长期定位施肥条件下紫色土无机磷形态演变研究

韩晓飞，高明，谢德体*，王子芳，陈晨

(1.西南大学资源环境学院，重庆 400715；2.辽宁省发展与改革委员会农业资源区划研究所，辽宁 沈阳 110034)



长期定位施肥条件下紫色土无机磷形态演变研究

韩晓飞1，高明1，谢德体1*，王子芳1，陈晨2

(1.西南大学资源环境学院，重庆 400715；2.辽宁省发展与改革委员会农业资源区划研究所，辽宁 沈阳 110034)

摘要：应用蒋柏藩-顾益初无机磷分级体系对22年长期定位施肥试验紫色土0～100 cm土层无机磷形态进行分级测定，研究了各形态的无机磷在土壤剖面的分布及演变规律。结果表明，长期施用化学磷肥以及有机无机肥配施处理的土壤全磷、有效磷和各形态无机磷均较试验前有不同程度的增加，且以猪粪+NPK(M+NPK)处理土壤增加最多，其中有效磷含量增加了6倍；不施肥(CK)和单施氮肥(N)的处理土壤有效磷、全磷和各形态无机磷出现了下降，其中有效磷含量分别降低了51.1%和53.5%。除了Fe-P 和Ca(10)-P含量下层高于上层外其余各形态无机磷都表现为耕层高于下层的特征。各处理Ca2-P、Al-P、Ca8-P、O-P等无机磷的剖面分布较为相似，均呈20～60 cm下降比较迅速，80～100 cm变化不大或者稍微上升的趋势，而Fe-P则表现为下层含量高于耕层。相关分析表明各组分无机磷对紫色土有效磷的贡献为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)。长期有机无机肥配施可以显著增加磷素在土壤中的累积，并能减少土壤对磷素的固定，增强其在土壤中的移动，促进土壤磷素向有效态转化。

关键词：紫色土；长期定位试验；无机磷形态

磷素作为植物生长发育所必需的大量营养元素，植株所需的磷主要从土壤本身磷库和外界所施入土壤的磷肥中获得的。土壤磷素形态主要由有机态和无机磷组成，无机磷占土壤磷总量的60%～80%[1]，是植物所需磷素的主要来源。磷素在土壤中的化学行为和存在形态，直接影响着对作物的有效性。磷肥施入农田容易被土壤固定形成难以被植物利用的形态，当季利用率一般仅为10%～25%[2]。维持农业高产稳产，势必每年要向土壤中施加大量磷肥，土壤中各形态无机磷均会有不同程度的累积，过量施用化学磷肥与生物有机肥可以使土壤表层的磷素显著增加[3-9]，进而导致磷素的径流流失，给环境带来一系列问题，农田生态系统中磷的流失已经成为水体富营养化的重要影响因子，研究发现径流水中磷浓度与施入土壤中的磷肥量直接相关[10-11]。耕层土壤磷素的累积也会导致磷垂直迁移的可能性增大，因此研究长期施肥条件下土壤磷素的肥力特征和界面迁移意义重大。国内外对土壤剖面磷素的分布已经有一些研究[7,12-17]，但对长期定位施肥的紫色土磷素的空间分布研究并不多，而经过22年不同施肥处理紫色土壤中无机磷组分变化及其关系的研究就很少见。本研究应用蒋柏藩-顾益初[18]无机磷分级体系对重庆北碚的水稻(Oryzasativa)-小麦(Triticumaestivum)水旱轮作区紫色土上的22年长期定位施肥试验0～100 cm土层土壤无机磷的形态组成进行了分级测定，并运用相关分析，逐步回归分析对土壤无机磷各组分与速效磷之间的关系进行研究，揭示紫色土中无机磷的形态转化及在土体中的空间分布和移动规律，以期能为在农业生产中制定更好的土壤磷管理措施以及保障该地区农业的可持续发展提供依据。

