P形式和分数的变化由于添加秸秆和秸秆生物炭在土壤种植庄稼的修订及其生物炭gydF4y2Ba
雪李gydF4y2Ba1、2、3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
李娜gydF4y2Ba
1 *gydF4y2Ba,gydF4y2Ba进锋杨gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2BaYan-Sen香gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba新王gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
Xiao-Ri汉gydF4y2Ba
1,4 *gydF4y2Ba
- 1gydF4y2Ba监控&试验站在东北地区玉米营养和施肥,农业部、沈阳农业大学土地与环境学院中国沈阳gydF4y2Ba
- 2gydF4y2Ba生物学系、健康和环境,制药和食品科学学院大学巴塞罗那,西班牙巴塞罗那gydF4y2Ba
- 3gydF4y2Ba营养、营养与食品安全研究所(INSA-UB),制药和食品科学学院大学巴塞罗那,西班牙巴塞罗那gydF4y2Ba
- 4gydF4y2Ba辽宁省生物炭工程技术研究中心,中国沈阳gydF4y2Ba
作品简介:gydF4y2Ba理解土壤P变换和作物吸收,有必要了解的长期替代矿物肥料用干草或生物炭对土壤属性和P形式。然而,大规模的影响连续干草或生物炭应用对土壤P P吸收的形式和分数和响应玉米在很大程度上是未知的。本研究的目的是调查干草的作用及其生物炭在P的变化形式和Hedley-P分数。gydF4y2Ba
方法:gydF4y2Ba五年的田间试验在棕壤是使用以下治疗:non-fertilizer (CK)、化肥(氮磷钾)、化肥+玉米秸秆(SNPK)和化肥+生物炭(CNPK)。空气分馏和31 P核磁共振光谱被用来确定化合物。gydF4y2Ba
结果和讨论:gydF4y2Ba最大的增加P吸收发生在CNPK治疗,特别是正磷酸盐和Resin-P,恰逢增加总无机P和Hedley-P分数。另一方面,总有机P积累被发现最高的SNPK治疗,就像总肌醇hexakisphosphate和正磷酸盐二元酸酯积累。治疗和SNPK CNPK显著增加磷酸腺苷和DNA。然而,NaHCO3-Pi之间没有发现差异和NaOH-Pi氮磷钾,SNPK, CNPK治疗。减少化肥和部分取代它与生物炭在棕壤可能增加作物磷吸收降解有机P形式和增加无机形式应用。gydF4y2Ba
1介绍gydF4y2Ba
磷(P)是植物生产力的一个主要限制因素和系统的生态平衡是至关重要的(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。然而,P是容易固定在土壤中,这是与土壤肥力的一个重要问题gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
这很好理解,在土壤中,P是通常分为无机或有机(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。P吸收由微生物和农作物受到不同P形式(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)。的技术gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR光谱通常用于获得关于土壤P(详细信息gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)。这是一个更好的方法比传统的分级方法检测动态变化的反映土壤P (gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。获取数据P形式和分数可以帮助更好的说明的生物周期P,以及P变化形式造成的土壤形成过程(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
生物炭是来源于生物质固体产品gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba热化学转换在缺氧条件下(gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)。生物炭具有大的表面积和独特的化学和物理性质(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba),可以提高土壤酶活性、微生物生物量碳(C)、氮(N)和P含量,土壤细菌和作物生产和质量(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba)。作物秸秆在土壤养分的重要来源(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba)。作物秸秆或生物炭纳入农业土壤可能是一个普遍和有效的策略对土壤肥力和植物生长(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba)。大多数的干草或生物炭的影响研究C封存,封存,减排进行了(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)。另一方面,土壤P的动态修改与干草或生物炭还没有被彻底调查。gydF4y2Ba
生物炭降低P固定在各种土壤和促进土壤活化土壤中不能直接满足P (gydF4y2Ba16gydF4y2Ba)。一些作者认为,生物炭的碳化过程可以促进磷的释放从木本植物残体的组织。充填工是最丰富的有机资源,当应用到字段(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba),改善土壤质量,微生物活性和土壤pH值和激活固定P (gydF4y2Ba18gydF4y2Ba)。多项研究表明,使用残留在田间秸秆可以增加土壤的速效磷和总磷含量(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba)。然而,应用秸秆低P比生物炭活化系数(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba),这增加了转换的有机土壤中P无机P (gydF4y2Ba21gydF4y2Ba)。许多研究表明,肥料种类和施肥实践改变土壤中磷的形态(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba)。然而,很少有研究调查的影响进行秸秆及其生物炭在P形式和分数。我们进行了一项为期五年的田间试验研究秸秆的作用,生物炭在土壤P动态变化中的应用。我们测量土壤P分数和使用空气分馏和形式gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR光谱学。本研究假设应用相结合的生物炭(玉米秸秆)和化肥会影响土壤Hedley-P分数和P形式不同矿物肥料。本研究的目标是1)确定的影响结合玉米秸秆与化肥(及其生物炭)在耕地土壤P形式和Hedley-P分数,和2)理解Hedley-P分数之间的关系,P的形式,由玉米和P吸收。gydF4y2Ba
