延吉蘋果梨園不同坡位有機(jī)磷剖面分異規(guī)律

王非非， 謝修鴻， 竇文濤， 程 晶， 梁運(yùn)江

(1. 延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002；2. 長(zhǎng)春大學(xué) 園林學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

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延吉蘋果梨園不同坡位有機(jī)磷剖面分異規(guī)律

王非非1， 謝修鴻2， 竇文濤1， 程 晶1， 梁運(yùn)江1

(1. 延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002；2. 長(zhǎng)春大學(xué) 園林學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

為了明確蘋果梨園不同土層有機(jī)磷組分的分布特征、不同形態(tài)有機(jī)磷的流向規(guī)律，在延邊蘋果梨園內(nèi)坡上、坡中和坡下布置剖面點(diǎn)，分別挖掘剖面，根據(jù)土壤性態(tài)劃分土壤自然發(fā)生層，分層采集土壤樣品，采用Bowman-Cole法測(cè)定有機(jī)磷組分含量。結(jié)果表明，同一土層，荒地有機(jī)磷總量低于蘋果梨園土；各有機(jī)磷組分在重力、水力及施肥等外界因素影響下會(huì)不同程度向下一土層和坡位移動(dòng)和聚集；隨土層加深，蘋果梨園土和荒地有機(jī)磷各組分含量整體呈下降趨勢(shì)；有機(jī)磷各組分含量占有機(jī)磷總量的比例不盡相同，中活性有機(jī)磷組分占有機(jī)磷總量比例最高，為延邊蘋果梨園土壤中最重要的有機(jī)磷形態(tài)。

有機(jī)磷組分； 土壤剖面； 坡位； 蘋果梨園； 土層

0 引 言

果園生態(tài)系統(tǒng)是指以果樹(shù)為主要的陸地生態(tài)系統(tǒng)，多建于坡地，受重力、水力等因素，養(yǎng)分流失多，土壤侵蝕嚴(yán)重[1]。磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育必須的大量元素，植物體需要的磷主要是從土壤磷庫(kù)中獲得，在土壤中，磷元素主要源于母質(zhì)的特殊性，不像碳、氫、氧、氮等大部分來(lái)自大氣， 因此在成土過(guò)程中隨著土壤有機(jī)質(zhì)的積累，土壤有機(jī)磷也隨之形成[2],土壤有機(jī)磷是土壤磷庫(kù)的重要組成部分，一般占土壤全磷20%～80%，高的可達(dá)95%[3-4]，其含量和分布在不同程度上也受土壤根際環(huán)境、土壤層次、類型、耕作狀況和施肥等因素影響。隨著有機(jī)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤有機(jī)磷在土壤學(xué)和植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中日益受到重視[5]。與無(wú)機(jī)磷相比，有機(jī)磷被固定程度低和易于移動(dòng)[6]，進(jìn)入作物根際的某些有機(jī)磷化合物可以被植物直接吸收[7]，大部分有機(jī)磷可逐漸礦化為無(wú)機(jī)磷，特別是為生物體磷易于礦化[8]，成為土壤速效磷的重要來(lái)源。因此，土壤有機(jī)磷的形態(tài)和變化對(duì)土壤供磷能力和保障植物磷素營(yíng)養(yǎng)舉足輕重[9-10]。延邊朝鮮族自治州具有獨(dú)特的低溫近似海洋性大陸季風(fēng)氣候，形成了典型暗棕壤(冷涼淋溶土)，其上星羅棋布大量蘋果梨園，所產(chǎn)蘋果梨為“中國(guó)地理標(biāo)志”產(chǎn)品之一[11]。由于氣候條件的獨(dú)特性和梨品種的特有性，且經(jīng)歷長(zhǎng)期凍融過(guò)程，土壤有機(jī)磷的分布、礦化和轉(zhuǎn)化過(guò)程明顯區(qū)別于其他地區(qū)果園生態(tài)系統(tǒng)。本文針對(duì)延邊地區(qū)蘋果梨園土壤，采用改進(jìn)的Bowman-Cole法進(jìn)行土壤有機(jī)磷測(cè)定，研究不同土層和坡位有機(jī)磷組分的分布規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤采自吉林省延吉市延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院蘋果梨園，土壤類型為暗棕壤。隨機(jī)選取樹(shù)體健康、長(zhǎng)勢(shì)良好的蘋果梨樹(shù)，在坡上、坡中、坡下分別布置剖面點(diǎn)，共9個(gè)；同時(shí)將近蘋果梨園區(qū)無(wú)耕作荒地設(shè)置為對(duì)照剖面點(diǎn)，共計(jì)10個(gè)剖面點(diǎn)，40個(gè)土壤樣品。避開(kāi)施肥處，在距離樹(shù)干1 m處設(shè)置剖面點(diǎn)，根據(jù)土壤的顏色、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊度、干濕度、根系分布等特征，分出土壤的發(fā)生層次，依次為A、AB、B和C 4個(gè)層次。

