以湖南省祁阳县的国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台,采用单施氮肥(N)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)和氮磷钾配施(NPK)4种不同组合的无机肥料添加方式,结合实时定量PCR和高通量测序技术,探究长期施用化肥对土壤磷形态、磷酸酶活性及phoD基因丰度和多样性的影响.结果表明:与单施氮肥处理相比,氮与磷、钾配施可以缓解土壤酸化趋势,氮磷配施能够显著增加土壤中各形态磷含量.与单施氮肥处理相比,氮磷、氮钾处理显著提高了土壤碱性磷酸酶活性、土壤总细菌丰度及phoD基因丰度;氮磷钾配施显著提高了土壤碱性磷酸酶活性和土壤总细菌丰度,但显著降低土壤phoD基因丰度.磷酸酶编码基因phoD基因群落的α-与β-多样性在处理间不存在显著差异,且所有处理中来源于假单胞菌属与紫色杆菌属的phoD基因分别超过总序列的45％.此外,链霉菌属、马赛菌属以及短波单胞菌属与土壤磷素存在显著的正相关关系.以上结果表明:在不同养分输入条件下,调节功能菌群丰度及磷酸酶活性的关键因素不同.氮磷钾的合理配施能够增加土壤磷含量和磷酸酶活性,改变phoD基因丰度和群落结构,提高土壤的供磷能力,但长期施用化肥会使土壤微生物物种趋于单一化.

为了探讨解磷菌肥分区施入对低磷胁迫下马尾松磷营养状况的影响,该文设置了局部和均匀施用解磷菌肥(PSB肥)的盆栽接种试验,并利用WinRHIZO Pro STD1600+根系图像分析软件、H2 SO4-H2 O2消煮和钼锑抗比色法研究了马尾松不同家系根系形态参数和苗木磷素吸收量对PSB肥不同施用方式的响应.结果表明:(1)局部和均匀施用PSB肥均对马尾松生长影响显著,局部施用较均匀显著增加了苗木苗高、地径、根冠比、根系和整株干物质量等主要生长指标.(2)局部施用PSB肥苗木根长、根表面积、根体积和根尖数显著增加,而均匀施用根系各参数有所增加但差异不显著;局部施用较均匀 0<根系直径(D)≤0.5 mm的细根根长增加了近 2 倍.两种处理根系生长的差异与局部施用PSB肥造成了土壤磷素的异质性分布有关.(3)与均匀施用PSB肥相比,局部施用显著增加了苗木根、茎、叶及整株磷素吸收量.相关性分析表明,苗木磷素吸收量与根系形态参数、D≤1.0 mm根系根长呈显著正相关.说明局部施用PSB肥通过诱导根系的生长促进苗木对磷素的吸收.(4)马尾松不同家系对施用PSB肥的响应存在差异.亲本为耐低磷种源的 22 号家系对局部施用PSB肥较敏感,其各生长指标均显著高于 10 号和 50 号家系.综上所述,低磷环境下局部施用PSB肥较均匀施用对马尾松幼苗生长和磷素吸收的影响更加显著,该研究结果可为磷匮乏立地上马尾松人工林的管理提供参考和指导.

以小兴安岭原始阔叶红松林(对照)和经过轻度、中度和强度择伐干扰后形成的天然林林地表层(0～10 cm)土壤为对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级法对土壤样品进行连续浸提,研究不同林地土壤各形态磷素含量的差异及变化规律,分析择伐干扰对阔叶红松林土壤磷素有效性的影响.结果表明:各林地土壤全磷含量为1.09～1.66 g·kg-1,以原始阔叶红松林最高,强度择伐林地最低,且不同处理间差异显著;各林地土壤有效磷和磷素活化系数的变化幅度分别为7.26～17.79 mg·kg-1和0.67％ ～ 1.07％,均表现出随择伐强度的增加而显著降低;除酸溶性有机磷(HCl-Po)外,经过择伐干扰的林地与原始林相比,土壤水溶性磷(H2O-Pi)、碳酸氢钠磷(NaHCO3-P)、氢氧化钠磷(NaOH-P)、酸溶性无机磷(HCl-Pi)和残留磷(Residual-P)含量均表现出随择伐强度的增加而降低的趋势.各组分间以水溶性(H2O-Pi)与土壤有效磷的相关系数最大(0.98),但其含量仅占磷素总量的1.5％ ～2.2％;氢氧化钠磷(NaOH-P)含量占磷素总量的48.0％以上,是土壤的潜在磷源.可以认为,择伐干扰通过显著降低土壤无机态磷和氢氧化钠有机磷(NaOH-Po)的含量,限制和影响了阔叶红松林土壤有效磷及潜在磷源的供应水平,并且其表现出随择伐强度的增加而逐渐降低的趋势.

