長期定位施肥下潮土磷素盈虧及對無機(jī)磷的影響

王柏寒，黃紹敏，郭斗斗，張水清，宋曉，岳克，張珂珂

長期定位施肥下潮土磷素盈虧及對無機(jī)磷的影響

王柏寒，黃紹敏，郭斗斗，張水清，宋曉，岳克，張珂珂

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，鄭州 450002）

【】探討長期定位施肥下潮土磷素盈虧、各形態(tài)無機(jī)磷的變化及土壤磷素盈虧對無機(jī)磷的影響，為潮土合理施用磷肥提供理論依據(jù)。在“國家潮土肥力與肥料效益長期定位試驗(yàn)基地”，以NK（不施磷肥）處理為對照，研究華北地區(qū)常見的4種施肥模式（NPK（單施化肥）、SNPK（秸稈還田）、MNPK（有機(jī)無機(jī)配施）、1.5MNPK（高量有機(jī)無機(jī)配施））下，土壤表觀磷盈虧、累積磷盈虧、各形態(tài)無機(jī)磷含量變化，以及土壤磷素盈虧對各形態(tài)無機(jī)磷的影響。25年不施磷肥土壤磷始終處于虧缺狀態(tài)，土壤磷累積虧缺431.8kg·hm-2，4種施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）25年土壤磷分別累積盈余291.2、398.4、1742.4、2 676.9 kg·hm-2。長期不施磷肥，土壤無機(jī)磷以Ca2-P減少最多，減少49.0%。試驗(yàn)前13年上述4種施肥模式土壤Ca2-P增加1.2—5.4倍，平均增加1.26—5.73mg·kg-1·a-1，后12年單施化肥、秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施Ca2-P增長速率降低99.2%—112.6%，高量有機(jī)無機(jī)配施土壤Ca2-P年降低2.0 mg·kg-1，以上4種施肥模式土壤Ca2-P相對含量25年增加1.0%—3.5%；連續(xù)25年施用磷肥，土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P分別增加1.4—6.5、1.8—3.3、1.1—2.2倍，平均增加4.69—19.81、1.67—3.10、1.23—2.37 mg·kg-1·a-1，其相對含量分別增加8.4%—30.0%、3.3%—4.0%、1.8%—3.3%；Ca10-P和O-P含量長期維持在350—410、100—160 mg·kg-1，但其相對含量分別減少11.4%—29.7%、3.1%—8.9%。25年不施磷肥，土壤每虧缺100 kgP·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別減少1.2、2.7、1.1、1.5、0.8、7.5 mg·kg-1。單施化肥和秸稈還田模式土壤每累積盈余100 kgP·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別增加3.9—5.0、21.5—21.6、6.5—7.4、4.8—5.6、4.0—7.5、2.4—7.2 mg·kg-1。有機(jī)無機(jī)配施模式（MNPK、1.5MNPK）土壤每累積盈余100 kgP·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別增加1.8—2.8、14.2—16.4、2.5—3.2、1.9—2.6、-0.2—1.2、0.3—1.9 mg·kg-1。長期施用磷肥能夠提高潮土磷盈余量，提高土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量及其占總無機(jī)磷的相對含量，其中有機(jī)無機(jī)配施模式提高程度高于單施化肥和秸稈還田；潮土盈余相同磷量時，土壤無機(jī)磷以Ca8-P增量最多，其次是Al-P、Fe-P；單施化肥土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量高于秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施模式。

