新疆地帶性土壤磷吸附特性影響因素研究

何帥，尹飛虎，謝海霞

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆石河子 832000；2.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003)

新疆地帶性土壤磷吸附特性影響因素研究

何帥1，尹飛虎1，謝海霞2

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆石河子 832000；2.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003)

【目的】分析新疆南、北疆地帶性土壤灰漠土和棕漠土的土壤磷吸附特性及磷最大吸附量與土壤基本理化性質(zhì)的關(guān)系，篩選影響新疆地帶性土壤吸附固磷能力的主要土壤性質(zhì)。【方法】采集新疆北疆灰漠土和南疆棕漠土樣品，進(jìn)行磷等溫吸附試驗?！窘Y(jié)果】灰漠土和棕漠土的磷等溫吸附曲線都很好地擬合了Langmuir等溫吸附曲線。北疆灰漠土最大吸磷量隨著土壤pH值、粘粒含量的增加而增加；隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加呈現(xiàn)明顯下降趨勢。棕漠土的最大吸磷量隨著土壤pH值、CaCO3含量、粘粒含量的增加而增加。兩種地帶性土壤吸附固磷能力與土壤游離氧化鐵、全磷、速效磷含量無顯著相關(guān)性?！窘Y(jié)論】影響灰漠土和棕漠土的吸附固磷能力的土壤性質(zhì)包括粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、碳酸鈣含量及pH值。棕漠土碳酸鈣含量高達(dá)20%左右，pH值也高于灰漠土，導(dǎo)致棕漠土比灰漠土具有更強(qiáng)的吸附固定磷的能力，供試南疆棕漠土最大吸磷量平均為1 087.59 mg/kg；北疆灰漠土平均為820.77 mg/kg。

地帶性土壤；灰漠土；棕漠土；磷；等溫吸附

0 引 言

【研究意義】磷是植物必需的大量營養(yǎng)元素之一，在植物體內(nèi)具有重要的營養(yǎng)和生理功能，植物吸收的磷主要來自于土壤。盡管土壤是生態(tài)系統(tǒng)中最大的磷素儲存庫，但是土壤中能夠被作物吸收利用的有效磷僅占土壤全磷的很少部分。我國土壤磷水平低，耕地中74%缺磷[1]，植物所需的磷素不足，只能通過施肥來補(bǔ)充。然而施入土壤的磷肥很容易通過吸附固定、擴(kuò)散、沉淀等方式，使其利用率降低。分析土壤中磷吸附固定的影響因素，對更好地利用土壤中已儲存的磷并合理的施用磷肥具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】學(xué)者們對土壤磷吸附固定做了大量研究，提出不同性質(zhì)的土壤對磷的吸附特性各不相同[2-5]，海南膠園磚紅壤中陽離子交換量、粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量和游離鐵含量影響土壤磷吸附能力[6]，紅壤中粘粒含量、活性鋁對土壤磷素吸附影響大，有效磷含量和pH值與土壤磷吸附呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[7]。李淑玲等[8,9]研究發(fā)現(xiàn)土壤中的粘粒、氧化鐵以及堿性土壤中的碳酸鈣[10]等物質(zhì)對磷的強(qiáng)烈吸附和固定作用，導(dǎo)致磷在土壤中積累，使磷肥的當(dāng)季作物利用率下降，并增加土壤磷素的環(huán)境風(fēng)險[11,12]。同時農(nóng)業(yè)利用狀況和強(qiáng)度的不同，特別是磷肥施用歷史和施用量的不同，農(nóng)田土壤磷積累程度以及對磷素吸附固定能力也不同[13-18]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆南疆為暖溫帶極端干旱氣候，北疆為溫帶干旱-半干旱氣候，受到自然因素的影響，南、北疆分別形成了土壤性質(zhì)不同的地帶性土壤，北疆為灰漠土，南疆為棕漠土。這兩種地帶性土壤在性質(zhì)上的差異必然會影響土壤對磷的吸附固定作用。研究新疆地帶性土壤磷吸附特性影響因素。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究灰漠土和棕漠土對磷素的吸附能力，分析土壤理化性質(zhì)與最大吸磷量關(guān)系以及主要土壤性質(zhì)對供試土壤吸附固定磷能力的直接和間接影響，明確影響新疆南、北疆地帶性土壤吸附固定磷的主要因素，指導(dǎo)新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中灰漠土和棕漠土合理施用磷肥以及降低土壤磷素環(huán)境風(fēng)險。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016年4月8日在新疆北部石河子墾區(qū)采集灰漠土樣品(剖面號1、2、3、4、5)，4月10日在新疆南部庫爾勒地區(qū)采集棕漠土樣品(剖面號6、7、8、9、10)。樣品采集過程中通過挖掘土壤剖面，分層采集0～20、20～50和50～80 cm的土壤樣品，樣品裝袋，帶回實驗室，風(fēng)干、撿出植物根系，根據(jù)測試項目的要求，分別制備過2、1、0.25和0.149 mm土篩的土壤樣品，密封袋密封，保存。

