为了探究玉米/大豆间作对根际土壤微生物群落和磷素生物有效性的影响,本研究基于高通量测序技术研究玉米和大豆单作与间作模式中土壤磷组分和微生物群落结构特征.结果表明:与单作相比,玉米/大豆间作能够提高根际土壤有机质、速效磷、微生物生物量磷和地上部生物量,其中速效磷的提高主要与酶浸提磷和盐酸浸提磷含量的提高有关.各处理根际土壤的优势菌门均为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌属均为类诺卡氏属、红杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和节杆菌属,其中变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度最高;间作玉米根际土壤变形菌门和鞘氨醇单胞菌属的相对丰度均显著高于单作,间作大豆根际土壤变形菌门的相对丰度较单作显著增加.土壤理化指标和有效性磷组分与根际土壤微生物组成关系密切.表明玉米/大豆间作能通过改变根际微生物群落结构来影响根际土壤磷的生物有效性.

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.

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.

间伐是人工林经营的重要措施,磷是森林生态系统的限制性养分元素之一,但间伐对土壤磷素的影响尚不明确.本研究采用Tissen改良的Hedley磷分级体系对土壤样品进行连续浸提,研究不同间伐强度[对照,未间伐;轻度间伐,15％;中度间伐,35％;重度间伐,50％]下山西太岳山好地方林场华北落叶松人工林表层土壤(0～10 cm)磷组分特征及其影响因素.结果表明:与对照相比,中度间伐显著增强了土壤总无机磷含量;轻度和中度间伐显著增强了Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi、微生物生物量磷和土壤酸性磷酸酶活性,显著降低了NaOH-Po含量;间伐对土壤全磷、总有机磷、稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)和闭蓄态磷(Residual-P)的影响不显著.土壤有机碳含量、含水率、土壤微生物和酸性磷酸酶活性是影响土壤磷素有效性的重要因子.中度间伐能提高华北落叶松人工林土壤磷素的有效性.

本研究以进行了22年的黄壤稻田长期定位试验为依托,分析了不同施肥模式下土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征,旨在探讨黄壤地区合理培肥模式以提高土壤磷素有效性.试验包括10个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配合(PK)、氮钾配合(NK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、单施有机肥(M)、3种有机无机肥配施(1/4M+3/4NP、0.5MNP、MNPK).结果表明:与不施肥相比,N和NK处理土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、MBC、MBP均有不同程度的降低,施磷处理(PK、NP、NPK)则有不同程度的提升;与不施肥和施用无机肥相比,施用有机肥各处理TOC、MBC、MBP及MBP/TP均显著增加,其中M和MNPK处理增幅最大.MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP以施用有机肥处理最低,N处理最高.土壤MBC、MBP及其耦合关系与土壤TOC和有效磷均呈极显著相关,TOC是影响MBC、MBP、MBP/TP的直接因素,而有效磷则是影响MBC/MBP、TOC/MBP、MBC/TP的直接因素.土壤MBP及碳、磷耦合关系各指标可以有效区分单施化肥和施用有机肥的不同施肥方式,可作为评价黄壤稻田磷素肥力的生物学指标.配施有机肥是增加黄壤稻田磷有效性、提高土壤供磷潜力和保持土壤生物健康的有效途径.

为了解红壤剖面土壤养分及其有效形态的分布以及对高强度土地利用的响应,本研究选取位于湘东大围山低丘陵地带同一景观单元内花岗岩红壤发育的4 种毗邻的典型土地利用方式( 包括樟树天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地),采用自制土钻以20 cm 等间隔采集0 ～ 100 cm 土壤样品,测定各土层的pH、有机质、大量元素 ( 全氮、全磷、全钾) 及其有效态( 碱解氮、有效磷、速效钾) 、中量( 钙、镁) 和微量元素( 铁、锰、铜、锌) 有效态的含量,并计算不同养分的敏感性指数( SI),分析土壤养分对土地利用变化响应的敏感性.结果表明,天然林地改为其他土地利用方式,0 ～ 100 cm 土壤剖面有机质、全氮含量分别降低9％～ 55％和28％～ 57％,全磷含量则升高0.3 ～ 52 倍,高强度的人类活动( 如施肥) 导致土壤剖面有机质和全氮的损失,但却引起磷素的累积.较之土壤全量养分( SI 介于-0.6～1.5),有效态养分含量( SI 介于-0.8～51.8) 对土地利用变化的响应更为敏感.土壤有效磷( SI 介于-0.8～51.8) 、速效钾( SI 介于-0.5～2.9) 、有效态铁( SI 介于-0.6 ～ 3.1) 、有效态铜( SI 介于-0.8～2.2) 含量对土地利用变化以正响应为主,反映土地利用方式的转变提高了土壤剖面上养分的有效性.与表土相比,花岗岩红壤底土有效态养分( 如碱解氮、有效磷、速效钾、有效态锰、锌) 含量对土地利用变化的响应更敏感.不能简单地将不同土地利用方式浅层表土养分的研究结论外推到深层底土,应重视土地利用变化引起的底土养分( 尤其是有效态和中、微量元素) 的演变趋势.