1材料与方法

1.1供试土壤与试验处理

试验地点设在国家紫色土土壤肥力与肥料效益长期监测基地(以下称长期定位点)，长期定位点基地位于重庆市北碚区西南大学试验农场，试验土壤为侏罗纪沙溪庙组紫色泥页岩发育形成的紫色土，中性紫色土亚类，灰棕紫泥土属。重庆大部分区县多分布于此类土壤，因此，用作供试土壤具有广泛的代表性。试验始于1991年，为随机区组设计。共设计12个处理，小区面积120 m2，轮作方式为一年两季水稻-小麦水旱轮作。本研究选取其中的6个处理：1)CK(不施肥)；2)N；3)NP；4)NPK；5)M+NPK；6)S+NPK。其中氮肥用尿素，磷肥用普通过磷酸钙，钾肥用硫酸钾，每季施用N 150 kg/hm2，P2O575 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2，M代表猪粪有机肥(猪粪经过1周左右腐熟)，其中的大量营养元素全氮、磷、钾含量分别为1.34%，1.30%，0.80%，施用量每年22500 kg/hm2，S代表稻草秸秆还田，其中的营养元素含量折合成N、P2O5、K2O分别为0.49%，0.18%，0.75%，施用量每年7500 kg/hm2。水稻品种为汕优63号、小麦品种用西农麦1号。试验前土壤(before farming，BEF)的基本理化性质为，pH 7.7±1.4，有机质(23.9±1.88) g/kg，全氮(1.29±0.78) g/kg，全磷(0.48±0.51) g/kg，全钾(22.7±1.06) g/kg，碱解氮(93.2±1.32) mg/kg，有效磷(4.3±1.01) mg/kg，速效钾(71.1±1.89) mg/kg。

1.2测定项目及其方法

2013年8月水稻收获后，每个试验小区分别采用S形多点采样法，分别采集各处理0～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm层次土样，重复3次，相同层次的土样混合均匀，带回实验室风干、过筛，测定全磷，有效磷，pH，有机质及各层次的Ca2-P、Al-P、Fe-P、Ca8-P、O-P(闭蓄态磷)与Ca10-P等6种形态磷含量，土壤基本理化性质按常规方法测定[19]，土壤全磷采用碱熔-钼锑抗比色法；土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；土壤pH用去离子水按土水比(1∶2.5)浸提，pH计测定；土壤有机质采用重铬酸钾容量法。无机磷分级浸提采用蒋柏藩和顾益初[18]的方法，土壤无机磷总量为各形态无机磷含量之和，耕层无机磷各组分相对含量为各形态无机磷占无机磷总量的百分比。

1.3数据处理

试验数据作图及统计分析采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0。

2结果与分析

2.1长期定位施肥对紫色土耕层土壤全磷、无机磷、有效磷含量的影响

由表1可以看出，经过22年的长期不均衡定位施肥处理后，土壤耕层中全磷、无机磷、有效磷含量都发生了很大的变化。所有施磷处理耕层土壤的全磷、有效磷含量都明显上升，不施用磷肥处理的耕层土壤全磷、有效磷都缓慢下降(表1)。经过统计软件方差分析得出，长期不均衡定位施肥紫色土壤全磷含量各处理之间差异极显著(P<0.01)，有效磷含量除了不施肥处理和只施氮肥处理没有显著性差异外，其他各处理之间差异显著(P<0.05)。全磷变化范围为339.2～887.9 mg/kg，有效磷为2.0～30.5 mg/kg，各处理大小依次为M+NPK>S+NPK>NPK>NP>CK>N。值得关注的是不施肥处理和只施氮肥处理的土壤有效磷含量已经从22年前的4.3 mg/kg下降到了如今的2.0 mg/kg附近，已经达到了缺磷状态，作物产量也受到了影响，而其他施用磷肥处理土壤有效磷含量上升到了24.9～30.5 mg/kg，有效磷含量达到了比较丰富的水平。 由上述分析可以看出， 长期不均衡施用肥料，会导致土壤养分的非均衡化，一方面会导致土壤磷素的大量累积(如M+NPK处理)，另一方面也会导致土壤磷素的严重匮乏(如CK、N处理)，从而会严重影响作物的产量。Shen等[20]在研究长期施肥对石灰性土壤磷组分的影响中也发现不施加磷肥处理的土壤有效磷会显著降低，但是有磷素投入的情况下却保持相对稳定且增加水平。Song等[21]和张丽等[22]在黑土上研究也得出有机无机肥料配施可以提高土壤有效磷的含量。

表1　不同施肥处理土壤全磷、无机磷和有效磷含量

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(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.