1.2 方 法

1.2.1 土壤理化性質(zhì)測定

土壤pH值采用1∶1土水比pH計測定；土壤總鹽含量采用1∶5土水比電導(dǎo)率儀測定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；粘粒含量采用簡易比重計法測定；碳酸鈣含量采用氣量法測定；游離氧化鐵含量用光度法；土壤全磷測定用NaOH熔融-鉬銻抗比色法，Olsen-P采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，具體測定方法參考魯如坤主編《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》。

1.2.2 等溫吸附試驗

稱取過1 mm篩的土壤樣品2.500 g若干份，分別放入100 mL三角瓶內(nèi)，然后分別向其中加入0.0、5.0、10.0、20.0、40.0、80.0、120.0 mg/L、160.0 mg/L磷標(biāo)準(zhǔn)液50.0 mL(用0.01 mol/L KCl配置)，并加甲苯數(shù)滴防止微生物生長，塞上橡皮塞振蕩2 h，然后放入20℃的恒溫箱中存放48 h，其間每隔24 h振蕩一次，每次30 min，然后4 000 r/min離心8 min，根據(jù)濃度吸取適量上清液，采用鉬銻抗比色法測定上清液含磷量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel2013和Origin8.0軟件處理。土壤磷吸附量為加入磷量與殘留磷量之差。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰漠土和棕漠土理化性質(zhì)

北疆灰漠土剖面中，土壤pH值>8.0，呈堿性反應(yīng)；土壤有機(jī)質(zhì)含量不高，同一土壤剖面表層0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量相對高，其中剖面4的表層有機(jī)質(zhì)最高，僅為23.58 g/kg，其余土層有機(jī)質(zhì)含量均在10 g/kg左右；剖面2的粘粒含量最高，尤其是20～50 cm土層，可達(dá)57.56%；除剖面3，其余剖面都存在CaCO3在土壤表層聚集現(xiàn)象，這與當(dāng)?shù)馗珊档臍夂蛴嘘P(guān)；土壤樣品中游離氧化鐵含量不高，除剖面4外，其余多在0.5%左右；Olsen-P含量變異大，剖面5的20～50 cm土層最高，為162.14 g/kg，剖面1的50～80 cm最低，僅為1.18 g/kg，比較而言同一剖面的表層Olsen-P含量相對高，向下減少；土壤全磷含量剖面間差異不明顯，除剖面4、5表層0～20 cm土層，全磷含量>1.00 g/kg，其余均低于該值，所有剖面的表層全磷含量最高，向下逐漸減少。

所采集的南疆棕漠土剖面中，土壤pH值高，剖面6、7、8不同土層土壤pH值>8.8，尤其是剖面8呈強(qiáng)堿性反應(yīng)；同一土壤剖面表層0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量相對高，剖面9和10樣品采集點(diǎn)在梨園，每年有大量的枯枝落葉歸還到農(nóng)田，同時果園人為耕作措施相對少，其有機(jī)質(zhì)含量比其余剖面相對高；土壤中粘粒含量都不高，多在10%左右，剖面7的粘粒含量相對高，其65～80 cm土層可達(dá)42.93%；全剖面CaCO3含量高，>17.31%；土壤樣品中游離氧化鐵含量低，多在0.5%左右；Olsen-P含量波動大，剖面9的50～80 cm土層和10的20～50 cm土層Olsen-P含量高，分別為360.19和139.38 g/kg，剖面6的50～80 cm最低，僅為2.23 g/kg；剖面9的全磷含量最高，其余土壤剖面間差異不明顯。表1

表1 供試灰漠土基本理化性質(zhì)

