添加紫云英对稻田土壤颗粒吸附磷酸盐的影响

摘要

【目的】研究添加紫云英(Chinese milk vetch,CMV)对土壤颗粒表面磷素吸附特征的影响机制,为绿肥高效利用提供理论依据。【方法】采用土培试验方法,设置4个紫云英翻压量梯度:CMV0(0)、CMV1(15000 kg/hm^(2))、CMV2(22500 kg/hm^(2))和CMV3(30000 kg/hm^(2)),淹水培养30天后,取土样,过250μm筛后,分为细砂粒(48~250μm)、粉粒(2~48μm)和粘粒(<2μm),分别测定土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量,并分别进行磷酸盐的等温吸附和动力学吸附试验。【结果】与CMV0相比,添加紫云英显著提高了土壤颗粒中有机质、全氮、全磷和有效磷含量,尤以砂粒中的提高幅度最大,分别达到33.42%~81.04%、4.83%~15.17%、45.45%~51.52%和40.76%~60.70%;添加紫云英降低了砂粒和粘粒的比表面积,但是提高了粉粒的比表面积。土壤颗粒对磷素的吸附可用Langmuir吸附等温线方程很好地拟合,添加紫云英提高了各粒径土壤对磷的理论最大吸附量(Q_(m))、土壤本底吸磷量(NAP)、土壤磷临界浓度(EPC_(0))、吸附常数(K_(L))和土壤对磷的亲和力(K_(p))。Q_(m)值提高幅度以砂粒最大,提高了4.02%~46.81%;粉粒中NAP值、K_(L)值、EPC_(0)值和K_(p)值提高幅度最大,分别达到116.77%~210.78%、29.55%~69.05%、93.62%~141.28%和11.97%~28.87%。二级动力学方程可以很好地拟合磷酸盐在土壤颗粒表面吸附过程。拟合结果表明,添加紫云英提高了各粒径土壤颗粒对磷的初始吸附速率(H)和吸附速率常数(k_(2)),以粘粒的H值和k_(2)值提高幅度最高,分别达到25.77%~98.20%和25.74%~111.15%。不同粒径的H值和k_(2)值均以CMV2处理最高。相关分析结果表明,砂粒的Q_(m)和EPC_(0)与有效磷含量显著相关;粉粒的NAP、EPC_(0)和K_(p)与土壤有机质、全磷呈极显著相关关系,K_(L)与全磷呈显著性相关;粘粒的Q_(m)与全磷和有效磷含量极显著相关,EPC_(0)与土壤有机质、全氮、全磷、比表面积均呈极显著相关关系,K_(p)与土壤有机质、全氮和比表面呈极显著相关。【结论】添加紫云英主要通过影响土壤全磷和有效磷提高土壤颗粒自身贮存磷的能力,促进各土壤颗粒对磷素的吸附,特别是砂粒和粉粒。同时,CMV2处理土壤砂粒和粘粒具有较高的磷素吸附量和吸附强度,而CMV3处理粉粒具有较高的磷素吸附量和吸附强度,因此结合土壤质地,控制紫云英还田量实现稻田磷素科学管理。