同时从表1还可以看出经过22年的长期不均衡施肥处理后土壤中各形态的无机磷含量都发生了很大的变化，长期不施肥CK处理和长期只施用N肥处理，土壤中无机磷总量都减少比较明显，分别减少了133.0和85.1 mg/kg。主要是因为长期不施用肥料，土壤中营养元素供应不足，农作物消耗了土壤中的各种无机形态的磷素，造成了土壤中磷素的匮乏。单施N肥的处理由于土壤中氮肥供应充足，植物生长发育的主要养分限制因子是磷，所以说就会促进作物对磷的大量吸收，也使土壤中磷素大量减少。其他施肥处理无机磷总量相对于试验前土壤都有不同程度的提高，有机无机配施的M+NPK、S+NPK处理提高明显，其中尤以猪粪配施无机肥处理(M+NPK)为最多，这可能是因为猪粪中一半的磷是以无机磷形态存在的[23]，而猪粪的分解半衰期较长，秸秆及其绿肥的较短[24]，因此猪粪有机肥就比其他肥料累积在土壤中的多，并且被微生物固定所需的时间长，故土壤中磷含量就比较高。

2.2长期定位施肥对耕层土壤无机磷形态含量的影响

由表2可以看出，各处理Ca2-P和 Ca8-P含量间差异达到了极显著水平(P<0.01),含量范围为2.1～24.5 mg/kg和12.4～38.1 mg/kg(表2)。各处理大小分别为M+NPK>S+NPK>NPK>NP>N>CK和M+NPK>S+NPK>NP>NPK>N>CK。各处理大小顺序与有效磷、全磷差不多。不论是Ca2-P还是Ca8-P，其含量均为单施N肥处理和不施用化肥的处理最低，且均低于试验前土壤，尤其不施肥处理的减少更为明显，仅分别为2.1和12.4 mg/kg。Ca2-P作为植物的高效有效磷源已被证实[19,25]，此等缺乏，势必会影响到作物的生长发育。有机无机配施处理的土壤无论是Ca2-P还是Ca8-P其含量均明显高于单施化肥和不施肥处理的，其中猪粪配施化肥的Ca2-P含量是不施肥处理含量的12倍之多，差异极显著。由此可见，在施用无机化肥的基础上配合使用有机肥能显著提高土壤中的Ca2-P和Ca8-P含量。这主要是因为长期向土壤中施用有机肥可以使其中的有机质累积，一方面有机肥中有机态磷经过矿化作用转变成对作物有效的矿质态磷[26]，同时，有机质分解过程中产生的有机络合剂能降低土壤自身对磷的吸附，利于磷从不溶性磷酸盐中释放出来，向更有效的态方向转化。党廷辉和张麦[27]研究表明，有机无机配施有利于增加土壤无机磷的供应容量，并能极大地增加其有效性。

表2　不同施肥处理各形态无机磷含量

Fe-P和Al-P已经证实也是植物的一种有效磷源，其中Al-P的作用与Ca2-P相当[19]。其含量范围为6.1～133.7 mg/kg和11.4～82.9 mg/kg(表2)。各处理含量大小与Ca2-P基本一致。其中含量最低的是单施N肥和不施肥的CK处理，M+NPK处理和S+NPK处理土壤的Fe-P，Al-P平均含量为123.7和72.9 mg/kg，高于单独施用化肥和不施肥处理，且各处理间差异达到了极显著水平(P<0.01)。

Ca10-P和O-P作为植物的潜在磷源，与Ca2-P和Ca8-P不同的是NP、NPK、N、CK各处理其含量相对于试验前土壤都有所下降，Ca10-P含量在180.2～214.5 mg/kg之间，平均为201.0 mg/kg，相比试验前土壤下降了8%，M+NPK处理和S+NPK处理土壤的Ca10-P有所上升，可见，当有效磷源与缓效潜在磷源累积到一定程度时候，他们之间可以进行相互转化，长期单施化学肥料或者不施肥处理，植物在从土壤中吸收有效磷素的同时,Ca10-P潜在磷源也可以慢慢转化为有效的可供植物体吸收的有效磷源。单施氮肥N和不施肥CK处理的O-P含量相比试验前土壤有明显下降，分别下降了35.8%和44.3%，说明长期没有磷素投入补偿的情况下，O-P和Ca10-P一样,都能慢慢地转化成能被植物利用的有效磷源，这与林利红等[28]和韩晓日等[7]在棕壤上的研究一致。有机肥配施或者有外源磷肥施入的处理，O-P含量就增加比较显著。

