長期不同施肥模式下南方典型農(nóng)田磷肥回收率變化

黃 晶，張淑香，石孝均，黃慶海，聶 軍，徐明崗*，張會(huì)民*

（1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715；3 江西省紅壤研究所/國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，江西南昌 330046；4 湖南省土壤肥料研究所，湖南長沙 410125）

磷是作物生長不可缺少的重要元素，自20世紀(jì)60年代以來越來越受到重視，為滿足人口增長的糧食需求，我國磷肥 (P2O5) 消費(fèi)量從1961年的12萬t增加到2012年的1176萬t[1]。隨著磷肥的連續(xù)施用，土壤磷庫增加較快，但由于磷肥在土壤中的移動(dòng)性較差，磷肥利用率處于較低的水平，我國農(nóng)田磷肥的當(dāng)季利用率僅為10%～20%[2]。磷肥利用率偏低不僅造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，還會(huì)使大量的磷素積累在土壤中。李書田等[3]對(duì)我國不同區(qū)域農(nóng)田養(yǎng)分盈虧狀況進(jìn)行了估算，結(jié)果顯示我國各地區(qū)磷的輸入都大于輸出，從數(shù)量上看，全國共盈余1035.8萬t，相當(dāng)于化肥磷投入的68.5%，或相當(dāng)于化肥磷和有機(jī)肥磷肥總投入的48.9%。從單位種植面積盈余看，全國平均盈余59.2 kg/hm2。盈余的磷積累在土壤中雖能提高土壤磷的供應(yīng)潛力，但也存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，并且磷肥回收率會(huì)明顯降低。

土壤的供磷能力對(duì)作物的磷素吸收有重要作用，如何利用簡便易行的措施提高土壤磷的有效性和磷肥回收效率，國內(nèi)外對(duì)此已展開大量研究。潮土20年小麥–玉米輪作定位試驗(yàn)結(jié)果表明，磷肥利用率多年平均值為，單施有機(jī)肥或有機(jī)肥與無機(jī)肥配施處理較單施氮磷鉀化肥處理分別提高8.0%和6.2%[4]。在中度或嚴(yán)重缺磷的紅壤性水稻土，化肥氮磷鉀配施稻草和單施氮磷鉀比較，短期施磷的磷肥利用效率沒有明顯差異[5]。紅壤性水稻土15年長期施肥試驗(yàn)結(jié)果則表明，化肥氮磷鉀配施有機(jī)肥的吸磷量、磷肥利用效率顯著高于單施氮磷鉀處理[6]。從單個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的研究結(jié)果來看，不同施肥模式都會(huì)對(duì)作物磷肥回收效率產(chǎn)生影響，但結(jié)果不盡一致。已有研究表明，不同土壤類型 (紅壤、黑土、均壤質(zhì)潮土、輕壤質(zhì)潮土、土和黃棕壤) 下作物磷肥回收率對(duì)施肥措施和土壤性質(zhì)的響應(yīng)存在差異，小麥當(dāng)季磷肥回收率與土壤全磷和pH 值之間均具有顯著的正相關(guān)關(guān)系；同時(shí)，土壤pH值通過影響土壤磷的形態(tài)，從而對(duì)磷肥回收率產(chǎn)生顯著影響；隨著土壤 pH 值由酸性向堿性演變，土壤磷的主要形態(tài)由O-P演變?yōu)?Ca-P，小麥磷肥回收率逐漸提高[7–8]。國外的長期試驗(yàn)研究結(jié)果也表明，一般可以通過施用有機(jī)肥來提高作物產(chǎn)量，從而提高磷肥利用率[9–10]。但通過對(duì)位于英國洛桑(Rothamsted)、德國Bad Lauchstaedt和波蘭斯凱爾涅維采 (Skierniewice) 的3個(gè)長期施用有機(jī)肥和化學(xué)肥料的作物磷吸收和磷平衡的比較，其中2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)(Rothamsted和Bad Lauchstaedt) 以施用有機(jī)肥(Farmyard manure) 處理的磷利用率最高，另1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn) (Skierniewice) 以施用化學(xué)磷肥的磷利用率最高[11]。可見磷利用率在不同土壤類型上對(duì)不同外源磷肥的響應(yīng)不同。在洛桑 (Rothamsted) 不同Olsen-P含量(9～31 mg/kg) 的粉質(zhì)黏土進(jìn)行4年的定位試驗(yàn)結(jié)果表明，每年施用P 20 kg/hm2，可維持土壤Olsen-P含量基本不變，冬小麥籽粒和秸稈產(chǎn)量隨土壤Olsen-P含量增加而增加，磷肥利用率 (作物地上部吸收磷/磷投入) 在70%～94%之間[12]。因此，在正確的時(shí)間，正確的位置，以正確的用量施用正確的磷肥類型，可以有效提高磷利用效率[13]。