長期定位施肥；潮土；磷素盈虧；無機(jī)磷

0 引言

【研究意義】磷是植物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素之一，是植物體內(nèi)不可缺少的重要的有機(jī)化合物組分[1]。潮土是我國重要的耕作土壤，河南省潮土面積約占全省耕地面積的37.14%，是黃淮海平原最主要的農(nóng)業(yè)土壤[2]。隨著我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥投入量的增加，土壤磷含量呈增長趨勢[3]。長期過量施入磷肥導(dǎo)致磷素在土壤中大量的積累，被固定為作物難以吸收利用的磷形態(tài)，使土壤磷處于盈余狀態(tài)[4-5]，磷肥利用率僅有10%—25%[6]。較高水平的土壤磷是獲得糧食高產(chǎn)的關(guān)鍵，但過量的磷可能引發(fā)磷素淋溶從而導(dǎo)致地表水體的富營養(yǎng)化，加劇環(huán)境污染[7-10]。而當(dāng)土壤中的磷累積量超過一定值后，減少或短時間停止施用磷肥并不會對作物產(chǎn)量有明顯影響，所以了解施用磷肥后土壤磷素及各形態(tài)無機(jī)磷形態(tài)含量的變化，磷素平衡對各形態(tài)無機(jī)磷的影響具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】已有研究表明[11]，1981—2000年我國農(nóng)田P2O5用量從21 kg·hm-2增加到71 kg·hm-2，磷肥施用量不斷增加，而土壤中全磷、有效磷平均增加0.2 g·kg-1、5.7 mg·kg-1，過量的磷累積在土壤中。長期施用磷肥能提高土壤無機(jī)磷含量，施用無機(jī)磷肥與有機(jī)復(fù)混磷肥可以顯著提高潮土中Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量，對Fe-P、Ca10-P、O-P含量影響不大[12]。潮土具有全磷含量高而有效磷含量低的特點(diǎn)[13-14]。信秀麗等[14]研究發(fā)現(xiàn)潮土具有很強(qiáng)的固磷能力，施加有機(jī)肥可以降低土壤固磷能力，增強(qiáng)土壤磷有效性。楊振興等[15]對褐土研究發(fā)現(xiàn)施用無機(jī)肥土壤有效磷提高4.3 mg·kg-1，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施處理土壤有效磷提高9.1 mg·kg-1。黃晶等[16]在紅壤性水稻土研究結(jié)果表明，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施可以提高土壤有效磷和全磷含量，提高土壤磷有效化程度。張麗等[17]發(fā)現(xiàn)黑土有效磷變化量與累積磷盈虧量呈正相關(guān)關(guān)系，土壤磷每盈余100 kg·hm-2，有效磷增加5.28 mg·kg-1。【本研究切入點(diǎn)】目前較多的研究都側(cè)重于不同施肥模式下，不同類型土壤的磷盈虧量對全磷、有效磷影響方面。而長期定位施肥模式下，潮土磷素盈虧對其各形態(tài)無機(jī)磷的影響應(yīng)做進(jìn)一步研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文在“國家潮土肥力與肥料效益長期定位試驗(yàn)基地”，研究25年不同施肥模式下，土壤磷素平衡及各形態(tài)無機(jī)磷含量的變化特征，土壤磷累積盈虧對各形態(tài)無機(jī)磷的影響，為潮土合理施用磷肥，提高磷利用率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)設(shè)于河南省原陽縣“國家潮土肥力與肥料效益長期定位試驗(yàn)基地”（113°40′42″E，34°47′55″N）。該區(qū)域?qū)儆跍貛Ъ撅L(fēng)氣候，年均降雨量約660 mm，主要集中于7、8、9月。1990年開始定位試驗(yàn)，試驗(yàn)初期土壤pH為8.6、有機(jī)質(zhì)含量10.6 g·kg-1、全氮1.69 g·kg-1、全磷0.67 g·kg-1、Olsen-P 6.9 mg·kg-1。

