磷肥形態(tài)和施用方式對石灰性土壤磷有效性和移動(dòng)性的影響

葉壯，褚貴新，胡云才，譚崇文

（1新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，石河子832003；2德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)研究所，慕尼黑D－85350）

磷肥形態(tài)和施用方式對石灰性土壤磷有效性和移動(dòng)性的影響

葉壯1，褚貴新1，胡云才2，譚崇文1

（1新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室／石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，石河子832003；2德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)研究所，慕尼黑D－85350）

采用同心圓擴(kuò)散試驗(yàn)，通過模擬滴灌與不同施肥方式對液體磷肥與固體磷肥在3種不同質(zhì)地石灰性土壤中的有效性與移動(dòng)性進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明：液體磷肥在距施肥點(diǎn)7．5～43mm區(qū)域內(nèi)的Olsen－P含量高于固體肥料；隨著水分的加入，固、液態(tài)磷肥大部分停留在距施肥點(diǎn)7．5～25．5mm的土層（固肥占35%～50%；液肥占40%～60%）；距施肥點(diǎn)13．5～25．5mm區(qū)域內(nèi)，固、液態(tài)磷肥一次性施用比其分次施用的Olsen－P含量高；施用肥料能夠降低土壤pH值，但僅能影響與肥料毗鄰的土壤（0～7．5mm層），對離施肥點(diǎn)較遠(yuǎn)的土壤影響不顯著。滴灌條件下，液態(tài)磷源在石灰性土壤中的有效性和移動(dòng)性高于固態(tài)磷源；固、液態(tài)磷源一次性施用比其分次施用更能提高磷肥的有效性與移動(dòng)性。

石灰性土壤；不同磷源；施肥方式；磷的移動(dòng)性

大量的研究表明磷肥的當(dāng)即利用率僅有10%～25%［1－2］，磷在石灰性土壤中的移動(dòng)一般不超過1～3cm［3］，如何進(jìn)一步提高磷肥的有效性與移動(dòng)性，一直為學(xué)者們所關(guān)注。近年來，液體肥料得到了飛速發(fā)展，其應(yīng)用越發(fā)廣泛。在美國，液體化肥占復(fù)合肥總量的15%以上，占化肥總量的30%［4－5］。對肥料肥效的研究方面，Holloway等［6］在澳洲南部石灰性土壤中的大田試驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)表明，液體肥料是固體顆粒肥料的一種有效的替代品，在相同的肥料施用量下種植小麥，液體磷源與比固體磷源增產(chǎn)4～15倍；對肥料機(jī)理的研究方面，Lombi等［7－8］利用 X－ray衍射技術(shù)對石灰性土壤中固體和液體磷肥施用區(qū)及其周圍區(qū)域的密度變化進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)固體肥料受水流阻礙的影響大，磷容易與土壤發(fā)生沉淀反應(yīng)而被固定，而液體肥料受水流的影響小，較難被土壤固定。

新疆是全國最大的節(jié)水灌溉地區(qū)，膜下滴灌可將肥料溶于滴灌水中進(jìn)行隨水滴灌施肥，極大提高了肥料的利用效率［9］，已廣泛應(yīng)用于小麥、棉花、加工番茄等作物，滴灌施肥方式能顯著影響作物的生物量和產(chǎn)量［10－11］。液體磷肥在新疆的應(yīng)用具有巨大潛力，利用液體磷源滴灌施肥以改變基肥為主的傳統(tǒng)施磷方式，對提高磷肥肥效與磷在土壤中分布的均勻性等方面都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

本研究通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，比較固、液態(tài)磷源在3種不同質(zhì)地土壤中的有效性和移動(dòng)性，通過滴灌與不同施肥方式相結(jié)合，從機(jī)理上研究液體磷肥在土壤中的擴(kuò)散行為，旨在為液體磷肥的優(yōu)越性提供依據(jù)，推廣液體磷肥在新疆干旱區(qū)石灰性土壤中的應(yīng)用，進(jìn)而提高該地區(qū)作物的磷營養(yǎng)狀況。

1 材料與方法

1．1 材料

試驗(yàn)在新疆兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。供試土壤為本地典型的地帶性土壤灌耕灰漠土（灌淤旱耕人為土，Calcaric Fluvisals）。