2材料和方法gydF4y2Ba
2.1网站设计gydF4y2Ba
这项研究是在2013年4月在辽宁省的沈阳农业大学,中国,作为长期固定生物炭的一部分实验(40°48和123镑°33说的)。根据联合国粮农组织的分类,该地区土壤属于湿润概要文件(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba)。网站详细给出了气候李et al。(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba)。每个处理重复三次,情节面积是25.5米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(3.6米×7.0米)和治疗都是随机安排的。以下是最初的土壤的基本理化性质(CK0): 6.0土壤pH值,9.9 g公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba有机C、g 0.9公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba总氮(N), 112.65毫克公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Baalkali-hydrolyzable N, 16.30毫克公斤gydF4y2Ba1gydF4y2BaOlsen-P, 109.90毫克公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba钾(K), 1.25 g厘米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba有四个治疗:CK(没有化肥),氮磷钾:尿素N(46%) +过磷酸钙(5%,P) +氯化钾(42% K)肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾;和SNPK:玉米秸秆+氮磷钾复合肥。所有数据所示,CK控制治疗从2018年开始,CK0从2013年最初的土壤。3000公斤的表面密度公顷gydF4y2Ba1gydF4y2Ba年gydF4y2Ba1gydF4y2Ba生物炭应用。9000公斤的表面密度公顷gydF4y2Ba1gydF4y2Ba年gydF4y2Ba1gydF4y2Ba玉米秸秆,切成2 - 3厘米和应用,以及玉米秸秆收获作物。一年一度的表面密度N, P, K化肥195公斤公顷gydF4y2Ba1gydF4y2Ba39公斤哈哈gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,62公斤公顷gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,分别。玉米秸秆生物炭,和化肥每年播种前(2013年4月至2018年)和传播在土壤表面被耕种之前到0-20 cm土层旋耕机。玉米种植和收获的4、劳动力。试验地种植系统包括一个一年一度的春季作物的玉米在连续使用品种mongolia6531种植,种植密度60000株嗯gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。生物炭是由玉米秸秆和加热450 - 600°C的pH值为10.4,490年。0 g公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba总C, 14.4 g公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba总氮、8.5 g公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba总磷、14.08 g公斤gydF4y2Ba1gydF4y2Ba总K, 22.34米gydF4y2Ba2gydF4y2BaggydF4y2Ba1gydF4y2Ba比表面积,0.043厘米gydF4y2Ba3gydF4y2BaggydF4y2Ba1gydF4y2Ba孔隙体积、7.12 nm孔隙大小和灰分含量33.5%。总N, P, K C干草内容分别为0.96%,0.32%,0.72%,和42.08%,分别。gydF4y2Ba
2.2土壤样本gydF4y2Ba
所有治疗,土壤样本取自0-20厘米深度10月后收获。每个情节都有五个随机选择的点的土壤混合土样,自然风干,0.85毫米和0.15毫米筛子,筛分。gydF4y2Ba
2.3化学分析gydF4y2Ba
碱扩散法是用于确定可用的使用1.0摩尔L N在土壤中gydF4y2Ba1gydF4y2Ba氢氧化钠(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba)。Olsen-P测量使用molybdenum-antimony anti-colorimetric方法在0.5摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2Ba的NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba)。可用的K决心为1.0摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2BaNH的gydF4y2Ba4gydF4y2BaOAc(上海,中国)采用火焰光度法(gydF4y2Ba27gydF4y2Ba)。水的pH值:土壤混合物是2.5:1,根据雷磁PHS-3C型pH计来自中国。总P含量是决定使用氢氧化钠melting-molybdenum-barium比色法(gydF4y2Ba28gydF4y2Ba)。土壤C、N含量测定用元素分析仪(德国第三元素)。gydF4y2Ba
2.4测定磷分数gydF4y2Ba