以石灰性潮土为对象,通过盆栽试验研究温度和磷肥对小麦苗期生长和土壤无机磷形态转化的影响.结果表明:温度和磷肥是影响小麦生长的重要因子,但二者交互作用影响不显著.温度对小麦生长的影响大于施用磷肥,15℃是小麦苗期的适宜生长温度.与不施磷肥(-P)处理相比,5℃下,施磷肥(+P)处理显著促进了小麦生长,小麦地上部、根部生物量分别提高18.2％、33.3％,地上部、根部磷素积累量分别提高30.6％、13.3％,根冠比、株高、分蘖、根系活力分别提高3.5％、10.0％、10.5％、70.3％;15℃下,施用磷肥对小麦生物量、分蘖影响不显著,但小麦地上部、根部磷素积累量分别提高32.3％、23.8％,根冠比、株高、根系活力分别提高15.6％、2.5％、32.8％;25 ℃下施用磷肥对小麦生长没有促进作用.3种温度下,施磷能显著增加各处理土壤有效磷(Olsen-P)、二钙磷(Ca2-P)、八钙磷(Ca8-P)、铝磷(Al-P)和铁磷(Fe-P)含量.-P和+P处理下,温度对Ca2-P含量影响不显著,对Olsen-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P含量影响显著.Ca8-P、Fe-P含量表现为5℃＞15℃＞25℃;Al-P含量表现为25C＞15℃＞5℃.小麦苗期可以吸收利用根际土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P,而Al-P、Fe-P对小麦的有效性明显低于Ca2-P、Ca8-P.各处理pH、闭蓄态磷(O-P)和十钙磷(Ca10-P)差异不显著.总之,温度主要通过影响小麦生长来影响磷素吸收,低温下施用磷肥能显著促进小麦生长,高温能加速石灰性土壤有效磷的固定,施磷能缓解这一过程.

为了探讨大兴安岭重度火烧迹地恢复后土壤不同磷形态含量、解磷细菌群落结构的差异及两者之间的关系,以人工恢复(樟子松人工林、落叶松人工林)、人工促进天然恢复(次生林)以及天然恢复(天然次生林)的林地土壤为研究对象,采用Sui等修正的Hedley磷素分级法对根际土壤和0～10、10～ 20 cm非根际土壤进行磷素分级测定,并用高通量测序法得到土壤解磷细菌种群丰度.结果 表明:0～10 cm非根际土壤水溶性磷(H2O-Pi)、碳酸氢钠无机磷(NaHCO3-Pi)、碳酸氢钠有机磷(NaHCO3-Pi)及根际土壤NaHCO3-Po含量表现为落叶松人工林＞樟子松人工林＞天然次生林＞次生林.10～20 cm非根际土壤H2O-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po及根际土壤H2O-Pi、NaHCO3-Pi含量表现为落叶松人工林＞樟子松人工林＞次生林＞天然次生林.不同林分根际与非根际土壤H2O-Pi、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po含量的比值(R/S)均大于1.中等活性氢氧化钠磷(NaOH-P)包括氢氧化钠无机磷(NaOH-Pi)和氢氧化钠有机磷(NaOH-Po).在0～10 cm非根际土壤及根际土壤中NaOH-P含量表现为落叶松人工林＞天然次生林＞次生林＞樟子松人工林,在10～20 cm非根际土壤中表现为落叶松人工林＞樟子松人工林＞次生林＞天然次生林.土壤NaOH-P存在明显的根际效应.酸溶性磷(HCl-P)包括酸溶性无机磷(HCl-Pi)和酸溶性有机磷(HCl-Po).在0～10 cm非根际土壤中HCl-P含量表现为落叶松人工林＞天然次生林＞樟子松人工林＞次生林,在10～20 cm非根际及根际土壤中表现为落叶松人工林＞樟子松人工林＞天然次生林＞次生林.土壤残留磷(residual-P)含量对林地恢复方式不敏感.各林分土壤主要解磷细菌均为慢生根瘤菌属、链霉菌属、伯克霍尔德菌属和芽孢杆菌属.樟子松人工林和落叶松人工林土壤解磷细菌丰度显著高于次生林和天然次生林.冗余分析表明,解磷细菌与不同磷形态之间相关性各异.在现阶段来看,人工恢复更有利于提高土壤磷的有效性和增加解磷细菌的丰度.

以攀西地区抛荒地、玉米连作、西葫芦-玉米轮作、豌豆-玉米轮作下红壤耕层(0～20cm)和亚耕层(20～40 cm)土壤为研究对象,探讨玉米种植制度对红壤磷素形态及其有效性的影响.结果 表明:耕层土壤全磷、有效磷含量和磷素活化系数均高于亚耕层,以豌豆-玉米轮作土壤最高.4种种植制度下红壤磷素均以有机磷为主,在耕层中占全磷的57.8％～81.1％,在亚耕层中占74.3％～85.5％.除豌豆-玉米轮作外,其余3种种植制度下土壤磷组分均以氢氧化钠提取态磷(NaOH-P)为主;而有效性较高的水溶性磷(H2O-P)和碳酸氢钠提取态磷(NaHCO3-P)含量较低,在耕层中仅占全磷的0.3％～2.1％、在亚耕层中仅占1.7％～10.0％;两层土壤的盐酸提取态磷(HCl-P)含量均以豌豆-玉米轮作最高,与其他3种种植制度差异显著.相关分析表明,两层土壤的有效磷、碳酸氢钠提取态有机磷(NaHCO3-Po)、氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)、盐酸提取态无机磷(HCl-Pi)含量与土壤pH、阳离子交换量、铁氧化物、铝氧化物和土壤质地呈显著相关关系.说明攀西地区豌豆-玉米轮作是提高红壤磷素有效性的最优种植制度.