以贵州省喀斯特山地石灰土为研究对象,采用盆栽试验方法,研究施用生物炭(稻壳炭)、猪粪堆肥和NPK肥3种肥料制成的生物炭基肥,测定土壤中不同形态磷含量、碱性磷酸酶活性及刺槐幼苗生物量.试验共设10个处理,分别为CK、M、F、MF、RH1MF、RH2MF、RH4MF、RH8MF、RH4M、RH4F(其中CK代表对照,M代表堆肥,F代表化肥,RH代表稻壳炭,数字代表生物炭按炭土质量比计算在生物炭基肥中的配比).结果表明,施用生物炭基肥可显著提高喀斯特石灰土中总磷、有效磷、有机磷、微生物量磷含量及刺槐幼苗生物量,生物炭高施用量下处理(RH8MF)的效果更好,且4种不同形态的磷含量相互之间呈极显著正相关(P＜0.01);生物炭中等用量配比下生物炭基肥处理(RH2MF、RH4MF)的土壤碱性磷酸酶活性最高,分别比CK提高82.7％ 、63.4％.综上所述,施用生物炭基肥,尤其在生物炭较高施用量下,可以显著改善喀斯特石灰土中磷素含量,可改善石灰土中磷素含量较低状况,提高喀斯特山地人工幼林地生态恢复的成效.

以一年生盆栽豆梨、川梨、木梨实生苗为试材,采用15N同位素示踪技术,研究了不同供磷水平(P2O5分别为0、50、100、150、200 kg·hm-2,分别用Po、P1、P2、P3、P4表示)对3种梨砧木生长和15N-尿素吸收、利用特性的影响.结果表明:随着供磷水平的提高,砧木的株高、地径、干质量、根系总表面积、总根长、根尖数、根系活力、根系呼吸速率、Ndff值和氮素利用率均先升高后降低,但不同砧木升降幅度不同,且各指标出现峰值的磷水平不同.在同一磷素水平下,木梨的株高、地径、干质量均最高,川梨次之,豆梨最低,根系形态指标和根系呼吸速率呈相同规律,而Ndff值和氮素利用率表现不同.在不同磷素水平下,木梨在P3处理各指标均达到最高水平,而川梨和豆梨分别在P2和P1处理各指标均达到最高水平;砧木各器官的Ndff值在不同磷水平下均以茎最高;木梨的最高氮素利用率(种植季的肥料N回收率)为9.6％、川梨为8.9％、豆梨为8.3％.以上结果表明,不同梨砧木生长和氮素吸收利用特性在不同磷水平下响应不同,生产中应根据砧木需磷特性合理施磷.

近30年来,过量施用磷肥导致土壤磷素累积继而引起水体富营养化等问题备受关注.植物根系分泌的低分子量有机酸能活化土壤积累态磷,提高土壤磷素有效性,已成为研究热点问题之一.本文结合国内外已有研究,从低分子量有机酸的类型、添加浓度、土壤类型和土壤磷素水平等方面总结了低分子量有机酸活化土壤无机磷与有机磷的效果,并通过对比土壤磷活化试验前后各形态磷的变化探讨了低分子量有机酸对土壤磷的活化机制.低分子量有机酸对土壤无机磷的活化主要是促进了土壤中有效性低的无机磷形态向有效性较高的形态转化,而低分子量有机酸对土壤有机磷的活化结论尚不一致,活化机制也不明确,仍需进一步研究.未来研究应关注低分子量有机酸与磷肥之间的协同增效机制,并进一步探索低分子量有机酸对土壤磷素(特别是有机磷)的活化机制.

明确聚磷酸形态磷在土壤中的转化及其对土壤磷有效性的影响是聚磷酸类磷肥合理施用的前提.本研究通过盆栽试验比较了施用磷酸一铵和聚磷酸类磷肥对石灰性土壤和酸性红壤有效磷、无机磷转化和土壤微量元素活化的影响,同时研究了不同磷源在油菜上的施用效果.结果表明:聚磷酸磷肥可显著提高石灰性土壤磷的有效性.与磷酸一铵(MAP)处理相比,聚磷酸处理的土壤水溶性磷和有效磷平均含量分别提高了19.0％和25.4％;对土壤无机磷连续浸提试验表明,Resin-P(树脂磷)和NaHCO3-P(高活性磷)较MAP处理分别提高了22.8％和43.3％,NaOH-P(中活性磷)较MAP处理提高了33.8％,说明聚磷酸磷肥可显著减少石灰性土壤对磷的固定.在酸性红壤上,施用聚磷酸类磷肥对提高土壤磷的有效性及减少磷的固定效果不明显.聚磷酸磷肥可显著提高石灰性和酸性土壤Fe、Mn、Zn的有效性.与MAP处理相比,聚磷酸肥料处理下石灰性土壤有效Fe、Mn、Zn分别提高了2.1％、16.2％和20.8％,红壤的有效Fe、Mn、Zn含量分别高了6.6％、11.9％和9.2％.聚磷酸磷肥显著提高了石灰性土壤上油菜干物质、吸磷量和磷肥利用率,但在酸性红壤上聚磷酸磷肥处理肥料效应却低于MAP处理.总之,聚磷酸磷肥在提高石灰性土壤中磷的有效性、减少磷的固定、活化Fe、Mn、Zn等微量元素以及改善油菜磷素营养方面均具有显著效果,是在石灰性土壤上能有效替代正磷酸磷肥的新型磷肥.

