不同培肥处理对采煤塌陷地复垦土壤Hedley P形态的影响

陈 芬，洪坚平，郝鲜俊，李晋荣，张 静

（山西农业大学资源环境学院，山西太谷 030801）

磷是植物生长发育的必需营养元素之一，是生态系统中重要的营养元素，它在土壤中以多种化学形态存在[1]。生态系统中土壤P的迁移转化过程及其有效性是一直以来的研究热点。同时，磷的有效性低是影响采煤塌陷地复垦进程的重要因素之一。土壤P的分级是揭示土壤对植物P供给能力的有效方法，也是研究土壤中P迁移转化的重要途径。目前，较为合理的土壤磷素形态分级方法是Hedley等[2]于1982年提出的，后来由Tiessen等[3]修正的，包括了对无机磷活性和稳定性有机磷的区分，且全面估计土壤中无机态磷和有机态磷的有效性而被认为是较为合理的土壤磷素分级方法，是目前较具说服力的土壤磷素分级方法，已被越来越多的学者采用和发展[4-7]。国内已有学者对多种土壤中的磷形态进行了研究和测定，张教林等[8-10]对热带胶林、红壤旱地土壤中磷形态进行了研究；张奇春等[5]对石灰性土壤中磷形态进行了研究，但对采煤塌陷复垦地中磷形态的研究较少。

本研究采用Hedley磷素形态分级方法研究不同培肥处理对采煤塌陷区土壤不同磷素形态的影响，旨在为加快采煤塌陷区土壤的培肥熟化提供科学依据。

1 材料和方法

试验区位于山西省长治市襄垣县王桥镇西山底村采煤塌陷复垦区，地处东经113°00′56″和北纬36°27′16″，属潞安集团五阳煤矿井田范围。当地主要种植作物为小麦、玉米。于2008年3月开始土地复垦，本试验为复垦的第3年。

1.1 试验材料

试验从2010年4月25日开始，至2011年10月1日结束。供试作物为玉米（瑞普9号，生育期为125 d），有机肥为膨化的鸡粪，有机质含量32.9%，N 2.1%，P2O52.6%，K2O 2.6%，总养分7.3%。所用菌剂为从矿区当地尚未塌陷的熟土中分离的功能性微生物（包括解磷微生物、固氮微生物、解钾微生物）和当地的优势微生物经拮抗试验后，混合、扩大培养，经草炭吸附、晾干成菌肥，每克菌肥所含活性有益菌≥109个。供试基质为草炭，含N2.01%，P2O52.44%，K2O1.22%。

1.2 试验设计与管理

试验采用完全随机区组设计，每个小区面积185 m2。按照等量施肥原则，设置6个处理，即（1）不施肥（CK）；（2）无机肥：尿素 33 kg/hm2，过磷酸钙 41 kg/hm2，硫酸钾 24 kg/hm2；（3）无机肥 +菌肥：尿素 33 kg/hm2，过磷酸钙 41 kg/hm2，硫酸钾 24 kg/hm2，菌肥 4.5 kg/hm2；（4）无机肥 + 有机肥：尿素 26.5 kg/hm2，过磷酸钙 12.5 kg/hm2，硫酸钾 17 kg/hm2，有机肥 135 kg/hm2；（5） 无机肥+有机肥+基质：尿素26.5 kg/hm2，过磷酸钙12.5 kg/hm2，硫酸钾 17 kg/hm2，有机肥 135 kg/hm2，基质4.5 kg/hm2；（6）无机肥+有机肥+菌肥：尿素26.5 kg/hm2，过磷酸钙12.5 kg/hm2，硫酸钾17 kg/hm2，有机肥 135 kg/hm2，菌肥 4.5 kg/hm2。每个处理重复3次。

1.3 土样处理与测定方法

在玉米苗期（4月25日）和成熟期（10月1日），采集各个小区表层0～20 cm的新鲜土样，去除植物残体、砾石等，风干，过0.149 mm筛。

分析测定方法：采用由Tiessen等[3]修正的Hedley[2]P分级方法。提取步骤：称0.5 g风干土样置于100 mL离心管中，顺次用30 mL去离子水、0.5 mol/L NaHCO3（pH值8.2）、0.1 mol/L NaOH和1mol/LHCl分别提取。每次提取振荡时间为16h，每次提取后用离心和过滤分离悬液。去离子水、HCl提取物中的磷用比色法直接测定；NaHCO3和NaOH提取物中的磷包括有机磷和无机磷2种形态，用钼蓝直接比色法测定溶液中无机磷含量，经过硫酸铵-硫酸消化后用比色法测定溶液中的总磷，二者的差值为有机磷含量。残余态磷用高氯酸-浓硫酸消煮法测定。

