長期定位施肥條件下紫色土無機磷形態演變研究

韓曉飛，高明，謝德體*，王子芳，陳晨

(1.西南大學資源環境學院，重慶 400715；2.遼寧省發展與改革委員會農業資源區劃研究所，遼寧 沈陽 110034)

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長期定位施肥條件下紫色土無機磷形態演變研究

韓曉飛1，高明1，謝德體1*，王子芳1，陳晨2

(1.西南大學資源環境學院，重慶 400715；2.遼寧省發展與改革委員會農業資源區劃研究所，遼寧 沈陽 110034)

摘要：應用蔣柏藩-顧益初無機磷分級體系對22年長期定位施肥試驗紫色土0～100 cm土層無機磷形態進行分級測定，研究了各形態的無機磷在土壤剖面的分布及演變規律。結果表明，長期施用化學磷肥以及有機無機肥配施處理的土壤全磷、有效磷和各形態無機磷均較試驗前有不同程度的增加，且以豬糞+NPK(M+NPK)處理土壤增加最多，其中有效磷含量增加了6倍；不施肥(CK)和單施氮肥(N)的處理土壤有效磷、全磷和各形態無機磷出現了下降，其中有效磷含量分別降低了51.1%和53.5%。除了Fe-P 和Ca(10)-P含量下層高于上層外其余各形態無機磷都表現為耕層高于下層的特征。各處理Ca2-P、Al-P、Ca8-P、O-P等無機磷的剖面分布較為相似，均呈20～60 cm下降比較迅速，80～100 cm變化不大或者稍微上升的趨勢，而Fe-P則表現為下層含量高于耕層。相關分析表明各組分無機磷對紫色土有效磷的貢獻為Ca2-P(0.9569)>Al-P(0.9265)>Ca8-P(0.9100)>Fe-P(0.8277)>Ca(10)-P(0.7449)>O-P(0.7362)。長期有機無機肥配施可以顯著增加磷素在土壤中的累積，并能減少土壤對磷素的固定，增強其在土壤中的移動，促進土壤磷素向有效態轉化。

關鍵詞：紫色土；長期定位試驗；無機磷形態

磷素作為植物生長發育所必需的大量營養元素，植株所需的磷主要從土壤本身磷庫和外界所施入土壤的磷肥中獲得的。土壤磷素形態主要由有機態和無機磷組成，無機磷占土壤磷總量的60%～80%[1]，是植物所需磷素的主要來源。磷素在土壤中的化學行為和存在形態，直接影響著對作物的有效性。磷肥施入農田容易被土壤固定形成難以被植物利用的形態，當季利用率一般僅為10%～25%[2]。維持農業高產穩產，勢必每年要向土壤中施加大量磷肥，土壤中各形態無機磷均會有不同程度的累積，過量施用化學磷肥與生物有機肥可以使土壤表層的磷素顯著增加[3-9]，進而導致磷素的徑流流失，給環境帶來一系列問題，農田生態系統中磷的流失已經成為水體富營養化的重要影響因子，研究發現徑流水中磷濃度與施入土壤中的磷肥量直接相關[10-11]。耕層土壤磷素的累積也會導致磷垂直遷移的可能性增大，因此研究長期施肥條件下土壤磷素的肥力特征和界面遷移意義重大。國內外對土壤剖面磷素的分布已經有一些研究[7,12-17]，但對長期定位施肥的紫色土磷素的空間分布研究并不多，而經過22年不同施肥處理紫色土壤中無機磷組分變化及其關系的研究就很少見。本研究應用蔣柏藩-顧益初[18]無機磷分級體系對重慶北碚的水稻(Oryzasativa)-小麥(Triticumaestivum)水旱輪作區紫色土上的22年長期定位施肥試驗0～100 cm土層土壤無機磷的形態組成進行了分級測定，并運用相關分析，逐步回歸分析對土壤無機磷各組分與速效磷之間的關系進行研究，揭示紫色土中無機磷的形態轉化及在土體中的空間分布和移動規律，以期能為在農業生產中制定更好的土壤磷管理措施以及保障該地區農業的可持續發展提供依據。