在当前的研究中,Hedley-P分数分为7个土壤P分数基于之前的研究(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba)。(1)在50毫升螺旋帽离心管,土壤样本收集重约0.5克(0.15毫米)。这些样品是动摇了16 h和30毫升的去离子水和两个饱和gydF4y2Ba阴离子树脂膜。树脂膜被移除和动摇0.5摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2BaHCl溶液16 h。无机磷,贴上Resin-P,决心用钼蓝法。(2)土壤残留在离心机离心管在0°C 10分钟前25000克过滤和冲洗30毫升NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba。摇晃16 h后,解决方案是离心10分钟。上层清液是分为两个部分:一个贴上NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π(NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba提取无机P,主要吸附在土壤表面,和P的这一部分是有效的),和其他被冻结和离心机进行进一步分析。硫酸铵添加到其他部分和加热高压釜1 h - 121°C,产生NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba阿宝(NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba提取有机P,易于采集矿物和可以使用的植物在短期内)。(3)土壤与30毫升氢氧化钠洗过滤膜离心管。摇晃16 h后,样本为10分钟,过滤离心机。上层清液分为两部分;首先,0.9摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2BaHgydF4y2Ba2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba4gydF4y2Ba是补充道,然后冷冻离心机进行分析并贴上NaOH-Pi(无机P与氢氧化钠提取,化学吸附于土壤铁、铝化合物,和粘土颗粒表面的)。硫酸铵添加到其他部分在121°C热压处理过的1.5 h,贴上NaOH-Pt(氢氧化钠提取总P);NaOH-Po(有机P) = NaOH-Pt - NaOH-Pi。(4)土壤被通过一个过滤膜在离心管30毫升1摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2Ba盐酸。摇晃16 h后,样本为10分钟,过滤离心机。HCl-Pi,浮在表面的标记和分析。(5)大约10毫升的浓盐酸是添加到土壤残留样品并在水浴中加热10分钟80°C。治疗后5毫升的样品集中HCl,离心10分钟。是浮在表面的测试和标记HCl-Pt(盐酸提取总P)。HCl-P = HCl-Pt -HCl-Pi(6)集中的HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,5毫升被添加到土壤残留。样品是治疗HgydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba在360°C和消化几次。样品被动摇,过滤,留出一小段。上层清液被称为Residual-P。gydF4y2Ba表S1gydF4y2Ba显示了Hedley-P分数的回收率。gydF4y2Ba
2.5gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP核磁共振测量gydF4y2Ba
瑞士力量皇冠III力量- 500 mhz核磁共振仪器安装在吉林大学和沈阳农业大学被用来执行液态gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR光谱学的土壤样本(提取)(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba)。土壤样本进行预处理,通过大约3.00 g 2毫米筛成100毫升离心管和治疗用60毫升0.25摩尔L的混合物gydF4y2Ba1gydF4y2Ba氢氧化钠和0.05摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2BaNagydF4y2Ba2gydF4y2Ba水土比为20:1 EDTA萃取剂。混合后,样品被动摇了16 h在20°C在离心机(20°C, 10000克,20分钟)和上层的0.45微米过滤器过滤膜。少量的提取,约15毫升,冻结。溶解后的冻干样品1毫升0.25摩尔LgydF4y2Ba1gydF4y2Ba氢氧化钠,离心5分钟(4°C, 10000克),上层清液被移除。在被转移到5毫米NMR管进行分析,0.6毫升的上层清液处理0.05毫升的DgydF4y2Ba2gydF4y2Bao .消化5毫升后过滤提取与HgydF4y2Ba2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba4gydF4y2Ba-HClOgydF4y2Ba4gydF4y2Ba混合物,总提取土壤中P浓度使用ICP-OES决心。标准是磷酸的化学位移(85%)6 ppm (gydF4y2Ba32gydF4y2Ba),另一个山峰被分配到P形式基于上升实验结果和引用(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba)。虽然这些样本不是spin-lattice弛豫时间测量使用gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR,延迟时间估计使用P /(铁+锰)比这些提取物(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)。使用MestReC软件,核磁共振光谱绘制,计算积分和峰值区域。通过整合,我们也使用MestReNova软件(S.L. Mestrelab研究,Spain) to determine the relative proportion of each compound in the spectrum. We calculated the concentration of all compounds in each group from the total extracted P concentration and obtained relative proportion.