本研究以NK（不施磷肥）為對照，選取試驗(yàn)站1990—2015年代表華北地區(qū)常見的4個施肥模式：NPK（單施化肥）、SNPK（秸稈還田）、MNPK（有機(jī)無機(jī)配施）、1.5MNPK（高量有機(jī)無機(jī)配施）。施用的磷肥為普通過磷酸鈣，氮肥為尿素，鉀肥為氯化鉀，施用的有機(jī)肥 1990—1999 年為馬糞，2000—2010 年為牛糞，2011—2014 年為商品有機(jī)肥；小麥季施氮肥（以N計）165 kg·hm-2，磷肥（以P2O5計）、鉀肥（以K2O計）各82.5 kg·hm-2，玉米季施氮肥（以 N計）187.5 kg·hm-2，磷肥（以P2O5計）、鉀肥（以K2O計）各93.75 kg·hm-2。MNPK處理在施用相當(dāng)于 NPK 處理磷、鉀肥的基礎(chǔ)上，增施相當(dāng)于70%NPK 處理氮量的有機(jī)肥；SNPK 處理在施用相當(dāng)于 NPK處理磷、鉀肥的基礎(chǔ)上，每年小麥季將前茬玉米秸稈粉碎還田，秸稈還田量以每年測定的秸稈氮含量計算[7]。試驗(yàn)站施用的磷肥均屬于分批購置、多年使用，使用時以肥料包裝袋上養(yǎng)分含量標(biāo)識計算施肥量，后期總結(jié)中發(fā)現(xiàn)每批磷肥養(yǎng)分不同，2004年開始磷肥中P2O5含量由12.0%降為8.0%，2012年開始磷肥中P2O5含量由8.0%變?yōu)?.8%，相差較小，磷實(shí)際年施入量如表1所示。在本試驗(yàn)中將施肥年限分為施肥前13年和后12年兩個階段對土壤Ca2-P和磷素盈虧其進(jìn)行分析。

表1 磷素實(shí)際年度總投入平均量

1.2 樣品采集及測定方法

收獲時各小區(qū)選取長勢均勻的20株小麥、3株玉米樣品，分為籽粒、莖稈、穎殼或穗軸，帶回室內(nèi)105℃殺青30 min后60℃烘干至恒重，粉碎過0.15 mm篩備用。1990—2009年在小麥播種前采集土壤樣品，2010年開始玉米季施肥方式為條播，在玉米季采集土壤樣品，土樣不均勻，2010—2015年在玉米播種前采用五點(diǎn)法采集土壤樣品，土樣帶回室內(nèi)風(fēng)干，揀去雜物后研磨過1 mm篩備用。

土壤無機(jī)磷分級使用顧益初-蔣柏藩無機(jī)磷分級法測定[18]。

土壤全磷含量使用H2SO4-HClO4消煮-鉬銻抗比色法測定，土壤Olsen-P含量使用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，植株全磷含量使用H2SO4-H2O2消煮-鉬銻抗比色法測定[19]。

1.3 數(shù)據(jù)計算及處理

無機(jī)磷相對含量（%）=[某一形態(tài)無機(jī)磷含量（mg·kg-1）]/[無機(jī)磷總量（mg·kg-1）]×100；

作物攜出磷量（kg·hm-2）=籽粒產(chǎn)量（kg·hm-2）×籽粒含磷量（%）+ 秸稈產(chǎn)量（kg·hm-2）×秸稈含磷量（%）+ 穎殼（穗軸）產(chǎn)量（kg·hm-2）×穎殼（穗軸）含磷量（%）；

土壤表觀磷盈虧（kg·hm-2）=施入土壤磷總量（kg·hm-2）-作物攜出磷量（kg·hm-2）；

土壤累積磷盈虧（kg·hm-2）=∑[土壤表現(xiàn)磷盈虧（kg·hm-2）]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 進(jìn)行分析和制圖。

