长期定位施肥下潮土磷素盈亏及对无机磷的影响

王柏寒，黄绍敏，郭斗斗，张水清，宋晓，岳克，张珂珂

长期定位施肥下潮土磷素盈亏及对无机磷的影响

王柏寒，黄绍敏，郭斗斗，张水清，宋晓，岳克，张珂珂

（河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，郑州 450002）

【】探讨长期定位施肥下潮土磷素盈亏、各形态无机磷的变化及土壤磷素盈亏对无机磷的影响，为潮土合理施用磷肥提供理论依据。在“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”，以NK（不施磷肥）处理为对照，研究华北地区常见的4种施肥模式（NPK（单施化肥）、SNPK（秸秆还田）、MNPK（有机无机配施）、1.5MNPK（高量有机无机配施））下，土壤表观磷盈亏、累积磷盈亏、各形态无机磷含量变化，以及土壤磷素盈亏对各形态无机磷的影响。25年不施磷肥土壤磷始终处于亏缺状态，土壤磷累积亏缺431.8kg·hm-2，4种施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）25年土壤磷分别累积盈余291.2、398.4、1742.4、2 676.9 kg·hm-2。长期不施磷肥，土壤无机磷以Ca2-P减少最多，减少49.0%。试验前13年上述4种施肥模式土壤Ca2-P增加1.2—5.4倍，平均增加1.26—5.73mg·kg-1·a-1，后12年单施化肥、秸秆还田和有机无机配施Ca2-P增长速率降低99.2%—112.6%，高量有机无机配施土壤Ca2-P年降低2.0 mg·kg-1，以上4种施肥模式土壤Ca2-P相对含量25年增加1.0%—3.5%；连续25年施用磷肥，土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P分别增加1.4—6.5、1.8—3.3、1.1—2.2倍，平均增加4.69—19.81、1.67—3.10、1.23—2.37 mg·kg-1·a-1，其相对含量分别增加8.4%—30.0%、3.3%—4.0%、1.8%—3.3%；Ca10-P和O-P含量长期维持在350—410、100—160 mg·kg-1，但其相对含量分别减少11.4%—29.7%、3.1%—8.9%。25年不施磷肥，土壤每亏缺100 kgP·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别减少1.2、2.7、1.1、1.5、0.8、7.5 mg·kg-1。单施化肥和秸秆还田模式土壤每累积盈余100 kgP·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加3.9—5.0、21.5—21.6、6.5—7.4、4.8—5.6、4.0—7.5、2.4—7.2 mg·kg-1。有机无机配施模式（MNPK、1.5MNPK）土壤每累积盈余100 kgP·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加1.8—2.8、14.2—16.4、2.5—3.2、1.9—2.6、-0.2—1.2、0.3—1.9 mg·kg-1。长期施用磷肥能够提高潮土磷盈余量，提高土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量及其占总无机磷的相对含量，其中有机无机配施模式提高程度高于单施化肥和秸秆还田；潮土盈余相同磷量时，土壤无机磷以Ca8-P增量最多，其次是Al-P、Fe-P；单施化肥土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量高于秸秆还田和有机无机配施模式。