2.6统计分析gydF4y2Ba
SPSS 21.0(美国纽约阿蒙克的IBM公司)是用于统计分析。数据的算术方法与标准偏差。分析之前,数据检查方差同质性(列文的测试)和残余正常(Shapiro-Wilk测试)和在必要时改变日志或根。单向方差分析程序是用来测试不同施肥处理对土壤性质的影响和NaOH-EDTA P提取。确定P形式治疗之间的差异显著,最显著差异(LSD)测试使用(gydF4y2BaP
3结果与讨论gydF4y2Ba
3.1土壤特性的变化,P吸收,收益率gydF4y2Ba
一些研究发现,一些生物炭含有高浓度的碱阳离子,这可能会导致显著增加土壤pH值(gydF4y2Ba35gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba)。在我们的土壤,化肥明显减少土壤博士的结合玉米秸秆(及其生物炭)和化肥应用程序没有增加土壤pH值比初始土壤pH值(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。这意味着土壤pH值保持不变,玉米秸秆的组合(及其生物炭)和化学施肥在一定程度上减少了化肥的影响。土壤C总量显著增加与生物炭和化肥应用的结合,其次是玉米秸秆和化肥的组合应用程序相比,控制治疗(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。事实上,生物炭被发现比玉米秸秆更有利于土壤C积累应用程序(gydF4y2Ba37gydF4y2Ba)。衰老过程影响生物炭分解和矿化,提高土壤有机c (gydF4y2Ba38gydF4y2Ba)。研究发现,控制土壤中总N最低。土壤氮磷钾复合肥处理最高(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。alkali-hydrolyzable N减少最初的土壤相比,是否受精。在控制土壤(获得的最小值是gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。控制土壤相比,生物炭和化肥应用alkali-hydrolyzable N轻微增加,表明N可用性增加当生物炭和化肥的总和。这些研究结果是一致的与佛罗伦萨et al。gydF4y2Ba39gydF4y2Ba),他发现,生物炭可以减少无机N固定在自然土壤和肥料增加微生物的活动。我们的研究发现,生物炭的C / N比率最高为11.5应用程序,从9.8到11.5在所有治疗。其他的研究表明,提高C / N比率发生在应用大量的生物炭为更稳定的土壤C输入(gydF4y2Ba40gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba不同治疗方法对土壤pH值的影响,alkali-hydrolyzable N, N,总总C, C / N比值。误差线代表标准偏差,n = 3。列中不同字母表示在0.05水平显著差异。CK0:初始土壤;CK: non-fertilizer;氮磷钾:氮磷钾肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾肥料;SNPK:玉米秸秆+氮磷钾肥料。gydF4y2Ba
高总P水平被发现在土壤生物炭和化肥处理,恰逢高有机质增加(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba),表明添加生物炭的组合和化肥增加总p .生物炭(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42gydF4y2Ba)和玉米秸秆(gydF4y2Ba43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba)可能是良好的来源Olsen-P p .最高的情节增加了玉米秸秆的组合,和化学肥料。第二大生物炭和化肥应用(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。Olsen-P水平化学fertilizer-added土壤然后增加到初始水平的土壤与对照相比,土壤。这些研究结果表明,添加P矿物和有机来源Olsen-P积极影响,这可能归因于Olsen-P被不稳定有机P直接转换所产生的额外的矿物肥料或秸秆应用程序(gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba)。此外,生物炭表面含有丰富的含氧官能团。负电荷和复杂的孔隙结构赋予它高的阳离子交换能力和吸附能力(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba)。当生物炭与化肥相结合,生物炭可以作为缓释肥料载体推迟肥料养分的释放。5年的Olsen-P变化可以归因于P添加高(39公斤公顷gydF4y2Ba1gydF4y2Ba年gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba不同治疗方法对土壤的影响总P, Olsen-P, P吸收玉米。误差线代表标准偏差,n = 3。列中不同字母表示在0.05水平显著差异。CK0:初始土壤;CK: non-fertilizer;氮磷钾:氮磷钾肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾肥料;SNPK:玉米秸秆+氮磷钾肥料。gydF4y2Ba
