输入生物质炭条件下新疆灰漠土磷素转化特征与增效机理研究

Gray desert soil is the typical calcareous soil in Xinjiang, so phosphorus fertilizer utilization was extremely low .How to improve P fertilizer utilization is more and more concerned by scientists. Biochar could enhance the cropping yield and improve the phosphorus utilization efficiency on acid soil. However, the influence of biochar applied on phosphorus utilization of alkaline calcareous soil was not clear.Pre- experments showed that plants could absorb more phoshorus after biochar applied on gray desert soil. Applicant believes that biochar applied could effect on P transformed and improving P fertilizer utilization on gray desert soil.In the present project, based on indoor simulation trials，using biochar from cotton stalk, the characters of phosphorus adsorption and desorption on soil, phosphorus exchanging capacity of biochar and the influence of biochar's physical and chemical character on phosphorus conversation in soil will be evaluated. Furthermore, taken gray desert soil-cotton cropping system as research object， some advanced methods including Isotope tracer technology, DGGE-PCR and Biolog will be applied to explore the soil phosphorus transformed through pots and field trials,and it's possible microbiological mechanism is explored. The study could lay the foundation for biochar applied and phosphorus fertilizer utilization efficiency improved on gray desert soil in Xinjiang.

新疆灰漠土是典型石灰性土壤，磷肥当季利用率较低，如何提高其有效性一直为研究者所关注。生物质炭具有独特的物理化学特性，施入酸性土壤能大幅度提高作物的产量和磷肥利用率，而生物质炭输入石灰性土壤对磷素有效性的影响并不明确。预备试验表明，施入生物质炭后灰漠土上作物磷素吸收大幅度增加；申请人认为生物质炭输入会影响灰漠土磷素转化，提高磷肥当季利用率。本项目以棉秆制备的生物质炭为试材，通过室内模拟的方法研究不同温度条件生产的生物质炭施入灰漠土后对土壤磷素吸附与解吸特征的影响，研究生物质炭交换土壤磷的潜力，评价生物质炭的物理化学特性对土壤磷有效性的影响；采用盆栽试验和田间试验的方式，以灰漠土-棉花体系为研究对象，利用32P示踪技术，DNA指纹技术及Biolog等方法，研究生物质炭输入对土壤磷素转化的影响，并探索其可能的微生物学机制。研究结果将为灰漠土磷肥利用率提高提供理论依据。

【目的】研究棉杆生物质炭对灰漠土、风沙灌淤土速效磷、钾的影响，麦秆生物质炭对土壤磷转化的作用；确定不同温度产生的生物质炭对土壤微生物数量、不同温度所产生的棉杆生物质炭对灰漠土速效磷及无机磷分组的影响，玉米不同部分吸收磷的影响。【方法】研究采用室内培养试验、盆栽试验及室内分析试验等方法探索不同剂量、不同温度、不同施肥条件下，生物炭对磷素的影响。【结果】其棉杆炭高剂量（2%）处理能明显提高两种土壤速效磷、速效钾（P<0.05），增加幅度分别为25.21-45.79%、10.24-28.05%、23.34-101.17%、38.95-62.36%；麦秆生物质处理在早期（0-30d）提高土壤速效磷，达到显著差异（P<0.05），但中后期速效磷含量较CK有所下降，可能早期有激活效应，中后期表现为固定效应； BC在培养后期明显提高土壤CEC（P<0.01），可能土壤的土壤保肥性有所提高；各生物碳处理随着培养时间的延续，培养早期，细菌数量均出现明显增加，但BC300处理增加幅度最大，真菌、放线菌的数量变化均有类似的现象；3种温度所产生的棉杆炭均能增加速效P，表现为BC450>BC300>BC600,Ca2-P与速效磷变化呈线性正相关，这说明Ca2-P是影响速效磷的主要因子；Fe-P与速效磷呈现极显著线性负相关（r=-0.58，p<0.01），说明Fe-P部分在炭的作用下转化为其他形态的P素，提高P的有效性；在无氮有磷的条件下，高剂量的生物炭（2.0%）的施入能明显提高玉米根部、茎秆、叶片、穗及植株全磷的含量（P<0.05）；在有氮有磷的条件下，生物炭的施入对茎秆、叶片、穗的磷含量无明显影响（P>0.05），但对根部吸收磷有明显影响（P<0.05）；随着施入量的增加，总量磷含量随之增加，与未添加生物炭比较，达到显著性差异（P<0.05）【结论】棉杆炭具有激活两种土壤速效磷、速效钾的效应，对土壤保肥能力有一定的影响；棉杆炭与麦秆炭对速效磷的影响有差异；同时不同温度碳化所产生的生物质炭所对土壤微生物有明显的影响；不同温度所产生的棉杆炭对土壤无机P的分组的影响有差别；生物炭的施入能加强玉米对土壤磷素的吸收。