不同菜地土壤中磷積累形態變化特征研究

周 楊

（縉云縣農業局，浙江麗水321400）

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不同菜地土壤中磷積累形態變化特征研究

周 楊

（縉云縣農業局，浙江麗水321400）

長期施用化肥和畜禽糞可導致土壤中磷的積累，從而影響土壤中磷的生物有效性和可移動性，后者與土壤中磷存在的化學形態有關。為了解蔬菜地土壤磷積累過程中其化學形態的演變與土壤性狀的關系，選擇了紅粘泥、黃筋泥、泥質田、淡涂泥和油黃泥等5種不同性狀的土壤，通過添加化肥和豬糞模擬構建了不同磷積累的系列土壤，采用Hedley磷形態分析方法鑒定了土壤磷的化學形態及釋放法潛力。結果表明：與未加磷處理土壤相比，所有蔬菜地土壤中磷的積累對H2O-P和NaHCO3-IP增幅影響最大；在中性和石灰性土壤中，磷積累可明顯促進HCl-P的形成，但對NaOH-IP的影響較?。辉诟讳X化土壤中，磷的積累有利于NaOH-IP的形成，但對HCl-P形成的影響較小。無論是施化肥還是有機肥，土壤中積累的磷主要為無機態，對有機態磷的貢獻較?。浑S著土壤磷的不斷積累，磷積累對H2O-P和NaHCO3-IP的影響更為明顯。

磷積累；土壤類型；形態組成；變化規律

0　引言

自然條件下土壤磷素較低，不能滿足作物生長的需要，因此，施用磷肥常常被認為是提高農作物產量和品質的重要手段［1-2］。磷肥利用率受土壤性質、作物類型、磷肥種類和用量等多種因素的影響，當季的利用率一般在10%～25%之間，土壤磷素盈余可促進土壤全磷積累［3-4］。中國自20世紀50年代開始施用磷肥以來，磷肥施用量逐年上升［5-6］。近年來，隨著畜禽養殖業的快速發展以及養殖業中含磷添加劑的廣泛應用，施用高磷畜禽糞也已成為農業土壤，特別是蔬菜地土壤磷素積累的重要途徑。長期施用磷肥導致的蔬菜地土壤磷積累改變了土壤供磷能力和磷素向環境的釋放潛力，某些地區的蔬菜地土壤磷素積累已達到較高的水平，既造成了磷肥資源的浪費，也成為嚴重的生態環境問題［7-9］。土壤中磷的生物有效性及其釋放潛力主要取決于土壤中磷的存在形態，因此了解土壤中磷積累過程中磷素形態的變化有利于認識土壤磷素對植物生長與環境的影響［10-12］。然而，土壤中磷形態的變化除與土壤磷積累程度有關外，土壤性狀、磷肥種類都有可能影響磷在土壤中的轉化及土壤中磷的化學形態［13-16］。為了解不同蔬菜地土壤中磷積累的差異性，筆者選擇了幾種具有代表性的蔬菜地土壤，采用培養試驗的方法分別研究了施用化肥和糞肥情況下土壤磷素積累過程中磷化學形態的演變規律，以期了解不同蔬菜地土壤中磷素積累對磷供應能力的影響，為科學施用磷肥提供依據。

1　材料與方法

1.1供試土壤

研究土壤采自浙江省，選擇了紅粘泥、黃筋泥、泥質田、淡涂泥和油黃泥等5種性狀相差較大的蔬菜地土壤，它們的理化性狀見表1。其中，紅粘泥、黃筋泥呈酸性，屬于富鐵鋁化土壤，含較高的游離氧化鐵含量，它們的粘粒礦物主要為高嶺石、氧化鐵（鋁）；泥質田和淡涂泥基本呈中性，它們的粘粒礦物主要為依利石、高嶺石和綠泥石等，含有中量的游離氧化鐵；油黃泥為堿性土壤，有較高的碳酸鈣含量，其粘粒礦物主要為依利石和高嶺石。