我國南方的土壤大部分缺磷，20世紀(jì)60年代的施肥試驗(yàn)確認(rèn)了施用磷肥的產(chǎn)量效應(yīng)[14]，從而推動(dòng)農(nóng)田磷肥的大量投入。但南方土壤中一般都含有大量的無定型AlOx和FeOx，當(dāng)磷肥施進(jìn)土壤之后，歷經(jīng)一系列復(fù)雜的物理化學(xué)和生物化學(xué)過程，極易被此類土壤礦物吸附形成難溶的磷酸鹽[15]，從而極大地降低了磷肥的回收率。基于浙江省南部永安流域21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的歷年 (1980—2010年) 磷素平衡和磷利用效率的研究表明，隨著磷肥投入量的增加，磷利用率從1980年的34%降低到2010年的28%，且在相同年份，21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間磷利用率呈現(xiàn)2～3倍的空間變異[16]。可見，磷肥利用率具有很強(qiáng)的空間變異性。因此，針對(duì)我國大范圍的南方典型農(nóng)田，明確長期不同施肥下磷肥回收率的變化特征，從而采取合理的施肥措施提高磷肥回收率顯得尤為必要。

本研究依托我國南方紅壤、紫色土典型輪作制度的3個(gè)長期不同施肥定位試驗(yàn)，通過比較不同土壤類型、不同施肥措施下的土壤供磷能力和磷肥回收率，揭示長期施肥下磷肥回收率變化特征，以期在本研究區(qū)域內(nèi)通過優(yōu)化施肥措施達(dá)到提高磷肥回收率的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究選取位于我國長江中上游區(qū)域的3個(gè)長期定位試驗(yàn)點(diǎn)，重慶市北碚點(diǎn)代表了該區(qū)域典型稻麥輪作區(qū)的中性紫泥田，湖南省望城、江西省進(jìn)賢點(diǎn)代表了該區(qū)域典型雙季稻區(qū)的第四紀(jì)紅粘土母質(zhì)發(fā)育的紅壤性水稻土。這些試驗(yàn)點(diǎn)建立于20世紀(jì)80年代初或90年代初，針對(duì)當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問題，探究長期化肥與有機(jī)肥配合施用對(duì)作物產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率和土壤肥力的影響。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)賢 (N 28°35′、E 106°26′) 和北碚 (N 30°26′、E 116°17′) 基本處于同一溫度帶，年均溫度在17.0～18.5℃，年均降水量在1105～1370 mm之間，海拔由266 m降低到50 m。試驗(yàn)點(diǎn)開始時(shí)的土壤理化性狀見表1，土壤Olsen-P含量在4～10 mg/kg之間，處于中等偏低水平。