2 結(jié)果

2.1 長期不同施肥模式下土壤磷素盈虧分析

土壤表觀磷盈虧量因作物磷攜出量和磷施用量不同而不同。由圖1可知，長期不施磷肥土壤表觀磷始終處于虧缺狀態(tài)，年平均虧缺17.3 kg·hm-2。長期單施化肥和秸稈還田，試驗(yàn)前13年土壤表觀磷一直處于盈余狀態(tài)，年均磷盈余量分別為28.6、36.3 kg·hm-2，后12年由于磷施用量減少，土壤當(dāng)前磷盈余值小，而作物年均攜出磷量維持在60.2—65.8 kg·hm-2，造成當(dāng)年表觀磷為虧缺狀態(tài)，以長期試驗(yàn)25年平均值計算，單施化肥和秸稈還田土壤表觀磷仍為盈余狀態(tài)，分別盈余11.7、15.9 kg·hm-2。長期有機(jī)無機(jī)配施（MNPK、1.5MNPK）土壤表觀磷始終高于單施化肥和秸稈還田，試驗(yàn)前13年土壤表觀磷年均盈余91.6、158.0 kg·hm-2，后12年磷投入量減小，作物攜出磷量維持在68.6—73.5 kg·hm-2，土壤磷表觀盈余值減小，年均盈余46.0、51.9 kg·hm-2，以長期試驗(yàn)25年平均值計算，有機(jī)無機(jī)配施（MNPK、1.5MNPK）土壤表觀磷分別盈余69.7、107.1 kg·hm-2。長期施用磷肥可以提高土壤表觀磷盈余值，有機(jī)無機(jī)配施模式提高程度強(qiáng)于秸稈還田與單施化肥。

圖1 長期不同施肥模式下土壤表觀磷盈虧的變化特征

土壤累積磷盈虧與試驗(yàn)?zāi)晗蕹蕵O顯著線性關(guān)系（圖2）。長期不施磷肥土壤累積磷量一直處于虧缺狀態(tài)，其相關(guān)方程為NK=-15.765-41.443（2= 0.9963**），25年土壤磷累積虧缺431.8 kg·hm-2。4種施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK），試驗(yàn)前13年土壤累積磷盈余量隨試驗(yàn)?zāi)晗蘅焖僭黾?，其相關(guān)方程分別為NPK=30.038-1.1831（2=0.994**），SNPK=38.29-39.295（2=0.9971**），MNPK=93.584- 54.453（2=0.9933**），1.5MNPK=159.76-74.902（2= 0.9945**），其中高量有機(jī)無機(jī)配施土壤磷盈余速率是有機(jī)無機(jī)配施的1.7倍，是秸稈還田的4.2倍，是單施化肥的5.3倍。試驗(yàn)后12年，單施化肥和秸稈還田由于土壤表觀磷為虧缺狀態(tài)，導(dǎo)致土壤累積磷盈余速率減小，其相關(guān)方程為NPK=-9.1472+491.74（2=0.8689**），SNPK=-8.0174+586.46（2=0.9179**），土壤累積磷盈余量年平均減少9.1和8.0 kg·hm-2，但與試驗(yàn)前相比，仍分別累積盈余291.2、398.4 kg·hm-2。有機(jī)無機(jī)配施（MNPK、1.5MNPK）試驗(yàn)后12年土壤累積磷以2003年為拐點(diǎn)，增長速率降低了56.0%和66.1%，連續(xù)25年有機(jī)無機(jī)配施，土壤累積磷盈余量分別為1 742.4和2 676.9 kg·hm-2。連續(xù)施磷肥25年，高量有機(jī)無機(jī)配施土壤磷累積盈余量是有機(jī)無機(jī)配施的1.5倍，是秸稈還田的6.7倍，是單施化肥的9.2倍；秸稈還田土壤磷累積盈余量是單施化肥的1.4倍，說明秸稈對土壤磷累積盈余的影響小于有機(jī)肥。

圖2 長期不同施肥模式下土壤累積磷盈虧的演變

2.2 長期不同施肥模式下土壤各形態(tài)無機(jī)磷含量變化

長期不同施肥模式下，土壤各形態(tài)無機(jī)磷含量變化如圖3所示，試驗(yàn)初期各施肥模式土壤中各無機(jī)磷組分含量基本一致，以Ca10-P含量最高，其次是O-P與Ca8-P。25年不施磷肥土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量呈降低趨勢，分別減少49.0%、21.8%、30.6%、35.2%，年均降低0.23、0.42、0.16、0.22 mg·kg-1。