Table 1 Summarized physic-chemical properties of grey desert soils

剖面號pedons土層Soillayers(cm)pH有機(jī)質(zhì)Soilorganicmatter(g/kg)粘粒含量Clay(%)碳酸鈣CaCO3(%)游離氧化鐵FreeFeoxides(%)Olsen-P(mg/kg)全磷TotalP(g/kg)10～208 8610 1116 369 680 3738 080 8720～508 864 6010 189 210 335 260 7950～808 624 5410 187 960 371 180 6020～208 817 1924 609 580 439 060 7220～508 926 0357 568 750 916 970 6450～808 993 9114 308 750 463 460 6030～208 3213 364 007 170 3612 850 8620～508 49 276 068 140 314 880 7950～808 25 4310 1810 150 342 800 6940～208 0123 5810 1810 130 7935 421 0520～508 6111 2710 189 920 785 070 7850～808 366 5012 246 820 901 660 7050～208 0110 1116 369 680 373 461 1420～508 313 7614 099 700 53162 140 6850～808 382 7712 039 340 553 740 5960～209 2911 1110 1820 890 5546 050 7820～508 995 646 0620 920 537 160 5850～808 896 9620 4822 211 092 230 5770～208 866 5822 5421 420 8418 160 6220～658 816 5828 5122 050 8521 390 5665～808 815 8542 9321 971 314 030 5380～209 3611 0214 0921 790 284 310 6520～509 369 2514 0921 990 3328 780 6850～809 129 3420 2722 170 177 540 6190～208 5729 1414 0920 980 334 600 5520～508 2523 375 8520 830 3597 081 1350～808 346 469 9720 550 50360 192 43100～208 4130 575 8520 000 4163 310 8220～508 7119 195 8519 330 33139 381 1550～808 359 027 9117 310 498 680 81

2.2 土壤磷等溫吸附曲線及吸附參數(shù)

利用Langmuir等溫吸附方程C/X=1/(k×Xm)+1/Xm×C，模擬供試土壤磷等溫吸附特性[19]。以C/X對C作圖得到相應(yīng)的等溫吸附參數(shù)。方程中，C為等溫吸附平衡后溶液中磷的質(zhì)量濃度(mg/L)；X為土壤吸磷量(mg/kg)；Xm為土壤最大吸磷量(mg/kg)；k為與土壤吸附能有關(guān)的常數(shù)。表2

研究表明，棕漠土和灰漠土的磷等溫吸附曲線都很好的擬合了Langmuir等溫吸附方程，相關(guān)性較好(R2=0.98)。供試土壤最大吸磷量(Xm)：南疆棕漠土平均為1 087.59 mg/kg；北疆灰漠土平均為820.77 mg/kg，南疆棕漠土比北疆灰漠土具有更強(qiáng)的磷吸附能力；與吸附能有關(guān)的k值為南疆土壤相對較大，北疆土壤相對較低。表3

利用origin軟件對等溫吸附結(jié)果作圖。供試土壤磷等溫吸附曲線具有相似的變化趨勢，都是隨著加入磷標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度增加，土壤吸磷量呈先急劇增加后增加減緩，最后趨于一個最大飽和吸附量。北疆土壤剖面0～20 cm土層相比，達(dá)到某一平衡濃度時，剖面4土壤磷吸附量最小，其次為剖面3、剖面1和剖面2；20～50 cm土層，土壤磷吸附量依次排序為剖面2>剖面5>剖面1>剖面4>剖面3。南疆土壤最大磷吸附量高，尤其是剖面6、7、8的全剖面土壤、剖面9的表層0～20 cm土層土壤和剖面10的20～50 cm土層土壤。圖1

表2 供試土壤的磷等溫吸附方程的吸附參數(shù)

Table 2 Absorption parameters of isothermal absorption equation for phosphorus of soils

土壤類型SoiltypeXm(mg/kg)kR2范圍Range平均Average范圍Range平均Average平均Average灰漠土Greydesertsoil957±629821149 285±89 225126 090 98棕漠土Browndesertsoil869±4681088180 87±115 61169 950 98