2.3长期定位施肥对紫色土耕层无机磷各组分相对含量的影响

图1为长期不均等定位施肥土壤中Al-P、Fe-P、Ca10-P、Ca8-P、Ca2-P、O-P占总无机磷百分数。可以看出，试验前土壤的组成中，各形态无机磷的大小比例为Ca10-P(53.35%)>O-P(28.61%)>Al-P(6.38%)>Fe-P(5.97%)>Ca8-P(4.07%)>Ca2-P(1.63%)，这与紫色菜园土中无机磷含量顺序Ca10-P>Ca8-P>Fe-P≈Al-P≈O-P>Ca2-P不同[29]。与棕壤土各无机磷组分比例也不尽相同，棕壤土中闭蓄态O-P含量较多[7]。经过22年施肥后，各个处理不同形态无机磷比例发生了变化，其中

图1　不同施肥处理各组分无机磷相对含量Fig.1　Effect of different tillage treatment on inorganic phosphorus relative content

不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理的Ca8-P含量大于Fe-P。从图1中看出，紫色土中钙磷总体所占比例较高，这是紫色土风化程度较低的缘故。其中对植物有效的磷源Al-P、Ca2-P、Ca8-P含量较低，而O-P，Ca10-P含量分别占到总的无机磷的23.14%～37.59%和40.48%～64.90%之多。说明土壤中对植物体比较有效的磷源不足，而一半左右的无机磷都是以潜在磷源的形式存在。

通过图1还可以看出有机无机肥配施处理M+NPK和S+NPK土壤Fe-P比例增加比较明显，而Ca10-P，O-P比例则是下降比较明显。所以，长期施肥可以改变土壤中不同形态无机磷的大小比例。

2.4长期定位施肥对紫色土无机磷各组分剖面分布的影响

从表3可以看出，长期定位施肥试验后，各处理Ca2-P含量分布均为耕层0～20 cm最高，随着深度增加，逐渐减少。其中20～60 cm下降比较迅速，60～100 cm区间变化比较小。不施肥(CK)和单施氮肥(N)处理的Ca2-P含量耕层0～20 cm比下层40～60 cm高出0.8～4.5 mg/kg，差异不显著。而其他施用化学磷肥(NP、NPK)和有机无机配施(M+NPK、S+NPK)的各处理表层较下层高出达13.8～23.2 mg/kg，增加效果非常显著。另外，有机无机配施处理的Ca2-P平均含量都要高于单施化肥和不施肥处理区。耕层各处理差异显著，但是在60 cm以下差异不明显，这说明磷在土壤中的移动不大。长期定位施肥试验后，各处理Ca8-P含量分布与Ca2-P趋势较为一致，均为耕层0～20 cm最高，然后随着土壤深度的增加，含量逐渐下降，80～100 cm深度含量又稍有增加。0～20 cm土层施用化学磷肥区和有机无机配施处理区Ca8-P含量分别为20.7和32.5 mg/kg，不施肥处理CK仅为12.4 mg/kg。60～80 cm土层中Ca8-P的含量在化肥处理区相当于0～20 cm土层的29.4%，在有机无机配施处理区相当于0～20 cm土层的20.4%。

22年试验后，各处理土层除单施N肥处理Al-P含量耕层0～20 cm较20～40 cm偏低2.3 mg/kg，不施肥的CK处理和其他施肥处理的土层Al-P含量均为0～20 cm最高，随着深度增加呈逐步下降的趋势，在80～100 cm深处有所升高。与试验前土壤相比，其中单施N肥处理和不施肥的CK处理，耕层土壤Al-P含量分别降低了9.2和14.8 mg/kg。而其他处理0～20 cm耕层土壤Al-P含量增加了14.9～56.7 mg/kg。20～100 cm各土层中有机肥处理区的Al-P含量都要高于不施肥和施用化肥区的，就说明施用有机肥有利于磷素向土壤下部迁移，王建国等[30]和杨学云等[13]在水稻土和塿土上的研究也证实了这一点。

