不同磷源在堿性土壤中的淋溶特征研究

余凱凱，裴海榮，郭景麗，李圣君

(河南心連心化學工業集團股份有限公司 河南新鄉 453731)

磷在作物的生長發育、水分調控、光合作用、呼吸作用等生理過程中具有重要的功效，在農業生產中的地位也日益突出[1]。多年來，盡管不斷大量施用磷肥來滿足農作物的高產需求，但由于磷素極易被土壤吸附固定后形成難溶性磷，使得施入磷肥的當季利用率僅為15%～25%[2]。此外，過量施用磷肥不僅浪費磷資源，而且極易引起水體富營養化等環境問題[3]。農業生產中一直將土壤有效磷含量作為土壤磷素豐缺的指標[4]。篩選出高效磷肥，有效利用磷肥資源，保護農業生態環境，對土壤磷養分進行最佳管理，已成為當今農業生產亟待解決的關鍵問題之一，同時也是我國農業可持續發展的要求。

目前國內外對采用不同磷素淋溶及遷移來反映肥料利用率已有大量研究。吳一群等[5]的研究表明，有機無機肥配施不僅能夠顯著增加土壤表層有機磷的含量，而且會增加底層土壤中有機磷的含量，提高了土壤有機磷含量與全磷含量的比值。金亮等[6]的研究表明，施入DAP，肥料磷具有較高的移動性和有效性，同時肥料磷在土壤中的遷移距離大于MAP。田艷花[7]研究發現，在石灰性土壤中，MAP的肥料利用率大于過磷酸鈣和DAP，但是當土壤磷素盈余時，MAP的肥料利用率則小于過磷酸鈣和DAP的。文獻[6-11]中多采用間歇浸提方法或短期培養試驗，而短期的浸提試驗存在著一定的弊端，過大的水土比、高強度的機械振蕩等條件與實際土壤環境不符。與間歇浸提法相比，土柱淋洗方法(流動法)具有較小的水土比，能模擬植物根系不斷吸收養分[12]。因此，采用土柱淋洗法更有利于研究不同磷源進入土壤中磷的釋放過程、固定程度，更真實地反映降雨作用下磷素在土壤中的移動規律。

我國北方大部分地區土壤鹽堿化日趨嚴重，存在土壤板結、生物有效性差、養分利用率低等問題。因此，本試驗分別以典型堿性土壤地區的大田土壤和大棚菜田土壤為研究對象，采用室內土柱淋洗試驗模擬土壤環境，研究不同種類磷源在淋溶條件下土壤磷素的動態遷移過程，以明確不同磷源對土壤磷的持續活化程度及規律，豐富土壤磷素遷移相關研究，為堿性土壤地區合理施用磷肥、保護農業生態環境提供依據。

1 材料與方法

1.1 土壤概況

富磷堿性土壤來自陜西省咸陽市三原縣安樂鎮安樂村，貧磷堿性土壤來自山西省運城市臨猗縣楚侯鄉仁里村，均取自于0～20 cm耕作層，分別測定土壤理化性質，結果見表1。

表1 富、貧磷堿性土壤理化性質

1.2 試驗材料

磷酸氫二銨(DAP)、磷酸二氫銨(MAP)、磷酸二氫鉀(MKP)中的w(P2O5)分別為53.78%、61.73%、52.12%，天津市致遠化學試劑有限公司；磷酸脲(UP)中的w(P2O5)為44.06%，什邡市康龍化工有限責任公司。根據DAP的習慣用量，計算填充土所對應磷的用量，并以3倍磷用量配制成肥料溶液，相當于每畝(1畝=667 m2，下同)用18-46-0的DAP 60 kg。

1.3 試驗設計

模仿色譜原理，按照P2O5等質量原則，配制DAP、MAP、UP、MKP質量濃度依次為1 512、1 317、1 845、1 560 mg/L。在室內以2 cm高的土柱進行淋溶試驗，取配制的4種磷源溶液各50 mL于塑料瓶中，借助靜脈注射器進行淋溶，淋溶時速率盡可能大，以土柱上層剛好無積液為標準，減少磷從土柱管內壁流失的量，然后量取225 mL自來水進行洗滌。每25 mL淋洗液為一個樣品，共收集9個樣品。測定淋洗液中的水溶性無機態磷的含量，每種磷素重復4組，確定不同磷酸鹽中磷素的遷移能力。