1材料與方法

1.1供試土壤與試驗處理

試驗地點設在國家紫色土土壤肥力與肥料效益長期監測基地(以下稱長期定位點)，長期定位點基地位于重慶市北碚區西南大學試驗農場，試驗土壤為侏羅紀沙溪廟組紫色泥頁巖發育形成的紫色土，中性紫色土亞類，灰棕紫泥土屬。重慶大部分區縣多分布于此類土壤，因此，用作供試土壤具有廣泛的代表性。試驗始于1991年，為隨機區組設計。共設計12個處理，小區面積120 m2，輪作方式為一年兩季水稻-小麥水旱輪作。本研究選取其中的6個處理：1)CK(不施肥)；2)N；3)NP；4)NPK；5)M+NPK；6)S+NPK。其中氮肥用尿素，磷肥用普通過磷酸鈣，鉀肥用硫酸鉀，每季施用N 150 kg/hm2，P2O575 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2，M代表豬糞有機肥(豬糞經過1周左右腐熟)，其中的大量營養元素全氮、磷、鉀含量分別為1.34%，1.30%，0.80%，施用量每年22500 kg/hm2，S代表稻草秸稈還田，其中的營養元素含量折合成N、P2O5、K2O分別為0.49%，0.18%，0.75%，施用量每年7500 kg/hm2。水稻品種為汕優63號、小麥品種用西農麥1號。試驗前土壤(before farming，BEF)的基本理化性質為，pH 7.7±1.4，有機質(23.9±1.88) g/kg，全氮(1.29±0.78) g/kg，全磷(0.48±0.51) g/kg，全鉀(22.7±1.06) g/kg，堿解氮(93.2±1.32) mg/kg，有效磷(4.3±1.01) mg/kg，速效鉀(71.1±1.89) mg/kg。

1.2測定項目及其方法

2013年8月水稻收獲后，每個試驗小區分別采用S形多點采樣法，分別采集各處理0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm層次土樣，重復3次，相同層次的土樣混合均勻，帶回實驗室風干、過篩，測定全磷，有效磷，pH，有機質及各層次的Ca2-P、Al-P、Fe-P、Ca8-P、O-P(閉蓄態磷)與Ca10-P等6種形態磷含量，土壤基本理化性質按常規方法測定[19]，土壤全磷采用堿熔-鉬銻抗比色法；土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；土壤pH用去離子水按土水比(1∶2.5)浸提，pH計測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法。無機磷分級浸提采用蔣柏藩和顧益初[18]的方法，土壤無機磷總量為各形態無機磷含量之和，耕層無機磷各組分相對含量為各形態無機磷占無機磷總量的百分比。

1.3數據處理

試驗數據作圖及統計分析采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0。

2結果與分析

2.1長期定位施肥對紫色土耕層土壤全磷、無機磷、有效磷含量的影響

由表1可以看出，經過22年的長期不均衡定位施肥處理后，土壤耕層中全磷、無機磷、有效磷含量都發生了很大的變化。所有施磷處理耕層土壤的全磷、有效磷含量都明顯上升，不施用磷肥處理的耕層土壤全磷、有效磷都緩慢下降(表1)。經過統計軟件方差分析得出，長期不均衡定位施肥紫色土壤全磷含量各處理之間差異極顯著(P<0.01)，有效磷含量除了不施肥處理和只施氮肥處理沒有顯著性差異外，其他各處理之間差異顯著(P<0.05)。全磷變化范圍為339.2～887.9 mg/kg，有效磷為2.0～30.5 mg/kg，各處理大小依次為M+NPK>S+NPK>NPK>NP>CK>N。值得關注的是不施肥處理和只施氮肥處理的土壤有效磷含量已經從22年前的4.3 mg/kg下降到了如今的2.0 mg/kg附近，已經達到了缺磷狀態，作物產量也受到了影響，而其他施用磷肥處理土壤有效磷含量上升到了24.9～30.5 mg/kg，有效磷含量達到了比較豐富的水平。 由上述分析可以看出， 長期不均衡施用肥料，會導致土壤養分的非均衡化，一方面會導致土壤磷素的大量累積(如M+NPK處理)，另一方面也會導致土壤磷素的嚴重匱乏(如CK、N處理)，從而會嚴重影響作物的產量。Shen等[20]在研究長期施肥對石灰性土壤磷組分的影響中也發現不施加磷肥處理的土壤有效磷會顯著降低，但是有磷素投入的情況下卻保持相對穩定且增加水平。Song等[21]和張麗等[22]在黑土上研究也得出有機無機肥料配施可以提高土壤有效磷的含量。

表1　不同施肥處理土壤全磷、無機磷和有效磷含量

注：同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note：Different minuscule letters from the same column mean significantly different at 5% level, different majuscule letters mean significantly different at 1% level, the same below.