注：圖中：G—灰漠土，B—棕漠土，P—剖面

Note： G—grey desert soil，B—brown desert soil，P—pedon

圖1 灰漠土和棕漠土磷等溫吸附曲線

Fig.1 The adsorption isothermal curve for phosphorus of soils

2.3土壤理化性質(zhì)之間與最大吸磷量相關(guān)關(guān)系

研究表明，供試灰漠土最大吸磷量與土壤pH值呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性，與有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)性，而與粘粒含量呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性，不受土壤CaCO3含量和游離氧化鐵以及Olsen-P、全磷含量的影響。即隨著土壤pH值、粘粒含量的增加，其最大吸磷量呈明顯的上升趨勢；隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，其最大吸磷量呈現(xiàn)明顯下降趨勢，表明北疆灰漠土pH值、有機(jī)質(zhì)、粘粒含量可以作為土壤磷水平的重要指標(biāo)。表3

研究表明，供試棕漠土最大吸磷量與土壤pH值、粘粒含量呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，而與CaCO3含量呈現(xiàn)出極顯著相關(guān)性。即隨著土壤pH值、CaCO3含量、粘粒含量的增加，其最大吸磷量呈明顯的上升趨勢，表明南疆土壤中pH值、CaCO3含量、粘粒含量可以作為土壤磷肥力水平的重要指標(biāo)。

南北疆土壤中pH值和粘粒含量均可以作為土壤磷水平的重要指標(biāo)。新疆土壤富含碳酸鈣和鹽基離子，因而土壤含游離Ca2+較多，為土壤吸附固定磷提供了較多的固定基質(zhì)[20]，同時也導(dǎo)致土壤pH值也維持較高的水平，而土壤pH值是影響土壤磷素有效性和固磷能力的重要土壤性質(zhì)之一。表4

表3 供應(yīng)灰漠土理化性質(zhì)之間以及其與最大吸磷量之間的關(guān)系

Table 3 The correlation between the maximum phosphorus adsorption quantity(Xm) and physic-chemical properties of grey desert soils

XmpH有機(jī)質(zhì)Organicmatter粘粒Clay碳酸鈣CaCO3游離氧化鐵FreeFeoxidesOlsen-P全磷TotalPXm1 000 517?-0 472?0 728??0 173-0 0080 098-0 449pH1 00-0 459?0 493?-0 017-0 114-0 252-0 38有機(jī)質(zhì)Organicmatter1 00-0 1910 140 257-0 0190 911??粘粒Clay1 000 0920 478?-0 028-0 28碳酸鈣CaCO31 00-0 0370 2960 206游離氧化鐵FreeFeoxides1 000 0110 051Olsen-P1 000 081全磷TotalP1 00

注：*在0.05水平(單側(cè))上顯著相關(guān)；**在0.01水平(單側(cè))上顯著相關(guān)，下同

Note：*Significant correlation at 0.05 level;**Significant correlation at 0.01 level, the same as below

表4 供應(yīng)棕漠土理化性質(zhì)之間以及其與最大吸磷量之間的關(guān)系

Table 4 The correlation between the maximum phosphorus adsorption quantity(Xm) and physic-chemical properties of brown desert soils

XmpH有機(jī)質(zhì)Organicmatter粘粒Clay碳酸鈣CaCO3游離氧化鐵FreeFeoxidesOlsen-P全磷TotalPXm1 000 599?-0 280 492?0 814??0 26-0 145-0 35pH1 00-0 410 300 612??-0 12-0 498?-0 499?有機(jī)質(zhì)Organicmatter1 00-0 615??-0 36-0 410 1130 644??粘粒Clay1 000 605?0 691??-0 406-0 426碳酸鈣CaCO31 000 20-0 265-0 153游離氧化鐵FreeFeoxides1 00-0 168-0 315Olsen-P1 000 2全磷TotalP1 00

2.4影響土壤吸附固磷能力主要因子的通徑分析

基于相關(guān)分析可知土壤各理化性質(zhì)之間存在不同的相關(guān)性，因而供試土壤理化性質(zhì)與最大吸磷量之間顯著或極顯著的相關(guān)性并不能說明其對土壤吸附固磷能力具有顯著或極顯著的直接影響，也可能是間接影響。研究根據(jù)相關(guān)分析的結(jié)果利用通徑分析進(jìn)一步區(qū)分土壤性質(zhì)對土壤吸附固定磷能力的直接影響和間接影響，其中北疆灰漠土選擇pH值、有機(jī)質(zhì)含量、粘粒含量3個因素，對供試灰漠土吸附固磷能力的直接影響和間接影響作通徑分析；南疆棕漠土選擇pH值、粘粒含量、碳酸鈣含量3個因素，對供試其吸附固定磷能力的直接影響和間接影響作通徑分析。

