【摘 要】
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煤炭开采造成大面积土地塌陷,导致土壤结构破坏、养分缺乏,尤其是磷素有效性极低。为有效培肥采煤塌陷复垦土壤,增加土壤磷素含量,提高磷肥利用率,了解有机肥磷素矿化特征以及采煤塌陷复垦土壤磷素的生物有效性,是采煤塌陷区亟待解决的问题之一。为此,本文采用室内培养法,研究不同有机肥（鸡粪、猪粪、牛粪）对采煤塌陷复垦土壤磷素矿化特征;在此基础上,通过大田试验研究连续三年施用不同有机肥（鸡粪、猪粪、牛粪）对采煤
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（项目编号 41601327）； 山西省留学回国人员科技活动择优基金项目； 山西农业大学科技创新基金（2016ZZ14）；
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煤炭开采造成大面积土地塌陷,导致土壤结构破坏、养分缺乏,尤其是磷素有效性极低。为有效培肥采煤塌陷复垦土壤,增加土壤磷素含量,提高磷肥利用率,了解有机肥磷素矿化特征以及采煤塌陷复垦土壤磷素的生物有效性,是采煤塌陷区亟待解决的问题之一。为此,本文采用室内培养法,研究不同有机肥（鸡粪、猪粪、牛粪）对采煤塌陷复垦土壤磷素矿化特征;在此基础上,通过大田试验研究连续三年施用不同有机肥（鸡粪、猪粪、牛粪）对采煤塌陷复垦土壤玉米生长、磷素有效性（Olsen-P）以及Hedley磷形态的影响,以明确不同有机肥的磷素生物有效性,为有机肥高效培肥采煤塌陷复垦土壤提供理论依据。研究结果如下:1、采用室内培养试验（105天）研究不同有机肥（鸡粪、猪粪和牛粪）及化肥对采煤塌陷土壤的磷素矿化特征。结果表明:不同施肥处理土壤速效磷含量均随培养时间延长呈下降趋势,不同培养时期土壤速效磷含量呈现出:鸡粪>猪粪≥牛粪>化肥>空白处理。培养结束时（105天）,鸡粪、猪粪和牛粪处理较化肥处理显著提高了土壤速效磷含量（18.56%-37.09%）;并且鸡粪处理较猪粪和牛粪处理显著提高了土壤速效磷含量（11.93%-15.62%）,而猪粪和牛粪处理间差异不显著。拟二阶动力学模型（R2=0.995-0.997）能较好的反应整个培养周期内各施肥处理土壤速效磷的释放过程,其次为Elovich模型和幂函数模型,而粒内扩散模型拟合效果较差。在整个培养周期内,施有机肥处理土壤磷酸酶活性均显著高于化肥处理,提高幅度为39.14%-120.70%。各施肥处理对无机磷转化强度的影响差异不显著,而对有机磷转化强度有影响,在培养前期（0-14天）,猪粪处理较牛粪、鸡粪处理显著提高了有机磷转化强度,分别提高了41.51%和86.52%,而在培养中后期（42-105天）,各施肥处理间有机磷转化强度均差异不显著。2、通过大田试验研究连续三年施用不同有机肥（鸡粪、猪粪和牛粪）及化肥对采煤塌陷复垦土壤玉米生长、磷素有效性（Olsen-P）以及磷肥利用率的影响。结果表明:连续三年施肥处理均显著提高了玉米籽粒产量和地上部生物量,其中第一年施鸡粪和化肥处理玉米产量最高,二者间差异不显著（平均13.40 t/hm2）,然而,上述处理较猪粪、牛粪处理显著提高玉米产量（8.40%-21.80%）;第二年和第三年施有机肥处理与化肥处理相比玉米产量差异均不显著（平均为12.21 t/hm2和8.50 t/hm2）。通过产量构成发现施肥处理主要提高了玉米的百粒重从而提高籽粒产量,而穗行数、穗粒数和行粒数对其没有影响。连续三年施鸡粪较猪粪、牛粪和化肥处理均显著提高玉米吸磷量,随施肥年限延长,增幅分别为35.19%-66.94%（施肥一年）、45.57%-49.11%（施肥两年）和61.44%-103.90%（施肥三年）。连续三年不同施肥处理土壤Olsen-P含量在0-60 cm土壤剖面均表现为随土层深度增加呈下降趋势,通过对累积施磷量与土壤Olsen-P含量之间进行回归发现,在0-20 cm土层,施鸡粪、猪粪、牛粪和化肥处理的土壤Olsen-P含量与累积施磷量间呈极显著正相关关系（P<0.01）,在20-40 cm土层,施鸡粪、猪粪和化肥处理的土壤Olsen-P含量与累积施磷量间呈显著正相关关系（P<0.05）。虽然连续三年施鸡粪处理磷肥当季回收率均显著高于猪粪、牛粪和化肥处理,但施猪粪、牛粪和化肥处理间差异不显著。连续三年施用鸡粪处理农学磷系数（1.42、1.47和1.40）均高于施猪粪（0.96、1.00和1.21）和牛粪处理（0.96、0.89和0.91）。3、通过大田试验研究连续三年施用不同有机肥（鸡粪、猪粪和牛粪）和化肥对采煤塌陷复垦土壤Hedley磷形态的影响。结果表明:施有机肥处理均提高了0-60 cm土层活性态磷（H2O-Pt和NaHCO3-Pt）占全磷的比例,但各有机肥处理间差异均不显著。施鸡粪和猪粪处理较牛粪处理显著提高了0-20 cm土层潜在活性态磷（NaOH-Pt）在全磷中的比例,分别提高了39.28%和34.28%,而各有机肥处理对提高20-40和40-60 cm土层潜在活性态磷（NaOH-Pt）占全磷的比例,差异均不显著。施有机肥处理均降低了0-60cm土层稳定态磷（HCl-Pt和Residual-P）占全磷比例,但各有机肥处理间差异均不显著。通过土壤Olsen-P与土壤Hedley磷形态之间的相关性分析发现,在0-60 cm土层各处理土壤NaHCO3-Pi均可作为植物易于吸收利用的磷素形态。虽然施有机肥较化肥处理对活性态磷（H2O-Pt和NaHCO3-Pt）和潜在活性态磷（NaOH-Pt）的含量有所提高,但上述磷素形态易随地表径流流失,因此,需警惕施用有机肥对采煤塌陷复垦土壤造成的潜在磷素流失风险。
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