1.2 分析方法

土壤有機(jī)磷分組測(cè)定采用熊-范改進(jìn)Bowman-Cole法[12-13]

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 21分析軟件和Excel軟件對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 活性有機(jī)磷在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖1可以看出，坡上、坡中蘋果梨園土均表現(xiàn)A層活性有機(jī)磷含量為最高值，坡下則是AB層為含量最高值。其中坡上A—B層隨土層深度增加含量下降，且A—AB層下降差異達(dá)1%顯著水平，而B(niǎo)—C層含量顯著增加；坡中A—C層隨土層深度加深含量下降，其中A—B層含量下降顯著；坡下A—AB層含量增加，AB—B層含量顯著下降，B—C層含量輕微上升；此外，荒地表現(xiàn)為A—B層隨土層深度增加含量上升，而B(niǎo)—C層含量顯著下降。

由此可以看出，荒地活性有機(jī)磷含量除坡上和坡下B層外均低于蘋果梨園土，且A層含量為最低值，原因是荒地主要植被是雜草，雜草根系主要集中于A層，活性有機(jī)磷易于礦化和吸收。蘋果梨園坡上和坡下A—AB層含量均顯著下降，是由于蘋果梨園中果樹(shù)生長(zhǎng)根系主要集中于AB層，所需營(yíng)養(yǎng)主要在該土層汲取，而坡下常年水土聚積，土壤濕度遠(yuǎn)高于坡上，促使磷素向下淋溶比上坡位多，所以坡下的AB層含量高于A層。再比較圖中3個(gè)坡位B層含量，隨坡位下移而含量增加，且坡上和坡下的B—C層含量均增加，這是由于重力、水力等因素導(dǎo)致水土分布及走向不均勻，使活性有機(jī)磷含量分布一定程度上向下坡位、土層聚集。

2.2 中活性有機(jī)磷在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖2可以看出，坡上、坡中、坡下蘋果梨園土和荒地均表現(xiàn)A層為中活性有機(jī)磷含量最高值，且蘋果梨園土A—AB層含量均隨土層增加而極顯著下降，差異達(dá)1%水平，荒地A—AB層含量顯著下降，差異達(dá)5%水平。其中坡中蘋果梨園土AB—C層含量隨土層增加呈下降趨勢(shì)，下降不顯著；坡上和坡下A—C層含量呈U型趨勢(shì)先減后增變化。此外每個(gè)土層中，荒地的中活性有機(jī)磷含量均低于蘋果梨園土，且蘋果梨園土和荒地的A層含量有極顯著差異。

圖1 不同坡位土壤剖面的活性有機(jī)磷分布

圖2 不同坡位土壤剖面的中活性有機(jī)磷分布

圖2中，坡下A層含量為427.40 mg/kg,是全果園含量最高處，與坡中A層含量相差近200 mg/kg，說(shuō)明中活性有機(jī)磷在土壤表層流動(dòng)性很強(qiáng)，且分布流向整體向下，導(dǎo)致坡下含量偏高。同上述2.1，蘋果梨園中果樹(shù)生長(zhǎng)根系主要集中在AB層，該土層提供果樹(shù)所需養(yǎng)分，所以果園3個(gè)坡位AB層土壤含量相對(duì)A層極顯著下降。