4種施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）前13年土壤Ca2-P分別增加1.2、1.6、4.3、5.4倍，年均增加1.26、1.47、3.82、5.73 mg·kg-1，由于2003年后磷投入減少，作物年均攜出磷量維持在60.2—68.6 kg·hm-2，單施化肥、秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施3種模式土壤Ca2-P以2003年為拐點(diǎn)，增長速率降低了99.2%—112.6%，單施化肥、秸稈還田土壤Ca2-P含量穩(wěn)定維持在22.72—33.12 mg·kg-1，有機(jī)無機(jī)配施其含量維持在51.98—57.19 mg·kg-1；高量有機(jī)無機(jī)配施模式從2012年開始不再施用有機(jī)肥，磷投入量的持續(xù)減少，導(dǎo)致土壤中有效性最高的Ca2-P呈降低趨勢，年降低2.0 mg·kg-1。整個施肥期間，有機(jī)無機(jī)配施模式（MNPK、1.5MNPK）土壤Ca2-P含量始終高于單施化肥和秸稈還田，其含量平均比單施化肥和秸稈還田高10.6—55.9、6.8—48.4 mg·kg-1。

長期施磷肥模式土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P含量隨施肥年限呈極顯著增加趨勢。連續(xù)25年施用磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P含量分別增加1.4—6.5、1.8—3.3、1.1—2.2倍。高量有機(jī)無機(jī)配施模式土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P的年增長率分別是有機(jī)無機(jī)配施的2.0、1.4、1.3倍，是秸稈還田的3.1、1.7、1.8倍，是單施化肥的4.2、1.9、1.9倍。有機(jī)無機(jī)配施模式磷投入量是單施化肥和秸稈還田的1.5—2.7倍，而Ca8-P、Al-P、Fe-P的增量是單施化肥和秸稈還田的1.4—4.5、1.1—2.1、1.5—2.3倍，說明磷投入量對土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P影響大，磷投入量越多其含量增加越多。磷投入總量減少后土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P仍是呈快速增加趨勢，說明磷投入量的變化對Ca8-P、Al-P、Fe-P影響小。2012年后，高量有機(jī)無機(jī)配施不再施入有機(jī)肥，投入磷是過磷酸鈣中的磷，土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P仍呈增加趨勢，說明減少有機(jī)肥磷素的投入，過磷酸鈣中的磷仍能促進(jìn)Ca8-P、Al-P、Fe-P快速增加。

連續(xù)25年施用磷肥，土壤Ca10-P、O-P含量分別長期在350—410、100—160 mg·kg-1之間呈振蕩狀態(tài)。與單施化肥相比，秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施模式土壤Ca10-P分別增加0.2%、1.5%，秸稈還田模式下土壤O-P減少1.5%，有機(jī)無機(jī)配施模式下土壤O-P增加5.1%— 18.2%，有機(jī)肥與秸稈中的磷對土壤Ca10-P的增加無顯著促進(jìn)作用，有機(jī)肥中的磷可以增加土壤O-P含量。

2.3 長期施肥對土壤各形態(tài)無機(jī)磷相對含量的影響

不同無機(jī)磷組分占無機(jī)磷總量比例不同，在潮土土壤中無機(jī)磷主要以Ca-P為主。如圖4，長期不同施肥模式不僅能夠改變無機(jī)磷含量，各無機(jī)磷組分占無機(jī)磷總量的相對含量也發(fā)生變化，與試驗(yàn)前相比，長期不施磷肥，土壤中易被作物利用的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P的相對含量分別減少0.8%、1.0%、0.8%、1.1%。與試驗(yàn)前相比，連續(xù)施磷肥模式25年土壤Ca8-P相對含量的增量大于Ca2-P、Al-P和Fe-P，達(dá)8.4%—30.0%；Ca2-P、Al-P和Fe-P相對含量以Al-P增量最大，為3.3%—4.0%，Ca2-P、Fe-P相對含量分別提高1.0%—3.5%、1.8%—3.3%。由于連續(xù)施肥25年土壤Ca10-P和O-P的含量長期在350—410、100—160 mg·kg-1之間呈振蕩狀態(tài)，而土壤無機(jī)磷總量呈逐年上升趨勢，故Ca10-P和O-P的相對含量均呈降低趨勢。與試驗(yàn)前相比，土壤Ca10-P相對含量減少11.4%—29.7%，土壤O-P相對含量減少3.1%—8.9%，以有機(jī)無機(jī)配施模式減少幅度最大。