同時從表1還可以看出經過22年的長期不均衡施肥處理后土壤中各形態的無機磷含量都發生了很大的變化，長期不施肥CK處理和長期只施用N肥處理，土壤中無機磷總量都減少比較明顯，分別減少了133.0和85.1 mg/kg。主要是因為長期不施用肥料，土壤中營養元素供應不足，農作物消耗了土壤中的各種無機形態的磷素，造成了土壤中磷素的匱乏。單施N肥的處理由于土壤中氮肥供應充足，植物生長發育的主要養分限制因子是磷，所以說就會促進作物對磷的大量吸收，也使土壤中磷素大量減少。其他施肥處理無機磷總量相對于試驗前土壤都有不同程度的提高，有機無機配施的M+NPK、S+NPK處理提高明顯，其中尤以豬糞配施無機肥處理(M+NPK)為最多，這可能是因為豬糞中一半的磷是以無機磷形態存在的[23]，而豬糞的分解半衰期較長，秸稈及其綠肥的較短[24]，因此豬糞有機肥就比其他肥料累積在土壤中的多，并且被微生物固定所需的時間長，故土壤中磷含量就比較高。

2.2長期定位施肥對耕層土壤無機磷形態含量的影響

由表2可以看出，各處理Ca2-P和 Ca8-P含量間差異達到了極顯著水平(P<0.01),含量范圍為2.1～24.5 mg/kg和12.4～38.1 mg/kg(表2)。各處理大小分別為M+NPK>S+NPK>NPK>NP>N>CK和M+NPK>S+NPK>NP>NPK>N>CK。各處理大小順序與有效磷、全磷差不多。不論是Ca2-P還是Ca8-P，其含量均為單施N肥處理和不施用化肥的處理最低，且均低于試驗前土壤，尤其不施肥處理的減少更為明顯，僅分別為2.1和12.4 mg/kg。Ca2-P作為植物的高效有效磷源已被證實[19,25]，此等缺乏，勢必會影響到作物的生長發育。有機無機配施處理的土壤無論是Ca2-P還是Ca8-P其含量均明顯高于單施化肥和不施肥處理的，其中豬糞配施化肥的Ca2-P含量是不施肥處理含量的12倍之多，差異極顯著。由此可見，在施用無機化肥的基礎上配合使用有機肥能顯著提高土壤中的Ca2-P和Ca8-P含量。這主要是因為長期向土壤中施用有機肥可以使其中的有機質累積，一方面有機肥中有機態磷經過礦化作用轉變成對作物有效的礦質態磷[26]，同時，有機質分解過程中產生的有機絡合劑能降低土壤自身對磷的吸附，利于磷從不溶性磷酸鹽中釋放出來，向更有效的態方向轉化。黨廷輝和張麥[27]研究表明，有機無機配施有利于增加土壤無機磷的供應容量，并能極大地增加其有效性。

表2　不同施肥處理各形態無機磷含量

Fe-P和Al-P已經證實也是植物的一種有效磷源，其中Al-P的作用與Ca2-P相當[19]。其含量范圍為6.1～133.7 mg/kg和11.4～82.9 mg/kg(表2)。各處理含量大小與Ca2-P基本一致。其中含量最低的是單施N肥和不施肥的CK處理，M+NPK處理和S+NPK處理土壤的Fe-P，Al-P平均含量為123.7和72.9 mg/kg，高于單獨施用化肥和不施肥處理，且各處理間差異達到了極顯著水平(P<0.01)。