玉米吸磷量增加后的玉米秸秆(及其生物炭)和化肥最有可能是由于土壤有机质的增加和pH值(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。与巴罗等。gydF4y2Ba48gydF4y2Ba),5的pH值可能促进了植物磷吸收。这种偏离我们的结果可以归因于不同的土壤母质、土壤P含量、作物品种。最高的产量得到了生物炭和化肥,化肥和没有显著区别,玉米秸秆和化肥。因此,我们建议添加生物炭的组合和化肥可能是一个更有效的策略来增加土壤总P, P吸收玉米,和产量;然而,生物炭对磷吸收的影响从土壤P和植物仍然未知。gydF4y2Ba
3.2 Hedley-P分数的变化gydF4y2Ba
生物炭和化肥导致显著增加总Hedley-P分数浓度(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。Resin-P增加生物炭和化肥一起使用时比玉米秸秆和化肥一起使用。它略微增加化肥土壤,就像在玉米秸秆和化肥的土壤。这可能归因于改变土壤P在土壤的特性和更高的可用性。目前的研究没有发现显著差异在NaHCO初始土壤和控制土壤之间gydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π,表明对NaHCO五年的种植没有影响gydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π,受精治疗在NaHCO之间没有明显差异gydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。NaOH-Pi NaHCO遵循了类似的模式gydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π,控制土壤中发现的最低水平。我们的研究结果显示,玉米秸秆的组合(及其生物炭)和化肥应用无机P的内容增加分数。有机P分数(NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba阿宝和NaOH-Po)生物炭的化学肥料显著高于玉米秸秆和化肥的结合。这可能是由于不同的生物炭的物理性质,也是一个丰富的有机P分数比玉米秸秆。另一方面,这可能是由于化肥和生物炭/玉米秸秆的交互。NaOH-Po通常称为这些P,生物炭与一个更大的表面积更大的吸附能力,这些P .此外,生物炭土壤磷吸附能力影响通过影响各种因素,包括土壤pH值、P含量,阳离子含量和微生物活动。在所有的治疗,像NaHCO Resin-P都遵循同样的模式gydF4y2Ba3gydF4y2Ba阿宝。在这项研究中,我们发现没有显著影响化肥或玉米秸秆和化肥土壤Residual-P,但HCl-P的情况则正好相反,这是最低的组合生物炭和化肥土壤和土壤化肥最高(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。化肥相比,玉米秸秆的应用(生物炭)和化肥可以提高土壤有效P含量通过改变土壤博士的发现我们的研究也与之前的研究一致(gydF4y2Ba49gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba影响不同的治疗方法对土壤P分数Hedley改进方法(1993)。误差线代表标准偏差,n = 3。列中不同字母表示在0.05水平显著差异。Resin-P:树脂交换P;NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π和NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba阿宝:NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba无机P和有机提取状态;NaOH-Pi NaOH-Po:氢氧化钠提取国家无机P和有机P;HCl-P: 1摩尔L稀盐酸提取P;和Residual-P:残余p CK0:初始土壤;CK: non-fertilizer;氮磷钾:氮磷钾肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾肥料;SNPK:玉米秸秆+氮磷钾肥料。gydF4y2Ba
3.3 P的变化形式gydF4y2Ba
