土壤磷素演變與高效利用

張淑香，徐明崗,2

導讀

土壤磷素演變與高效利用

張淑香1，徐明崗1,2

（1中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/耕地培育技術國家工程實驗室，北京 100081；2中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所，廣東湛江 524091）

土壤磷素是作物必需的營養元素之一，也是農業生產中最重要的養分限制因子。磷肥的施用可以大大增加土壤磷素含量與供給能力，提高農業生產效益[1]。然而，磷肥過量施用造成土壤磷素累積的現象在全球已經非常普遍[2]，我國的情況尤為嚴重。我國土壤磷累積以11% 的速度在遞增[3]，導致不同地區土壤有效磷呈現增加的趨勢[4]，這不僅明顯降低了磷肥的利用率，而且也造成有限磷礦資源的浪費，同時提高水環境污染的風險[5-6]。全國第一次污染源調查顯示，農業磷排放占總排放的67.4%，這也是造成水體富營養化的重要因子。因此，為避免磷礦資源耗竭和磷肥施用不合理帶來的環境污染問題，了解土壤中磷素演變、累積與形態轉化狀況，為科學磷素管理提供數據支撐至關重要。

土壤中磷素的演變是土壤磷素管理的重要內容，已有不少研究表明土壤有效磷的演變與土壤的磷素的盈虧有顯著的正相關關系，且單位磷盈虧量與土壤有效磷的變化值可以作為土壤磷素的轉化率（或稱有效磷效率），不同土壤有效磷的效率有較大差異，每100 kg·hm-2磷盈余使得各土壤有效磷含量提高1—6 mg·kg-1[7-8]，且每盈余磷100 kg·hm-2，不同類型土壤有效磷的增加量因氣象因素、種植制度與土壤性質差異而不同[7-9]。長期試驗表明土壤有效磷效率與土壤pH呈顯著的負相關關系，與土壤有機質呈顯著的正相關關系。如南方土壤pH較低，可促進難溶性磷的溶解，這也可能是土壤累積磷向有效磷轉化在重慶（4.44 mg·kg-1）、浙江（3.28 mg·kg-1）、湖南（2.75 mg·kg-1）較河南（2.60 mg·kg-1）、北京（1.60 mg·kg-1）和新疆（1.44 mg·kg-1）高的原因之一[7]。

進入土壤中的磷會與土壤組分相互作用形成有機磷和無機磷兩種形態，不同的土壤有機磷和無機磷的含量、比例及其有效性有很大的差異，長期施肥會導致土壤磷素形態和有效性發生變化。如1﹕1型礦物、鐵鋁氧化物與水化物、鈣化合物通過吸附解析等過程結合形成鐵磷、鋁磷和鈣磷。目前土壤磷素形態多以化學浸提方法研究形態特征及其與有效磷的響應關系，再進一步分析各土壤形態磷素的有效性[9]，這樣的方法對評價土壤磷庫大小、磷素供應狀況和磷肥的合理施用至關重要。土壤中磷形態學過程與土壤吸附解析過程同時存在，均與土壤性質（如土壤有機質、土壤pH等）具有密切的關系。有研究表明土壤有機質是影響土壤磷形態轉化的重要土壤性質[10]，土壤有機質對磷的吸附機制[11]與土壤鐵鋁氧化物有密切的關系。這是由于土壤有機質和低分子量的有機酸可以形成鐵、鋁晶型化合物，促進了表面積巨大且孔性較多的非晶型化合物的形成，從而增加了鋁氧化物對磷的吸附。近年來，X衍射、等溫滴定量熱法[12]、同步輻射[13]在土壤磷素研究中的應用，為進一步探索提高土壤累積磷的有效性提供了可靠和可信的技術方法與手段，特別是X衍射在非破壞性、原位直接表征等方面表現出了其獨特的優越性，為土壤中磷素轉化與高效利用的研究提供了先進的試驗手段，將在以后的磷素研究中得到越來越多的重要應用。

本專題所發表的5篇文章，基于我國代表性的土壤類型，應用長期試驗數據分析土壤磷素的演變、形態學和吸附-解析特征及其與土壤性質的響應關系。涉及我國紅壤[1]、潮土[8]、黑土[11]和土[10,14]等代表性土壤類型，其研究內容包括土壤磷素演變與產量的響應關系模型、土壤磷素演變與磷形態特征的作用過程、土壤磷形態特征和土壤磷吸附和解析的過程與土壤性質綜合定量的關系[1,8,10-11,14]。這些僅僅是磷素研究領域中一小部分內容，謹希望以專題的形式，并借國家大力倡導的化肥和農藥“雙減”之契機，促進土壤磷素科學管理及高效利用。

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Change of Soil Phosphrus and Its Efficient Utilization

ZHANG ShuXiang1, XU MingGang1,2

(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land, Beijing 100081;2South Subtropical Crop Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences (CATAS), Zhanjiang 524091, Guangdong)

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.21.011

2019-10-09；

2019-10-22

國家公益性行業（農業）科研專項（201503120）、國家自然科學基金（41471249）

張淑香，E-mail：zhangshuxiang@caas.cn

（責任編輯 李云霞）