研究表明，北疆的3個自變量對Xm的直接影響中，粘粒含量的直接作用最大，有機(jī)質(zhì)次之，pH值的直接作用最小。通過分析各個間接通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn)，粘粒含量通過pH值、有機(jī)質(zhì)含量對Xm間接影響較小，而其本身對Xm的直接影響達(dá)到最大。有機(jī)質(zhì)含量與Xm呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)性，其通過pH值和粘粒含量間接影響通徑系數(shù)較小。pH值通過粘粒含量對Xm的間接作用較大，其間接通徑系數(shù)為0.316。pH值通過有機(jī)質(zhì)含量對Xm的間接作用較小，其間接通徑系數(shù)為0.15。但是由于pH值對Xm直接影響太小，二者的直接通徑系數(shù)為0.052，所以pH值對Xm的改變影響不大。因此，在對Xm影響排序為，粘粒含量>有機(jī)質(zhì)含量>pH值。表5

研究表明，南疆的3個自變量對Xm的直接影響中，碳酸鈣含量的直接作用最大，粘粒含量次之，pH值的直接作用最小。通過分析各個間接通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn)，碳酸鈣含量通過pH值和粘粒含量對Xm的間接影響也比較大。其中通過pH值對Xm的間接通徑系數(shù)為0.436相對較大，而二者的相關(guān)性系數(shù)為0.814較大。pH值與Xm的相關(guān)性系數(shù)為0.599。因此，碳酸鈣含量和pH值對Xm的增加具有重要作用。至于粘粒含量，其直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)均較小，對Xm的改變影響不大。因此，在對Xm影響中碳酸鈣含量>pH>粘粒含量。表6

表5 灰漠土的土壤性質(zhì)對供試土壤最大吸磷量(Xm)的通徑分析

Table 5 The path analysis of physic-chemical properties on the maximum phosphorus adsorption quantity(Xm) of grey desert soils

自變量Independentvariable與Xm的相關(guān)系數(shù)CorrelationcoefficientwithXm直接通徑系數(shù)Directpathcoefficient間接通徑系數(shù)IndirectpathcoefficientpH有機(jī)質(zhì)Organicmatter粘粒ClayrpH0 5170 0520 1500 3160 517?有機(jī)質(zhì)Organicmatter-0 472-0 326-0 024-0 122-0 472?粘粒Clay0 7280 640 0260 0620 728??

表6 棕漠土的土壤性質(zhì)對供試土壤最大吸附量(Xm)的通徑分析

Table 6 The path analysis of physic-chemical properties on the maximum phosphorus adsorption quantity(Xm) of brown desert soils

自變量Independentvariable與Xm的相關(guān)系數(shù)CorrelationcoefficientwithXm直接通徑系數(shù)Directpathcoefficient間接通徑系數(shù)IndirectpathcoefficientpH粘粒Clay碳酸鈣CaCO3rpH0 5990 1620 0060 4300 599?粘粒Clay0 4920 0190 0480 4250 492?碳酸鈣CaCO30 8140 7030 4360 0510 814??

3 討 論

3.1土壤理化性質(zhì)對灰漠土和棕漠土磷吸附能力的影響

基于磷素循環(huán)的特點(diǎn)，土壤易吸附固定磷，導(dǎo)致磷素有效性低，大量施用磷肥又易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，因而土壤磷素一直是學(xué)者們的研究熱點(diǎn)問題。通過研究新疆南疆棕漠土和北疆灰漠土磷吸附特性，結(jié)果表明，新疆供試土壤最大吸磷量與pH值、有機(jī)質(zhì)、粘粒、碳酸鈣均呈現(xiàn)顯著相關(guān)性而與游離氧化鐵、全磷、速效磷無顯著相關(guān)性。北疆灰漠土隨著土壤pH值、粘粒含量的增加，其最大吸磷量呈明顯的上升趨勢；隨著土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，其最大吸磷量呈現(xiàn)明顯下降趨勢。棕漠土最大吸磷量與土壤pH值、粘粒含量呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，而與CaCO3含量呈現(xiàn)出極顯著相關(guān)性。即隨著土壤pH值、CaCO3含量、粘粒含量的增加，其最大吸磷量呈明顯的上升趨勢。