解决方案gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR NaOH-EDTA土壤提取收集来自所有治疗中描述gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba。腺苷酸(AMP)和肌醇hexakisphosphate被确定为正磷酸盐单酯峰(IHP;gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba)。Neo-IHP D-chiro-IHP被发现在最初的土壤;此外,neo-IHP发现了玉米秸秆和化肥土壤,D-chiro-IHP被发现在生物炭的组合和化肥的土壤。这可能与它们的起源,因为D-chiro-IHP可以来源于植物和微生物,而neo-IHP可以来源于微生物(gydF4y2Ba24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba解决方案的例子gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba所有治疗P核磁共振光谱。gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba解决方案31-phosphorus biochar-treated样品核磁共振光谱和正磷酸盐和单酯在不同治疗详细(5.4到3.0 ppm)。答:腺苷酸;b:肌醇hexakisphosphate;c: scyllo-Inositol hexakisphosphate;d: neo-Inositol hexakisphosphate;和e: D-chiro-Inositol hexakisphosphate。CK0:初始土壤;CK: non-fertilizer;氮磷钾:氮磷钾肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾肥料; SNPK: corn stover + NPK fertilizer.
基于gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR,生物炭和化学肥料的结合应用显著增加的内容总无机P和正磷酸盐相比其他治疗(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。这可能与土壤pH值、有机质、和总p .此外,控制土壤相比,化肥的使用显著增加正磷酸盐的内容。我们的数据表明,正磷酸盐比Olsen-P有不同的趋势,这可能是由于土壤特性的差异。另一方面,焦磷酸表现出相反的趋势正磷酸盐、焦磷酸盐在生物炭土壤最低的治疗。焦磷酸是由土壤微生物活动(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图6gydF4y2Ba不同的治疗效果总无机磷、总有机P, P /无机正磷酸盐、焦磷酸盐、有机P 31-phosphorus核磁共振光谱率的解决方案。误差线代表标准偏差,n = 3。列中不同字母表示在0.05水平显著差异。CK0:初始土壤;CK: non-fertilizer;氮磷钾:氮磷钾肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾肥料;SNPK:玉米秸秆+氮磷钾肥料。gydF4y2Ba
总有机P的基础上gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR SNPK和CNPK治疗高于CK处理(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba),这表明使用玉米秸秆的组合(及其生物炭)和化肥改善土壤P保留与CK相比,氮磷钾的治疗方法。正磷酸盐的增加二酯和总IHP对应于Po /π比率的增加玉米秸秆和化肥土壤(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。有机P水平最高的土壤含有玉米秸秆和化肥;这个组件IHP可能来源于植物(gydF4y2Ba53gydF4y2Ba)。这表明,有机P在土壤含有玉米秸秆和化肥主要是由正磷酸盐二元酸酯和IHP。大多数有机P是正磷酸盐单酯(二元酸酯降解校正后,单酯和二酯是纠正利用甘油磷酸盐和甘油磷酸酯二酯,如下所示;gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba)。此外,正磷酸盐单酯和总IHP遵循类似的模式,与正磷酸盐单酯在土壤含有最高玉米秸秆(和生物炭)和化肥和最低控制土壤。有机P增加由于化肥的应用,和玉米秸秆(及其生物炭)主要是由P微生物产品,如容易mineralizable正磷酸盐单酯形成AMP,稳定总IHP (gydF4y2Ba24gydF4y2Ba)和正磷酸盐二元酸酯(gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba54gydF4y2Ba)。玉米秸秆的组合(及其生物炭)和化学肥料,以及玉米秸秆的结合的多孔结构(及其生物炭),为土壤微生物提供了一个适宜居住的环境,特别是生物炭。应用相结合后的玉米秸秆(及其生物炭)和化学肥料、正磷酸盐的初始土壤最高价值二酯(二元酸酯降解校正后),其次是玉米秸秆的组合(及其生物炭)和化学肥料。同样,最高水平的DNA被发现在最初的土壤,其次是玉米秸秆的组合(及其生物炭)和化肥土壤,但不是在控制土壤。这是因为高正磷酸盐二元酸酯或DNA水平表明微生物生物量高,而控制土壤土壤有机C含量最低(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