Ca10-P和O-P作為植物的潛在磷源，與Ca2-P和Ca8-P不同的是NP、NPK、N、CK各處理其含量相對于試驗前土壤都有所下降，Ca10-P含量在180.2～214.5 mg/kg之間，平均為201.0 mg/kg，相比試驗前土壤下降了8%，M+NPK處理和S+NPK處理土壤的Ca10-P有所上升，可見，當有效磷源與緩效潛在磷源累積到一定程度時候，他們之間可以進行相互轉化，長期單施化學肥料或者不施肥處理，植物在從土壤中吸收有效磷素的同時,Ca10-P潛在磷源也可以慢慢轉化為有效的可供植物體吸收的有效磷源。單施氮肥N和不施肥CK處理的O-P含量相比試驗前土壤有明顯下降，分別下降了35.8%和44.3%，說明長期沒有磷素投入補償的情況下，O-P和Ca10-P一樣,都能慢慢地轉化成能被植物利用的有效磷源，這與林利紅等[28]和韓曉日等[7]在棕壤上的研究一致。有機肥配施或者有外源磷肥施入的處理，O-P含量就增加比較顯著。

2.3長期定位施肥對紫色土耕層無機磷各組分相對含量的影響

圖1為長期不均等定位施肥土壤中Al-P、Fe-P、Ca10-P、Ca8-P、Ca2-P、O-P占總無機磷百分數。可以看出，試驗前土壤的組成中，各形態無機磷的大小比例為Ca10-P(53.35%)>O-P(28.61%)>Al-P(6.38%)>Fe-P(5.97%)>Ca8-P(4.07%)>Ca2-P(1.63%)，這與紫色菜園土中無機磷含量順序Ca10-P>Ca8-P>Fe-P≈Al-P≈O-P>Ca2-P不同[29]。與棕壤土各無機磷組分比例也不盡相同，棕壤土中閉蓄態O-P含量較多[7]。經過22年施肥后，各個處理不同形態無機磷比例發生了變化，其中

圖1　不同施肥處理各組分無機磷相對含量Fig.1　Effect of different tillage treatment on inorganic phosphorus relative content

不施肥(CK)和單施氮肥(N)處理的Ca8-P含量大于Fe-P。從圖1中看出，紫色土中鈣磷總體所占比例較高，這是紫色土風化程度較低的緣故。其中對植物有效的磷源Al-P、Ca2-P、Ca8-P含量較低，而O-P，Ca10-P含量分別占到總的無機磷的23.14%～37.59%和40.48%～64.90%之多。說明土壤中對植物體比較有效的磷源不足，而一半左右的無機磷都是以潛在磷源的形式存在。

通過圖1還可以看出有機無機肥配施處理M+NPK和S+NPK土壤Fe-P比例增加比較明顯，而Ca10-P，O-P比例則是下降比較明顯。所以，長期施肥可以改變土壤中不同形態無機磷的大小比例。

2.4長期定位施肥對紫色土無機磷各組分剖面分布的影響

從表3可以看出，長期定位施肥試驗后，各處理Ca2-P含量分布均為耕層0～20 cm最高，隨著深度增加，逐漸減少。其中20～60 cm下降比較迅速，60～100 cm區間變化比較小。不施肥(CK)和單施氮肥(N)處理的Ca2-P含量耕層0～20 cm比下層40～60 cm高出0.8～4.5 mg/kg，差異不顯著。而其他施用化學磷肥(NP、NPK)和有機無機配施(M+NPK、S+NPK)的各處理表層較下層高出達13.8～23.2 mg/kg，增加效果非常顯著。另外，有機無機配施處理的Ca2-P平均含量都要高于單施化肥和不施肥處理區。耕層各處理差異顯著，但是在60 cm以下差異不明顯，這說明磷在土壤中的移動不大。長期定位施肥試驗后，各處理Ca8-P含量分布與Ca2-P趨勢較為一致，均為耕層0～20 cm最高，然后隨著土壤深度的增加，含量逐漸下降，80～100 cm深度含量又稍有增加。0～20 cm土層施用化學磷肥區和有機無機配施處理區Ca8-P含量分別為20.7和32.5 mg/kg，不施肥處理CK僅為12.4 mg/kg。60～80 cm土層中Ca8-P的含量在化肥處理區相當于0～20 cm土層的29.4%，在有機無機配施處理區相當于0～20 cm土層的20.4%。