圖3 25年長期不同施肥模式土壤各形態(tài)無機(jī)磷的變化

圖4 長期不同施肥模式土壤無機(jī)磷組分相對含量變化

長期施磷肥可以提高有效性較高的無機(jī)磷組分Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P的相對含量，減少土壤有效性弱的Ca10-P和O-P的相對含量。有機(jī)無機(jī)配施模式對Al-P、Fe-P相對含量的影響與秸稈還田和單施化肥基本一致，對提高土壤Ca2-P、Ca8-P相對含量，降低Ca10-P、O-P相對含量的程度高于秸稈還田和單施化肥。

2.4 長期不同施肥模式下土壤磷盈虧對無機(jī)磷的影響

通過分析長期不同施肥模式下，土壤磷累積盈虧對主要無機(jī)磷形態(tài)的影響。連續(xù)25年不施磷肥，土壤無機(jī)磷以Ca2-P減少為主，達(dá)49.0%，其次是Al-P和Fe-P。土壤每累積虧缺100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別減少1.2、2.7、1.1、1.5、0.8、7.5 mg·kg-1。

連續(xù)25年單施化肥，土壤無機(jī)磷總量以Ca8-P增加為主，土壤每累積盈余100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別增加5.0、21.5、7.4、5.6、4.0、7.2 mg·kg-1。

連續(xù)25年秸稈還田，土壤每累積盈余100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別增加3.9、21.6、6.5、4.8、7.5、2.4 mg·kg-1。

連續(xù)25年有機(jī)無機(jī)配施（MNPK、1.5MNPK），土壤無機(jī)磷中以Ca8-P增加為主，增加了4.1—6.5倍。且無機(jī)磷總量隨有機(jī)肥的施用量增加而增加。兩種有機(jī)無機(jī)配施模式下，土壤每累積盈余100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分別增加1.8—2.8、14.2—16.4、2.5—3.2、1.9—2.6、-0.2—1.2、0.3—1.9 mg·kg-1。

3 討論

長期不施磷肥，作物攜出磷主要來自土壤自身，所以土壤表觀磷一直呈虧缺狀態(tài)，但當(dāng)土壤磷降低到一定水平時，土壤表觀磷虧缺量維持在11.2—18.9 kg·hm-2，這是因?yàn)橥寥栏餍螒B(tài)磷素之間存在動態(tài)平衡，緩效態(tài)磷向有效態(tài)磷轉(zhuǎn)化及時補(bǔ)充磷素虧缺[20-21]。長期施用磷肥前期土壤表觀磷均處于盈余狀態(tài)，施磷量減少30%后，單施化肥、秸稈還田模式土壤表觀磷處于虧缺狀態(tài)，有機(jī)無機(jī)配施仍處于盈余狀態(tài)。從25年平均值分析4種施肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK），土壤磷表觀盈虧均為盈余狀態(tài)，分別盈余11.7、15.9、69.7、107.1 kg·hm-2，有機(jī)無機(jī)配施模式土壤磷盈余量高于單施化肥和秸稈還田，此結(jié)果與前人[22-28]結(jié)論一致。隨著不同施肥模式施入磷量的增加，施磷量高的施肥模式土壤磷累積量越高[29]，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

在本試驗(yàn)條件下，長期施磷肥對土壤Ca2-P的影響與Ca8-P、Al-P、Fe-P不同，表現(xiàn)出前期快速增加，后期平穩(wěn)增加或有所減少，主要是由于磷肥投入量減少，但作物產(chǎn)量仍隨施肥年限增加，增加了作物對磷的吸收，土壤磷盈余減小，導(dǎo)致土壤中有效性最強(qiáng)的Ca2-P含量降低。