长期定位施肥；潮土；磷素盈亏；无机磷

0 引言

【研究意义】磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一，是植物体内不可缺少的重要的有机化合物组分[1]。潮土是我国重要的耕作土壤，河南省潮土面积约占全省耕地面积的37.14%，是黄淮海平原最主要的农业土壤[2]。随着我国现代农业生产中磷肥投入量的增加，土壤磷含量呈增长趋势[3]。长期过量施入磷肥导致磷素在土壤中大量的积累，被固定为作物难以吸收利用的磷形态，使土壤磷处于盈余状态[4-5]，磷肥利用率仅有10%—25%[6]。较高水平的土壤磷是获得粮食高产的关键，但过量的磷可能引发磷素淋溶从而导致地表水体的富营养化，加剧环境污染[7-10]。而当土壤中的磷累积量超过一定值后，减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响，所以了解施用磷肥后土壤磷素及各形态无机磷形态含量的变化，磷素平衡对各形态无机磷的影响具有重要意义。【前人研究进展】已有研究表明[11]，1981—2000年我国农田P2O5用量从21 kg·hm-2增加到71 kg·hm-2，磷肥施用量不断增加，而土壤中全磷、有效磷平均增加0.2 g·kg-1、5.7 mg·kg-1，过量的磷累积在土壤中。长期施用磷肥能提高土壤无机磷含量，施用无机磷肥与有机复混磷肥可以显著提高潮土中Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量，对Fe-P、Ca10-P、O-P含量影响不大[12]。潮土具有全磷含量高而有效磷含量低的特点[13-14]。信秀丽等[14]研究发现潮土具有很强的固磷能力，施加有机肥可以降低土壤固磷能力，增强土壤磷有效性。杨振兴等[15]对褐土研究发现施用无机肥土壤有效磷提高4.3 mg·kg-1，有机肥与无机肥配施处理土壤有效磷提高9.1 mg·kg-1。黄晶等[16]在红壤性水稻土研究结果表明，有机肥与无机肥配施可以提高土壤有效磷和全磷含量，提高土壤磷有效化程度。张丽等[17]发现黑土有效磷变化量与累积磷盈亏量呈正相关关系，土壤磷每盈余100 kg·hm-2，有效磷增加5.28 mg·kg-1。【本研究切入点】目前较多的研究都侧重于不同施肥模式下，不同类型土壤的磷盈亏量对全磷、有效磷影响方面。而长期定位施肥模式下，潮土磷素盈亏对其各形态无机磷的影响应做进一步研究。【拟解决的关键问题】本文在“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”，研究25年不同施肥模式下，土壤磷素平衡及各形态无机磷含量的变化特征，土壤磷累积盈亏对各形态无机磷的影响，为潮土合理施用磷肥，提高磷利用率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况及试验设计

本试验设于河南省原阳县“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”（113°40′42″E，34°47′55″N）。该区域属于温带季风气候，年均降雨量约660 mm，主要集中于7、8、9月。1990年开始定位试验，试验初期土壤pH为8.6、有机质含量10.6 g·kg-1、全氮1.69 g·kg-1、全磷0.67 g·kg-1、Olsen-P 6.9 mg·kg-1。

本研究以NK（不施磷肥）为对照，选取试验站1990—2015年代表华北地区常见的4个施肥模式：NPK（单施化肥）、SNPK（秸秆还田）、MNPK（有机无机配施）、1.5MNPK（高量有机无机配施）。施用的磷肥为普通过磷酸钙，氮肥为尿素，钾肥为氯化钾，施用的有机肥 1990—1999 年为马粪，2000—2010 年为牛粪，2011—2014 年为商品有机肥；小麦季施氮肥（以N计）165 kg·hm-2，磷肥（以P2O5计）、钾肥（以K2O计）各82.5 kg·hm-2，玉米季施氮肥（以 N计）187.5 kg·hm-2，磷肥（以P2O5计）、钾肥（以K2O计）各93.75 kg·hm-2。MNPK处理在施用相当于 NPK 处理磷、钾肥的基础上，增施相当于70%NPK 处理氮量的有机肥；SNPK 处理在施用相当于 NPK处理磷、钾肥的基础上，每年小麦季将前茬玉米秸秆粉碎还田，秸秆还田量以每年测定的秸秆氮含量计算[7]。试验站施用的磷肥均属于分批购置、多年使用，使用时以肥料包装袋上养分含量标识计算施肥量，后期总结中发现每批磷肥养分不同，2004年开始磷肥中P2O5含量由12.0%降为8.0%，2012年开始磷肥中P2O5含量由8.0%变为8.8%，相差较小，磷实际年施入量如表1所示。在本试验中将施肥年限分为施肥前13年和后12年两个阶段对土壤Ca2-P和磷素盈亏其进行分析。

