姜佰文，姜佳琦，陳曉武，魏士梅，權(quán)明順，關(guān)麗麗

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030；2.阿城區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，哈爾濱 150300）

磷不僅是植物體中許多重要化合物的組成成分，而且是園藝作物一生中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素，但我國(guó)多數(shù)土壤缺磷，加之磷肥資源短缺，磷肥易被土壤固定，導(dǎo)致利用率低。蔬菜保護(hù)地土壤中全磷含量雖然較高，但大多是以難溶態(tài)存在，作物很難吸收利用這部分磷素[1-6]。如何挖掘土壤的潛在肥力，有效提高作物對(duì)土壤難溶態(tài)磷的吸收利用能力，是當(dāng)前值得關(guān)注的課題。

目前，低分子質(zhì)量有機(jī)酸活化土壤中磷的作用及機(jī)理已經(jīng)有大量研究，但主要集中在檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等有機(jī)酸在養(yǎng)分活化方面的作用，且研究結(jié)果多為原始土壤類型為褐土、潮土的地區(qū)，對(duì)黑土區(qū)蔬菜保護(hù)地磷素有效化的研究較少[7-11]。本研究以哈爾濱市阿城區(qū)種植年限為25年的保護(hù)地土壤為對(duì)象，通過研究蔬菜保護(hù)地（0～20 cm）磷素的活化，探究草酸、腐殖酸對(duì)Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Al-P、Fe-P、O-P的活化效果，為更好地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)有機(jī)酸在活化黑土區(qū)土壤磷中的重要作用、挖掘土壤潛在肥力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤：2011年5月初，選取哈爾濱市阿城區(qū)種植年限為25年的塑料大棚土壤，在耕層土壤（0～20 cm）按S形多點(diǎn)取樣法，采取合適濕度的原狀土柱樣品（10 cm×10 cm×20 cm），裝袋，帶回進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)。

供試試劑：草酸（Oxalic acid）分析純?cè)噭⒏乘幔üI(yè)級(jí)）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)于2011年5月進(jìn)行。將25年的耕層土壤作為室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)材料，取21個(gè)1 L廣口瓶，每個(gè)廣口瓶中放入500 g 2 mm經(jīng)高壓滅菌的土樣，將分別溶于300 mL無(wú)菌蒸餾水后不同用量的草酸、腐殖酸加入到廣口瓶中，密封培養(yǎng)，取出晾干后過1 mm、0.15 mm篩備用。

本試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，每個(gè)處理均3次重復(fù)，隨機(jī)排放在培養(yǎng)箱中。具體方案如下：CK，未加入有機(jī)酸；處理1、處理2和處理3分別用草酸2.5 g/500 g土、5 g/500 g土、10 g/500 g土；處理4、處理5和處理6分別用腐植酸2.5 g/500 g土、5 g/500 g土、10 g/500 g土，培養(yǎng)時(shí)間分別為5、10、20、30、45、60 d。

1.3 數(shù)據(jù)分析

參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[12]，用Microsoft Office Excel 2003軟件完成全部數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)酸對(duì)蔬菜保護(hù)地Ca2 -P動(dòng)態(tài)變化的影響

結(jié)果見圖1。

圖1 不同用量草酸、腐殖酸對(duì)土壤Ca2 -P動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.1 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Ca2 -P in soil

由圖1可知，各處理在培養(yǎng)前10 d Ca2-P含量基本無(wú)明顯變化，之后隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，Ca2-P含量逐漸增加，這可能是由于隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤酸度增加使Ca2-P部分溶解的結(jié)果，在培養(yǎng)30 d時(shí)出現(xiàn)峰值，之后略有下降，45 d以后基本趨于平穩(wěn)，在培養(yǎng)60 d時(shí)可保持較高含量。

不同濃度草酸處理隨濃度的增加，Ca2-P含量有明顯提高，其中10 g/500 g土濃度的草酸處理變化明顯高于2.5 g/500 g土、5 g/500 g土濃度的草酸處理，且在培養(yǎng)60 d時(shí)達(dá)到最高值，由此可以看出，隨著草酸濃度的增加，對(duì)Ca2-P的活化作用也明顯增強(qiáng)；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，Ca2-P含量并無(wú)明顯的提高。

