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有机质对黑土磷吸附-解吸特性的影响
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  • 编辑:vicky
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  • 论文字数:32566
  • 论文编号:el2021112519155425989
  • 日期:2021-11-25
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?本论文本论文从内、外源有机质的角度研究了有机质对黑土磷吸附-解吸及磷生物有效性的影响,利用批量吸附解吸法进行试验模拟,吸附数据利用 Langmuir等温吸附模型拟合,解吸数据利用线性方程拟合。


第一章   绪论


1.2   国内外研究进展

土壤对磷的吸附和解吸与土壤中磷的有效性之间存在着紧密联系。磷可以通过有机和无机组分吸附和固定在土壤中,涉及的过程包括竞争吸附、物理吸引、化学吸附和阳离子键桥形成机制(Hunt 等,2007),而对于磷的解吸,其涉及的机制则可分为扩散、竞争置换和溶解。然而影响土壤对磷的吸附-解吸过程的因素颇多,但主要与土壤的理化性质有关,如:土壤类型,土壤质地和土壤 PH 值,土壤中可交换的铁、铝氧化,土壤矿物含量以及土壤有机质等。对于土壤类型,韩旭等(2011)实验结果表明,针对土壤对磷的吸附量来说,黑钙土的吸附量远小于黑土。而对于土壤质地,酸性沙质土壤,因其有机质含量较低,铁铝氧化物的含量较高,施用于土壤中的磷主要与铁铝等金属氧化物吸附结合(Huang 和 Schnitzer,1986);而对于石灰性土壤,土壤中的磷可以与CaCO3 上的吸附位点形结合(Holford 等,2010)。

有机质是土壤的主要营养与结构组分之一,其对磷吸附-解吸的影响不可忽略,但现有研究结论差异较大,分歧较多。有机质对土壤磷吸附-解吸影响的研究方法很多,基于不同的研究方法发现有机质有可能减弱磷的吸附,也可能增强磷的吸附,现就有机质对磷吸附-解吸的不同研究方法进行总结,并就不同研究方法下的结论进行概述。

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第三章   外源有机物料对磷吸附-解吸的影响


3.1   试验材料与方法

3.1.1   土壤及有机物料的采集与制备

土壤样品采集于吉林大学植物科学学院教学试验田,采集后去除砾石和植株残渣等,风干过< 2 mm 筛待用。

有机物料活性污泥和腐熟牛粪分别采集于长春污水处理厂和吉林大学农学部养殖场,在阴凉处风干,除去其中的碎石和杂质,研磨过< 2 mm 筛,储存于棕色广口瓶中。有机物料的理化性质列于表 3.1。

3.1.2   有机物料的培养

本研究培养使用的装置是直径 20cm 体积 1L 的圆柱型塑料容器。

向采集的土壤中分别掺杂制备好的活性污泥和牛粪,不施加外源有机质的土壤为对照 CK。每种有机物料按照低、中、高 3 个浓度梯度分别加入,即 1 kg黑土添加有机质含量分别为 5g/kg、10g/kg、20g/kg 的活性污泥和牛粪,分别记做 5HW、10HW、20HW、和 5NF、10NF、20NF、每个处理设 3 个重复。充分混匀后,置于塑料容器中培养。培养期间塑料容器上覆盖带小孔的保鲜膜,每两天补充一次水分,用称质量的方法控制土壤含水量,保持土壤水分在田间持水量的 60%。保持 25℃恒温,培养 30 天后取出土壤进行吸附解吸试验。培养后土壤的基本性质列于表 3.1。

表 3.1  土壤及有机物料的基本理化性质

表 3.1  土壤及有机物料的基本理化性质

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第四章   有机物料对磷生物有效性的影响


4.1   试验材料与方法

4.1.1   有机物料培养土壤的制备

本章试验所用土壤同样采自吉林大学植物科学学院教学试验田,由于盆栽试验用土量较前两章多,故进行了第二次采样,采样时间(2018 年 4 月)和地点与前两章略有差异,土壤理化性质列于表 4.1。所添加的外源有机物料牛粪与活性污泥同第三章,其基本性质见表 3.1。