表1 磷素实际年度总投入平均量

1.2 样品采集及测定方法

收获时各小区选取长势均匀的20株小麦、3株玉米样品，分为籽粒、茎秆、颖壳或穗轴，带回室内105℃杀青30 min后60℃烘干至恒重，粉碎过0.15 mm筛备用。1990—2009年在小麦播种前采集土壤样品，2010年开始玉米季施肥方式为条播，在玉米季采集土壤样品，土样不均匀，2010—2015年在玉米播种前采用五点法采集土壤样品，土样带回室内风干，拣去杂物后研磨过1 mm筛备用。

土壤无机磷分级使用顾益初-蒋柏藩无机磷分级法测定[18]。

土壤全磷含量使用H2SO4-HClO4消煮-钼锑抗比色法测定，土壤Olsen-P含量使用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，植株全磷含量使用H2SO4-H2O2消煮-钼锑抗比色法测定[19]。

1.3 数据计算及处理

无机磷相对含量（%）=[某一形态无机磷含量（mg·kg-1）]/[无机磷总量（mg·kg-1）]×100；

作物携出磷量（kg·hm-2）=籽粒产量（kg·hm-2）×籽粒含磷量（%）+ 秸秆产量（kg·hm-2）×秸秆含磷量（%）+ 颖壳（穗轴）产量（kg·hm-2）×颖壳（穗轴）含磷量（%）；

土壤表观磷盈亏（kg·hm-2）=施入土壤磷总量（kg·hm-2）-作物携出磷量（kg·hm-2）；

土壤累积磷盈亏（kg·hm-2）=∑[土壤表现磷盈亏（kg·hm-2）]。

试验数据采用 Microsoft Excel 进行分析和制图。

2 结果

2.1 长期不同施肥模式下土壤磷素盈亏分析

土壤表观磷盈亏量因作物磷携出量和磷施用量不同而不同。由图1可知，长期不施磷肥土壤表观磷始终处于亏缺状态，年平均亏缺17.3 kg·hm-2。长期单施化肥和秸秆还田，试验前13年土壤表观磷一直处于盈余状态，年均磷盈余量分别为28.6、36.3 kg·hm-2，后12年由于磷施用量减少，土壤当前磷盈余值小，而作物年均携出磷量维持在60.2—65.8 kg·hm-2，造成当年表观磷为亏缺状态，以长期试验25年平均值计算，单施化肥和秸秆还田土壤表观磷仍为盈余状态，分别盈余11.7、15.9 kg·hm-2。长期有机无机配施（MNPK、1.5MNPK）土壤表观磷始终高于单施化肥和秸秆还田，试验前13年土壤表观磷年均盈余91.6、158.0 kg·hm-2，后12年磷投入量减小，作物携出磷量维持在68.6—73.5 kg·hm-2，土壤磷表观盈余值减小，年均盈余46.0、51.9 kg·hm-2，以长期试验25年平均值计算，有机无机配施（MNPK、1.5MNPK）土壤表观磷分别盈余69.7、107.1 kg·hm-2。长期施用磷肥可以提高土壤表观磷盈余值，有机无机配施模式提高程度强于秸秆还田与单施化肥。

图1 长期不同施肥模式下土壤表观磷盈亏的变化特征

土壤累积磷盈亏与试验年限呈极显著线性关系（图2）。长期不施磷肥土壤累积磷量一直处于亏缺状态，其相关方程为NK=-15.765-41.443（2= 0.9963**），25年土壤磷累积亏缺431.8 kg·hm-2。4种施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK），试验前13年土壤累积磷盈余量随试验年限快速增加，其相关方程分别为NPK=30.038-1.1831（2=0.994**），SNPK=38.29-39.295（2=0.9971**），MNPK=93.584- 54.453（2=0.9933**），1.5MNPK=159.76-74.902（2= 0.9945**），其中高量有机无机配施土壤磷盈余速率是有机无机配施的1.7倍，是秸秆还田的4.2倍，是单施化肥的5.3倍。试验后12年，单施化肥和秸秆还田由于土壤表观磷为亏缺状态，导致土壤累积磷盈余速率减小，其相关方程为NPK=-9.1472+491.74（2=0.8689**），SNPK=-8.0174+586.46（2=0.9179**），土壤累积磷盈余量年平均减少9.1和8.0 kg·hm-2，但与试验前相比，仍分别累积盈余291.2、398.4 kg·hm-2。有机无机配施（MNPK、1.5MNPK）试验后12年土壤累积磷以2003年为拐点，增长速率降低了56.0%和66.1%，连续25年有机无机配施，土壤累积磷盈余量分别为1 742.4和2 676.9 kg·hm-2。连续施磷肥25年，高量有机无机配施土壤磷累积盈余量是有机无机配施的1.5倍，是秸秆还田的6.7倍，是单施化肥的9.2倍；秸秆还田土壤磷累积盈余量是单施化肥的1.4倍，说明秸秆对土壤磷累积盈余的影响小于有机肥。