2.2 有機(jī)酸對(duì)蔬菜保護(hù)地Ca8 -P動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖2可知，除10 g/500 g土（處理3）外，其他各處理在整個(gè)培養(yǎng)期間的變化趨勢(shì)基本相同。不同濃度草酸處理隨著濃度的增加，Ca8-P含量均可在培養(yǎng)60 d可達(dá)到較高水平，其中10 g/500 g土濃度的草酸處理在培養(yǎng)10 d以后，Ca8-P含量有大幅度提升，在培養(yǎng)20 d以后含量明顯高于2.5 g/500 g土、5 g/500 g土濃度的草酸處理，由此可以看出，草酸濃度越高，對(duì)Ca8-P的活化作用越強(qiáng)；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，對(duì)Ca8-P含量并無(wú)明顯影響，均在培養(yǎng)20 d時(shí)達(dá)到最低值，之后略有升高，在培養(yǎng)45 d達(dá)到最高并基本保持穩(wěn)定。

圖2 不同用量草酸、腐殖酸對(duì)土壤Ca8 -P動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.2 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Ca8 -P in soil

2.3 有機(jī)酸對(duì)蔬菜保護(hù)地Ca10 -P動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖3可知，各處理在整個(gè)培養(yǎng)期間，在10天和45 d出現(xiàn)兩次較明顯的峰值。不同濃度草酸處理隨濃度的增加，Ca10-P含量有明顯降低，且在培養(yǎng)5 d時(shí)達(dá)到最低值，由此可以看出，增加草酸的濃度并不能提高對(duì)Ca10-P的活化作用；不同濃度腐殖酸處理對(duì)Ca10-P含量并無(wú)明顯影響。

圖3 不同用量草酸、腐殖酸對(duì)土壤Ca10 -P動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.3 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Ca10 -P in soil

2.4 有機(jī)酸對(duì)蔬菜保護(hù)地Al-P動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖4可知，各處理在整個(gè)培養(yǎng)期間變化趨勢(shì)基本相同，均在10 d達(dá)到最高值，之后Al-P含量持續(xù)降低，培養(yǎng)30 d后含量略有升高并基本保持穩(wěn)定。不同濃度草酸處理隨濃度的增加，Al-P含量有明顯提高，其中10 g/500 g土濃度的草酸處理，在培養(yǎng)5 d以后，變化明顯高于2.5 g/500 g土、5 g/500 g土濃度的草酸處理，且在培養(yǎng)10 d時(shí)達(dá)到最高值，由此可以看出，隨著草酸濃度的增加，對(duì)Al-P的活化作用有一定的增強(qiáng)；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，Al-P含量并無(wú)明顯的提高，在培養(yǎng)10 d達(dá)到最高值，培養(yǎng)30 d達(dá)到最低值，之后基本保持穩(wěn)定。

2.5 有機(jī)酸對(duì)蔬菜保護(hù)地Fe-P動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖5可知，不同濃度草酸處理隨濃度的增加，F(xiàn)e-P含量逐漸升高，培養(yǎng)45 d達(dá)到最高值之后有所下降，其中草酸濃度越高，F(xiàn)e-P含量越低，由此可以看出，增加草酸的濃度并不能提高對(duì)Fe-P的活化作用；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，F(xiàn)e-P含量略有上升，其中10 g/500 g土濃度的腐殖酸處理在45 d出現(xiàn)明顯峰值，之后有所回落，2.5 g/500 g土、5 g/500 g土濃度的腐殖酸處理在培養(yǎng)30 d后Fe-P含量呈下降趨勢(shì)，總體來說隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，10 g/500 g土濃度的腐殖酸對(duì)Fe-P的活化效果較好。

圖4 不同用量草酸、腐殖酸對(duì)土壤Al-P動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.4 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Al-P in soil

圖5 不同用量草酸、腐殖酸對(duì)土壤Fe-P動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.5 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of Fe-P in soil

2.6 有機(jī)酸對(duì)蔬菜保護(hù)地O-P動(dòng)態(tài)變化的影響

由圖6可知，各處理在整個(gè)培養(yǎng)期間O-P含量有較大波動(dòng)性，這可能是由于培養(yǎng)期間，土壤酸化導(dǎo)致不同形態(tài)的無(wú)機(jī)磷被活化釋放出來。不同濃度草酸處理隨濃度的增加，O-P含量有明顯提高，其中10 g/500 g土、5 g/500 g土濃度的草酸處理變化明顯高于2.5 g/500 g土濃度的草酸處理，分別在培養(yǎng)5 d、20 d出現(xiàn)峰值，之后整體呈下降趨勢(shì)，由此可以看出，0～20 d內(nèi)增加草酸濃度，對(duì)O-P的活化作用明顯增強(qiáng)；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，O-P含量有一定程度的降低，培養(yǎng)45 d達(dá)到最低值，之后略有回升且保持穩(wěn)定，由此可以看出增加腐殖酸濃度并不能起到明顯活化O-P的作用。