3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理見《中國農(nóng)田土壤肥力長期試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)》[17]。本研究選取的處理包括：1) 不施磷肥處理 (CK、NK)；2) 施用有機(jī)肥磷處理 (M、NKM)；3) 施用化肥磷處理 (NP、NPK)；4) 有機(jī)肥磷與化肥磷配施處理 (NPM、PKM、NPKM、NPKS)。北碚點(diǎn)氮肥為尿素 (含N 46%)、磷肥為過磷酸鈣 (含P2O512%)、鉀肥為氯化鉀 (含K2O 60%)。1991—1996年每季肥料用量為N 150 kg/hm2、P 32.7 kg/hm2、K 62.2 kg/hm2、廄肥 22.5 t/hm2，水稻秸稈還田7.5 t/hm2。廄肥和水稻秸稈 (干基) 含磷量分別為0.7 g/kg和0.8 g/kg。從1996 年秋季之后，每季磷、鉀用量分別改為26.2和49.8 kg/hm2；小麥氮用量改為135 kg/hm2，水稻氮肥用量不變。廄肥和水稻秸稈于每年小麥播種前撒入。水稻和小麥均使用60%的氮肥及全部磷、鉀肥作為基肥，40%氮肥作為分蘗肥。1991—2011年一直采用水稻–小麥輪作制。望城點(diǎn)氮肥為尿素 (含N46%)、磷肥為過磷酸鈣 (含P2O512%)、鉀肥為氯化鉀 (含K2O 60%)。化肥氮按早稻150 kg/hm2和晚稻180 kg/hm2的用量施入；化肥磷早、晚稻每季用量均為38.7 kg/hm2；化肥鉀早、晚稻每季用量均為99.6 kg/hm2。豬糞施用量每年為30 t/hm2，其中含磷 60.6 kg/hm2。稻草還田量每年為4.2 t/hm2，其中含磷 5.6 kg/hm2。豬糞和碎稻草在犁田前撒施并混入土壤，化肥磷、鉀在移栽前做基肥一次性施用，化肥氮分二次施用，70%作基肥于插秧前1d施入，30%在分蘗始期追施。進(jìn)賢點(diǎn)氮肥為尿素 (含N46%)、磷肥為鈣鎂磷肥 (含P2O512.5%)、鉀肥為氯化鉀 (含K2O 60%)，化肥用量為早稻、晚稻每季施氮 90 kg/hm2，施磷 19.6 kg/hm2，施鉀62.6 kg/hm2。有機(jī)肥料為早稻季施紫云英 (來源于冬季小區(qū)內(nèi)種植的紫云英)(鮮重22500 kg/hm2，含水量為70%，磷含量為1.1 g/kg)、晚稻季施豬糞 (鮮重22500 kg/hm2，含水量為75%，磷含量為4.5 g/kg)；氮肥60%作基肥，其余40%與全部的鉀肥于水稻返青后作追肥施用；磷肥和有機(jī)肥全部作基肥。各試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)開始以來各處理化學(xué)氮磷鉀肥和不同種類有機(jī)肥的年均施用量情況見表2。

表1 長期定位試驗(yàn)點(diǎn)基礎(chǔ)土壤理化性狀Table 1 Initial soil physical and chemical properties at the long-term experiment sites

1.2 數(shù)據(jù)處理

作物磷肥回收率 (phosphorus recovery efficiency,PRE) 和磷肥累積回收率 (cumulative recovery efficiency of phosphorus, CPRE) 計(jì)算公式如下[7]：

PRE = [施磷肥處理作物當(dāng)季吸磷量(kg/hm2) ?不施磷肥處理作物當(dāng)季吸磷量(kg?hm2)]/作物施磷量(kg/hm2)×100%

CPRE = [施磷肥處理作物歷年累積吸磷量(kg/hm2) ?不施磷肥處理作物歷年累積吸磷量(kg/hm2)]/歷年累積施磷量(kg/hm2)×100%

式中：作物施磷量包括了化肥、有機(jī)肥和秸稈還田的磷投入量；作物 (籽粒和秸稈) 吸磷量為每年產(chǎn)量與其對(duì)應(yīng)磷含量的乘積，作物磷含量為多年測定平均值；作物吸磷量、磷肥利用率等與施肥年限的相關(guān)關(guān)系，用線性方程擬合，從而獲得其年際變化速率。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 19.0對(duì)不同施肥處理土壤吸磷量、磷肥回收率歷年平均值進(jìn)行分析；利用年份作為重復(fù)，通過方差分析法 (ANOVA)，比較不同施肥處理下差異的顯著性，并用最小顯著性檢驗(yàn)法 (LSD) 對(duì)方程及各參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式下作物吸磷量的變化特征

