長期施肥條件下有機(jī)磷組分在潮土中淋溶特性研究

陳軍平+汪金舫

摘 ? ?要：采用Bowman和Cole提出的有機(jī)磷分級體系，研究長期施肥條件下不同施肥處理的潮土O～60 cm土層中有機(jī)磷組分的動態(tài)變化。結(jié)果表明，有機(jī)磷組分在0～60 cm土壤中的遷移性較大。與對照CK相比，施無機(jī)肥的處理顯著提高了40～60 cm土層的活性有機(jī)磷含量;施用有機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)肥配施顯著提高了40～60 cm土層的中活性有機(jī)磷含量;所有施肥處理都顯著提高了0～60 cm土層的中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量;施用有機(jī)肥能顯著增加 20～60 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量。

關(guān)鍵詞：潮土;長期施肥;有機(jī)磷組分

中圖分類號： TQ440.1 ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.11.004

Leaching of Organic Phosphorus Fractions in Fluvo-aquic Soil under Long-term Fertilization

CHEN Jun-ping1， WANG Jin-fang2

（1.Evironmental Monitoring of Jiangxi Province， Nanchang， Jiangxi 330039， China;2.Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing， Jiangsu 210008， China）

Abstract： By the method of Bowman and Cole， this paper studied the dynamics of organic phosphorus fractions in fluvo-aquic 0～60 cm soil layers under long-term fertilization. The results showed that the movements of organic phosphorus fractions were great in 0～60 cm soil layers. Compared with the CK treatment， the amount of labile organic phosphorus were increased in 40～60 cm soil layers with the duration of chemical fertilizer NPK; Moderately labile organic phosphorus contents were increased in 40～60 cm soil layers with the OM and 1/2OM+1/2NPK treatments; All fertilization treatments enhance the contents of moderately resistant organic phosphorus in 0～60 cm soil layers; And the contents of highly resistant organic phosphorus in 20～60 cm soil layers with the organic manure applications.

Key words： fluvo-aquic; long-term fertilization; organic phosphorus fraction

土壤中磷的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化、運(yùn)移以及與土壤供磷能力的關(guān)系，始終是土壤化學(xué)的研究熱點(diǎn)[1-6]。研究磷在土壤中的形態(tài)和轉(zhuǎn)化過程，有助于合理施用磷肥，提高磷肥肥效，并減小環(huán)境危害[7]。以往的研究主要集中在無機(jī)磷的動態(tài)變化方面，而針對有機(jī)磷的研究較少。據(jù)Chardon等[8]報道，有機(jī)肥中磷的移動性較大，其中淋失的磷70%～90%屬可溶性有機(jī)磷。為此，本研究以田間長期定位施肥試驗(yàn)為基礎(chǔ)，探討長期施肥對潮土中不同組分有機(jī)磷動態(tài)變化的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

肥料長期定位試驗(yàn)設(shè)在中國科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)站內(nèi)。土壤為輕壤質(zhì)潮土，設(shè)4個處理，4次重復(fù)，小區(qū)面積47.5 m2，分4個區(qū)組，隨機(jī)排列。試驗(yàn)起始于1989年秋，采用小麥-玉米1年2熟輪作制。試驗(yàn)開始前土壤耕層（0～20 cm）的理化性質(zhì)為：全氮為0.445 g·kg-1，全磷為0.5 g·kg-1，有機(jī)磷為35.83 mg·kg-1，其中含活性有機(jī)磷1.41 mg·kg-1，中活性有機(jī)磷28.26 mg·kg-1，中穩(wěn)定性有機(jī)磷含5.10 mg·kg-1，高穩(wěn)定性有機(jī)磷含1.06 mg·kg-1，pH值8.65。