2.3 中穩(wěn)性有機(jī)磷在土壤剖面中的分布規(guī)律

從圖3可以看出，蘋果梨園土和荒地均表現(xiàn)A層為中穩(wěn)性有機(jī)磷含量最高值，且A—AB層含量均顯著下降，差異達(dá)5%。其中坡上蘋果梨園土AB—C層隨土層深度增加含量上升，上升不顯著；坡中蘋果梨園土則與其相反，且AB—B層下降顯著；坡下蘋果梨園土和荒地AB—B層含量增加，而B(niǎo)—C層含量下降，且坡下蘋果梨園土均為顯著變化，差異水平5%。

圖3 不同坡位土壤剖面的中穩(wěn)性有機(jī)磷分布

圖3顯示，坡上A層為全部土樣中含中穩(wěn)性有機(jī)磷成分最高的一個(gè)土層，但也僅41.48 mg/kg,可以看出，中穩(wěn)性有機(jī)磷含量的分布整體都是偏低的，說(shuō)明中穩(wěn)性有機(jī)磷在有機(jī)磷整體中所占比例很低，這與李世亮等[14]研究結(jié)論相似。

2.4 高穩(wěn)性有機(jī)磷在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖4可知，蘋果梨園坡上和坡中、荒地A層以及坡下B層為高穩(wěn)性有機(jī)磷組分中含量最高值。其中，坡上A—AB層含量極顯著下降，B—C層含量極顯著上升；坡中A—C層隨土層增加含量下降，其中A—AB層顯著下降；坡下A—AB層含量下降差異不顯著，AB—B層含量極顯著上升，B—C層含量顯著下降；此外，荒地A—B層含量下降，且AB—B層含量極顯著下降，B—C層含量顯著上升。

由圖4看出，果園土中每個(gè)坡位的高穩(wěn)性有機(jī)磷分布各不相同，這是由于3個(gè)坡位的光照、干濕度以及海拔高度等影響因素不同，造成不同坡位土壤成分的差異，也說(shuō)明了在有機(jī)磷整體中高穩(wěn)性有機(jī)磷相對(duì)穩(wěn)定，流動(dòng)性小。而坡上C層、坡下B層含量都高于上一個(gè)土層，這一現(xiàn)象與劉建玲研究相吻合：長(zhǎng)期施肥可影響土壤磷的垂直分布, 長(zhǎng)期定位施肥的表層土壤磷素不同程度地向下運(yùn)移[15]。

圖4 不同坡位土壤剖面的高穩(wěn)性有機(jī)磷分布

2.5 有機(jī)磷總量在土壤剖面中的分布規(guī)律

由圖5可知，蘋果梨園土各土層含量均高于荒地，這是由于蘋果梨園土常年栽培施肥使得土壤磷素累積，從而有機(jī)磷含量高于荒地。除個(gè)別土層外，蘋果梨園土和荒地均隨土層深度增加有機(jī)磷總量減少，統(tǒng)計(jì)分析表明A—AB層含量為極顯著下降，下降差異達(dá)1%，這與于群英等[16]的研究結(jié)果相似，而個(gè)別土層，即坡上C層和坡下B、C層有機(jī)磷總量均高于上一土層，這與前面分析不同形態(tài)磷在土壤中淋溶和遷移相一致。