1.4 測定項目與方法

4種正磷酸鹽采用鉬銻抗比色法測定。

1.5 數據處理

所有試驗數據均通過Microsoft Excel 2013和 SPSS 20.0進行統計檢驗和方差分析，圖表中數據均為4次重復的平均值。

2 結果與分析

2.1 富磷堿性土壤對不同磷源磷遷移的影響

施入土壤中的磷移動性差是磷肥肥效低的主要原因之一，不同磷源在土壤中的移動能力可通過淋洗液中有效磷的含量來反映。由圖1可知：在富磷堿性土壤中，不同磷源的淋洗液中有效磷含量均隨淋溶次數的增加先升高后降低；DAP與MKP的淋洗液中有效磷含量均在第6次時達到最大值；MAP與UP的淋洗液中有效磷含量則在第5次時達到最大值；在前2次淋洗液中，MAP淋洗液中有效磷的含量均為最大，且與MKP、UP淋洗液的差異顯著，但隨著淋溶次數的增加，差異越來越小；在第3次至第6次的淋洗液中，UP的淋洗液中有效磷含量呈現出較強的優勢，處于最大值；在第7次淋洗之后，DAP的有效磷含量處于最大值。

圖1 富磷堿性土壤中不同磷源的遷移規律

富磷堿性土壤中不同磷源磷的表觀淋出率見表2。

表2 富磷堿性土壤中不同磷源磷的表觀淋出率

由表2可知：不同磷源經過9次淋洗后，磷的表觀淋出率表現為DAP>MAP>MKP>UP；DAP、MAP、MKP與UP相比，磷的表觀淋出率均差異顯著；在富磷堿性土壤中，DAP的移動能力最強。

2.2 貧磷堿性土壤對不同磷源磷遷移的影響

由圖2可知：在貧磷堿性土壤中，不同磷源的有效磷淋出量均隨著淋溶次數的增加而升高；從總體上看，UP的淋洗液中有效磷含量處于較高水平，MAP的次之，DAP與MKP的整體都較低；UP的第1次淋洗液中有效磷含量與MKP和DAP的差異顯著，UP、MKP、MAP的第2次淋洗液中有效磷含量均與DAP的差異顯著，MAP的第3次淋洗液中有效磷含量與DAP的差異顯著，隨著淋溶次數的增加，4種磷源淋洗液中有效磷含量無顯著性差異，UP的第8次和第9次淋洗液中有效磷含量與DAP、MKP的差異顯著。貧磷堿性土壤中不同磷源磷的表觀淋出率見表3。

表3 貧磷堿性土壤中不同磷源磷的表觀淋出率

圖2 貧磷堿性土壤中不同磷源的遷移規律

由表3可知：不同磷源經過9次淋洗后，磷的表觀淋出率表現為UP>MAP>MKP>DAP；UP與DAP相比，磷的表觀淋出率差異顯著；在貧磷堿性土壤中，UP的移動能力最強。

3 討論

施用不同形態的磷源直接影響土壤中有效磷的含量，最終影響作物的生長發育[13]。近年來，由于經濟作物收益可觀，經作區面積不斷擴大，種植戶大量施肥，使得經作區土壤中全磷不斷富集。本研究表明，在經作區富磷的土壤條件下，4種磷源中DAP施入土壤中表現出強勁的遷移能力，而UP則表現最差。原因可能是在富磷環境下，酸性磷肥施入土壤后，降低了土壤的pH，土壤碳酸鹽及土壤中的鐵、鋁礦物發生分解，釋放出的Ca2+、Fe3+和Al3+會使肥料中的磷固定，阻礙肥料中磷的遷移，這與金亮等[6]的研究結果基本一致。但由于本試驗中土壤類型單一，具體原因仍需進一步研究。

大田作物區域由于施肥量的減少，加上土壤中磷素的移動性、有效性較差和植物根系的吸收，根際土壤有效磷通常出現虧缺現象。本研究表明，在大田貧磷的土壤條件下，UP在土壤中的遷移能力最強，DAP最弱。原因可能是酸性肥料降低了貧磷土壤中肥際微域的pH，促進肥料中磷向土壤中遷移(MAP呈酸性，飽和溶液的pH=3.47；DAP呈弱堿性，飽和溶液的pH=7.98；MKP呈酸性，飽和溶液的pH=4.46；UP呈酸性，飽和溶液的pH=1.89)，這與田艷花[7]的研究結果相吻合。

4 結語

通過室內土柱模擬磷肥遷移試驗發現，經作區富磷堿性土壤中4種磷源的遷移能力表現為DAP>MAP>MKP>UP，而大田區貧磷堿性土壤中4種磷源的遷移能力表現為UP>MAP>MKP>DAP。