1.2培養試驗

分別通過添加鈣鎂磷肥和高磷豬糞等2種方式制備磷積累土壤。添加的磷量分3個等級，累計磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg土壤。所用豬糞為高磷豬糞，其磷含量為18.7 g/kg，添加磷量為0.25、0.50、0.75 g/kg土壤，對應的豬糞累計加入量分別為1.34%、2.68%和4.02%。每一土壤設置7個處理，分別為對照T0（不加任何物質）、T1（添加化肥磷為0.25 g/kg）、T2（添加化肥磷為0.50 g/kg）、T3（添加化肥磷為0.75 g/kg）、T4（添加豬糞磷為0.25g/kg）、T5（添加豬糞磷為0.50 g/kg）、T6（添加豬糞磷為0.75 g/kg），各重復3次。每一處理培養土壤用量為1000 g，添加鈣鎂磷肥和豬糞后，土壤在室溫條件下保持65%田間持水量連續培養12個月。每一處理的鈣鎂磷肥和豬糞均分為3次在培養過程中的第1、3、5個月時加入土壤中。

1.3分析方法

培養12個月后采樣分析，采樣前混勻培養土壤。土壤全磷采用高氯酸消化-比色法測定［17］；土壤磷化學形態分級采用Hedley等［18］的方法，提取步驟簡述如下：稱1.00 g風干土樣置于50 mL離心管中，順次連續用30 mL去離子水、0.5 mol/L NaHCO3（pH 8.2）、0.1 mol/L NaOH和1 mol/LHCl提取。每次提取振蕩時間為16 h；每次提取后經離心分離15 min，并過Whatman 42#濾紙分離懸液。去離子水和HCl提取物中的總磷及NaHCO3和NaOH提取的無機磷（IP）用鉬蘭比色法直接測定；NaHCO3和NaOH的提取物經過硫酸銨-硫酸消化后用比色法測定總磷（TP）。NaHCO3和NaOH的提取的有機磷（OP）用提取物中的TP與IP的差值計算。殘余態磷用土壤總磷與以上4種提取劑提取磷總和的差值計算。根據以上提取方法，可把土壤磷組分劃分為水可提取態磷（H2O-P）、生物有效無機磷（NaHCO3-IP）、易礦化有機磷（NaHCO3-OP）、與鋁鐵氧化物結合的磷（NaOH-IP）、較穩定的有機磷（NaOHOP）、酸溶性磷（相對穩定的與Ca結合態磷，HCl-P）和殘余態磷［12］。

2　結果與分析

表1　研究土壤的理化性質

2.1未添加磷土壤的磷組成特點

表2為未添加磷處理土壤的磷化學形態組成特點。殘余態磷是供試土壤重要磷素形態，除油黃泥外，殘余態磷是各態磷素中比例最高的類型；油黃泥以HCl-P比例最高，其次為殘余態磷。總體上，在未加磷處理的土壤中，有效性較高的H2O-P和NaHCO3-IP比例均較低。不同土壤之間磷素形態有明顯差異，富鋁化程度較高的紅粘泥和黃筋泥具有很高比例的NaOH-IP，且其殘余態磷比例也很高，但它們的HCl-P比例較低，這與該2個土壤pH較低、有較高的氧化鐵和氧化鋁有關，后者對磷有很強的固定作用。而油黃泥因其有CaCO3，具有較高比例的HCl-P，但其NaOHIP的比例明顯低于紅粘泥和黃筋泥。泥質田和淡涂泥的磷素組成處于紅粘泥和黃筋泥與石灰石土之間，更接近于油黃泥，它們的磷形態也以HCl-P為主，但它們也有較高比例的NaOH-IP。另外，研究的5個土壤均含6%～10%的可提取態有機磷（NaHCO3-OP和NaOH-OP）。

2.2磷積累過程中磷形態的變化規律

分析結果表明，添加磷至土壤后，隨著全磷的增加，各形態磷也發生了明顯的變化，除個別情況外，研究的5個土壤隨全磷增加其各態磷都呈增加趨勢，但各態磷的增加程度及不同土壤中各態磷的變化趨勢有所差別。