圖5 不同坡位土壤剖面的有機(jī)磷總量分布

2.6 不同剖面層次土壤有機(jī)磷各組分占有機(jī)磷總量的比率

由圖6可以看出，蘋果梨園土3個(gè)坡位均是中活性有機(jī)磷組分占有機(jī)磷總量比例最大。其中，坡上除B層外，高穩(wěn)性有機(jī)磷組分比例僅次于中活性有機(jī)磷；其次4個(gè)土層中，中穩(wěn)性(AB層除外)和活性有機(jī)磷所占比例大致相同；而坡中所占比例第二高的則是活性有機(jī)磷，且隨土層加深比例減少，隨后高穩(wěn)性、中穩(wěn)性有機(jī)磷組分比例依次減少；坡下A層除中活性有機(jī)磷外，其他3個(gè)形態(tài)磷所占比例總和不足10%，AB層活性有機(jī)磷組分為4個(gè)土層比例最高值，而B(niǎo)、C層則是高穩(wěn)性、中穩(wěn)性有機(jī)磷組分所占比例依次減少，且活性有機(jī)磷組分比例基本相同。此外，荒地B層高穩(wěn)性及其A、B、C層中活性有機(jī)磷為該土層所占比例最高值。

圖6 不同坡位土壤剖面有機(jī)磷各組分占有機(jī)磷總量的比例分布

由此可以看出，蘋果梨園土與荒地各有機(jī)磷組分占有機(jī)磷總量比例在剖面分布的規(guī)律不盡相同。其中中活性有機(jī)磷組分占有機(jī)磷總量比例最大，說(shuō)明在延吉蘋果梨園土中，土壤有機(jī)磷的主要形態(tài)磷為中活性有機(jī)磷。

3 結(jié) 論

(1)土壤剖面層次不同，有機(jī)磷組分含量也不同，具體表現(xiàn)為隨土層深度的逐漸增加，蘋果梨園土和荒地有機(jī)磷各組分含量整體呈下降趨勢(shì)。

(2)同一剖面土層，荒地有機(jī)磷總量含量均低于蘋果梨園土。

(3)從不同土層、不同坡位比較看，不同形態(tài)磷在重力、水力及施肥影響下都會(huì)不同程度地向下面土層、坡位移動(dòng)和流失。

(4)蘋果梨園土和荒地有機(jī)磷各組分占有機(jī)磷總量的比例不盡相同，其共同之處表現(xiàn)為中活性有機(jī)磷組分在有機(jī)磷總量中占有較高的比例，為延邊蘋果梨園土壤中最重要的有機(jī)磷形態(tài)。

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Differentiation Regularity of Organic Phosphorus Components in Soil Profile with Different Slope Positions of Apple-pear Orchard in Yanji

WANGFei-fei1,XIEXiu-hong2,DOUWen-tao1,CHENGJing1,LIANGYun-jiang1

(1. College of Agriculture, Yanbian University, Yanji 133002, China；2. College of Landscape Architecture，Changchun University，Changchun 130022, China)

In order to study the distribution and flow characteristics of soil organic phosphorus fractions in different soil layers of apple-pear orchard, we mined soil profile in different slope positions (upslope, middle and down slope) of apple-pear orchard of Korean Autonomous Prefecture of Yanbian, Jilin Province. Soil samples were collected from different soil genetic horizons according to soil properties, organic phosphorus fractions were determined with the Bowman-Cole method which was improved by Xiong Hengduo and Fan Yekuan. Results showed that contents of total organic phosphorus in wasteland were less than those at the same soil layer within apple-pear orchard. Organic phosphorus fractions flowed and accumulated in different degrees down soil layer and slope position under influence of external factors (gravity, water and fertilization, etc.). The contents of different organic phosphorus fractions showed a downward trend with the soil layer depth increasing in apple-pear orchard and wasteland. The proportions of each organic phosphorus fractions accounting for total phosphorus were different, and the percentage of moderately labile organic phosphorus accounting for total phosphorus was the highest, it was the most important form of organic phosphorus in apple-pear orchard soil of Korean Autonomous Prefecture of Yanbian.

organic phosphorus fractions; soil profile; slope position; apple-pear orchard; soil layer

2015-05-11

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31460117)

王非非(1991-)，女，黑龍江雞西人，碩士生，現(xiàn)主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)研究。

Tel.: 13134338239；E-mail: 664804629@qq.com

梁運(yùn)江(1972-)，男，吉林前郭人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，現(xiàn)從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)研究。

Tel.:13944709192；E-mail: lyjluo@ybu.edu.cn

S 153.6

A

1006-7167(2016)02-0022-04