22年試驗后，各處理土層除單施N肥處理Al-P含量耕層0～20 cm較20～40 cm偏低2.3 mg/kg，不施肥的CK處理和其他施肥處理的土層Al-P含量均為0～20 cm最高，隨著深度增加呈逐步下降的趨勢，在80～100 cm深處有所升高。與試驗前土壤相比，其中單施N肥處理和不施肥的CK處理，耕層土壤Al-P含量分別降低了9.2和14.8 mg/kg。而其他處理0～20 cm耕層土壤Al-P含量增加了14.9～56.7 mg/kg。20～100 cm各土層中有機肥處理區的Al-P含量都要高于不施肥和施用化肥區的，就說明施用有機肥有利于磷素向土壤下部遷移，王建國等[30]和楊學云等[13]在水稻土和塿土上的研究也證實了這一點。

從表3不同施肥處理土壤Fe-P剖面分布可以看出與其他形態磷剖面分布不太一致。20～40 cm土層中Fe-P含量要高于表層0～20 cm。單施氮肥(N)和不施肥處理(CK)與試驗前土壤比較均有下降。對于出現下層土壤Fe-P高于耕層土壤的原因可能是因為試驗是實行的水旱輪作制度，當水稻季時，由于淹水密閉，水土環境的pH升高，氧化還原電位降低，從而促進磷酸鐵的水解加強，高價鐵的磷酸鹽還原為低價鐵的磷酸鹽，鐵、硅復合體也被還原。下層還原更強，再者上層形成的Fe-P又向下淋溶導致下層土壤中Fe-P含量高于耕層土壤。

表3中Ca10-P含量在不施肥和施化肥的處理區上下變化不大，即隨著土層的深入變化不太大。不施肥(CK)和單施N肥區0～20 cm的耕層比下部20～40 cm要低6.9和3.7 mg/kg。這是因為土壤中的無機磷在一定條件下可以互相轉化，缺磷條件下潛在磷源Ca10-P轉化分解為可以為植物體所吸收利用的有效磷源。不同施肥處理土壤O-P剖面分布，整體上看O-P含量也是隨著土層的深入呈下降趨勢。在80 cm以下稍微有所增加。0～20 cm耕層較40～60 cm土層增加了32.3～122.4 mg/kg。20～40 cm土層中O-P含量在施用化肥區和有機無機配施區分別相當于表層的79%和82%，0～60 cm土層中分別相當于表層的37%和29%。造成耕層高于底層的原因可能是因為閉蓄態的磷被鐵鋁等氧化物包裹，在下層土壤中由于還原性強，包膜被溶解還原，轉化為非閉蓄態的磷，從而造成了底部O-P含量低于耕層的分布特征。

表3　不同施肥處理土壤剖面各形態無機磷含量

2.5土壤各形態磷與土壤pH和有機質之間的相關關系分析

表4為土壤各形態磷及其與土壤基本理化性質相關分析結果，從表中可以看出各形態磷及其與土壤基本理化指標之間多存在相關關系。土壤全磷與各形態無機磷之間均呈現顯著相關關系。作為反映土壤磷素養分供應水平高低指標的有效磷與全磷、Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P也均呈顯著的相關關系。從表中還可以看出土壤pH與各組分磷及其全磷之間大多呈顯著的負相關關系。通過各組分之間的相關分析可以看出，土壤磷循環系統中，各形態磷素都處在一個相互影響的動態平衡之中。

通過表4的相關分析，土壤有效磷與各形態無機磷組分之間的相關系數大小為Ca2-P(0.9569)>Al-P(0.9265)>Ca8-P(0.9100)>Fe-P(0.8277)>Ca10-P(0.7449)>O-P(0.7362),與Ca2-P、Al-P呈極顯著正相關，與Ca8-P、Fe-P呈顯著正相關，與Ca10-P、O-P呈不顯著的正相關。其中有效磷與Ca2-P的相關系數最大，說明它們之間的相關程度最高，也表明Ca2-P是最有效的磷源。Al-P、Ca8-P、Fe-P是僅次于Ca2-P的有效磷源，Ca10-P和O-P為非有效磷源。

表4　土壤各形態磷及其與土壤pH、有機質相關系數

*:P<0.05; **:P<0.01.