4個處理分別為（1）CK（對照，不施肥）;（2）1/2OM（有機(jī)肥）+1/2NPK;（3）OM;（4）NPK 。N肥為尿素（N：46%），P肥為過磷酸鈣（P2O5：15.5%），K肥為硫酸鉀（K2O：49.6%）。其中處理（2）、（4）小麥、玉米都施基肥和追肥，處理（3）OM（有機(jī)肥）全季肥料都作基肥一次施入，不施追肥。肥料用量見表1[9]。有機(jī)肥（OM）以粉碎的麥稈為主，每季施用量約4 500 kg·hm-2 （以鮮質(zhì)量計(jì)），加上適量的大豆餅和棉仁餅，以提高有機(jī)肥的含N量。 有機(jī)肥經(jīng)過堆制發(fā)酵后施用，施用前先分析N、P、K養(yǎng)分含量。以等N量為標(biāo)準(zhǔn)。有機(jī)肥中的P、K不足部分用P、K化肥補(bǔ)足到等量（表1）。本試驗(yàn)中，在秋季玉米收獲后，采集0～60 cm的土壤樣品來分析各組分有機(jī)磷的含量。

1.2 分析方法

測定方法：土壤全磷測定采用H2SO4-HClO3 消化法;土壤速效磷測定采用Olsen法[10];土壤有機(jī)磷分組采用Bowman-Cole分組方法[11];數(shù)據(jù)處理采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 土層中活性有機(jī)磷的含量變化

從活性有機(jī)磷含量在潮土剖面中的分布特征來看（表2），試驗(yàn)前土壤的活性有機(jī)磷主要分布在0～20 cm的土層，占0～60 cm土壤總量的52.03%;經(jīng)過15年的定位試驗(yàn)，不施肥的CK處理活性有機(jī)磷含量在0～20 cm土層中最高，為3.76 mg·kg-1，并隨著土層加深，含量逐漸降低，均達(dá)到顯著差異水平;而其他施肥處理（1/2OM+1/2NPK、OM和NPK）0～60 cm土層的活性有機(jī)磷含量都相對保持穩(wěn)定。說明不施肥時，植物根茬及生物活動都主要集中在0～20 cm的土層中，從而導(dǎo)致了活性有機(jī)磷含量較高，而其他施肥處理則由于有機(jī)磷和無機(jī)磷的逐年不斷加入，使得在0～60 cm土層中的活性有機(jī)磷含量都較試驗(yàn)初土壤有顯著增加。這與前人報道的土壤中有機(jī)磷有較大遷移性的研究結(jié)果相一致[8]。

與試驗(yàn)前相比，4個處理在0～60 cm土層的活性有機(jī)磷含量總體表現(xiàn)出隨著試驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾佣鹉暝黾拥内厔?。試?yàn)進(jìn)行15年后，與對照CK相比，NPK處理在40～60 cm土層的活性有機(jī)磷有顯著提高，而其他兩個處理的活性有機(jī)磷含量沒有顯著差異，表明施用無機(jī)肥的處理比施有機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)配施更容易促使活性有機(jī)磷向下遷移，導(dǎo)致在深層土壤中累積。

2.2 中活性有機(jī)磷的含量變化

從表3可以看出，與其他組分有機(jī)磷相比，中活性有機(jī)磷是有機(jī)磷最主要的組成部分，通常占有機(jī)磷總量的67.02%～92.88%。從中活性有機(jī)磷在土層中的分布來看，試驗(yàn)前各層間分布很均勻，經(jīng)過15年的試驗(yàn)，所有處理0～60 cm土層的中活性有機(jī)磷含量都比試驗(yàn)初有所增加;CK處理主要集中在0～40 cm兩個土層，其中以20～40 cm土層最多，各土層間均差異顯著;1/2OM+1/2NPK和NPK處理的中活性有機(jī)磷主要集中在20～40 cm土層，與其他兩個土層達(dá)到了顯著差異水平;OM處理的中活性有機(jī)磷在各土層間分布比較均勻，3個土層間都沒有差異。說明施用有機(jī)肥比無機(jī)肥更能促進(jìn)中活性有機(jī)磷在土層間的遷移。

與試驗(yàn)前相比，各處理0～60 cm土層的中活性有機(jī)磷含量總體也呈增加的趨勢。0～20cm土層CK和1/2OM+1/2NPK處理的中活性有機(jī)磷含量年際間波動性較大，NPK處理的中活性有機(jī)磷含量基本維持在同一水平，OM處理隨著試驗(yàn)?zāi)晗拗鹉昀鄯e，在15年后達(dá)到49.59 mg·kg-1，與NPK處理差異顯著，這可能與有機(jī)肥本身中活性有機(jī)磷含量較高，而且有機(jī)肥中含有的大量微生物容易吸附土壤中的化學(xué)磷而轉(zhuǎn)化為有機(jī)磷有關(guān)[12]。