2.2.1H2O-P和NaHCO3-IP H2O-P和NaHCO3-IP是土壤中有效性最高的2種磷形態，雖然它們占土壤全磷的比例較低，但它們對植物磷素供應和土壤磷素流失有很大的影響。由表3可知，隨著土壤磷素的積累，5種土壤中H2O-P都呈現成倍的增長，它們占土壤總磷的比例也逐漸上升?？傮w上，紅粘泥的增幅相對較小，其他4種土壤的增幅較為接近。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）H2O-P分別比對照增加了1.35～2.99、6.93～13.85、17.53～60.10倍，平均分別為2.14、10.10、38.16倍。隨土壤磷素積累的增加，H2O-P的增速也有增加的趨勢。

表2　背景土壤的磷素組成　%

表3　土壤磷積累過程中H2O-P的變化

由表4可知，隨著土壤磷素的積累，NaHCO3-IP的絕對增加量高于H2O-P，但與對照土壤相比，前者的相對增幅小于后者。同樣，紅粘泥的增幅相對較小。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）NaHCO3-IP分別比對照增加了0.66～1.72、2.68～5.26、5.05～12.97倍，平均分別為1.21、4.09、8.93倍。NaHCO3-IP的增幅也隨土壤磷素積累的增加有增加的趨勢。它們占土壤總磷的比例也逐漸上升。周寶庫等［19］在黑土上進行的長期施肥定位試驗的研究也表明，施肥積累的磷素大部分以有效性較高的磷形態存在，所積累在土壤中的磷素具有較高的生物有效性。

表4　土壤磷積累過程中NaHCO3-IP的變化

表5　土壤磷積累過程中NaOH-IP的變化

2.2.2NaOH-IP NaOH-IP是土壤中的緩效態磷，它們是土壤中容量較大的磷庫（表5）。5種土壤中NaOHIP含量均隨土壤磷添加量的增加而增加，但在不同土壤中的增加幅度有較大的差異。在紅粘泥與黃筋泥中，添加磷土壤的NaOH-IP占全磷的比例高于對照土壤；而在其他3種土壤中，添加磷土壤的NaOH-IP占全磷的比例低于對照土壤。這一結果表明，隨著土壤磷素的積累，紅粘泥與黃筋泥中NaOH-IP增加的相對速率明顯高于其他3種土壤，紅粘泥與黃筋泥中添加磷素優先向NaOH-IP轉變。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）NaOH-IP平均分別比對照增加0.53、0.89、1.15倍。其中，紅粘泥與黃筋泥中比對照增加0.62～1.20、0.77～2.23、1.35～2.30倍，泥質田、淡涂泥和石灰石土比對照增加0.05～0.38、0.21～0.85、0.40～1.21倍。

2.2.3HCl-P HCl-P也是土壤中的緩效態磷，也有較大的容量（表6）。5種土壤中HCl-P含量均隨土壤磷添加量的增加而增加，但在不同土壤中的增加幅度有較大的差異。在紅粘泥與黃筋泥中，添加磷土壤的HCl-P占全磷的比例低于對照土壤；而在泥質田、淡涂泥和油黃泥中，添加磷土壤的HCl-P占全磷的比例高于對照土壤。與NaOH-IP轉變相反，隨著土壤磷素的積累，紅粘泥與黃筋泥中HCl-P增加的相對速率明顯低于其他3種土壤，泥質田、淡涂泥和油黃泥中添加磷素優先向HCl-P轉變。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）HCl-P平均分別比對照增加0.43、0.74、1.04倍。其中，泥質田、淡涂泥和油黃泥比對照增加0.40～0.76、0.81～1.35、1.14～1.85倍；紅粘泥與黃筋泥中比對照增加0.05～0.27、0.13～0.47、0.25～0.68倍。

2.2.4NaHCO3-OP和NaOH-OP土壤中NaHCO3-OP和NaOH-OP為兩種可提取態的有機磷，它們可通過微生物降解轉化為植物生長需要的速效磷。由表7可知，土壤中NaHCO3-OP含量較低，這可能與研究土壤的有機質水平較低有關（表7）。NaHCO3-OP隨土壤磷素的積累發生的變化因施肥料及土壤類型不同有所差異，在施用糞肥的情況下，它們多隨土壤磷素積累而增加，而在施用化肥的情況下，它們隨土壤磷素積累有增有減。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）NaHCO3-OP分別比對照增加了-0.19～0.46、-0.15～0.85、-0.18～1.27倍，平均分別為0.15、0.30、0.36倍?？傮w上，它們隨土壤磷素積累的增幅較小。