图2 长期不同施肥模式下土壤累积磷盈亏的演变

2.2 长期不同施肥模式下土壤各形态无机磷含量变化

长期不同施肥模式下，土壤各形态无机磷含量变化如图3所示，试验初期各施肥模式土壤中各无机磷组分含量基本一致，以Ca10-P含量最高，其次是O-P与Ca8-P。25年不施磷肥土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量呈降低趋势，分别减少49.0%、21.8%、30.6%、35.2%，年均降低0.23、0.42、0.16、0.22 mg·kg-1。

4种施磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）前13年土壤Ca2-P分别增加1.2、1.6、4.3、5.4倍，年均增加1.26、1.47、3.82、5.73 mg·kg-1，由于2003年后磷投入减少，作物年均携出磷量维持在60.2—68.6 kg·hm-2，单施化肥、秸秆还田和有机无机配施3种模式土壤Ca2-P以2003年为拐点，增长速率降低了99.2%—112.6%，单施化肥、秸秆还田土壤Ca2-P含量稳定维持在22.72—33.12 mg·kg-1，有机无机配施其含量维持在51.98—57.19 mg·kg-1；高量有机无机配施模式从2012年开始不再施用有机肥，磷投入量的持续减少，导致土壤中有效性最高的Ca2-P呈降低趋势，年降低2.0 mg·kg-1。整个施肥期间，有机无机配施模式（MNPK、1.5MNPK）土壤Ca2-P含量始终高于单施化肥和秸秆还田，其含量平均比单施化肥和秸秆还田高10.6—55.9、6.8—48.4 mg·kg-1。

长期施磷肥模式土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P含量随施肥年限呈极显著增加趋势。连续25年施用磷肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK）土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P含量分别增加1.4—6.5、1.8—3.3、1.1—2.2倍。高量有机无机配施模式土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P的年增长率分别是有机无机配施的2.0、1.4、1.3倍，是秸秆还田的3.1、1.7、1.8倍，是单施化肥的4.2、1.9、1.9倍。有机无机配施模式磷投入量是单施化肥和秸秆还田的1.5—2.7倍，而Ca8-P、Al-P、Fe-P的增量是单施化肥和秸秆还田的1.4—4.5、1.1—2.1、1.5—2.3倍，说明磷投入量对土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P影响大，磷投入量越多其含量增加越多。磷投入总量减少后土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P仍是呈快速增加趋势，说明磷投入量的变化对Ca8-P、Al-P、Fe-P影响小。2012年后，高量有机无机配施不再施入有机肥，投入磷是过磷酸钙中的磷，土壤Ca8-P、Al-P、Fe-P仍呈增加趋势，说明减少有机肥磷素的投入，过磷酸钙中的磷仍能促进Ca8-P、Al-P、Fe-P快速增加。

连续25年施用磷肥，土壤Ca10-P、O-P含量分别长期在350—410、100—160 mg·kg-1之间呈振荡状态。与单施化肥相比，秸秆还田和有机无机配施模式土壤Ca10-P分别增加0.2%、1.5%，秸秆还田模式下土壤O-P减少1.5%，有机无机配施模式下土壤O-P增加5.1%— 18.2%，有机肥与秸秆中的磷对土壤Ca10-P的增加无显著促进作用，有机肥中的磷可以增加土壤O-P含量。

