不同耕作管理方式下農田土壤磷形態變化特征研究

徐傳銀 宋永斌 高雁茹 鄭寧

摘 要 利用Tiessen磷素分級方法，研究了不同耕作管理方式（有機和常規）對土壤磷形態的影響。結果表明：在有機管理和常規管理中，穩定態磷是土壤磷的主體，其含量占有機和常規相應總磷的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%。各種磷形態含量都是有機耕作下大于常規耕作下含量。土壤殘留態磷隨有機管理年限的增加而逐漸增加，同時又受施肥、pH、田間管理等因素的影響。

關鍵詞 有機耕作;常規耕作;磷形態;Tiessen分級方法

中圖分類號：S157.1 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.105

土壤磷形態變化是研究土壤中磷遷移、植物供給等的有效方法。與化學肥料相比，有機農業中施用的有機肥N/P偏低，容易造成土壤磷素積累[1]。因此，研究有機管理條件下土壤磷的形態變化過程對理解如何高效利用磷及避免或減少磷的環境負效應、促進我國有機農業的發展具有重要的科學意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

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

1.2 測定項目和方法

采用文獻[2-3]進行土壤磷分級的測定。

1.3 數據分析

統計分析采用SPSS 18.0軟件，繪圖采用Origin 8.0軟件，繪制表格采用Excel 2007。

2 結果與分析

2.1 不同管理方式對土壤磷形態的影響

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

表2表明，耕作層中無論何種形態的磷，有機管理中含量都比常規管理中高，其中NaOH-Po增幅最大，達到93.9%。有機管理條件下耕作層中各種形態磷的含量以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%;常規管理條件下的各種形態磷的分布與有機管理類似，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，穩定態磷是土壤磷的主體，其含量占有機和常規相應總磷的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 有機種植年限對不同種植類型土壤磷形態的影響

圖1表明，隨著種植年限的增加，有機管理下土壤磷形態向穩定態轉化。蔬菜地有機種植從3年增加到12年后，土壤磷庫主要由HCl.D-Pi構成、含量占總磷的38.7%轉化為Residual-P為土壤磷庫的主要形態、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、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、含量占總磷的30.3%。

3 討論

3.1 管理方式對土壤磷形態的影響

此次試驗中，土壤活性磷最少，主要原因是其在環境中容易淋失，同時大量生物有效磷被植物吸收利用，從而導致活性磷最低。HCl.D-Pi和HCl.C-Pi主要為與土壤中大量存在的Ca結合的磷形態，已有的研究也表明農業土壤中磷主要以HCl.-P形態積累[5]。Residual-P很難改變形態，同時會緩慢累積。

各種磷形態在耕作層中的含量都是有機耕作大于常規耕作，主要原因可能有：1）有機農業中大量施用磷含量較高的畜禽糞便有機肥，而磷又難以流失，導致土壤磷素不斷積累;2）有機管理下秸稈還田將植物吸收于下層土壤的磷以有機殘留體的形式積累于表層;3）有機管理下由于耕作層存在大量有機膠體及有機無機復合物，增強了對土壤磷酸離子的吸附，減少了磷的流失。

3.2 有機年限對不同種植類型土壤磷形態的影響

隨著有機種植年限的增長，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+結合的難溶磷形態，部分研究中發現不同施肥處理下土壤中與Ca2+結合的磷形態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化積累的重要形態[5]，因此隨著有機年限的增長，Residual-P的含量逐漸增加。

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

隨著有機年限的增長，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化為NaOH-Pi，同時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]，且研究中長沙地區有機肥用量較大，上饒地區（婺源）磷肥用量較少，而當磷肥施用量不足以滿足植物吸收時，有效磷主要來源于有機磷和NaOH-Pi[8]，這也是有機年限較短的長沙地區NaOH-Pi含量較高，而有機年限較長的上饒地區NaOH-Pi含量較低的原因。

4 結論

穩定態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含量都是有機耕作大于常規耕作。隨著有機種植年限的增長，土壤中的磷形態有向穩定態磷轉化的趨勢，同時又可能受施肥、pH、田間管理等因素的影響。

參考文獻：

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（責任編輯：趙中正）