在氮、鉀養(yǎng)分不限制作物生長的條件下，長期不施磷 (NK處理)，作物對(duì)磷的吸收量反映了土壤自然供磷力。在各試驗(yàn)點(diǎn)中，NK處理作物吸收的磷主要來源于土壤中礦質(zhì)磷和含磷有機(jī)質(zhì)的礦化以及隨降水、降塵、灌溉水、種苗等帶入的磷。連續(xù)21年不施磷肥的NK處理，北碚紫色土小麥和水稻年均吸磷量分別為4.28和15.98 kg/hm2；連續(xù)21～27年不施磷肥，北碚、望城和進(jìn)賢3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)NK處理的水稻年均吸磷量為9.71～19.58 kg/hm2，平均為14.72 kg/hm2，以進(jìn)賢紅壤性水稻土最高，望城紅壤性水稻土最低。各試驗(yàn)點(diǎn)隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，土壤自然供磷力均呈顯著下降趨勢 (圖1)，北碚、望城和進(jìn)賢點(diǎn)的年下降速率分別為0.60、0.48和0.63 kg/hm2。連續(xù)21～27年不施磷之后，北碚、望城和進(jìn)賢點(diǎn)的土壤磷素自然供給量分別為試驗(yàn)開始時(shí)的28%、58%和82%。進(jìn)賢點(diǎn)因其試驗(yàn)開始時(shí)的土壤磷素自然供給量較高(45.16 kg/hm2)比另外2個(gè)點(diǎn)高出22%～43%，所以即使該點(diǎn)的土壤磷素自然供給量年下降速率最快，但多年不施磷之后，其依然保持較高的土壤磷素自然供給量。

從不同試驗(yàn)點(diǎn)作物歷年平均吸磷量來看，磷肥的施用促進(jìn)了作物對(duì)磷肥的吸收 (表3)，小麥季、早稻季和晚稻季不同施肥處理間吸磷量表現(xiàn)出相同趨勢。從全年作物吸磷量來看，不同處理作物吸磷量的大小順序?yàn)镹PK、NPKS和NPKM ＞ NP、NKM ＞ CK、NK(P ＜ 0.05)。NPKS和NPKM處理作物吸磷量較NPK處理增加1.7%～21.0%；NPK、NPKS和NPKM處理吸磷量較不施磷處理 (CK和NK) 增加 13.9%～204.1%，除進(jìn)賢點(diǎn)之外，NPK和NPKM、NPKS之間的作物吸磷量沒有顯著差異；NP、NKM處理吸磷量較不施磷處理 (CK和NK) 增加34.4%～143.9%。

2.2 不同施肥模式下作物磷肥回收率變化特征

不同施肥下，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)磷肥回收率隨著施肥年限的增加而提高，不同試驗(yàn)點(diǎn)相同施肥措施下磷肥回收率變化趨勢相似 (圖2)?；瘜W(xué)磷肥 (NP和NPK處理) 每季作物施磷量為19.6～38.7 kg/hm2時(shí)，北碚紫色土磷肥回收率每年增加1.01%～1.94%，望城和進(jìn)賢紅壤性水稻土磷肥回收率每年增加0.15%～0.89%；化學(xué)磷肥和有機(jī)肥磷配施 (NPKM和NPKS) 每季作物施磷量在27～45 kg/hm2時(shí)，北碚紫色土磷肥回收率每年增加1.08%～1.60%，望城和進(jìn)賢紅壤性水稻土磷肥回收率每年增加0.07%～0.81%。NPK的磷肥回收率增加速率大于NPKM和NPKS處理，紫色土磷肥回收率年增加速率大于紅壤性水稻土。

