[发明专利]具备红壤磷素吸附解吸平衡效应的间作种植模式及其研究方法

说明书

本发明公开了具备红壤磷素吸附解吸平衡效应的间作种植模式及其研究方法，种植模式采用玉米和大豆作为间作作物，玉米：大豆的种植密度为1:1，玉米、大豆之间的行距为50cm，株距均为25cm，距边25cm，种植模式具有土壤磷缓冲能力，低磷水平下促进磷素大量解吸供植物吸收利用，高磷水平下促进磷素吸附有效减缓磷素的损失；本发明针对西南酸性红壤研究间作与施磷水平对土壤吸附和解吸平衡效应的影响，同时，以揭示间作和施磷水平下影响磷吸附和解吸的内在机制，为优化西南酸性红壤合理施磷，提高磷肥有效性提供科学依据。

技术领域

本发明属于环境效应领域，尤其涉及具备红壤磷素吸附解吸平衡效应的间作种植模式及其研究方法。

背景技术

磷作为植物生长发育必需三大营养元素之一，是限制作物生长的重要营养元素，也是引发水体污染的重要因素。磷素在土壤中的吸附与解吸特性是影响磷素迁移及其环境效应的主要机制之一。在我国农田土壤中，由于土壤对磷的吸附和固定能力较强，土壤磷有效性低，作物对磷肥的利用率较低，当季利用率仅为10％～25％。吸附/解吸通过制约土壤的养分供应能力进而影响植物对养分的吸收与利用，它对于土壤中养分的形态、有效性及其在环境中的迁移转化起到至关重要的作用。

前期研究表明，土壤pH、铁铝氧化物、钙、有机质、黏粒含量等均能影响土壤磷的吸附与解吸。土壤对磷的吸附解吸作用与土壤的物理化学性质具有显著相关性，如土壤pH值、黏粒含量和铁、铝氧化物以及有机质含量等。李寿田等研究表明，磷肥施入土壤后很快被土壤中表面粘粒吸附或与土壤中Fe、Al和Ca等生成难溶物。大部分磷施入土壤后会被土壤有机质、土壤黏粒以及不定形铁、铝氧化物等土壤矿物固定或吸附，大量磷素进入难溶性磷库，很难被植物利用。尤其在吸附性较强的酸性红壤中，由于红壤形成过程中铁、铝富集，无机磷以闭蓄态的Fe-P为主，占80％以上，而可溶态和有机磷不足20％，受铁、铝、锰等无机胶体固磷作用，磷肥利用率仅为10％左右。Zhang等通过研究5种不同质地潮土长期施肥后磷吸附解吸特征，发现黏粒、粉粒、有机质和游离铁氧化物是影响磷吸附的主要因素。Debicka等也证明砂质土壤中有机质是影响磷吸附解吸最重要的因素，土壤pH、钙等也都是影响磷吸附解吸的主要因素。Arai等研究也表明，影响土壤磷吸附的因素有pH值，黏土矿物的类型和数量，有机质和铁、铝氧化物含量等。闫金龙等通过选择性去除土壤组分的方法探讨土壤有机质、铁氧化物对磷吸附-解吸的影响，证实土游离铁氧化物是决定磷吸附和解吸的重要因素，而有机质对土磷吸附影响较小。此外，不同土壤颗粒组成、不同土壤黏粒含、以及不同土壤类型的磷素吸附与解吸变化特性均有显著差异。

关于土壤磷素吸附和解吸的研究主要集中在不同土壤类型、土地利用方式、不同施肥处理、生物炭及外源物质添加等等方面。马良等研究表明，在砖红壤和水稻土中，磷的吸附量和解吸量均随pH的升高而降低。李际会等研究发现，土壤添加生物炭后干扰土壤铁铝氧化物对磷的吸附，从而减少土壤对磷的吸附。龚振平等研究表明，秸秆还田与施磷量均显著影响黑土对磷的吸附与解吸特性，随施磷量增加，土壤对磷的吸附能力均逐渐降低，而土壤中磷的解吸量和解吸率均逐渐增加。王琼等长期有机无机配施可显著增加SOM和土壤中磷素累积，降低土壤对磷的吸附能力，增加土壤对磷的解吸，提高土壤磷的有效性。夏建文等研究证实长期施用有机肥能减少土壤对磷的吸附，与长期施用化肥相比，土壤新吸附的磷也更容易解吸。

在低磷水平下磷素的解吸比吸附更重要，而高磷水平下磷素的吸附更加关键。前期研究大多关注单一因素对磷吸附和解吸的影响，且主要通过简单相关分析比较吸附解吸特征参数与土壤性质之间的关系。间作促进磷素吸收利用已经被大量报道，但对土壤磷吸附解吸的平衡效应鲜见报道，尤其是间作和施磷条件下磷素吸附解吸的内在机制尚不清楚。

发明内容

本发明的目的是提供具备红壤磷素吸附解吸平衡效应的间作种植模式及其研究方法，能揭示间作和施磷条件下磷素吸附解吸的内在机制。