3討論

我國南方土壤中一般都含有大量的無定型的AlOx、FeOx，當磷肥施進土壤之后，歷經一系列復雜的物理化學和生物化學過程，極易被此類土壤礦物吸附形成難溶的磷酸鹽[31]，從而就極大地降低了磷肥的利用率。怎樣提高土壤中磷素的有效性問題一直是國內外專家學者研究的熱點。土壤中同時存在無機態磷和有機態磷，它們之間相互轉化又相互制約，根據磷酸根離子結合的土壤氧化物不同，可以把土壤無機磷根據形態的不同分為四大類，鈣磷(Ca-P)、鋁磷(Al-P)、鐵磷(Fe-P)、閉蓄態磷(O-P)，其中無機磷比有機磷的有效性要高，因此研究土壤無機磷的較多。影響土壤磷素之間轉化以及對植物有效性的因素非常復雜，包括環境因子、土壤本身的物理化學性質、地理氣候條件、耕作施肥方式等等。其中不同的磷肥施用方式和磷肥施用量會對土壤中磷素的含量和有效性產生極顯著的差異。目前磷素主要是以化學磷肥和有機磷肥形式施入土壤的，有研究指出，長期施用磷肥，土壤中各形態磷均會有不同程度累積。來璐等[32]對18年連作苜蓿長期施肥處理條件下黃土中磷素進行研究，Han等[33]對長期施肥條件下黑土土壤磷素進行研究，黃慶海等[34]在紅壤水稻土上進行的長期施肥試驗都表明不施磷肥處理的耕層土壤中磷處于耗竭狀態，施肥可以顯著提高土壤耕層中全磷含量，從而土壤中有效磷也會有一定的累積。周寶庫和張喜林[35]發現在黑土上長期施用磷肥可以使黑土有效磷增加6～15倍，全磷也增加高達53.9%～65.7%。黃紹敏等[36]研究麥-玉輪作方式下14年長期肥料試驗對潮土中磷素累積的影響發現,殘留在土壤中的磷素與施入土壤中的磷素成正比，其中有機肥處理的磷素利用率要高于純無機磷肥處理，并且化學磷肥與生物有機肥配合施用可以大大提高土壤中有效磷的含量，本研究與其一致。但是通常大部分的有機肥本身含磷量很低，且有機磷轉化為能被植物體利用的礦質態磷還要經過很長的時間，并且轉化需要一定的溫度水分和微生物分解。

針對不同形態無機磷對有效磷的有效性，王艷玲等[37]研究了黑土，得出的結論是Ca2-P>Al-P>Fe-P>Ca8-P>O-P>Ca10-P，林德喜等[38]研究黑土得出的結論是Fe-P>Ca10-P>Al-P>Ca8-P>Ca2-P>O-P。本研究在紫色土上研究的結果與其略有不同。黃慶海等[34]在紅壤水稻土上研究發現各組分無機磷主要以O-P和Fe-P為主，其次是Ca10-P和Al-P。本研究在紫色水稻土上研究發現長期施肥過后土壤中磷以閉蓄態O-P和Ca10-P為主。

土壤吸附固定磷素的容量很大，因此土壤中磷素也不易移動，磷肥整體的有效性和利用率都偏低，故長期施肥就會導致土壤耕層中的磷素大量累積。但是長期的有機無機肥配施模式下，有機肥在分解作用下產生有機酸，有機酸與磷酸根之間競爭吸附，從而會降低土壤礦物僅僅對磷酸根的吸附，同時有機酸根離子與土壤中各種金屬離子可以發生絡合反應，可以在一定程度上消除土壤磷的吸附位點。這樣一來磷素在土壤中的遷移就會變得相對容易。李想等[39]研究了有機無機肥配合對土壤磷素吸附、解吸和遷移的影響，發現了有機無機肥配施可以減少磷素的固定，可以促進磷素在土壤中遷移。本研究發現有機無機配施處理的底層土壤中各形態無機磷含量都要高于單施化肥處理，正說明了這一點。