試驗(yàn)選取砂土、壤土、粘土3種質(zhì)地的土壤分別采自北疆漠索灣墾區(qū)的新疆兵團(tuán)149團(tuán)、147團(tuán)和石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)站。土壤經(jīng)自然風(fēng)干，充分混勻，過2mm孔篩后使用。供試土壤（砂土、壤土、粘土）的主要性狀見表1。

表1 供試土壤主要性狀Tab．1Selected properties of test soil

供試磷肥品種：固體磷肥為重過磷酸鈣（TSP，P2O546%，），液體磷肥為專利產(chǎn)品酸性液體滴灌專用肥（N≥20%，P2O5≥6%，K2O≥6%，pH 為3．9，總養(yǎng)分量≥32%）。為了保證不同磷源N、P、K比例一致，固體磷肥分別用尿素（N 46%）和氯化鉀（K2O 62%）補(bǔ)充與液體磷肥等量的氮、鉀養(yǎng)分。

1．2 方法

1．2．1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

取過2mm篩的風(fēng)干土壤78g裝入皮氏培養(yǎng)皿（高1．1cm，直徑8．7cm），控制土壤容重為1．25～1．35g／cm3。施肥量設(shè)計(jì)為大田施肥量的3倍，各處理分3個(gè)施磷量，分別為施磷（P2O5）量1∶9．36 mg／皿、施 磷 （P2O5）量 2∶18．72mg／皿、施 磷（P2O5）量3∶37．44mg／皿，每個(gè)施肥量重復(fù)3次。加水量為土壤田間持水量的70%，砂土、壤土和粘土的總水分加入量分別為9．83mL／皿、12．56mL／皿和16．38mL／皿。肥料從培養(yǎng)皿的中心加入，模擬滴灌方式從中心加水，具體分為以下幾個(gè)處理：1）固體肥料與土壤充分混勻，分4次滴水；2）固體肥料與水一次性加入；3）固體肥料分4次加入，分4次滴水；4）液體肥料溶于水后一次性加入；5）液體肥料溶于水后分4次加入。肥料與水分加入完畢后，培養(yǎng)皿立即用帕拉膠（Parafilm）密封，放置于黑暗控溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3周，期間模擬晝夜溫差變化：25℃16h；20℃8h。

1．2．2 分析測試項(xiàng)目及其處理方法

培養(yǎng)結(jié)束后，用不同內(nèi)徑的中空圓筒狀取樣器對土壤進(jìn)行取樣，以獲得離施肥點(diǎn)不同距離的土壤片段，土樣距施肥點(diǎn)的間隔距離分別為：0～7．5 mm，7．5～13．5mm，13．5～25．5mm，25．5～43．0 mm。待測土壤樣品風(fēng)干后磨碎按照常規(guī)方法［12］測定土壤pH值（水土比5∶1）、全磷、速效磷（Olsen－P）。

1．2．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

利用EXCEL 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 11．5統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行One－way ANOVA統(tǒng)計(jì)分析，并用Duncan方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2．1 施用方式與供磷形態(tài)對土壤有效磷含量的影響

在所有處理中，除了固肥與土壤混勻處理各圈層Olsen－P含量相似之外，其余4個(gè)處理各圈層的Olsen－P含量均呈現(xiàn)自施肥點(diǎn)層由內(nèi)向外依次降低的趨勢，其中前兩層（0～7．5mm層與7．5～13．5mm層）的 Olsen－P含量顯著高于后兩層（13．5～25．5mm層與25．5～43．0mm層），3種施磷量也表現(xiàn)出一致的變化規(guī)律（圖1）。液肥處理7．5～13．5mm與13．5～25．5mm兩層的Olsen－P含量均高于固肥處理。以施磷量2的砂土為例，液肥一次施用處理在7．5～13．5mm圈層與13．5～25．5mm圈層的 Olsen－P含量分別為450mg／kg與273mg／kg，明顯高于固肥一次施用處理的291mg／kg與175mg／kg（圖1a）。

從圖1還可以看出，離施肥點(diǎn)較遠(yuǎn)的土層中，固、液態(tài)磷肥一次性施用處理的Olsen－P含量均高于其分次施用處理，這一點(diǎn)在13．5～25．5mm層最為明顯。以施磷量2的壤土為例，“液肥一次”與“液肥分次”在13．5～25．5mm層中的 Olsen－P量分別為211mg／kg與102mg／kg；“固肥一次”與“固肥分次”的分別為101mg／kg與87mg／kg。

圖1 距肥料施入點(diǎn)不同距離土層的Olsen－PFig．1Concentration of Olsen－P in different soil sections