磷是植物生长的必需元素之一,是维持亚热带森林生态系统生产力的关键因子.研究森林转换后土壤因素对磷素的影响,对生态系统的稳定和森林经营具有重要意义.选取由亚热带常绿阔叶林转换而成的米槠次生林(SF)、米槠人促林(AR)和杉木人工林(CF)为研究对象,测定了土壤理化性质、铁铝氧化物、各形态磷含量以及酸性磷酸酶活性,旨在探究土壤磷对森林转换的响应和驱动土壤磷变化的影响因子.结果显示:米槠人促林土壤的全磷、有机磷和微生物生物量磷显著高于米槠次生林和杉木人工林;冗余分析(RDA)发现,土壤含水量、总氮和无定型铁是影响淋溶层土壤磷的主要因子,而在淀积层,则是酸性磷酸酶、游离型铁和总氮起主要作用;土壤生物化学属性和微生物特性都会影响着不同形态土壤P的积累,其中土壤中的水分和酸性磷酸酶活性是调控土壤磷的关键因子.研究表明,中亚热带地区天然林转换为人促更新林更有利于森林土壤磷的储存和供应,有助于维持本区域森林生态系统的稳定.

近年来,由于升金湖湖区食物资源的匮乏,一些在此越冬的水鸟会到周边间歇性浅水农田、草滩去摄食和栖息.为了解水鸟活动对这类湿地环境N、P营养盐的影响,本文以安徽升金湖小鹭咀以西3块有小天鹅和豆雁活动的浅水农田、草滩为对象,于2016-2017年水鸟越冬季旱、中、晚期分别采集表层水样并分析其中的N、P营养盐浓度变化,结合鸟粪中N、P含量及鸟类数量观测结果,研究了小天鹅和豆雁活动对间歇性湿地营养盐的影响.结果表明:整个研究时间段内草滩水体TN和TP浓度最高,且均显著高于对照(沟渠,其水源与农田和草滩一致),表明受豆雁活动影响强烈;旱期农田1水体TN和TP浓度均显著高于对照,表明受小天鹅活动影响强烈,其余月份与对照则差异不明显;农田2水体TN和TP浓度与对照无显著差异,表明受小天鹅活动影响不明显;N、P其他形态含量与对照之间呈现不同的规律,反映了它们受到水鸟活动强度变化和鸟粪分解等多重影响.本研究表明,越冬水鸟的栖息、摄食活动对升金湖小鹭咀周边浅水湿地中的N、P营养盐产生了不同程度的影响.

针对自然环境中有效磷养分主要分布于土壤表层而容易导致植物根系激烈竞争的问题,选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象,采用水平方向空间狭小而垂直方向空间大的室内盆栽模拟装置,以单株种植为对照,构建双株种植的竞争处理,通过设置3个供磷水平:不供磷处理(0 mg/kg KH2PO4)、低磷处理(6 mg/kg KH2PO4)和正常供磷处理(12mg/kg KH2PO4),采用破坏性试验方式收获,分别在试验的前期(50 d)、中期(100 d)和后期(150 d)测定不同处理条件下杉木幼苗根系生物量与根系形态的变化,研究邻株杉木根系在垂直方向上对有限磷素资源的竞争策略.结果表明:竞争处理和供磷水平对杉木幼苗根系长度、平均直径等形态指标的影响存在交互作用(P＜0.05),对杉木幼苗生物量分配、比根长等指标的影响均不存在明显的交互作用(P＞0.05).竞争处理中杉木根系形态增量均明显高于非竞争处理的单株幼苗,且随着胁迫时间的增加,根系形态增量均呈现显著的上升趋势,其中在胁迫中期和后期的增量明显高于前期,且邻株竞争处理明显提高了杉木的比根长,提升了根系觅磷的能力;随着供磷水平的提高,根表面积和根体积增量大体上呈现先上升后下降的趋势.与非竞争处理相比,竞争条件下杉木地上部生物积累量差异不明显,而根系生物量、根冠比均低于非竞争处理的单株幼苗.