表 4.1  培养前后土壤性质

表 4.1  培养前后土壤性质

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4.2   数据处理

土壤理化性质数据均使用 Excel 2010 和 SPSS19.0 软件进行分析和处理。 磷的吸附解吸数据处理时,为了排除有机物料培养后土壤中过多磷释放造成的影响,在计算土壤对磷的吸附量时,需要将平衡溶液中的测定浓度差减掉磷释放浓度后作为吸附平衡溶液浓度参与计算土壤磷吸附量。然后使用origin2017 对吸附解吸等温数据进行拟合处理。

施入外源有机物料后土壤的结构与组成均发生较大变化,尤其是土壤有机质、总磷及 Olsen-P。由表 4.1 可知,培养 24h 后,添加牛粪和活性污泥土壤中的有机质均明显提高,同时添加牛粪的土壤总磷及 Olsen-P 亦增加明显。连续三茬玉米种植后,土壤中的有机质变化不大,而 Olsen-P 变化显著(表 4.3)。

盆栽前(T0),添加牛粪培养明显提高了土壤中 Olsen-P 和全 P 含量,且随着牛粪的添加量的增加而增加。盆栽后(T3),牛粪培养土壤中全 P 与 Olsen-P的变化趋势与 T0 相似。比较土壤 Olsen-P 含量在土壤全 P 含量中的占比,我们发现,T0  对照土壤中的 Olsen-P/TP 比为 5.7%,添加牛粪培养后提高到10.3%-16.2%,说明牛粪培养可活化土壤中的磷。T3 对照土壤中的 Olsen-P/TP比为 7.1%,较盆栽前有所提高,说明植株可通过根系分泌物活化土壤中的磷。但盆栽后牛粪培养土壤中的 Olsen-P/TP 比虽然仍高于对照土壤,但牛粪添加量高时,其 Olsen-P/TP 比反而较盆栽前降低,有可能是植株吸收造成的。同样的,活性污泥添加培养后,土壤的 Olsen-P 和 TP 含量均有所提高,TP 提高幅度与牛粪相近,但 Olsen-P 提高幅度较牛粪添加小得多,且 Olsen-P/TP 比较对照变化不明显,盆栽后较盆栽前变化不大。这可能与牛粪中为了达到与活性污泥相同的 C/P 比而添加了大量的无机磷有关。

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第五章   结论

本论文从内、外源有机质的角度研究了有机质对黑土磷吸附-解吸及磷生物有效性的影响,利用批量吸附解吸法进行试验模拟,吸附数据利用 Langmuir等温吸附模型拟合,解吸数据利用线性方程拟合,主要研究结论可以总结为以下几点:

(1)利用化学浸提去除有机质-批量吸附解吸试验法研究了内源有机质对土壤磷吸附-解吸特性的影响,可以得出:去除土壤有机质后,土壤颗粒对磷的最大吸附量反而增加,解吸率降低。间接说明内源有机质的存在对磷的吸附具有一定的抑制作用,提高了土壤的供磷能力。

(2)利用外源有机质添加-批量吸附解吸试验法分析了外源有机物料对土壤磷吸附-解吸特性的影响,可以得出:外源有机物料添加培养 30d 后,土壤对磷的最大吸附量显著降低,而解吸率增大,说明外源有机质对磷的吸附同样具有抑制作用,降低了土壤的磷吸附能力,促进了土壤磷的解吸。

(3)利用盆栽试验考察了外源有机质对磷生物可利用性的影响,可以得出:外源有机物料添加 24h 后提高了土壤有机质含量和 Olsen-P 含量,促进了作物的总磷吸收量和净磷吸收量,从而提高了作物对磷的利用;同时施加外源有机物料连续种植玉米后土壤中磷的最大吸附量降低,且随有机质添加量的增多,土壤最大吸附量的下降幅度增大、磷解吸率的升高幅度增大,说明土壤的供磷能力增强,导致植株吸磷量增大。

参考文献(略)

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