长江中下游小麦产量、土壤酶活性及微生物群落结构对磷肥减施的响应
磷量,麦区,1材料与方法,1研究区概况,2试验设计,3样品采集与分析,4数据统计分析,2结果与分析,1小麦产量,2土壤化学性质,3土壤酶活性,4微生物群落组成,3讨论,4结论
陈 露,王秀斌,朱瑞利,毛琳琳,孙静文(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081)
磷是作物生长必需的大量营养元素。然而,在农业生态系统中磷的限制是一个全球性的问题[1]。为维持作物产量,在农业生产中常大量施用磷肥。但是大部分的磷素会被土壤吸附固定,无法被作物吸收利用,当季磷肥利用率只有10%~25%[2],过低的磷肥利用率会导致土壤磷素的累积[3–4]。而当土壤中累积的磷素超过一定值时,会随雨水或灌溉向水体移动,增加了水体富营养化风险[5],同时也造成不可再生磷矿资源的浪费[6]。可见,合理减施磷肥对维持农田生态系统可持续发展和避免有限磷矿资源的浪费具有重要意义。
土壤酶在土壤养分循环中具有重要作用,是评价土壤质量的重要指标之一,其中磷酸酶在土壤磷循环过程中起着重要作用[7]。土壤有机磷占土壤总磷库的30%~80%[8],磷酸酶可以将有机磷矿化为有效磷。磷脂脂肪酸是所有生物细胞膜的重要组成部分,不仅作为微生物丰度和组成的生物指标,而且也是评价土壤质量的重要指标之一[9]。Samaddar等[10]在水稻土上研究表明,磷肥减施会显著改变土壤微生物群落结构,而Shi等[11]在潮土上研究表明,磷肥减施并不影响土壤微生物群落结构。可见,磷肥减施对土壤微生物群落结构的影响存在不确定性。溶磷微生物广泛分布于土壤,是一类能够溶解土壤难溶磷、减少磷素固定的微生物类群,是廉价的、环保的土壤磷活化生物措施[12–13]。施用解磷菌剂可活化土壤难溶性磷,增加土壤有效磷含量,提高作物对磷肥的利用[14]。目前种肥同播技术在国内外也得到了广泛的应用,可有效解决农户对磷肥施用量把握不准的问题,提高磷肥利用率[15]。
作物产量先随磷肥用量的增加而增加,但当超过一定量时,产量不再增加甚至减产[16-17]。马琴等[18]研究发现,在陕西黑垆土上磷肥减施3年玉米产量均无显著性差异,而土壤有效磷含量显著降低。宋书会[19]的研究表明,在黑龙江黑土上磷肥减施5年,玉米产量均无显著性差异,土壤有效磷含量从第三年开始显著降低。小麦是我国三大粮食作物之一,长江流域是其主要生产区之一,其安全生产对保障我国粮食安全具有重要地位。王旭等[20]研究表明,与20世纪80年代初相比,长江中下游小麦磷肥农学效率下降了6.2%。陈善荣等[21]在2016—2019年分析长江流域的水质变化,发现总磷对长江流域水污染的贡献率最大,且农业面源污染是河流中总磷主要来源之一。目前,关于种肥同播下磷肥减施对长江中下游地区土壤酶活性及微生物群落结构的影响研究相对较少 ......
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