表6　土壤磷積累過程中HCl-P的變化

表7　土壤磷積累過程中NaHCO3-OP的變化

土壤中NaOH-OP含量遠高于NaHCO3-OP，其隨土壤磷素積累多呈現增加趨勢（表8）。增幅也高于NaHCO3-OP，但低于H2O-P、NaHCO3-IP、NaOH-IP和HCl-P等形態的磷。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）NaOH-OP分別比對照增加了0.02～0.38、0.05～0.66、0.10～1.21倍，平均分別為0.16、0.34、0.54倍。

2.2.5殘余態磷 殘余態磷一般被認為是土壤中最為穩定的無效態磷，但它是土壤中庫容較大的磷形態。由表9可知，隨著磷肥的施入和土壤磷素的積累，土壤中部分磷可向殘余態磷轉變。雖然殘余態磷的絕對含量均隨磷積累呈現明顯的增加，但由于土壤中殘余態磷基數較高，因此與對照土壤比較它們隨土壤磷積累的相對增幅（相當于對照土壤的增加倍數）較小，且隨著土壤磷素的增加，它們占土壤總磷的比例呈現下降的趨勢（表9）。當磷添加量分別為0.25、0.50、0.75 g/kg時，5種土壤（包括施化肥和糞肥）殘余態磷分別比對照增加了0.08～0.31、0.21～0.61、0.27～0.72倍，平均分別為0.17、0.37、0.49倍。

2.3施肥種類對磷形態的影響

從表3至表9各形態磷的分析結果可知，無論是施用化肥還是施用糞肥，它們主要改變了土壤中無機態磷，對有機磷的貢獻或影響均較小，這可能與糞肥中磷主要以無機形態磷的形式存在有關。由表3結果可知，在相同的磷積累水平下，施用糞肥的處理對H2O-P的增加略高于施用化肥的處理，這可能與糞肥中包含的水溶性低分子有機物與土壤中磷發生了競爭吸附，降低了土壤對磷的吸附固定有關。而施用化肥對土壤中NaHCO3-IP的貢獻一般高于糞肥，這顯然是糞肥中包含一定數量的有機磷有關。施用化肥與糞肥處理間土壤的NaOH-IP、HCl-P和殘余態磷差異不明顯。但施用糞肥處理的土壤，它們的可提取態有機磷含量明顯高于施用化肥的處理（表7、表8），這顯然與糞肥中包含有機態磷有關。

表8　土壤磷積累過程中NaOH-OP的變化

表9　土壤磷積累過程中殘余態磷的變化

3　結論

與未加磷處理土壤相比，土壤中磷的積累對H2OP和NaHCO3-IP增幅影響最大。隨著土壤磷的不斷積累，磷積累對H2O-P和NaHCO3-IP的影響更為明顯。土壤中積累磷在土壤中的形態轉化與土壤本身的礦物組成有關，在中性和石灰性土壤中，磷積累可明顯促進HCl-P的形成，但對NaOH-IP的影響較??；在富鋁化土壤中，磷的積累有利于NaOH-IP的形成，但對HCl-P形成的影響較小。施化肥或有機肥，土壤中磷的積累主要為無機態，對有機態磷的貢獻較小。