圖6 不同用量草酸、腐殖酸對(duì)土壤O-P動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.6 Effect of different amount of oxalic acid and humic acid on change of O-P in soil

3 討論與結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在以Ca-P為主的石灰性黑土中，土壤磷的固定顯著降低，這可能是由于草酸和腐殖酸有-COOH、-OH等功能基，它們可以通過這些功能基產(chǎn)生溶解作用，再通過與Ca2+等離子的螯合，使一些被束縛的磷素明顯得到釋放，并且其功能基的活化能力與草酸、腐殖酸的濃度及土壤中有效磷的含量呈正相關(guān)；同時(shí)，草酸可以活化土壤中有效性較低的Al-P、Fe-P和Ca10-P，這一現(xiàn)象可能是由于草酸能促進(jìn)難溶態(tài)無(wú)機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，有效使無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷之間保持動(dòng)態(tài)平衡[13]。

草酸、腐殖酸在活化以Ca-P為主的石灰性黑土中，其活化能力與有機(jī)酸濃度、有效磷含量呈正相關(guān)，能明顯促進(jìn)土壤磷的釋放。同時(shí)，草酸可以活化土壤中的Ca2-P和Ca8-P，及有效性較低的Ca10-P、Al-P和Fe-P，其中10 g/500 g土濃度的草酸處理的活化能力最大。供試土壤在不同濃度草酸、腐殖酸作用下，各形態(tài)無(wú)機(jī)磷均有不同程度的增加，其增加幅度Al-P＞Ca8-P＞Fe-P＞Ca2-P＞Ca10-P＞O-P。總體來說活化能力大小為草酸＞腐殖酸，并且隨著濃度的增加效果更加明顯。

[1]廖康,張乃明,孟麗霞,等.有機(jī)酸對(duì)紅壤磷素活化影響因素研究[J].土壤通報(bào),2010,41(5):1091-1093.

[2]劉麗,梁成華,王琦,等.長(zhǎng)期不同施肥處理蔬菜保護(hù)地土壤磷素釋放特征的研究[J].土壤通報(bào),2009,40(3):594-599.

[3]劉麗,梁成華,王琦,等.低分子量有機(jī)酸對(duì)土壤磷活化影響的研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2009,15(3):593-600.

[4]梁玉英,黃益宗,孟凡喬,等.有機(jī)酸對(duì)菜地土壤磷素活化的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(5):1171-1176.

[5]高妍,姜佰文.不同年限黑土型蔬菜保護(hù)地磷素狀況及有效化的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[6]孫桂芳,金繼運(yùn),王玲莉,等.低分子量有機(jī)酸類物質(zhì)對(duì)紅壤和黑土磷有效性的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2010,16(6):1426-1432.

[7]崔正中,尹云鋒,韓芳.利用32P示蹤技術(shù)研究土壤磷素活性劑對(duì)大豆吸收土壤和肥料磷素量的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001(2):129-133.

[8]薛延豐,趙會(huì)杰,李奕林.低分子量有機(jī)酸對(duì)石灰性潮土無(wú)機(jī)磷形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響[J].土壤通報(bào),2004,25(6):499-452.

[9]劉建玲,張福鎖,楊?yuàn)^翮.北方耕地和蔬菜保護(hù)地土壤磷素狀況研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2000,6(2):179-186.

[10]王樹起,韓曉增,李曉慧,等.低分子量有機(jī)酸對(duì)黑土無(wú)機(jī)磷動(dòng)態(tài)變化的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,25(4):763-768.

[11]Zhang Zhiming,Simard R R,Lafond,et al.Changes in phosphorus fractions of a humic gleysol as influenced by cropping systems and nutrient sources[J].Canadian Journal of Soil Science,2001,81(2):175-183

[12]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.

[13]張迪,魏自民，李淑芹,等.生物有機(jī)肥對(duì)土壤中磷的吸附和解吸特性的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005(5):31-35.