隨著農田中化學肥料的長期施用，土壤中磷素出現盈余，尤其在施用化肥的同時配施有機肥可以使磷素在土壤中顯著累積，并出現向下遷移的趨勢，農田土壤磷素對水環境影響的潛能明顯提高。因此在施用有機肥的同時要考慮有機磷帶入量以及土壤中多余累積的磷素的去向問題。

4結論

由22年肥料定位試驗結果可以看出，長期施用化學磷肥以及有機無機肥配施處理的土壤上下層全磷、有效磷和各形態無機磷均有不同程度的增加，增加幅度大小都是有機無機配施處理區>化學磷肥施用區>不施肥或者單施N肥處理區。其中表層增加比較顯著。而隨著土層深度的增加各形態無機磷含量都有逐漸減小的趨勢，但是在80～100 cm土層深度都有不同程度的升高。Fe-P整體趨勢為下層土壤含量高于耕層土壤。由此可見，雖然說土壤中P移動性較小，但是長期持續施肥，土壤中P素可以不同程度的向下遷移，尤其是施用有機肥更容易造成P素的向下移動。紫色土不同形態磷素之間存在著顯著正相關關系，無機磷各組分對紫色土有效磷的貢獻為Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P>Ca10-P>O-P。

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Inorganic phosphorus in a regosol (purple) soil under long-term phosphorus

fertilization

HAN Xiao-Fei1, GAO Ming1, XIE De-Ti1*, WANG Zi-Fang1, CHEN Chen2

1.CollegeofResourcesandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China; 2.InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,LiaoningProvincialDevelopmentandReformCommission,Shenyang110034,China

Abstract:The Jiang Bofan-Gu Yichu Inorganic Phosphorus Grading System was used to grade measurements of different inorganic phosphorus forms in the 0-100 cm soil layer under a long term (22 years) fertilizer application trial.Total phosphorus, available phosphorus and inorganic phosphorus all increased in soils receiving long-term application of chemical phosphate fertilizer and treatments combining organic and chemical fertilizer [pig manure+NPK (M+NPK)].Available phosphorus increased by a factor of six while available phosphorus, total phosphorus, and various forms of inorganic phosphorus reduced in soil without fertilizer. In addition the Fe-P and Ca(10)-P content in the lower soil layers were higher than those in the upper layers; the same trend was apparent in all inorganic phosphorus forms. The distribution profiles for inorganic phosphorus including Ca2-P, Al-P, Ca8-P, and O-P were similar, all reduced rapidly between 20-60 cm soil depth but few changes were observed at 80-100 cm depth. The relative contribution of various forms of inorganic phosphorus to soil phosphorus was Ca2-P(0.9569)>Al-P(0.9265)>Ca8-P(0.9100)>Fe-P(0.8277)>Ca(10)-P(0.7449)>O-P(0.7362). Long-term application of organic and inorganic fertilizers to regosol soil could significantly increase the accumulation of phosphorus, suppress phosphorus fixation, enhance phosphorus mobility and improve phosphorus use efficiency.

Key words:purple soil; long-term located experiment; morphologies of inorganic phosphorus

*通信作者

Corresponding author. E-mail：xdt@swu.edu.cn

作者簡介：韓曉飛(1984-)，男，河南葉縣人，在讀博士。E-mail：hanxiaofei55@126.com

基金項目：國家國際科技合作專項項目(2013DFG92520)，國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAD15B04003)和西南大學中央高校基本科研業務費專項項目(XDJK2013D005)資助。

*收稿日期：2015-11-10；改回日期：2015-12-28

DOI：10.11686/cyxb2015509

http://cyxb.lzu.edu.cn

韓曉飛, 高明, 謝德體, 王子芳, 陳晨. 長期定位施肥條件下紫色土無機磷形態演變研究.草業學報, 2016, 25(4): 63-72.

HAN Xiao-Fei, GAO Ming, XIE De-Ti, WANG Zi-Fang, CHEN Chen. Inorganic phosphorus in a regosol (purple) soil under long-term phosphorus fertilization. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(4): 63-72.