前人研究業(yè)已證明土壤有機(jī)質(zhì)是影響土壤吸附固定磷能力的重要影響因素之一[19,21]。土壤有機(jī)質(zhì)含量也是影響北疆供試灰漠土吸附固定磷能力的主要因素之一。土壤有機(jī)質(zhì)可以通過自身礦化釋放出磷，其有機(jī)陰離子也可參與競爭土壤固相表面的專性吸附點(diǎn)從而降低對磷的吸附固定；同時有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸可溶解石灰性土壤中的鈣鎂磷酸鹽從而釋放磷素[22]，因而有機(jī)質(zhì)含量越高，土壤對磷吸附固定作用越弱，磷有效性越高。

新疆北疆灰漠土和南疆棕漠土吸附固磷能力共同點(diǎn)都有粘粒。土壤無機(jī)膠體是粘粒的重要組成部分，是原生礦物經(jīng)風(fēng)化作用形成的粒徑小，具有巨大比表面積和比表面能的次生粘土礦物，包括硅酸鹽，鐵、鋁氧化物和層狀硅酸鹽礦物。在土壤磷吸附過程中，膠體中表面具有羥基或水合基的非晶形硅酸鹽，鐵、鋁氧化物和水合氧化物以及層狀硅酸鹽礦物的邊面斷鍵處可與溶液中的H2PO4-之間發(fā)生配位交換反應(yīng)，因而土壤粘粒具有很強(qiáng)的吸附水相中正磷酸鹽的能力。相關(guān)研究已證明實驗的供試土壤中主要粘土礦物是伊利石，Nicolas等[20]研究提出在中性到堿性環(huán)境條件中，吸附磷的主要礦物是伊利石，新疆南北疆土壤中存在大量伊利石礦物，也為磷吸附提供了固定基質(zhì)，因而新疆南北疆土壤中粘粒的含量越高，比表面能越大，配位交換能力越強(qiáng)，磷吸附能力也越強(qiáng)。

新疆南、北疆土壤CaCO3含量高，尤其是南疆棕漠土碳酸鈣含量高達(dá)20%以上，使土壤pH值高，呈堿性反應(yīng)。土壤pH值是影響土壤磷素有效性和固磷能力的重要性質(zhì)之一，已有研究也表明土壤中CaCO3是石灰性土壤吸附固磷的主要基質(zhì)[9]，土壤中CaCO3提供的Ca2+，起著化學(xué)沉淀磷酸根離子的作用。隨著pH值升高和CaCO3含量的增加，南疆土壤最大吸磷量均呈增加趨勢，pH值和CaCO3分別與最大吸磷量呈極顯著正相關(guān)。表明新疆南、北疆土壤隨著CaCO3含量的增加，土壤pH值與活性鈣含量均增高，對加入土壤中磷酸根離子的化學(xué)沉淀和吸附固定作用增強(qiáng)，因而土壤固磷能力增強(qiáng)，容量也增大。

3.2灰漠土和棕漠土磷吸附容量差異性

研究表明，南疆土壤和北疆土壤的磷等溫吸附曲線都很好的擬合了Langmuir等溫吸附方程，供試土壤最大吸磷量(Xm)：南疆平均為1 087.59 mg/kg，北疆土壤平均為820.77 mg/kg，南疆棕漠土比北疆灰漠土具有更強(qiáng)的磷吸附能力。

基于影響兩種土壤磷吸附能力的土壤理化性質(zhì)基本相同，分析認(rèn)為南北疆供試土壤吸附固磷機(jī)理相同，但因土壤理化性質(zhì)的差異而導(dǎo)致吸附固定磷能力與容量不同。李淑玲[9]利用純碳酸鈣和物理性粘粒吸磷的模擬試驗，提出過碳酸鈣的固磷強(qiáng)度遠(yuǎn)大于物理粘粒，尹金來等[23,24]也提磷與土壤碳酸鈣之間的沉淀反應(yīng)非常突出。 供試的南疆棕漠土中碳酸鈣含量高達(dá)20%左右，土壤pH值也高于北疆灰漠土，因而使得南疆棕漠土固定磷能力強(qiáng)于北疆灰漠土固定磷能力。