量anure含磷肥15.8 15.86.06.0 15.86.0 30.3 2.8 25.0機(jī)有P content in m ure an ure ure ure eat 肥機(jī)an an Organic m an Later rice/Wh 有種類Type yard m Barn yard m Barn Rice straw Rice straw yard m Barn Rice straw anure Pig m Rice straw anure Pig m肥肥草草 肥草 糞 草 糞n rowing seaso 麥 廄 廄 廄 豬 豬/小稻0 0 0 0 0晚00稻用量ount Am 2250 2250 7500稻7500稻2250 751500 2100稻2250 0.2 06262.2 rates for each g.2 62.2 0 62000.8 49.8 49.8 49.8 490.6 99.6 K 990.6 99.6 9900.2 62.2 62.2 62 0肥son)]0.7 32.7 Mineral fertilizer.7 32 P .700 32.2.2 0 32.2.2.7 00 0 0.7.70.60.6.6 m2·sea 化26262626383838191919 0 N 0 150 150 1500 150 15000 150 150 150 150 150 180 180 180 180 180090909090各ical fertilizer app g/(h[k lication量量an ure肥施含.3理磷肥302.8 7.0處機(jī)tent in m有P con試ch 驗(yàn)em位anure定肥期機(jī)2 長 有Organic m類pe種Ty anure Milk vetch表t treatments and Pig m Rice straw英en Early rice/Late rice糞草云紫豬erim 稻xp /水稻量ount 000 500 Table 2 E 早 用Am 152100稻22 0062.2 K 062.2 62.2 62.200049.8 49.8 49.8 49.8099.6 99.6099.6 99.60062.2 62.2 62.2肥化Mineral fertilizer P 0032.7032.7 32.7 32.70026.2026.2 26.2 26.200038.7 38.7 38.7019.6019.6 19.6 N 00 150 150 150 150 15000 135 135 135 135 1350 150 150 150 150 150090909090理ent處Treatm CK K KM KS K KM KS M K KS K KM M NP NK NP NP NP CK M NP NK NP NP NP CK NK NK NP NP NP CK NP NK NP NP點(diǎn)驗(yàn)碚1996)periment site碚2012)城eng,xi賢試北北望進(jìn)Ex 重Beibei,gqing慶Chon1—(199重Beibei,gqing慶Chon6—(199湖Wangch南Hunan江Jinxian, Jiang西

圖1 各試驗(yàn)點(diǎn)不施磷處理作物吸磷量變化Fig. 1 P uptake from different soils without phosphorus input across all sites[注 (Note)：**—P ＜ 0.01.]

表3 各試驗(yàn)點(diǎn)不同處理作物歷年平均吸磷量 (P kg/hm2)Table 3 The phosphorus uptake of crop in different treatments across all sites

圖2 不同處理磷肥回收率年際變化Fig. 2 Interannual variation of P recovery efficiency (PRE) in different treatments

北碚紫色土NP、NPK、NPKM和NPKS處理小麥磷肥回收率的多年平均值分別為27.8%、39.1%、33.5%和35.9%，以NPK處理磷肥回收率最高，顯著高于NP處理 (P ＜ 0.05)，相比較化肥氮磷偏施，化肥氮磷鉀全施或配施有機(jī)肥能夠提高磷肥回收率5.7%～11.3%。

北碚紫色土NPK處理的水稻磷肥回收率多年平均值為26.3%，望城和進(jìn)賢紅壤性水稻土NPK處理早、晚稻磷肥回收率多年平均值在29.4%～33.7%之間；NPKM和NPKS處理，北碚紫色土水稻磷肥回收率多年平均值為29.8%～39.1%，望城和進(jìn)賢紅壤性水稻土早、晚稻磷肥回收率多年平均值在24.9%～32.3%之間?；势┣闆r下 (NP和NKM處理)，北碚紫色土水稻磷肥回收率多年平均值為20.3%，望城和進(jìn)賢紅壤性水稻土早、晚稻磷肥回收率多年平均值在9.9%～26.8%之間，顯著低于化肥氮磷鉀全施或配施有機(jī)肥 (P ＜ 0.05)。

2.3 不同施肥模式下作物累積磷肥回收率變化特征

經(jīng)過21～27年不同施肥后，各試驗(yàn)點(diǎn)不同處理之間累積磷肥回收率表現(xiàn)出明顯差異 (表4)。連續(xù)偏施化肥 (NP處理)，累積磷肥回收率在21.5%～36.1%之間，而NPK處理，累積磷肥回收率在37.8%～61.5%之間，北碚紫色土、望城和進(jìn)賢紅壤性水稻土NPK處理的累積磷肥回收率較NP處理相應(yīng)分別提高了21.9%、27.3%和186.0%。NPKM和NPKS處理，其累積磷肥回收率較NPK處理降低了3.0%～34.3%。

表4 不同處理累積磷肥回收率變化Table 4 Variations of the cumulative recovery efficiency of P (CPRE) under different treatments