从表3不同施肥处理土壤Fe-P剖面分布可以看出与其他形态磷剖面分布不太一致。20～40 cm土层中Fe-P含量要高于表层0～20 cm。单施氮肥(N)和不施肥处理(CK)与试验前土壤比较均有下降。对于出现下层土壤Fe-P高于耕层土壤的原因可能是因为试验是实行的水旱轮作制度，当水稻季时，由于淹水密闭，水土环境的pH升高，氧化还原电位降低，从而促进磷酸铁的水解加强，高价铁的磷酸盐还原为低价铁的磷酸盐，铁、硅复合体也被还原。下层还原更强，再者上层形成的Fe-P又向下淋溶导致下层土壤中Fe-P含量高于耕层土壤。

表3中Ca10-P含量在不施肥和施化肥的处理区上下变化不大，即随着土层的深入变化不太大。不施肥(CK)和单施N肥区0～20 cm的耕层比下部20～40 cm要低6.9和3.7 mg/kg。这是因为土壤中的无机磷在一定条件下可以互相转化，缺磷条件下潜在磷源Ca10-P转化分解为可以为植物体所吸收利用的有效磷源。不同施肥处理土壤O-P剖面分布，整体上看O-P含量也是随着土层的深入呈下降趋势。在80 cm以下稍微有所增加。0～20 cm耕层较40～60 cm土层增加了32.3～122.4 mg/kg。20～40 cm土层中O-P含量在施用化肥区和有机无机配施区分别相当于表层的79%和82%，0～60 cm土层中分别相当于表层的37%和29%。造成耕层高于底层的原因可能是因为闭蓄态的磷被铁铝等氧化物包裹，在下层土壤中由于还原性强，包膜被溶解还原，转化为非闭蓄态的磷，从而造成了底部O-P含量低于耕层的分布特征。

表3　不同施肥处理土壤剖面各形态无机磷含量

2.5土壤各形态磷与土壤pH和有机质之间的相关关系分析

表4为土壤各形态磷及其与土壤基本理化性质相关分析结果，从表中可以看出各形态磷及其与土壤基本理化指标之间多存在相关关系。土壤全磷与各形态无机磷之间均呈现显著相关关系。作为反映土壤磷素养分供应水平高低指标的有效磷与全磷、Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P也均呈显著的相关关系。从表中还可以看出土壤pH与各组分磷及其全磷之间大多呈显著的负相关关系。通过各组分之间的相关分析可以看出，土壤磷循环系统中，各形态磷素都处在一个相互影响的动态平衡之中。

通过表4的相关分析，土壤有效磷与各形态无机磷组分之间的相关系数大小为Ca2-P(0.9569)>Al-P(0.9265)>Ca8-P(0.9100)>Fe-P(0.8277)>Ca10-P(0.7449)>O-P(0.7362),与Ca2-P、Al-P呈极显著正相关，与Ca8-P、Fe-P呈显著正相关，与Ca10-P、O-P呈不显著的正相关。其中有效磷与Ca2-P的相关系数最大，说明它们之间的相关程度最高，也表明Ca2-P是最有效的磷源。Al-P、Ca8-P、Fe-P是仅次于Ca2-P的有效磷源，Ca10-P和O-P为非有效磷源。

表4　土壤各形态磷及其与土壤pH、有机质相关系数

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

3讨论

我国南方土壤中一般都含有大量的无定型的AlOx、FeOx，当磷肥施进土壤之后，历经一系列复杂的物理化学和生物化学过程，极易被此类土壤矿物吸附形成难溶的磷酸盐[31]，从而就极大地降低了磷肥的利用率。怎样提高土壤中磷素的有效性问题一直是国内外专家学者研究的热点。土壤中同时存在无机态磷和有机态磷，它们之间相互转化又相互制约，根据磷酸根离子结合的土壤氧化物不同，可以把土壤无机磷根据形态的不同分为四大类，钙磷(Ca-P)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)，其中无机磷比有机磷的有效性要高，因此研究土壤无机磷的较多。影响土壤磷素之间转化以及对植物有效性的因素非常复杂，包括环境因子、土壤本身的物理化学性质、地理气候条件、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会对土壤中磷素的含量和有效性产生极显著的差异。目前磷素主要是以化学磷肥和有机磷肥形式施入土壤的，有研究指出，长期施用磷肥，土壤中各形态磷均会有不同程度累积。来璐等[32]对18年连作苜蓿长期施肥处理条件下黄土中磷素进行研究，Han等[33]对长期施肥条件下黑土土壤磷素进行研究，黄庆海等[34]在红壤水稻土上进行的长期施肥试验都表明不施磷肥处理的耕层土壤中磷处于耗竭状态，施肥可以显著提高土壤耕层中全磷含量，从而土壤中有效磷也会有一定的累积。周宝库和张喜林[35]发现在黑土上长期施用磷肥可以使黑土有效磷增加6～15倍，全磷也增加高达53.9%～65.7%。黄绍敏等[36]研究麦-玉轮作方式下14年长期肥料试验对潮土中磷素累积的影响发现,残留在土壤中的磷素与施入土壤中的磷素成正比，其中有机肥处理的磷素利用率要高于纯无机磷肥处理，并且化学磷肥与生物有机肥配合施用可以大大提高土壤中有效磷的含量，本研究与其一致。但是通常大部分的有机肥本身含磷量很低，且有机磷转化为能被植物体利用的矿质态磷还要经过很长的时间，并且转化需要一定的温度水分和微生物分解。

