不同耕作管理方式下农田土壤磷形态变化特征研究

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　　摘 要 利用Tiessen磷素分级方法，研究了不同耕作管理方式（有机和常规）对土壤磷形态的影响。结果表明：在有机管理和常规管理中，稳定态磷是土壤磷的主体，其含量占有机和常规相应总磷的56.23%和59.07%;中等活性磷分别占总磷的27.02%和25.93%;活性磷含量最少，分别占总磷的16.74%和15.01%。各种磷形态含量都是有机耕作下大于常规耕作下含量。土壤残留态磷随有机管理年限的增加而逐渐增加，同时又受施肥、pH、田间管理等因素的影响。
　　关键词 有机耕作;常规耕作;磷形态;Tiessen分级方法
　　中图分类号：S157.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.105
　　土壤磷形态变化是研究土壤中磷迁移、植物供给等的有效方法。与化学肥料相比，有机农业中施用的有机肥N/P偏低，容易造成土壤磷素积累[1]。因此，研究有机管理条件下土壤磷的形态变化过程对理解如何高效利用磷及避免或减少磷的环境负效应、促进我国有机农业的发展具有重要的科学意义。
　　1 材料与方法
　　1.1 样品采集
　　2018年，在长江一线选取了6个有机种植基地，如表1所示。作物类型分别为蔬菜、水稻、茶叶，土壤样品采集每个基地分别选择3块相同作物类型地块、每个地块在0～20 cm土壤耕作层采集5～7个土样混合成一个样品，同时在邻近采集常规管理下的土壤样品作为对照，去除杂物后，风干过筛，保存供分析。
　　1.2 测定项目和方法
　　采用文献[2-3]进行土壤磷分级的测定。
　　1.3 数据分析
　　统计分析采用SPSS 18.0软件，绘图采用Origin 8.0软件，绘制表格采用Excel 2007。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同管理方式对土壤磷形态的影响
　　按照不同形态磷的稳定性，可将其归为活性磷（Resin-P和NaHCO3-P）、中活性磷（NaOH-P）和稳定态磷（HCl.D-Pi、HCl.C-P和Residual-P）。Resin-P是与土壤溶液处于平衡状态的土壤固相无机磷，NaHCO3-Pi是吸附在固相土壤表面的磷，这两种无机磷一般称为活性磷或生物有效磷;NaOH-Pi是通过化学吸附结合在铁铝氧化物表面的无机磷，归为中活性磷;HCl.D-Pi和HCl.C-Pi是与钙结合的较稳定的无机磷，Residual-P是植物难以利用的磷形态，这三者归为稳定态磷[4]。
　　表2表明，耕作层中无论何种形态的磷，有机管理中含量都比常规管理中高，其中NaOH-Po增幅最大，达到93.9%。有机管理条件下耕作层中各种形态磷的含量以HCl.D-Pi占比最大，为24.9%;其次是NaOH-Pi，占比为17.3%;NaHCO3-Po最小，占比为1.4%;常规管理条件下的各种形态磷的分布与有机管理类似，HCl.D-Pi、NaOH-Pi、Residual-P、NaHCO3-Po占比分别为23.9%、19.8%、17.4%和1.0%。在磷的活性方面，稳定态磷是土壤磷的主体，其含量占有机和常规相应总磷的56.2%和59.1%;中等活性磷分别占总磷的27.0%和25.9%;活性磷含量最少，分别占总磷的16.7%、15.0%。
　　2.2 有机种植年限对不同种植类型土壤磷形态的影响
　　图1表明，随着种植年限的增加，有机管理下土壤磷形态向稳定态转化。蔬菜地有机种植从3年增加到12年后，土壤磷库主要由HCl.D-Pi构成、含量占总磷的38.7%转化为Residual-P为土壤磷库的主要形态、含量占总磷的20.1%。水稻田种植年限从3年增加到12年后，土壤磷库主要由HCl.C-Pi构成、含量占总磷的26.6%变化为HCl.D-Pi成为土壤磷库的主要形态、含量占总磷的50.8%。茶园土种植年限从14年增加到第18年后，土壤磷库主要由NaOH-Pi构成、含量占总磷的32.4%变化为Residual-P增长为土壤磷库的主要形态、含量占总磷的30.3%。
　　3 讨论
　　3.1 管理方式对土壤磷形态的影响
　　此次试验中，土壤活性磷最少，主要原因是其在环境中容易淋失，同时大量生物有效磷被植物吸收利用，从而导致活性磷最低。HCl.D-Pi和HCl.C-Pi主要为与土壤中大量存在的Ca结合的磷形态，已有的研究也表明农业土壤中磷主要以HCl.-P形态积累[5]。Residual-P很难改变形态，同时会缓慢累积。
　　各种磷形态在耕作层中的含量都是有机耕作大于常规耕作，主要原因可能有：1）有机农业中大量施用磷含量较高的畜禽粪便有机肥，而磷又难以流失，导致土壤磷素不断积累;2）有机管理下秸秆还田将植物吸收于下层土壤的磷以有机残留体的形式积累于表层;3）有机管理下由于耕作层存在大量有机胶体及有机无机复合物，增强了对土壤磷酸离子的吸附，减少了磷的流失。
　　3.2 有机年限对不同种植类型土壤磷形态的影响
　　随着有机种植年限的增长，蔬菜地土壤HCl.D-Pi含量减少而Residual-P含量增加。HCl.D-Pi主要是与Ca2+结合的难溶磷形态，部分研究中发现不同施肥处理下土壤中与Ca2+结合的磷形态随着耕作年限的增加含量趋于下降[6]，而Residual-P是磷肥在土壤中長期转化积累的重要形态[5]，因此随着有机年限的增长，Residual-P的含量逐渐增加。
　　随着有机年限的增长，水稻田土壤HCl.C-Pi含量减少而HCl.D-Pi含量增加。因为HCl.D-Pi在土壤中主要与Ca2+结合，pH升高可以增加其结合能，从而表现为HCl.D-Pi的含量增加[7]，而研究中镇江地区（句容市）的pH较高（采样点pH>7），上海地区的pH较低，范围在4.9～6.5，所以有机年限较长的上海地区HCl.D-Pi含量反而较高，而有机年限较短的镇江地区HCl.D-Pi含量则较低。 　　随着有机年限的增长，茶园土壤NaOH-Pi含量减少而Residual-P含量增加。磷肥施入土壤后通常转化为NaOH-Pi，同时NaOH-Pi也是植物有效磷的重要来源[7]。一般来说，NaOH-Pi随开垦年限的增加其含量逐渐下降[7]，且研究中长沙地区有机肥用量较大，上饶地区（婺源）磷肥用量较少，而当磷肥施用量不足以满足植物吸收时，有效磷主要来源于有机磷和NaOH-Pi[8]，这也是有机年限较短的长沙地区NaOH-Pi含量较高，而有机年限较长的上饶地区NaOH-Pi含量较低的原因。
　　4 结论
　　稳定态磷是耕作层土壤磷的主体，HCl.D-Pi占比最高;其次是中等活性磷NaOH-P占比较高;活性磷含量最少，其中以NaHCO3-Po的含量最低。耕作层中各种磷形态含量都是有机耕作大于常规耕作。随着有机种植年限的增长，土壤中的磷形态有向稳定态磷转化的趋势，同时又可能受施肥、pH、田间管理等因素的影响。
　　参考文献：
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　　（責任编辑：赵中正）
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