数据处理采用Microsoft Excel 2003完成。

2 结果与分析

2.1 不同培肥处理对塌陷复垦地土壤磷含量的影响

综合图1～4可以看出，不同培肥处理对土壤中活性态磷（H2O－P＋NaHCO3－P）的含量影响较大，与对照相比，无机肥＋有机肥＋菌肥处理提高149.6%，无机肥＋有机肥＋基质提高94.8%，无机肥＋有机肥提高93.1%，无机肥+菌肥提高104.1%，无机肥提高46.5%。其中，无机肥＋有机肥＋菌肥对土壤中活性态磷含量的影响最大，这与梁利宝等[11]的研究结果一致。无机肥＋菌肥次之；单施无机肥处理对土壤中的活性态磷含量影响最小。

从图1～4还可以看出，不同培肥处理对土壤中中等活性态磷（NaOH－P）影响较大，与对照相比，无机肥＋有机肥＋菌肥处理提高73.3%，无机肥＋有机肥＋基质提高47.5%，无机肥＋有机肥提高59.3%，无机肥+菌肥提高49.7%，无机肥提高26.1%。其中，无机肥＋有机肥＋菌肥对土壤中活性态磷含量的影响最高，无机肥＋有机肥处理次之，单施无机肥影响最小。不同培肥处理对土壤中HCl提取态磷（HCl－P）的含量都有不同程度的提高，但各处理之间差异不显著。

2.2 不同培肥处理对采煤塌陷区土壤残渣磷含量的影响

从图5可以看出，在不同的施肥处理下，苗期土壤中的残磷高于成熟期土壤中的残磷。与对照相比，苗期的各个施肥处理下，土壤中的残磷均有不同程度下降，其中，无机肥＋有机肥＋菌肥处理下降28.4%，无机肥＋有机肥＋基质处理下降19.4%，无机肥＋有机肥处理下降21.8%，无机肥＋菌肥处理下降16.9%，无机肥处理下降15.9%。

3 结论

本研究结果表明，不同培肥处理对土壤中活性态磷（H2O－P＋NaHCO3－P）和中等活性态磷（NaOH－P）都有不同程度地提高。对于塌陷复垦地土壤中的活性态磷（H2O－P＋NaHCO3－P）和中等活性态磷（NaOH－P）而言，各个处理间差异显著，与对照相比，无机肥＋有机肥＋菌肥处理分别提高149.6%和73.3%；无机肥＋有机肥＋基质分别提高94.8%和47.5%；无机肥＋有机肥分别提高93.1%和59.3%；无机肥＋菌肥分别提高104.1%和49.7%；无机肥分别提高46.5%和26.1%。其中，对活性态磷（H2O－P＋NaHCO3－P）提高幅度依次为：无机肥+有机肥+菌肥＞无机肥+菌肥＞无机肥+有机肥+基质＞无机肥+有机肥＞无机肥＞CK，对中等活性态磷（NaOH－P）的提高幅度依次为：无机肥＋有机肥＋菌肥＞无机肥＋有机肥＞无机肥＋菌肥＞无机肥＋有机肥＋基质＞无机肥＞CK。无论是苗期还是成熟期，整体而言，不同培肥处理下，土壤中的残渣态磷都有不同程度下降，其具体原因还有待研究。

［1］丁玉川，陈明昌，程滨，等.不同磷水平对大豆植株生长发育的影响[J].山西农业科学，2006，34（1）：47-49.

［2］Hedley MJ，Stewart J W B，Chauhan B S.Changes in inorganic and organic soil phosphorus fraction induced by cultivation practices and bylaboratoryincubations[J].Soil Science Societyof American Journal，1982，46：970-976.

［3］Tiessen H，Moir J O.Characterization of available P by sequential extraction[M]//Carter M R.Soil Sampling and Methods of Analysis.Boca Raton:Lewis Publisher，1993：75-86.

［4］张林，吴宁，吴彦，等.土壤磷素形态及其分级方法研究进展[J].应用生态环境学报，2009，20（7）：1775-1782.

［5］张奇春，王光火，冯玉科.水稻肥料定位试验中土壤各形态磷的变化动态研究[J].浙江大学学报：农业与生命科学版，2007，33（1）：82-88.

［6］章明奎，郑顺安，王丽平.利用方式对砂质土壤有机碳、氮和磷的形态及其在不同大小团聚体中分布的影响 [J].中国农业科学，2007，40（8）：1703-1711.

［7］胡佩，周顺桂，刘德辉.土壤磷素分级方法研究评述[J].土壤通报，2003，34（3）：229-232.

［8］张教林，陈爱国.热带胶园土壤磷素形态和生物有效性[J].土壤与环境，1999，8（4）：284-286.

［9］张教林，陈爱国，刘志秋.定植3，13，34年热带胶园的土壤磷素形态变化和有效性研究[J].土壤，2000（6）：319-322.

［10］魏志华，杨利玲，王彩霞.安阳郊区保护地土壤磷素形态及其空间分布[J].河南农业科学，2004（2）：36-37.

［11］梁利宝，洪坚平，谢英荷，等.不同培肥处理对采煤塌陷地复垦不同年限土壤熟化的影响[J].水土保持学报，2010，24（3）：140-144.