针对不同形态无机磷对有效磷的有效性，王艳玲等[37]研究了黑土，得出的结论是Ca2-P>Al-P>Fe-P>Ca8-P>O-P>Ca10-P，林德喜等[38]研究黑土得出的结论是Fe-P>Ca10-P>Al-P>Ca8-P>Ca2-P>O-P。本研究在紫色土上研究的结果与其略有不同。黄庆海等[34]在红壤水稻土上研究发现各组分无机磷主要以O-P和Fe-P为主，其次是Ca10-P和Al-P。本研究在紫色水稻土上研究发现长期施肥过后土壤中磷以闭蓄态O-P和Ca10-P为主。

土壤吸附固定磷素的容量很大，因此土壤中磷素也不易移动，磷肥整体的有效性和利用率都偏低，故长期施肥就会导致土壤耕层中的磷素大量累积。但是长期的有机无机肥配施模式下，有机肥在分解作用下产生有机酸，有机酸与磷酸根之间竞争吸附，从而会降低土壤矿物仅仅对磷酸根的吸附，同时有机酸根离子与土壤中各种金属离子可以发生络合反应，可以在一定程度上消除土壤磷的吸附位点。这样一来磷素在土壤中的迁移就会变得相对容易。李想等[39]研究了有机无机肥配合对土壤磷素吸附、解吸和迁移的影响，发现了有机无机肥配施可以减少磷素的固定，可以促进磷素在土壤中迁移。本研究发现有机无机配施处理的底层土壤中各形态无机磷含量都要高于单施化肥处理，正说明了这一点。

随着农田中化学肥料的长期施用，土壤中磷素出现盈余，尤其在施用化肥的同时配施有机肥可以使磷素在土壤中显著累积，并出现向下迁移的趋势，农田土壤磷素对水环境影响的潜能明显提高。因此在施用有机肥的同时要考虑有机磷带入量以及土壤中多余累积的磷素的去向问题。

4结论

由22年肥料定位试验结果可以看出，长期施用化学磷肥以及有机无机肥配施处理的土壤上下层全磷、有效磷和各形态无机磷均有不同程度的增加，增加幅度大小都是有机无机配施处理区>化学磷肥施用区>不施肥或者单施N肥处理区。其中表层增加比较显著。而随着土层深度的增加各形态无机磷含量都有逐渐减小的趋势，但是在80～100 cm土层深度都有不同程度的升高。Fe-P整体趋势为下层土壤含量高于耕层土壤。由此可见，虽然说土壤中P移动性较小，但是长期持续施肥，土壤中P素可以不同程度的向下迁移，尤其是施用有机肥更容易造成P素的向下移动。紫色土不同形态磷素之间存在着显著正相关关系，无机磷各组分对紫色土有效磷的贡献为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

作者简介：韩晓飞(1984-)，男，河南叶县人，在读博士。E-mail：hanxiaofei55@126.com

基金项目：国家国际科技合作专项项目(2013DFG92520)，国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAD15B04003)和西南大学中央高校基本科研业务费专项项目(XDJK2013D005)资助。

*收稿日期：2015-11-10；改回日期：2015-12-28

DOI：10.11686/cyxb2015509

http://cyxb.lzu.edu.cn

韩晓飞, 高明, 谢德体, 王子芳, 陈晨. 长期定位施肥条件下紫色土无机磷形态演变研究.草业学报, 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.