當(dāng)土壤無磷肥投入時，土壤虧缺相同的磷量，作物對土壤有效性最大的Ca2-P吸收量應(yīng)為最大，但本試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤Ca2-P減小量低于Ca8-P，其原因可能是當(dāng)土壤Ca2-P含量減小到一定程度時，為維持土壤磷素平衡，Ca8-P向Ca2-P轉(zhuǎn)化供作物生長需求。長期秸稈還田土壤磷累積盈余量是單施化肥的1.4倍，而有機(jī)無機(jī)配施磷累積盈余量是單施化肥的6.0倍，說明秸稈對土壤磷累積的影響程度略強(qiáng)于化肥，與楊學(xué)云等[30]、王伯仁等[31]的研究結(jié)果一致；但本試驗(yàn)條件下土壤盈余相同磷量時，單施化肥模式土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量均高于秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施模式，可能是因?yàn)榻斩拵肓琢亢苌?，而有機(jī)肥帶入磷以有機(jī)態(tài)磷占比大，且秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施提高了作物產(chǎn)量，促進(jìn)了土壤磷素的吸收，造成土壤有效性較高的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P被作物利用，使其隨土壤磷盈余量的增量變小。

本試驗(yàn)施用的過磷酸鈣中磷形態(tài)主要是磷酸一鈣和硫酸鈣的復(fù)合物，其中磷酸一鈣約占其質(zhì)量的50%，硫酸鈣約占40%；而在測定分析過磷酸鈣中P2O5含量的試驗(yàn)方法中，所測的磷形態(tài)主要是水溶性的磷酸一鈣和少量的磷酸二鈣和磷酸三鈣，不能完全測定出過磷酸鈣中所有磷形態(tài)的含量。通過計算得出的施入磷量少于實(shí)際投入的磷量，故計算得出的土壤磷每公頃盈虧量少于實(shí)際盈虧量，而無機(jī)磷每公頃的增減量是試驗(yàn)測定所得，兩者間不能進(jìn)行每公頃含量的量化對比。

4 結(jié)論

長期施用磷肥能夠提高潮土磷盈余量，施磷量越多土壤磷累積量越多，其中有機(jī)無機(jī)配施模式土壤磷盈余量高于單施化肥和秸稈還田；施用磷肥能提高潮土中Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量及其占總無機(jī)磷比例，以有機(jī)無機(jī)配施提高程度最大，對Ca10-P、O-P含量影響不大，但可以降低其占總無機(jī)磷的比例；潮土盈余相同磷量時，各施肥模式土壤無機(jī)磷以Ca8-P增量最多，單施化肥模式土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量均高于秸稈還田和有機(jī)無機(jī)配施模式。

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Phosphorus Profit and Loss and Its Effect on Inorganic Phosphorus in Fluvo-Aquic Soil Under Long-term Located Fertilization

WANG BoHan, HUANG ShaoMin, GUO DouDou, ZHANG ShuiQing, SONG Xiao, YUE Ke, ZHANG KeKe

(Institute of Plant Nutrition and Resource Environment, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002)