2.3 长期施肥对土壤各形态无机磷相对含量的影响

不同无机磷组分占无机磷总量比例不同，在潮土土壤中无机磷主要以Ca-P为主。如图4，长期不同施肥模式不仅能够改变无机磷含量，各无机磷组分占无机磷总量的相对含量也发生变化，与试验前相比，长期不施磷肥，土壤中易被作物利用的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P的相对含量分别减少0.8%、1.0%、0.8%、1.1%。与试验前相比，连续施磷肥模式25年土壤Ca8-P相对含量的增量大于Ca2-P、Al-P和Fe-P，达8.4%—30.0%；Ca2-P、Al-P和Fe-P相对含量以Al-P增量最大，为3.3%—4.0%，Ca2-P、Fe-P相对含量分别提高1.0%—3.5%、1.8%—3.3%。由于连续施肥25年土壤Ca10-P和O-P的含量长期在350—410、100—160 mg·kg-1之间呈振荡状态，而土壤无机磷总量呈逐年上升趋势，故Ca10-P和O-P的相对含量均呈降低趋势。与试验前相比，土壤Ca10-P相对含量减少11.4%—29.7%，土壤O-P相对含量减少3.1%—8.9%，以有机无机配施模式减少幅度最大。

图3 25年长期不同施肥模式土壤各形态无机磷的变化

图4 长期不同施肥模式土壤无机磷组分相对含量变化

长期施磷肥可以提高有效性较高的无机磷组分Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P的相对含量，减少土壤有效性弱的Ca10-P和O-P的相对含量。有机无机配施模式对Al-P、Fe-P相对含量的影响与秸秆还田和单施化肥基本一致，对提高土壤Ca2-P、Ca8-P相对含量，降低Ca10-P、O-P相对含量的程度高于秸秆还田和单施化肥。

2.4 长期不同施肥模式下土壤磷盈亏对无机磷的影响

通过分析长期不同施肥模式下，土壤磷累积盈亏对主要无机磷形态的影响。连续25年不施磷肥，土壤无机磷以Ca2-P减少为主，达49.0%，其次是Al-P和Fe-P。土壤每累积亏缺100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别减少1.2、2.7、1.1、1.5、0.8、7.5 mg·kg-1。

连续25年单施化肥，土壤无机磷总量以Ca8-P增加为主，土壤每累积盈余100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加5.0、21.5、7.4、5.6、4.0、7.2 mg·kg-1。

连续25年秸秆还田，土壤每累积盈余100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加3.9、21.6、6.5、4.8、7.5、2.4 mg·kg-1。

连续25年有机无机配施（MNPK、1.5MNPK），土壤无机磷中以Ca8-P增加为主，增加了4.1—6.5倍。且无机磷总量随有机肥的施用量增加而增加。两种有机无机配施模式下，土壤每累积盈余100 kg P·hm-2，Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P分别增加1.8—2.8、14.2—16.4、2.5—3.2、1.9—2.6、-0.2—1.2、0.3—1.9 mg·kg-1。

3 讨论

长期不施磷肥，作物携出磷主要来自土壤自身，所以土壤表观磷一直呈亏缺状态，但当土壤磷降低到一定水平时，土壤表观磷亏缺量维持在11.2—18.9 kg·hm-2，这是因为土壤各形态磷素之间存在动态平衡，缓效态磷向有效态磷转化及时补充磷素亏缺[20-21]。长期施用磷肥前期土壤表观磷均处于盈余状态，施磷量减少30%后，单施化肥、秸秆还田模式土壤表观磷处于亏缺状态，有机无机配施仍处于盈余状态。从25年平均值分析4种施肥模式（NPK、SNPK、MNPK、1.5MNPK），土壤磷表观盈亏均为盈余状态，分别盈余11.7、15.9、69.7、107.1 kg·hm-2，有机无机配施模式土壤磷盈余量高于单施化肥和秸秆还田，此结果与前人[22-28]结论一致。随着不同施肥模式施入磷量的增加，施磷量高的施肥模式土壤磷累积量越高[29]，与本试验结果一致。