20～40 cm土層的中活性有機(jī)磷，4個處理都表現(xiàn)為逐年增加的趨勢，與對照CK處理相比，NPK處理差異顯著，15年中積累達(dá)到了80.45 mg·kg-1; 40～60 cm的土層的中活性有機(jī)磷，施用了有機(jī)肥的（OM、1/2OM+1/2NPK）2個處理都有很大積累，與CK處理相比，都達(dá)到了顯著差異水平，其中1/2OM+1/2NPK處理積累量最多，達(dá)到45.33 mg·kg-1。由此可以看出，1/2OM+1/2NPK和 OM處理的中活性有機(jī)磷遷移深度比NPK處理更深。說明施用有機(jī)肥在培肥地力和改善土壤生物化學(xué)性質(zhì)的同時，也促進(jìn)了中活性有機(jī)磷向下遷移，其中有機(jī)無機(jī)配施的遷移效果比單施有機(jī)肥的效果更明顯。

2.3 中穩(wěn)定性有機(jī)磷的含量變化

從中穩(wěn)定性有機(jī)磷在潮土剖面的分布可以看出（表4），試驗(yàn)前主要集中在0～40 cm的土壤中，40～60 cm土層的中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量很少;經(jīng)過15年的試驗(yàn)，CK、1/2OM+1/2NPK和OM 3個處理的中穩(wěn)定性有機(jī)磷主要集中在0～20 cm土壤，與其他兩個土層差異顯著; NPK處理的中穩(wěn)定性有機(jī)磷也主要集中在0～20 cm土壤，并且3個土層的中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量都達(dá)到了顯著差異水平。

對于0～20 cm土壤的中穩(wěn)定性有機(jī)磷，CK處理在試驗(yàn)過程中變化幅度不大（表4），主要維持在6.29 mg·kg-1左右波動。1/2OM+1/2NPK、OM和NPK 處理在試驗(yàn)中都逐年增加，較試驗(yàn)前都有了大幅提高。15年后，與對照CK相比，1/2OM+1/2NPK、OM和NPK 3個施肥處理的中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量都有顯著增加，而且施用有機(jī)肥的1/2OM+1/2NPK、OM處理增幅比施用無機(jī)肥的NPK處理明顯。說明無論施用無機(jī)肥、有機(jī)肥還是有機(jī)無機(jī)配施都能增加潮土0～20 cm土壤中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量，但單施有機(jī)肥的效果最好，前人在這方面的研究結(jié)果很不一致[13-16]，這可能與試驗(yàn)所用的有機(jī)肥的種類和土壤類型有關(guān)。

對于20～40 cm土層的中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量，對照 CK在整個試驗(yàn)過程中基本維持在試驗(yàn)前的水平，1/2OM+1/2NPK和OM處理在試驗(yàn)前期大幅增加而后期隨著試驗(yàn)進(jìn)行逐年下降，NPK處理在試驗(yàn)過程中變化不大。說明施用有機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)配施能促使中穩(wěn)定性有機(jī)磷向其他形態(tài)的磷轉(zhuǎn)化。15年后，與對照CK處理相比，1/2OM+1/2NPK和NPK處理顯著增加20～40 cm土層的中穩(wěn)定性有機(jī)磷含量，其中NPK處理效果更明顯。對于40～60 cm土層的中穩(wěn)定性有機(jī)磷，4個處理都比試驗(yàn)初有顯著的提高，而且在整個試驗(yàn)過程中都呈逐年增加趨勢。與對照CK處理相比，1/2OM+1/2NPK、OM和NPK 3個施肥處理的增幅更加明顯，方差分析都達(dá)到了顯著差異水平，而且NPK、1/2OM+1/2NPK處理比OM處理更為明顯。說明無論無機(jī)肥、有機(jī)肥還是有機(jī)無機(jī)配施，都能促進(jìn)中穩(wěn)定性有機(jī)磷向深層土壤遷移，從深層土壤的中穩(wěn)定性有機(jī)磷的積累效果來看，施用無機(jī)肥的效果比有機(jī)肥更為明顯。