3 討論

3.1 不同施肥模式下作物吸磷量差異

作物吸磷量由作物產(chǎn)量和作物磷含量決定，施磷肥主要通過提高作物產(chǎn)量和籽粒、秸稈的磷含量來提高吸磷量，產(chǎn)量通常比作物磷含量對(duì)作物吸磷量的影響更大[18]。各試驗(yàn)點(diǎn)隨著種植時(shí)間的延長，土壤的自然供磷力逐漸降低，這表明在長期試驗(yàn)中作物產(chǎn)量的提高是相對(duì)的，主要是因?yàn)镹K處理長期不施磷肥，土壤磷素供應(yīng)不足嚴(yán)重限制水稻干物質(zhì)量的形成[19]。但NK處理的作物吸磷量不會(huì)無限降低，連續(xù)21～27年不施磷肥后，水稻仍然能每年從土壤攜帶出磷素 (P) 約15～40 kg/hm2。這可能是由于農(nóng)田會(huì)通過灌溉、干濕沉降、秧苗等途徑輸入一定量的磷肥。再者，長期不施肥處理，微生物對(duì)土壤積累態(tài)磷素的活化利用能夠提高土壤供磷能力，通過微生物固持磷量約為 36.0～50.6 kg/hm2，這部分磷可能主要來自土壤有機(jī)磷[6]。同時(shí)在磷脅迫條件下，植物體內(nèi)許多基因的表達(dá)發(fā)生改變，以適應(yīng)介質(zhì)中磷濃度變化[20]。進(jìn)賢點(diǎn)NPKM和NPK相比較，作物吸磷量顯著增加，主要是因?yàn)橛袡C(jī)和無機(jī)磷的配合施用可以促進(jìn)土壤微生物對(duì)施入無機(jī)磷的吸收利用、提高土壤供磷能力和植物對(duì)磷的吸收[21]。水稻吸磷的多少很大程度上受氮肥投入水平的影響，氮肥對(duì)水稻吸收磷素具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用[22]。本研究中，作物吸磷量 (y) 與施氮量 (x，包括化肥氮和有機(jī)肥氮施入量)呈顯著正相關(guān)關(guān)系 (y = 0.0496x + 21.858，R2= 0.3384*，n = 17)，施氮量每增加100 kg/hm2，作物吸磷量增加約5 kg/hm2。進(jìn)賢點(diǎn)NPKM處理的年施氮量 (241 kg/hm2) 比NPK處理(180 kg/hm2) 增加了 61 kg/hm2，因此其吸磷量顯著增加。而北碚點(diǎn)和望城點(diǎn)NPK配施廄肥或秸稈，其氮肥投入量和NPK處理相當(dāng)。北碚點(diǎn)NPKM和NPKS施氮量分別為297和299 kg/hm2，望城點(diǎn)NPKS處理施氮量為338 kg/hm2，北碚和望城點(diǎn)NPK處理施氮量分別為285和330 kg/hm2，因此作物吸磷量沒有顯著變化。NPK和不同種類的有機(jī)肥配施對(duì)水稻吸磷量的影響有差異，全量無機(jī)肥配施豬糞相比較秸稈，更有利于水稻對(duì)磷肥的吸收。這可能是由于作物吸磷量大小與有機(jī)肥的種類、C/P值大小有密切關(guān)系。C/P小的糞肥、綠肥類，磷的吸收量與化學(xué)磷肥相當(dāng)或略高于化學(xué)磷肥；而C/P高的秸稈類，磷的吸收量則低于化學(xué)磷肥[23]。