在本试验条件下，长期施磷肥对土壤Ca2-P的影响与Ca8-P、Al-P、Fe-P不同，表现出前期快速增加，后期平稳增加或有所减少，主要是由于磷肥投入量减少，但作物产量仍随施肥年限增加，增加了作物对磷的吸收，土壤磷盈余减小，导致土壤中有效性最强的Ca2-P含量降低。

当土壤无磷肥投入时，土壤亏缺相同的磷量，作物对土壤有效性最大的Ca2-P吸收量应为最大，但本试验结果表明，土壤Ca2-P减小量低于Ca8-P，其原因可能是当土壤Ca2-P含量减小到一定程度时，为维持土壤磷素平衡，Ca8-P向Ca2-P转化供作物生长需求。长期秸秆还田土壤磷累积盈余量是单施化肥的1.4倍，而有机无机配施磷累积盈余量是单施化肥的6.0倍，说明秸秆对土壤磷累积的影响程度略强于化肥，与杨学云等[30]、王伯仁等[31]的研究结果一致；但本试验条件下土壤盈余相同磷量时，单施化肥模式土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量均高于秸秆还田和有机无机配施模式，可能是因为秸秆带入磷量很少，而有机肥带入磷以有机态磷占比大，且秸秆还田和有机无机配施提高了作物产量，促进了土壤磷素的吸收，造成土壤有效性较高的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P被作物利用，使其随土壤磷盈余量的增量变小。

本试验施用的过磷酸钙中磷形态主要是磷酸一钙和硫酸钙的复合物，其中磷酸一钙约占其质量的50%，硫酸钙约占40%；而在测定分析过磷酸钙中P2O5含量的试验方法中，所测的磷形态主要是水溶性的磷酸一钙和少量的磷酸二钙和磷酸三钙，不能完全测定出过磷酸钙中所有磷形态的含量。通过计算得出的施入磷量少于实际投入的磷量，故计算得出的土壤磷每公顷盈亏量少于实际盈亏量，而无机磷每公顷的增减量是试验测定所得，两者间不能进行每公顷含量的量化对比。

4 结论

长期施用磷肥能够提高潮土磷盈余量，施磷量越多土壤磷累积量越多，其中有机无机配施模式土壤磷盈余量高于单施化肥和秸秆还田；施用磷肥能提高潮土中Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量及其占总无机磷比例，以有机无机配施提高程度最大，对Ca10-P、O-P含量影响不大，但可以降低其占总无机磷的比例；潮土盈余相同磷量时，各施肥模式土壤无机磷以Ca8-P增量最多，单施化肥模式土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P增加量均高于秸秆还田和有机无机配施模式。

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Phosphorus Profit and Loss and Its Effect on Inorganic Phosphorus in Fluvo-Aquic Soil Under Long-term Located Fertilization

WANG BoHan, HUANG ShaoMin, GUO DouDou, ZHANG ShuiQing, SONG Xiao, YUE Ke, ZHANG KeKe

(Institute of Plant Nutrition and Resource Environment, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002)