2.4 高穩(wěn)定性有機(jī)磷的含量變化

從高穩(wěn)定性有機(jī)磷在潮土剖面間分布可以看出（表5），試驗(yàn)初主要集中在0～40 cm土壤層。經(jīng)過15年的試驗(yàn)，4個處理0～20 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量都為零，20～60 cm土層的含量也很少。對照CK和1/2OM+1/2NPK處理0～40 cm與40～60 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量差異顯著，OM處理20～40 cm與40～60 cm土層含量相當(dāng)，與0～20 cm土層差異顯著，NPK處理3個土壤層間差異都達(dá)到顯著水平。

從表5可以看出，高穩(wěn)定性有機(jī)磷在潮土中含量極少，對于耕層土壤（0～20 cm）高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量（CK、1/2OM+1/2NPK、OM和NPK）4個處理在整個試驗(yàn)過程中，都表現(xiàn)出前期有所積累，隨后逐年下降的相似規(guī)律，到2004年4個處理的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量幾乎測定不出。說明長期試驗(yàn)促進(jìn)了高穩(wěn)定有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的磷，隨著試驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾?，無論施肥還是不施肥、施有機(jī)肥還是施無機(jī)肥都表現(xiàn)出相同的效果。

20～40 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量，（CK和1/2OM+1/2NPK）2個處理在試驗(yàn)前期積累，后期逐年下降，15年后分別只有0.57 mg·kg-1和0.54 mg·kg-1;NPK處理的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量在試驗(yàn)過程中變化不大，15年后為0.68 mg·kg-1;OM處理有一定的波動，總體上是增加的趨勢，到2004年為2.04 mg·kg-1。與對照CK處理的高穩(wěn)定性有機(jī)磷相比，只有OM處理達(dá)到顯著差異水平。對于40～60 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量，CK、1/2OM+1/2NPK、OM和NPK 4個處理總體上都表現(xiàn)為逐年增加的趨勢，15年后，與對照CK處理相比，只有OM處理的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量有顯著提高。說明施用有機(jī)肥促進(jìn)20～40 cm和40～60 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷的積累，這可能與OM處理本身有機(jī)磷含量較高有關(guān)，雖然該處理的高穩(wěn)定性有機(jī)磷也向其他活性較高的磷形態(tài)轉(zhuǎn)化，但還是有較多的高穩(wěn)定性有機(jī)磷向深層土壤遷移。

3 結(jié) ?論

（1）長期試驗(yàn)顯著提高了0～60 cm土壤的活性有機(jī)磷含量;對照CK處理各土層的活性有機(jī)磷含量差異顯著，與對照CK相比，施用無機(jī)肥能顯著促進(jìn)活性有機(jī)磷向下遷移，遷移距離深達(dá)40～60 cm土壤層。

（2）中活性有機(jī)磷是有機(jī)磷的最主要的組成部分，通常占有機(jī)磷總量的67.02%～92.88%，主要集中在20～40 cm的土壤層。與對照CK相比，NPK處理顯著增加20～40 cm土層的中活性有機(jī)磷含量;施用有機(jī)肥（OM、1/2OM+1/2NPK）處理顯著促進(jìn)中活性有機(jī)磷向40～60 cm土層遷移累積。

（3） 各處理的中穩(wěn)定性有機(jī)磷主要分布在0～40 cm土層。與對照CK相比，施肥處理（1/2OM+1/2NPK、OM和NPK）顯著增加了0～60 cm土壤的中穩(wěn)定性有機(jī)磷的含量，在0～20 cm土層施用有機(jī)肥效果最明顯，而在40～60 cm土層有機(jī)無機(jī)配施的效果更明顯。

（4） 潮土的高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量極少。在本試驗(yàn)條件下，0～40 cm土層的高穩(wěn)定性有機(jī)磷不斷地向其他活性較高的磷形態(tài)轉(zhuǎn)化。與對照CK相比，施用有機(jī)肥能顯著促進(jìn)高穩(wěn)定性有機(jī)磷向20～40 cm和40～60 cm的土層遷移累積。

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