2．2 不同處理?xiàng)l件下外施磷肥在土壤中的移動(dòng)性

外加磷源隨著水分的擴(kuò)散而遷移，3種不同質(zhì)地土壤各處理之間肥料距施肥點(diǎn)不同距離土層的分布存在顯著差異。各圈層中肥料磷所占百分比（%PfS1～4）按照以下公式［13］計(jì)算：

式（1）中，i代表4個(gè)土壤圈層，［Pf］Si和 Wi代表各圈層土壤的全磷濃度和土重，［Pf］Si由各圈層全磷量減去未施肥的空白處理全磷量得到。

如圖2a，砂土中固、液態(tài)磷肥在各圈層所占百分比從內(nèi)層向外呈現(xiàn)增大趨勢，最大值均出現(xiàn)在第3層（13．5～25．5mm），以施磷量1的砂土為例，“固肥一次”、“固肥分次”、“液肥一次”、“液肥分次”在該層所占比例分別為40%、37%、46%、35%。

在壤土中，肥料分次施用處理的最大值出現(xiàn)在第2層（7．5～13．5mm層），而肥料一次施用處理的最大值出現(xiàn)在第3層（13．5～25．5mm層），例如壤土在施磷量1下，“固肥分次”與“液肥分次”在7．5～13．5mm層的百分比分別為47%與45%；“固肥一次”與“液肥一次”在13．5～25．5mm層的百分比分別為36%與61%（圖2b）。在粘土中，“固肥分次”、“液肥一次”、“液肥分次”處理的分布規(guī)律與在壤土中類似，但“固肥一次”處理的最大值卻出現(xiàn)在離施肥點(diǎn)最近的0～7．5mm層（圖2c）。固、液態(tài)磷肥不同處理在3種土壤中不同的分布規(guī)律很可能是由供試土壤之間質(zhì)地的差異造成的。

圖2 肥料磷在各圈層土壤所占百分比Fig．2Percentage of P derived from fertilizer in each soil sections

2．3 不同肥料處理對各圈層土壤pH值變化的影響

3種不同質(zhì)地土壤的本底pH值分別是：砂土8．53，壤土8．37，粘土8．51。3種施磷量之間對土壤pH值的影響并無差異。以施磷量2為例，由表2可以看出，固體肥料與土壤充分混勻處理中，4個(gè)圈層土壤pH值趨于一致。而固、液態(tài)磷的加入則均能降低施肥點(diǎn)區(qū)域土層（0～7．5mm層與7．5～13．5mm層）的土壤pH值，但對離施肥點(diǎn)較遠(yuǎn)的土層影響不明顯。固、液肥處理中，3種土壤的最低pH值均出現(xiàn)在0～7．5mm層，固、液態(tài)磷肥都具有一定的酸化效應(yīng)，且二者降低土壤pH值的能力相近。由表2還可以看出，肥料一次施用與肥料分次施用對土壤pH值的影響也無明顯差異。

表2 三種土壤距施肥點(diǎn)不同距離土層pH值（施磷量2）Tab．2pH at different distances from the point of fertilizer application

3 討論

3．1 不同磷源及不同施肥方式對土壤磷有效性與移動(dòng)性的影響分析

Hettiarachchi等［8］通過向土壤中先加水后加肥料的研究表明，固態(tài)磷肥施入土壤后，水分運(yùn)動(dòng)的方向與溶解態(tài)磷的擴(kuò)散方向相反，對磷在土壤中的擴(kuò)散造成了阻礙，外加磷肥在土壤中的分布隨施肥點(diǎn)距離增加而遞減，大部分肥料被局限在施肥點(diǎn)區(qū)域。而本試驗(yàn)中，先向土壤中加入肥料后加水，固、液態(tài)磷肥均隨水分濕潤峰的遷移而擴(kuò)散，因此外加磷源在各土壤圈層中的分布隨施肥點(diǎn)距離增加而遞增。但是在本試驗(yàn)所用的粘土中，由于其較小的土壤孔隙與較大的阻滯系數(shù)，固態(tài)磷在土壤中的分布與Hettiarachchi等［8］的實(shí)驗(yàn)相似，大部分固體磷肥仍保留在施肥點(diǎn)層（0～7．5mm層），固體磷在土壤中的分布隨施肥點(diǎn)距離增加而遞減，這與其先加水后加肥料的研究結(jié)果一致，說明在粘土中，水分與肥料的加入次序?qū)腆w磷的移動(dòng)性影響不明顯。

