳化物本身含有多种养分，特别是磷素养分含量较高［4］。本研究采用缺磷的酸性厚层多腐殖质黑土为供试土壤，以牛体碳化物为肥料，研究其对土壤pH值、玉米干物质积累及其磷素养分吸收利用的影响，以期为科学合理利用牛体碳化物提供依据。

1材料与方法

1．1供试材料、测定项目及方法试验场为日本酪农学园大学的温室，供试土壤采集于日本根室標津，是由火山灰形成的厚层多腐殖质的黑土，磷酸吸收系数为21．1mg•g－1（以P2O5计），属酸性土壤，施用的磷素养分易被固定，很难被植物吸收利用。基于土壤诊断基准值，属于磷素极度缺乏的土壤，其盆栽前pH（水与土质量比为5∶1）值为4．61；电导率为0．21dS•m－1；全氮含量为4．37g•kg－1；全碳含量为76．3g•kg－1；BrayNo．2法速效磷（Bray－P）含量为55．1mg•kg－1、Truog法速效磷（Truog－P）含量为10．3mg•kg－1；土壤负电荷量为21．1cmol（＋）•kg－1；交换性阳离子K＋、Ca2＋、Mg2＋含量为178、760、58mg•kg－1。供试牛体碳化物是整个牛体的碳化物，其pH值为9．4，属于碱性物质；电导率为5．19mS•cm－1；全氮含量为39．5g•kg－1、铵态氮含量为9．5g•kg－1；Bray－P含量为15．0g•kg－1、Truog－P含量为4．1g•kg－1、全磷含量为108．5g•kg－1、枸橼酸可溶性磷含量为95．88g•kg－1；1mol•L－1醋酸铵（pH7．0）法测量的土壤负电荷量为6．13cmol（＋）•kg－1；提取的交换性阳离子K＋、Ca2＋、Mg2＋含量为8．9、0．2、0．2g•kg－1，全钾、全钙、全镁含量为11．8、142．6、3．7g•kg－1。供试作物为饲料玉米（品种为新大粒玉米）。采用常规方法测定玉米干物质重量、磷含量、磷吸收量和磷吸收利用率。

1．2试验设计采用盆栽试验，花盆为陶土盆（直径25cm，高度26cm，表面积为0．02m2），每盆内填充2．4kg干土，把牛体碳化物和化学肥料分别与土壤均匀搅拌后准备栽植玉米。牛体碳化物施用量为0、61、122g•盆－1，分别用A1、A2、A3表示；氮素化肥用硫酸铵，施用量为0、2．8、5．5g•盆－1，磷素化肥用过磷酸钙，施用量为0、3．2、6．4g•盆－1，钾素化肥用硫酸钾，施用量为0、

1．3、2．6g•盆－1，分别用B1、B2、B3表示。为保证养分平衡和试验的可比性，2组试验中用硫酸铵调节，施硫酸铵0．5g•盆－1为C1处理、不施为C2处理。试验分2组设置12个处理，牛体碳化物为1组，设6个处理，分别为A1C2、A1C1、A2C2、A2C1、A3C2、A3C3；化肥试验为另一组，设6个处理，分别为B1C2、B1C1、B2C2、B2C1、B3C2、B3C1。盆内播种4粒玉米，出苗后10d进行间苗留下2株。玉米生长时间44d，为拔节中期。试验过程中，使用蒸馏水使盆里的土壤水分保持在pF2．0～2．5之间。

