草酸和腐殖酸對蔬菜保護地土壤磷素活化效果研究

姜佰文，姜佳琦，陳曉武，魏士梅，權明順，關麗麗

（1.東北農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030；2.阿城區(qū)農業(yè)技術推廣中心，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養(yǎng)元素，但我國多數土壤缺磷，加之磷肥資源短缺，磷肥易被土壤固定，導致利用率低。蔬菜保護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，有效提高作物對土壤難溶態(tài)磷的吸收利用能力，是當前值得關注的課題。

目前，低分子質量有機酸活化土壤中磷的作用及機理已經有大量研究，但主要集中在檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等有機酸在養(yǎng)分活化方面的作用，且研究結果多為原始土壤類型為褐土、潮土的地區(qū)，對黑土區(qū)蔬菜保護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年的保護地土壤為對象，通過研究蔬菜保護地（0～20 cm）磷素的活化，探究草酸、腐殖酸對Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Al-P、Fe-P、O-P的活化效果，為更好地認識和評價有機酸在活化黑土區(qū)土壤磷中的重要作用、挖掘土壤潛在肥力提供理論依據。

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，帶回進行室內培養(yǎng)。

供試試劑：草酸（Oxalic acid）分析純試劑、腐殖酸（工業(yè)級）。

1.2 試驗設計

室內培養(yǎng)試驗于2011年5月進行。將25年的耕層土壤作為室內培養(yǎng)試驗材料，取21個1 L廣口瓶，每個廣口瓶中放入500 g 2 mm經高壓滅菌的土樣，將分別溶于300 mL無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。

本試驗設7個處理，每個處理均3次重復，隨機排放在培養(yǎng)箱中。具體方案如下：CK，未加入有機酸；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)時間分別為5、10、20、30、45、60 d。

1.3 數據分析

參照《土壤農業(yè)化學分析方法》[12]，用Microsoft Office Excel 2003軟件完成全部數據處理。

2 結果與分析

2.1 有機酸對蔬菜保護地Ca2 -P動態(tài)變化的影響

結果見圖1。

圖1 不同用量草酸、腐殖酸對土壤Ca2 -P動態(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含量基本無明顯變化，之后隨著培養(yǎng)時間的延長，Ca2-P含量逐漸增加，這可能是由于隨著時間的延長，土壤酸度增加使Ca2-P部分溶解的結果，在培養(yǎng)30 d時出現峰值，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時達到最高值，由此可以看出，隨著草酸濃度的增加，對Ca2-P的活化作用也明顯增強；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，Ca2-P含量并無明顯的提高。

2.2 有機酸對蔬菜保護地Ca8 -P動態(tài)變化的影響

由圖2可知，除10 g/500 g土（處理3）外，其他各處理在整個培養(yǎng)期間的變化趨勢基本相同。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Ca8-P的活化作用越強；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，對Ca8-P含量并無明顯影響，均在培養(yǎng)20 d時達到最低值，之后略有升高，在培養(yǎng)45 d達到最高并基本保持穩(wěn)定。

圖2 不同用量草酸、腐殖酸對土壤Ca8 -P動態(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 有機酸對蔬菜保護地Ca10 -P動態(tài)變化的影響

由圖3可知，各處理在整個培養(yǎng)期間，在10天和45 d出現兩次較明顯的峰值。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時達到最低值，由此可以看出，增加草酸的濃度并不能提高對Ca10-P的活化作用；不同濃度腐殖酸處理對Ca10-P含量并無明顯影響。

圖3 不同用量草酸、腐殖酸對土壤Ca10 -P動態(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 有機酸對蔬菜保護地Al-P動態(tài)變化的影響

由圖4可知，各處理在整個培養(yǎng)期間變化趨勢基本相同，均在10 d達到最高值，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時達到最高值，由此可以看出，隨著草酸濃度的增加，對Al-P的活化作用有一定的增強；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，Al-P含量并無明顯的提高，在培養(yǎng)10 d達到最高值，培養(yǎng)30 d達到最低值，之后基本保持穩(wěn)定。

2.5 有機酸對蔬菜保護地Fe-P動態(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，Fe-P含量逐漸升高，培養(yǎng)45 d達到最高值之后有所下降，其中草酸濃度越高，Fe-P含量越低，由此可以看出，增加草酸的濃度并不能提高對Fe-P的活化作用；不同濃度腐殖酸處理隨濃度的增加，Fe-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，總體來說隨著培養(yǎng)時間的延長，10 g/500 g土濃度的腐殖酸對Fe-P的活化效果較好。

圖4 不同用量草酸、腐殖酸對土壤Al-P動態(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、腐殖酸對土壤Fe-P動態(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 有機酸對蔬菜保護地O-P動態(tài)變化的影響

由圖6可知，各處理在整個培養(yǎng)期間O-P含量有較大波動性，這可能是由于培養(yǎng)期間，土壤酸化導致不同形態(tài)的無機磷被活化釋放出來。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出現峰值，之后整體呈下降趨勢，由此可以看出，0～20 d內增加草酸濃度，對O-P的活化作用明顯增強；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、腐殖酸對土壤O-P動態(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 討論與結論

試驗結果表明，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；同時，草酸可以活化土壤中有效性較低的Al-P、Fe-P和Ca10-P，這一現象可能是由于草酸能促進難溶態(tài)無機磷的轉化，有效使無機磷和有機磷之間保持動態(tài)平衡[13]。

草酸、腐殖酸在活化以Ca-P為主的石灰性黑土中，其活化能力與有機酸濃度、有效磷含量呈正相關，能明顯促進土壤磷的釋放。同時，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)無機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?？傮w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。

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