【】In this study, the changes of phosphorus profit and loss as well as various forms of inorganic phosphorus in fluvo-aquic soil under long-term fertilizer application, and the effect of soil phosphorus profit and loss on inorganic phosphorus were discussed, which provided a theoretical basis for the rational application of phosphorus fertilizer in fluvo-aquic soil.【】Based on the “National Long-term Monitoring Station for Soil Fertility and Fertilizer Benefit in Fluvo-aquic Soil”, the four fertilization modes in North China including NPK (single chemical fertilizer), SNPK (straw return), MNPK (organic-inorganic combined application), 1.5 MNPK (high amount of organic-inorganic combined application), were studied with the control of NK (non-phosphate fertilizer) to study the changes of apparent phosphorus profit and loss, cumulative phosphorus profit and loss, the content and relative content of each form of inorganic phosphorus, and the effect of soil phosphorus profit and loss on each form of inorganic phosphorus.【】Under the condition of not applying phosphate fertilizer for 25 years, the phosphorus in the soil was always in a state of deficit, the cumulative deficit of phosphorus in soil was 431.8 kg·hm-2, after 25 years, the cumulative surplus of soil phosphorus on four phosphate fertilizer models (NPK, SNPK, MNPK, and1.5MNPK) was 291.2, 398.4, 1 742.4, and 2 676.9 kg·hm-2, respectively. When phosphorus fertilizer was not applied for a long time, Ca2-P decreased most in soil inorganic phosphorus by 49.0%. In the first 13 years, the soil Ca2-P of the above four fertilizer models increased by 1.2-5.4 times, with an average annual increase of 1.26-5.73 mg·kg-1. In the latter 12 years, the growth rate of soil Ca2-P decreased by 99.2%-112.6% by applying chemical fertilizer single, straw returning and organic-inorganic combined application model; and the content of Ca2-P in the soil decreased by 2.0 mg·kg-1per year. The relative content of soil Ca2-P increased by 1.0%-3.5% in 25 years above four fertilizer models. After 25 years of application of phosphate fertilizer, the content of Ca8-P, Al-P, and Fe-P in soil increased 1.4-6.5, 1.8-3.3, and 1.1-2.2 times, respectively, with an average annual increase of 4.69-19.81, 1.67-3.10, and 1.23-2.37 mg·kg-1, respectively; the relative content increased 8.4%-3.0%, 3.3%-4.0%, 1.8%-3.3%, respectively. The contents of Ca10-P and O-P were oscillatory between 350-410 and 100-160 mg·kg-1for a long time, but their relative contents decreased by 11.4%-29.7% and 3.1%-8.9%, respectively. Under the condition of not applying phosphate fertilizer for 25 years, for every 100 kg P·hm-2cumulative deficit, Ca2-P, Ca8-P, Al-P, Fe-P, Ca10-P, and O-P in soil decreased by 1.2, 2.7, 1.1, 1.5, 0.8, and 7.5 mg·kg-1, respectively. Under the mode of single fertilizer and straw returning for 25 years, for every 100 kg P·hm-2cumulative surplus, Ca2-P, Ca8-P, Al-P, Fe-P, Ca10-P, and O-P in soil increased by 3.9-5.0, 21.5-21.6, 6.5-7.4, 4.8-5.6, 4.0-7.5, and 2.4-7.2 mg·kg-1, respectively. Under the mode of organic and inorganic combined application for 25 years, for every 100 kg P·hm-2cumulative surplus, Ca2-P, Ca8-P, Al-P, Fe-P, Ca10-P, and O-P in soil increased by 1.8-2.8, 14.2-16.4, 2.5-3.2, 1.9-2.6, -0.2-1.2, and 0.3-1.9 mg·kg-1, respectively. 【】The long-term application of phosphorus fertilizer could increase the surplus of phosphorus and the content and its relative content of Ca2-P, Ca8-P, Al-P, and Fe-P in fluvo-aquic soil, and the effect of organic and inorganic combined application was higher than that of single chemical fertilizer and straw returning. When the surplus of phosphorus in fluvo-aquic soil was the same, the increment of Ca8-P was the most in all fertilizer models, followed by Al-P and Fe-P, and the increment of Ca2-P, Ca8-P, Al-P, and Fe-P in soil with single chemical fertilizer was higher than that of straw returning and organic and inorganic combined application.

long-term located fertilization; fluvo-aquic soil; phosphorus profit and loss; inorganic phosphorus

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.21.013

2019-06-06；

2019-09-05

国家重点研发计划项目（2016YFD0200109, 2016YFD0300809, 2017YFD0301103）、2018年度河南省科技攻关项目（182102310055）

王柏寒，E-mail：976603660@qq.com。通信作者黄绍敏，E-mail：hsm503@126.com

（责任编辑 李云霞）