图7gydF4y2Ba不同治疗方法对c的影响单酯,丙二酯,总肌醇hexakisphosphate,腺苷酸(AMP)和脱氧核糖核酸(DNA)解决方案31-phosphorus核磁共振光谱。误差线代表标准偏差,n = 3。列中不同字母表示在0.05水平显著差异。c:表示降解产物的校正。CK0:初始土壤;CK: non-fertilizer;氮磷钾:氮磷钾肥料;CNPK:生物炭+氮磷钾肥料;SNPK:玉米秸秆+氮磷钾肥料。gydF4y2Ba
3.4 Hedley-P和P之间的关系形式gydF4y2Ba
正磷酸盐无机P分数最积极与Resin-P和P吸收玉米(gydF4y2BaP
表1gydF4y2Ba之间的相关系数P形式,Hedley-P分数,玉米和P的吸收。gydF4y2Ba
4结论gydF4y2Ba
玉米秸秆的应用(及其生物炭)结合化学肥料显著增加土壤pH值、Olsen-P,碱解N,有机C、P吸收,收益率。玉米秸秆与化肥相结合的应用增加了总有机P-NMR水平,有机P /无机P比值,焦磷酸,正磷酸盐单酯,IHP,正磷酸盐二元酸酯,和DNA。生物炭应用Hedley-P分数增加、总无机P-NMR、正磷酸盐,DNA在土壤中。施肥可增加AMP不管肥料来源(化肥、玉米秸秆或生物炭)。玉米秸秆的组合(及其生物炭),化学肥料在土壤中的应用导致增加AMP和IHP,以及无机P,特别是在生物炭。正磷酸盐与NaHCO被发现有强烈的积极关系gydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π和NaOH-Pi显示显著正相关性P吸收的玉米。从长远来看,AMP, NaHCOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba-π,NaOH-Pi,潜在P在土壤来源,可能是植物。利用生物炭与化肥相结合似乎是最有效的策略来增加P形式内容,玉米产量和P吸收。gydF4y2Ba
数据可用性声明gydF4y2Ba
最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/gydF4y2Ba补充材料gydF4y2Ba。进一步调查可以直接到相应的作者。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
XL,问,X-RH概念化。J-FY Y-SX, XW收集土壤和植物样品。XL收集并分析了核磁共振分析土壤样本。所有作者的文章和批准提交的版本。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
这项工作得到了辽宁省教育科学研究基金项目部门(LJKMZ20220992),中国国家自然科学基金(31972511),中国国家重点研发项目(2017号yfd0300700)和中国奖学金委员会(CSC)授予(202008210403)。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba
补充材料gydF4y2Ba
本文的补充材料在网上可以找到:gydF4y2Bahttps://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fsoil.2023.1010677/full补充材料gydF4y2Ba
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关键词:gydF4y2Ba生物炭,P, P分数,耕地土壤,gydF4y2Ba31日gydF4y2BaP-NMR,干草gydF4y2Ba
引用:gydF4y2Ba李X,李N,杨有肯尼迪,湘y,王X和汉族X r (2023) P形式和分数的变化由于添加秸秆和秸秆生物炭在土壤种植庄稼的修订及其生物炭。gydF4y2Ba前面。土壤科学。gydF4y2Ba3:1010677。doi: 10.3389 / fsoil.2023.1010677gydF4y2Ba
收到:gydF4y2Ba2022年8月04;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2023年1月16日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2023年2月02。gydF4y2Ba
编辑:gydF4y2Ba
米凯拉安娜DippoldgydF4y2Ba德国图宾根大学gydF4y2Ba版权gydF4y2Ba©2023李,李、杨、王,和汉族。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)gydF4y2Ba。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba
*通信:gydF4y2Ba李娜,gydF4y2Balnxlina@163.comgydF4y2Ba;Xiao-Ri汉,gydF4y2Bahanxr@syau.edu.cngydF4y2Ba