不同耕作管理方式下農(nóng)田土壤磷形態(tài)變化特征研究

徐傳銀 宋永斌 高雁茹 鄭寧

摘 要 利用Tiessen磷素分級(jí)方法，研究了不同耕作管理方式（有機(jī)和常規(guī)）對(duì)土壤磷形態(tài)的影響。結(jié)果表明：在有機(jī)管理和常規(guī)管理中，穩(wěn)定態(tài)磷是土壤磷的主體，其含量占有機(jī)和常規(guī)相應(yīng)總磷的56.23%和59.07%;中等活性磷分別占總磷的27.02%和25.93%;活性磷含量最少，分別占總磷的16.74%和15.01%。各種磷形態(tài)含量都是有機(jī)耕作下大于常規(guī)耕作下含量。土壤殘留態(tài)磷隨有機(jī)管理年限的增加而逐漸增加，同時(shí)又受施肥、pH、田間管理等因素的影響。

關(guān)鍵詞 有機(jī)耕作;常規(guī)耕作;磷形態(tài);Tiessen分級(jí)方法

中圖分類號(hào)：S157.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.105

土壤磷形態(tài)變化是研究土壤中磷遷移、植物供給等的有效方法。與化學(xué)肥料相比，有機(jī)農(nóng)業(yè)中施用的有機(jī)肥N/P偏低，容易造成土壤磷素積累[1]。因此，研究有機(jī)管理?xiàng)l件下土壤磷的形態(tài)變化過程對(duì)理解如何高效利用磷及避免或減少磷的環(huán)境負(fù)效應(yīng)、促進(jìn)我國有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2018年，在長江一線選取了6個(gè)有機(jī)種植基地，如表1所示。作物類型分別為蔬菜、水稻、茶葉，土壤樣品采集每個(gè)基地分別選擇3塊相同作物類型地塊、每個(gè)地塊在0～20 cm土壤耕作層采集5～7個(gè)土樣混合成一個(gè)樣品，同時(shí)在鄰近采集常規(guī)管理下的土壤樣品作為對(duì)照，去除雜物后，風(fēng)干過篩，保存供分析。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

采用文獻(xiàn)[2-3]進(jìn)行土壤磷分級(jí)的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 18.0軟件，繪圖采用Origin 8.0軟件，繪制表格采用Excel 2007。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同管理方式對(duì)土壤磷形態(tài)的影響

按照不同形態(tài)磷的穩(wěn)定性，可將其歸為活性磷（Resin-P和NaHCO3-P）、中活性磷（NaOH-P）和穩(wěn)定態(tài)磷（HCl.D-Pi、HCl.C-P和Residual-P）。Resin-P是與土壤溶液處于平衡狀態(tài)的土壤固相無機(jī)磷，NaHCO3-Pi是吸附在固相土壤表面的磷，這兩種無機(jī)磷一般稱為活性磷或生物有效磷;NaOH-Pi是通過化學(xué)吸附結(jié)合在鐵鋁氧化物表面的無機(jī)磷，歸為中活性磷;HCl.D-Pi和HCl.C-Pi是與鈣結(jié)合的較穩(wěn)定的無機(jī)磷，Residual-P是植物難以利用的磷形態(tài)，這三者歸為穩(wěn)定態(tài)磷[4]。

表2表明，耕作層中無論何種形態(tài)的磷，有機(jī)管理中含量都比常規(guī)管理中高，其中NaOH-Po增幅最大，達(dá)到93.9%。有機(jī)管理?xiàng)l件下耕作層中各種形態(tài)磷的含量以HCl.D-Pi占比最大，為24.9%;其次是NaOH-Pi，占比為17.3%;NaHCO3-Po最小，占比為1.4%;常規(guī)管理?xiàng)l件下的各種形態(tài)磷的分布與有機(jī)管理類似，HCl.D-Pi、NaOH-Pi、Residual-P、NaHCO3-Po占比分別為23.9%、19.8%、17.4%和1.0%。在磷的活性方面，穩(wěn)定態(tài)磷是土壤磷的主體，其含量占有機(jī)和常規(guī)相應(yīng)總磷的56.2%和59.1%;中等活性磷分別占總磷的27.0%和25.9%;活性磷含量最少，分別占總磷的16.7%、15.0%。