3.2 不同施肥下磷肥回收率差異

小麥、水稻磷肥回收率均隨著施肥年限的延長呈增加趨勢，這與潮土20年不同施肥下小麥?玉米輪作體系的研究結(jié)果相似[4]，連續(xù)多年施用磷肥，由于殘效的迭加作用，可使當(dāng)季磷肥的回收率逐漸提高[24]。紫色土磷肥回收率增加速率大于紅壤性水稻土。這可能是由于土壤的礦物組成、pH等影響無機(jī)磷的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化，在風(fēng)化程度較低的紫色土中，形成吸附態(tài)的鈣磷與沉淀態(tài)的磷酸鈣鹽，風(fēng)化程度較高的紅壤性水稻土對(duì)磷的吸附主要是土壤中無定形的鐵鋁氧化物膠體，以及層狀硅酸鹽邊緣裸露的鋁羥基 (Al-OH) 和鐵羥基 (Fe-OH)[25]。磷酸鈣和磷酸鐵鋁作為土壤礦物態(tài)磷的兩大類型，其相對(duì)含量隨土壤pH 而改變，pH 6.5 至7.5 是轉(zhuǎn)化點(diǎn)。本研究中紅壤性水稻土pH在6.6～6.9之間，紫色土pH為7.7。土壤pH ＜ 5.0 時(shí)磷酸根被可溶性的鐵、鋁以及含水氧化鐵、鋁化合物固定；土壤pH在6.5 附近時(shí)磷易被硅酸鹽固定，pH ＞ 7.5 時(shí)大部分磷與碳酸鈣形成沉淀物，或形成鹽基性磷酸鹽[26]。土壤礦物組成和pH等差異，導(dǎo)致土壤無機(jī)磷形態(tài)轉(zhuǎn)化特征不同，長期施肥后紅壤性水稻土無機(jī)磷組分主要以O(shè)-P和Fe-P為主，其次是 Ca10-P和Al-P，分別占無機(jī)磷總量的 39.2%、38.6%、11.4%和7.2%[27]。而紫色水稻土無機(jī)磷組分以Ca10-P 和O-P為主，其次為Al-P和Fe-P，分別占無機(jī)磷總量的53.4%、28.6%、6.4%和6.0%[28]。紫色土相比紅壤性水稻土含有更多的作物潛在磷源 (Ca10-P 和O-P)，可能是導(dǎo)致紫色土磷肥回收率的增速大于紅壤性水稻土的原因。經(jīng)過20多年連續(xù)施肥后，本試驗(yàn)條件下，化肥平衡施用(NPK)，作物磷肥回收利用率在29.0%～44.5%，累積回收利用率在37.8%～61.5%，高于相近區(qū)域的短期試驗(yàn)的結(jié)果[29–30]，可能是由于短期試驗(yàn)結(jié)果忽略了土壤中殘留的磷[31]。相同施肥處理小麥的磷肥回收率均高于水稻。這是因?yàn)樾←湲a(chǎn)量的地力貢獻(xiàn)率較水稻低7%，說明小麥產(chǎn)量對(duì)肥料的依賴程度大于水稻[32]，小麥對(duì)磷肥的回收利用率高于水稻[33]。NPK配施有機(jī)肥處理的磷肥回收率低于NPK處理。本研究中NPK處理磷肥年施用量為 P 39.2～77.4 kg/hm2，隨著磷肥投入量 (x) 增加，磷肥回收率 (y)顯著降低 (y = ?0.0884x + 38.48，R2= 0.9661**，n =5)，磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2，磷肥回收率將下降約0.9%，符合報(bào)酬遞減規(guī)律[7]。另外，還有可能是由于有機(jī)肥的施入可以直接給土壤帶入更多的有效磷，因?yàn)橛袡C(jī)肥可以激活土壤中存在的部分難溶性磷，同時(shí)有機(jī)肥的施入，通過提高作物產(chǎn)量，以根茬等形式為下一個(gè)作物季帶入更多的磷[34]。

4 結(jié)論

土壤的磷素自然供給量隨著作物種植年限的增加而顯著下降，北碚、望城和進(jìn)賢點(diǎn)的年下降速率分別為0.60、0.48和0.63 kg/hm2。磷肥的施用能夠顯著提高作物的吸磷量，氮磷鉀平衡施用的吸磷量顯著高于化肥偏施；氮肥投入量每增加100 kg/hm2，作物吸磷量增加約5 kg/hm2。各試驗(yàn)點(diǎn)磷肥回收率隨施肥年份的延長而增加，作物磷肥回收率均以NPK處理相對(duì)較高 (29.4%～39.1%)，氮磷鉀配施有機(jī)肥(豬糞、廄肥或秸稈) 相對(duì)于NPK處理，降低了磷肥的累積回收率。磷肥施用量每增加P 10 kg/hm2，磷肥回收率將下降約0.9%，氮磷鉀與磷含量較高的有機(jī)肥 (如豬糞) 配合施用的情況下，可以考慮通過適當(dāng)減少化學(xué)磷肥投入的措施，提高磷肥回收效率。