本試驗(yàn)離施肥點(diǎn)較遠(yuǎn)的13．5～25．5mm層中，固、液肥一次施用處理的Olsen－P含量高于其分次施用，說明磷肥一次性施用較其分次施用的有效性高、在土壤中移動(dòng)的距離更遠(yuǎn)，這是由于肥料分次施用增加了肥料與土壤接觸而被土壤固定的幾率，同時(shí)，水分分次加入的流動(dòng)性遠(yuǎn)不如一次性加入的強(qiáng)，且水肥分次施用的濃度遠(yuǎn)高出水肥一次施用，以上因素導(dǎo)致“水肥分次”在施肥點(diǎn)層的Olsen－P量比“水肥一次”高，而在離施肥點(diǎn)較遠(yuǎn)的土層中卻低于“水肥一次”；液態(tài)磷處理在13．5～25．5mm層中的Olsen－P含量高于固態(tài)磷，說明液態(tài)磷源在土壤中的有效性與移動(dòng)性高于固態(tài)磷源。

3．2 不同磷源對土壤pH的影響分析

雖然本試驗(yàn)所用的固、液態(tài)磷肥均有一定酸性，但是固體肥料施用后土壤pH值的變化，主要是由肥料顆粒中的陽離子與被土壤所固定成吸附態(tài)的H＋發(fā)生離子交換作用造成的，而液體肥料則主要是因其自身的酸性，酸化了施肥點(diǎn)周圍的土壤，使與其毗鄰的土壤發(fā)生pH值的變化。國內(nèi)外很多研究也表明，由于酸性液體肥料自身低的pH值，能夠顯著的降低土壤pH，但僅僅限制在與肥料相毗鄰的土壤［14－15］。酸性肥料降低土壤pH 值，并不是提高石灰性土壤磷肥利用率的主要因素。

4 結(jié)論

1）液體肥料在施肥點(diǎn)外圍區(qū)域中土壤Olsen－P含量高于固體肥料，其有效性更高。

2）在滴灌條件下，固、液態(tài)磷肥在土壤中的分布隨水分濕潤峰遷移，肥料百分比最大值出現(xiàn)在濕潤峰所在圈層。

3）肥料的施入能夠顯著改變3種土壤的pH值，但只能影響施肥點(diǎn)附近 （0～7．5mm）的土壤。

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A Comparison of Mobility and Availability of Different Sources Phosphorus Fertilizer in Calcareous Soils under Simulation Conditions

YE Zhuang1，CHU Guixin1，HU Yuncai2，TAN Chongwen1
（1The Key Laboratory of Oasis Eco－Agriculture，Xinjiang Production and Construction Group／Department of Resources and Environmental Science，College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi 832003，China；2Institute of Plant Nutrition，Department of Plant Science，Technical University of Munich D－85350，Germany）

Phosphorus fixation in a calcareous soil is a major factor in limiting the mobility and availability of P fertilizer．This paper applied different fertigation and employed Petri dish to investigate the differences between granular and fluid form of P fertilizers placed in three kinds of calcareous soil．The results indicated that Olsen－P of fluid fertilizer in 7．5～43mm sections were higher than granular fertilizer．A majority of fertiliser P remained within 7．5～25．5mm section（granule：35%～50%；fluid：40%～60%）．In 13．5～25．5mm section，the content of Olsen－P in the treatment of all phosphorus fertilizer applied one time were higher than the treatment of all phosphorus fertilizer applied four times．Significant decrease in soil pH caused by different fertilizers and different application methods were obtained only in soil section of 0～7．5 mm where fertilizer was applied（P＜0．05）．When applying different forms of P fertilizers to the calcareous soils by fertigation，fluid fertilizer can provide a greater diffusion，availability compared with granular fertilizers．

calcareous soil；fluid and granular fertilizer；fertigation；phosphorus mobility

S143

A

2010－01－14

教育部“春暉計(jì)劃”項(xiàng)目（z2005－2－83003），新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目（04GG03）

葉壯（1985－），男，碩士生，專業(yè)方向?yàn)橥寥琅c植物營養(yǎng)生理生態(tài)；e－mail：jazz85＠stu．shzu．edu．cn。

褚貴新（1969－），男，副教授，從事土壤與植物營養(yǎng)生理研究；e－mail：chuguixin＠gmail．com。