4 結(jié) 論

新疆位于歐亞大陸腹地，當(dāng)?shù)亟涤炅可伲舭l(fā)強(qiáng)烈，土壤淋溶作用弱，碳酸鈣在土壤表層聚集明顯，土壤呈堿性至極堿性反應(yīng)；降雨量少，地表植被覆蓋度低，土壤有機(jī)質(zhì)含量低。因南疆地處暖溫帶極端干旱氣候，形成地帶性土壤為棕漠土；北疆為溫帶干旱-半干旱氣候，其地帶性土壤為灰漠土。新疆南疆棕漠土和北疆灰漠土的土壤最大吸磷量與pH值、有機(jī)質(zhì)、粘粒、碳酸鈣均呈現(xiàn)顯著相關(guān)性而與游離氧化鐵，全磷，速效磷無顯著相關(guān)性。其中北疆灰漠土的土壤pH值、粘粒含量與最大吸磷量呈正相關(guān)關(guān)系，土壤有機(jī)質(zhì)含量與最大吸磷量負(fù)相關(guān)關(guān)系。南疆棕漠土隨著土壤pH值、CaCO3含量、粘粒含量的增加，其最大吸磷量都呈明顯的上升趨勢。兩種地帶性土壤磷等溫吸附曲線都很好的擬合了Langmuir等溫吸附方程，相關(guān)性較好。由于供試的南疆棕漠土碳酸鈣含量和pH值均高于北疆灰漠土，因而南疆棕漠土比北疆灰漠土具有更強(qiáng)的磷吸附能力，供試南疆棕漠土最大吸磷量平均為1 087.59 mg/kg；北疆灰漠土平均為820.77 mg/kg。

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InfluencingFactorsonPhosphorusAdsorptionCharacteristicsofZonalSoilsinXinjiang

HE Shuai1, YIN Fei-hu1, XIE Hai-xia2

(1.XinjiangAcademyofAgriculturalReclamationSciences,ShiheziXinjiang832000,China; 2.CollegeofAgronomye,ShiheziUniverisity,ShiheziXinjiang832003,China)

【Objective】 The phosphorus absorption characteristics of the grey desert soils and the brown desert soils were studied to clarify the relationship of the highest P sorption capacity and the soil basic properties, thus screening the main soil properties affecting the adsorption capacity of phosphorus in Xinjiang's zonal soils.【Method】The samples of grey desert soil in northern Xinjiang and brown desert soil in southern Xinjiang were collected and the isothermal adsorption experiments were carried out.【Result】Phosphorus isothermal adsorption curve of the zonal soils in Xinjiang were well fitting the Langmuir isothermal adsorption curve. With the increase of clay contents and pH values, phosphorus adsorption capacity of the grey desert soils in northern Xinjiang increased. High organic matter contents of grey desert soils was not benefitial to phosphorus adsorption. The calcium carbonate content of the brown desert soils affected directly phosphorus adsorption capacity by pH value and the CaCO3contents. The phosphorus adsorption capacity of grey desert soils and brown deserts soils had no obvious relationship with the content of free Fe oxides, Olsen-P and total phosphorus.【Conclusion】Because brown desert soil has higher content of CaCO3and pH value than that of grey desert soils, it has stronger phosphorus adsorption ability than grey desert soils. The maximum P adsorption capacities (Xm) of the brown desert soil in southern Xinjiang is average 1,087.59 mg/kg and that of the grey desert soil in northern Xinjiang is average 820.77 mg/kg.

Xinjiang; zonal soils; grey desert soil; brown desert soil; phosphorus; isothermal adsorption

Xie Hai-xia(1977-), female, native place: Chengdu, Sichuan. Associate professor, research field: Soil and plant nutrition. (E-mail):xjndxhx@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.08.018

2017-06-07

國家自然科學(xué)基金項目“新疆鹽漬化土壤粘土礦物及其對成土環(huán)境的指示”(41361051)，兵團(tuán)重大科技專項“兵團(tuán)南疆墾區(qū)耕地鹽漬化調(diào)控防治方法研究”(2015AA001-2)

何帥(1976-)，男，山東文登人，助理研究員，碩士，研究方向為土壤和節(jié)水灌溉，(E-mail)xjshzhs@163.com

謝海霞(1977-)，女，四川成都人，副教授，研究方向為土壤與植物營養(yǎng)，(E-mail)xjndxhx@163.com

S158

：A

：1001-4330(2017)08-1513-10

Supported by: NSFC " Clay Minerals Evoluation in Salinized Soil of Xinjiang and their Indication of Soil Forming Environment"(41361051)；Key Science and Technology Projects of Xinjiang Production and Construction Corps "Study on Regulation and Control Methods of Cultivated Land Salinization in Reclamation Area in Southern Xinjiang"(2015AA001-2)