2.2 有機(jī)種植年限對(duì)不同種植類型土壤磷形態(tài)的影響

圖1表明，隨著種植年限的增加，有機(jī)管理下土壤磷形態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化。蔬菜地有機(jī)種植從3年增加到12年后，土壤磷庫主要由HCl.D-Pi構(gòu)成、含量占總磷的38.7%轉(zhuǎn)化為Residual-P為土壤磷庫的主要形態(tài)、含量占總磷的20.1%。水稻田種植年限從3年增加到12年后，土壤磷庫主要由HCl.C-Pi構(gòu)成、含量占總磷的26.6%變化為HCl.D-Pi成為土壤磷庫的主要形態(tài)、含量占總磷的50.8%。茶園土種植年限從14年增加到第18年后，土壤磷庫主要由NaOH-Pi構(gòu)成、含量占總磷的32.4%變化為Residual-P增長為土壤磷庫的主要形態(tài)、含量占總磷的30.3%。

3 討論

3.1 管理方式對(duì)土壤磷形態(tài)的影響

此次試驗(yàn)中，土壤活性磷最少，主要原因是其在環(huán)境中容易淋失，同時(shí)大量生物有效磷被植物吸收利用，從而導(dǎo)致活性磷最低。HCl.D-Pi和HCl.C-Pi主要為與土壤中大量存在的Ca結(jié)合的磷形態(tài)，已有的研究也表明農(nóng)業(yè)土壤中磷主要以HCl.-P形態(tài)積累[5]。Residual-P很難改變形態(tài)，同時(shí)會(huì)緩慢累積。

各種磷形態(tài)在耕作層中的含量都是有機(jī)耕作大于常規(guī)耕作，主要原因可能有：1）有機(jī)農(nóng)業(yè)中大量施用磷含量較高的畜禽糞便有機(jī)肥，而磷又難以流失，導(dǎo)致土壤磷素不斷積累;2）有機(jī)管理下秸稈還田將植物吸收于下層土壤的磷以有機(jī)殘留體的形式積累于表層;3）有機(jī)管理下由于耕作層存在大量有機(jī)膠體及有機(jī)無機(jī)復(fù)合物，增強(qiáng)了對(duì)土壤磷酸離子的吸附，減少了磷的流失。

3.2 有機(jī)年限對(duì)不同種植類型土壤磷形態(tài)的影響

隨著有機(jī)種植年限的增長，蔬菜地土壤HCl.D-Pi含量減少而Residual-P含量增加。HCl.D-Pi主要是與Ca2+結(jié)合的難溶磷形態(tài)，部分研究中發(fā)現(xiàn)不同施肥處理下土壤中與Ca2+結(jié)合的磷形態(tài)隨著耕作年限的增加含量趨于下降[6]，而Residual-P是磷肥在土壤中長期轉(zhuǎn)化積累的重要形態(tài)[5]，因此隨著有機(jī)年限的增長，Residual-P的含量逐漸增加。

隨著有機(jī)年限的增長，水稻田土壤HCl.C-Pi含量減少而HCl.D-Pi含量增加。因?yàn)镠Cl.D-Pi在土壤中主要與Ca2+結(jié)合，pH升高可以增加其結(jié)合能，從而表現(xiàn)為HCl.D-Pi的含量增加[7]，而研究中鎮(zhèn)江地區(qū)（句容市）的pH較高（采樣點(diǎn)pH>7），上海地區(qū)的pH較低，范圍在4.9～6.5，所以有機(jī)年限較長的上海地區(qū)HCl.D-Pi含量反而較高，而有機(jī)年限較短的鎮(zhèn)江地區(qū)HCl.D-Pi含量則較低。

隨著有機(jī)年限的增長，茶園土壤NaOH-Pi含量減少而Residual-P含量增加。磷肥施入土壤后通常轉(zhuǎn)化為NaOH-Pi，同時(shí)NaOH-Pi也是植物有效磷的重要來源[7]。一般來說，NaOH-Pi隨開墾年限的增加其含量逐漸下降[7]，且研究中長沙地區(qū)有機(jī)肥用量較大，上饒地區(qū)（婺源）磷肥用量較少，而當(dāng)磷肥施用量不足以滿足植物吸收時(shí)，有效磷主要來源于有機(jī)磷和NaOH-Pi[8]，這也是有機(jī)年限較短的長沙地區(qū)NaOH-Pi含量較高，而有機(jī)年限較長的上饒地區(qū)NaOH-Pi含量較低的原因。

4 結(jié)論

穩(wěn)定態(tài)磷是耕作層土壤磷的主體，HCl.D-Pi占比最高;其次是中等活性磷NaOH-P占比較高;活性磷含量最少，其中以NaHCO3-Po的含量最低。耕作層中各種磷形態(tài)含量都是有機(jī)耕作大于常規(guī)耕作。隨著有機(jī)種植年限的增長，土壤中的磷形態(tài)有向穩(wěn)定態(tài)磷轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，同時(shí)又可能受施肥、pH、田間管理等因素的影響。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：趙中正）