2结果与分析

2．1土壤pH值的变化及玉米干物质重量试验开始后第45天处理1的玉米磷素缺乏症状显著，处理3、5的玉米稍微呈现氮缺乏症状，碳化物少及多系列的玉米呈现轻微磷素缺乏症状，处理9、10的玉米磷素缺乏症状明显。与处理9、10及处理11、12的相比，处理3、4及处理5、6的玉米生长状况明显要好。由图1可知，对于牛体碳化物处理区的土壤，处理3的pH为6．27，处理4的pH为5．55，处理5为6．54，处理6为5．89。没有添加牛体碳化物的处理区土壤pH值基本约为4．80。施用牛体碳化物的处理区的土壤pH值明显升高，达到了作物生长发育适宜的pH值范围。施用的化学肥料为生理酸性肥料，且施用量不大，对土壤的pH值影响不明显，可以忽略不计。除处理1、2外，施用牛体碳化物各处理玉米的地上部分干物质重量显著增加，处理3、4分别为27．4、41．37g•盆－1，处理5、6分别为30．08、37．67g•盆－1。除处理7、8外，处理9、10玉米干物质积累量分别为3．09、3．16g•盆－1，处理11、12分别为4．55、4．42g•盆－1（图2）。施用牛体碳化物各处理玉米的地上部分干物质重量和根的干物质重量显著高于施用化肥各处理的干物质重量。而处理6、4的干物质重量相比处理5、3亦显著增加，这可能与处理5、3土壤缺氮有关。

2．2玉米磷素含量、吸收量与磷素吸收利用率玉米的地上部分、根的磷素吸收量与上述干物质重量表现相同，施用牛体碳化物各处理较施用化肥各处理明显高。处理6、4玉米的磷素含量亦比处理5、3高。施用牛体碳化物各处理的玉米植株磷素含量高于1．5g•kg－1，而施用化肥各处理则低于1．5g•kg－1。由此可见牛体碳化物的磷肥效明显高于化学肥料的磷肥效。施用牛体碳化物各处理的玉米对全磷的平均吸收率为1．03％，对枸橼酸可溶性磷的平均吸收利用率为1．16％。施用化肥各处理的玉米对全磷的平均吸收利用率为1．13％（表2）。可见施用牛体碳化物各处理的玉米对全磷、枸橼酸可溶性磷的吸收利用率和施用化肥各处理基本没有差别。施用牛体碳化物各处理的施氮处理区的磷素吸收利用率比不施氮处理区磷素吸收利用率高42％～47％。这表明，处理5和处理3中氮成为了玉米生长发育的限制因素，即氮缺乏对玉米的磷吸收造成了抑制作用。另外，施用牛体碳化物各处理的Truog－P平均吸收利用率为27．2％，远高于施用化肥各处理的磷素吸收利用率。这也表明了牛体碳化物中包含的磷素易被玉米吸收，牛体碳化物的磷肥效高于与牛体碳化物的Truog－P等量施用的化肥磷肥效。

3小结与讨论

施用牛体碳化物各处理玉米的地上部分干物质重量和根的干物质重量显著高于施用化肥各处理的干物质重量。说明细颗粒（≤1mm）牛体碳化物的磷肥效显著，牛体碳化物各处理玉米的生长发育明显好于化肥各处理玉米的生长发育。牛体碳化物的磷肥效显著的原因在于牛体碳化物处理的玉米对磷的吸收无障碍，说明牛体碳化物除了含有磷养分以外还有一定的氮养分，玉米对氮养分的吸收促进了磷养分的吸收。施用牛体碳化物各处理的玉米植株磷含量高于1．5g•kg－1，而施用化肥各处理则低于1．5g•kg－1。施用牛体碳化物各处理的Truog－P平均吸收利用率为27．2％，远高于施用化肥各处理的磷吸收利用率。Truog－P是100％被玉米吸收的磷养分，Bray－P是不一定100％的被玉米吸收的磷养分，玉米对牛体碳化物Truog－P和Bray－P的实际吸收利用率也证明这一点。牛体碳化物能提高酸性土壤的pH值，处理5盆栽前的pH值由4．61提高到盆栽后的6．54。试验用土壤是酸性土壤，牛体碳化物是碱性物质，达到了施用碱性配料提高酸性土壤pH值的试验目的。

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作者：马玉露 范富 徐寿军 单位：内蒙古民族大学 农学院