【】In this study, the changes of phosphorus profit and loss as well as various forms of inorganic phosphorus in fluvo-aquic soil under long-term fertilizer application, and the effect of soil phosphorus profit and loss on inorganic phosphorus were discussed, which provided a theoretical basis for the rational application of phosphorus fertilizer in fluvo-aquic soil.【】Based on the “National Long-term Monitoring Station for Soil Fertility and Fertilizer Benefit in Fluvo-aquic Soil”, the four fertilization modes in North China including NPK (single chemical fertilizer), SNPK (straw return), MNPK (organic-inorganic combined application), 1.5 MNPK (high amount of organic-inorganic combined application), were studied with the control of NK (non-phosphate fertilizer) to study the changes of apparent phosphorus profit and loss, cumulative phosphorus profit and loss, the content and relative content of each form of inorganic phosphorus, and the effect of soil phosphorus profit and loss on each form of inorganic phosphorus.【】Under the condition of not applying phosphate fertilizer for 25 years, the phosphorus in the soil was always in a state of deficit, the cumulative deficit of phosphorus in soil was 431.8 kg·hm-2, after 25 years, the cumulative surplus of soil phosphorus on four phosphate fertilizer models (NPK, SNPK, MNPK, and1.5MNPK) was 291.2, 398.4, 1 742.4, and 2 676.9 kg·hm-2, respectively. When phosphorus fertilizer was not applied for a long time, Ca2-P decreased most in soil inorganic phosphorus by 49.0%. In the first 13 years, the soil Ca2-P of the above four fertilizer models increased by 1.2-5.4 times, with an average annual increase of 1.26-5.73 mg·kg-1. In the latter 12 years, the growth rate of soil Ca2-P decreased by 99.2%-112.6% by applying chemical fertilizer single, straw returning and organic-inorganic combined application model; and the content of Ca2-P in the soil decreased by 2.0 mg·kg-1per year. The relative content of soil Ca2-P increased by 1.0%-3.5% in 25 years above four fertilizer models. After 25 years of application of phosphate fertilizer, the content of Ca8-P, Al-P, and Fe-P in soil increased 1.4-6.5, 1.8-3.3, and 1.1-2.2 times, respectively, with an average annual increase of 4.69-19.81, 1.67-3.10, and 1.23-2.37 mg·kg-1, respectively; the relative content increased 8.4%-3.0%, 3.3%-4.0%, 1.8%-3.3%, respectively. The contents of Ca10-P and O-P were oscillatory between 350-410 and 100-160 mg·kg-1for a long time, but their relative contents decreased by 11.4%-29.7% and 3.1%-8.9%, respectively. Under the condition of not applying phosphate fertilizer for 25 years, for every 100 kg P·hm-2cumulative deficit, Ca2-P, Ca8-P, Al-P, Fe-P, Ca10-P, and O-P in soil decreased by 1.2, 2.7, 1.1, 1.5, 0.8, and 7.5 mg·kg-1, respectively. Under the mode of single fertilizer and straw returning for 25 years, for every 100 kg P·hm-2cumulative surplus, Ca2-P, Ca8-P, Al-P, Fe-P, Ca10-P, and O-P in soil increased by 3.9-5.0, 21.5-21.6, 6.5-7.4, 4.8-5.6, 4.0-7.5, and 2.4-7.2 mg·kg-1, respectively. Under the mode of organic and inorganic combined application for 25 years, for every 100 kg P·hm-2cumulative surplus, Ca2-P, Ca8-P, Al-P, Fe-P, Ca10-P, and O-P in soil increased by 1.8-2.8, 14.2-16.4, 2.5-3.2, 1.9-2.6, -0.2-1.2, and 0.3-1.9 mg·kg-1, respectively. 【】The long-term application of phosphorus fertilizer could increase the surplus of phosphorus and the content and its relative content of Ca2-P, Ca8-P, Al-P, and Fe-P in fluvo-aquic soil, and the effect of organic and inorganic combined application was higher than that of single chemical fertilizer and straw returning. When the surplus of phosphorus in fluvo-aquic soil was the same, the increment of Ca8-P was the most in all fertilizer models, followed by Al-P and Fe-P, and the increment of Ca2-P, Ca8-P, Al-P, and Fe-P in soil with single chemical fertilizer was higher than that of straw returning and organic and inorganic combined application.

long-term located fertilization; fluvo-aquic soil; phosphorus profit and loss; inorganic phosphorus

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.21.013

2019-06-06；

2019-09-05

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目（2016YFD0200109, 2016YFD0300809, 2017YFD0301103）、2018年度河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（182102310055）

王柏寒，E-mail：976603660@qq.com。通信作者黃紹敏，E-mail：hsm503@126.com

（責(zé)任編輯 李云霞）