4　討論

土壤磷素過量積累已成為土壤磷素管理的熱點問題。磷素進入土壤后將與土壤中的組分發生化學作用，涉及的反應包括沉淀-溶解、吸附-解吸等［20］。發生化學反應的類型與強度與土壤的化學組成、土壤性狀等有關。已有的研究表明，土壤中氧化鐵、氧化鋁、碳酸鈣、粘粒礦物類型及土壤質地、pH對土壤磷的轉化有很大的影響［20］。磷與土壤中不同組分作用可形成不同形態的磷。通常情況下，磷與土壤中碳酸鈣作用可形成HCl-P，磷與土壤中氧化鐵、氧化鋁作用可形成NaOH-P和殘余態磷；土壤中的NaHCO3-IP主要是被粘粒礦物和氧化物等礦物吸附的磷，而NaHCO3-OP和NaOH-OP主要是土壤中有機質的組分，其存在于土壤有機質中。H2O-P主要是與土壤組分弱結合態磷或游離態磷。一些難溶解的有機質也是土壤殘余態磷的重要組分。本研究結果表明，在紅粘泥和黃筋泥等富鋁化土壤中，磷有利于向NaOH-P形態轉變，這顯然與這些土壤中含有較高的氧化鐵和氧化鋁有關，它們對進入土壤中的磷有較強的固定作用。而在油黃泥中，因含有較多的碳酸鈣，進入土壤中的磷易與碳酸鈣發生作用（沉淀和吸附），有利于HCl-P形態磷的形成。而對于泥質田和淡涂泥，它們的氧化鐵含量較低，基本無氧化鋁礦物，但這些土壤中含有較為豐富的鈣，因此它們更有利于形成HCl-P。由此可見，進入土壤中的磷在土壤中形態轉變的趨勢基本上與原土壤（對照土壤）中磷存在形態一致，從而保持土壤中磷組分相對穩定。

H2O-P和NaHCO3-IP是與土壤組分弱結合態磷，它們具有較高的有效性，它們在土壤中的數量取決于土壤磷積累的水平。一般是隨著土壤磷積累的增加，土壤磷飽和度增加，土壤中對磷有強吸附或固定作用的反應點位逐漸減少，土壤釋放磷的潛力增加。因此，本研究中所有土壤的H2O-P和NaHCO3-IP均是隨土壤磷積累的增加而明顯地增加，而且隨土壤磷素積累的增加，H2O-P的增速也有增加的趨勢，這與文獻上報道的隨著磷積累的增加土壤磷釋放會發生陡增現象一致［9，21］。而本研究表明，施用糞肥的土壤比施用化肥的土壤具更多的H2O-P，可能與糞肥中引入的有機物質可占據土壤對磷的吸附位點與磷發生競爭吸附，或土壤無機膠體被有機物覆蓋減少了土壤礦物膠體對磷的吸附有關。許多試驗表明，施用有機肥和秸稈還田能顯著降低土壤對磷的吸附強度，促進磷的釋放［22-23］。

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致謝：土壤磷素分析由浙江大學協助測定。章明奎教授對本文提出了建設性的建議，在此深表謝意。

Change Characteristics of Phosphorus Accumulated Form in Different Types of Vegetable Soil

Zhou Yang
（Agricultural Bureau of Jinyun，Zhejiang，Lishui 321400，Zhejiang，China）

Long-term application of chemical fertilizer and livestock and poultry manure could lead to the accumulation of phosphorus in soil，and influence soil phosphorus bioavailability and mobility，which is related to the chemical forms of phosphorus in the soil.In order to study the relationship between phosphorus chemical forms in accumulation and soil properties，the author made different phosphorus accumulated soil by adding chemical fertilizer and pig manure to five soil types including red slime，quaternary red earth，muddy field，pale fluviogenic slime and oil yellow mud，phosphorus chemical form and release potential were analyzed by Hedley phosphorus form analysis method.The results showed that compared with CK，the accumulation of phosphorus had significant effect on the increasing range of H2O-P and NaHCO3-IP in all vegetable soil，the accumulation of phosphorus could improve the formation of HCl-P in neutral and limy soil，and it had little effect on the formation of NaOH-IP；in the allite soil，the accumulation of phosphorus was beneficial to the formation of NaOH-IP，but it had little effect on the formation of HCl-P.No matter it was chemical fertilizer or organic manure，the accumulation of phosphorus in soil was mainly inorganic，which had little effect on organic phosphorus.With the continuous accumulation of soil phosphorus，the effect on H2O-P and NaHCO3-IP was more obvious.

Phosphorus Accumulation；Soil Type；Form Constituent；Change Rule

S158

A論文編號：cjas16040009

浙江省科技富民強縣專項行動計劃項目“縉云縣特色蔬菜產業提升與發展”。

周楊，男，1963年出生，江蘇昆山人，高級農藝師，主要從事土壤與蔬菜生產管理方面的研究。通信地址：321400浙江省縉云縣五云街道大橋北路290號縉云縣農業局，Tel：0578-3131780，E-mail：1364284769@qq.com。

2016-04-09，

2016-06-28。