再生农业水化学能对砒砂岩养分激活效应　

摘要：本文从常见的环境因素水分出发，研究了在不同干湿环境下砒砂岩中N、P、K营养元素释放及激活的机理。结果表明，水分在活化土壤元素时有着积极的作用，长期干燥和干湿交替条件下，全氮、有效磷和速效钾含量在培养的210d中元素吸收与释放并存，但整体呈增加趋势；在长期水淹条件下，全氮和速效钾含量在培养的210d中整体呈增加趋势，但有效磷含量下降。本文研究结果可为水在再生农业中的应用研究提供参考。

关键词：水分；砒砂岩；再生农业；全氮；有效磷；速效钾；养分激活

再生农业是指利用自然界自我治疗和修复的能力来重建土壤健康、增加植物抗性，使农业自然资源不断再生利用。目前，再生农业措施主要有覆盖作物、多种作物轮作、轮牧、免耕或使用堆肥、粪肥、天然肥料和改良剂（不用有机方法中禁止的合成物质）等。这种生产形式具有高度的内在经济和生物稳定性，对农场或耕地以外的环境影响最小。土体养分元素的激活已成为土地工程领域的研究热点，其在提高养分利用率、减少环境污染和劳动力投入等方面较普通肥料具有明显的优势[1-2]。因此，如何利用自然界已存在的介质对土体养分元素进行激活，从而达到再生农业的目的，是亟待解决的问题。本文从常见的环境因素水分出发，研究在不同干湿环境下砒砂岩中N、P、K营养元素释放及激活的机理。为了不使用农药和其他农用化学品，力图在最少依赖不可更新资源的转化过程中，为日益增长的人口提供食物。

1材料与方法

1.1试验设计

供试土壤选择砒砂岩，风干过2mm筛，将10次样品独立装瓶，每个烧杯装样品200g。试验设置长期干燥、长期水淹和干湿交替等3个处理，每个处理设3个重复。长期干燥处理条件下，所有土样在烘箱内进行培养，温度设置为40℃；长期水淹处理条件下，所有土样在实验室常温下培养，水面维持高于土样2cm，将烧杯蒙上保鲜膜，减少蒸发，保持土样处于饱和厌氧环境，每天记录温度；干湿交替处理条件下，所有土样水淹与干燥培养时间各为总培养时间的1/2，干燥培养在烘箱内进行，水淹在实验室内进行。

1.2指标测定

前6次每隔15d取样1次，后4次每隔30d取样1次。取回来的土样分别过1mm筛和0.149mm筛，过1mm筛的土用来测定土壤有效磷和速效钾含量，过0.149mm筛的土样用来测土壤全氮含量。测定方法依据鲍士旦[3]主编的第三版《土壤农化分析》土壤有效磷的测定方法,为0.5mol/LNaHCO3浸提比色法；土壤速效钾的测定方法为NH4Ac浸提火焰光度法；土壤全氮测定方法为半微量凯氏法。

1.3数据处理

数据处理与绘图均采用Excel2020。

2结果与分析

2.1全氮含量变化

由图1可知，砒砂岩在长期干燥处理下全氮含量在前45d呈增加趋势，而在45~75d呈降低趋势，75~150d呈先增加后减少趋势。最低值出现在第15天，为0.16g/kg；最高值出现在第120天，为0.21g/kg，较第15天增加了23.8%。长期干燥对土壤氮素矿化有着重要影响[4-5]，本研究中砒砂岩含量随着干燥时间的增加而升高，其原因可能是长期干燥增加了氨态氮、硝态氮及游离氨基酸的含量，从而使土壤中全氮含量增加。长期淹水下，在15~75d时，全氮由0.17g/kg增加至0.21g/kg，出现了释放；但是在75~180d，由0.21g/kg降低至0.18g/kg，在第210天又开始增加。由此可知，水淹下全氮呈现出阶段性的增加与降低。淹水会导致土壤氮素损失增强，主要是因为氮素的反硝化脱氮损失[6]。干湿交替下，全氮含量在前45d出现降低，45~90d升高，90~150d降低，150~210d升高。最低点出现在第45、120、150天，为0.17g/kg；最高值出现在第210天，为0.21g/kg。

2.2有效磷含量变化

由图2可知，砒砂岩在长期干燥下，有效磷含量在培养初期第15天时含量最低，为5.7mg/kg；第120天时，达到最大值为7.4mg/kg，增加29.8%，在此期间有磷的释放；而后有效磷含量开始降低，第210天为6.9mg/kg。长期干燥下有效磷吸收与释放并存，但总体表现为增加趋势。砒砂岩在长期水淹下，有效磷呈现降低的趋势，培养初期第15天时为8.2mg/kg；培养末期第210天时为5.4mg/kg，降低了34.1%。砒砂岩在干湿交替下，有效磷含量最低值出现在培养的第60天为6.5mg/kg；最高值出现在培养的第90天，为8.3mg/kg；干湿交替期间既有磷的吸收也有磷的释放。干湿交替下，土壤中的磷素会被释放出来，其化学形态变得活泼[7]，从而使土壤中有效磷的含量增加。

2.3速效钾含量变化

由图3可知，砒砂岩在长期干燥下，速效钾含量呈增加的趋势，在培养初期第15天为112mg/kg，培养末期第210天时为151mg/kg，增加了34.8%。砒砂岩在长期水淹下，速效钾含量总体呈增加的趋势，最低值出现在培养初期第15天，为109mg/kg；最大值出现在培养点的第60天，为131mg/kg，增加了20.2%；但在培养末期第210天为125mg/kg，与培养初期第15天相比，增加了14.7%。砒砂岩在干湿交替下，速效钾含量呈现出先增加后减少的趋势，在培养初期第15天为126mg/kg；但是在培养的第45天，为143mg/kg，增加了13.5%；而后开始减少。可能是由于钾被还原，亚铁、亚锰相对较多，置换出土壤吸附的钾离子，造成钾离子活化[8]，从而导致土壤速效钾含量增高。李梦寻等[9]以北京褐土为研究对象，发现恒湿时土壤速效钾含量较高，其随着干湿交替频率的增加也可能会有所增加。

3结论

本研究发现，水分对活化土壤元素有着积极的作用。砒砂岩在长期干燥和干湿交替条件下，全氮、有效磷和速效钾含量在培养的210d中元素吸收与释放并存，但整体呈增加趋势；在长期水淹条件下，全氮和速效钾含量在培养的210d整体呈增加趋势，但有效磷含量下降。

作者：程杰 单位：陕西省土地工程建设集团有限责任公司

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