溫室滴灌條件下施用雞糞和磷肥對(duì)土壤磷素的影響

劉志平，武雪萍，李若楠，鄭鳳君，張孟妮，李生平，宋霄君

溫室滴灌條件下施用雞糞和磷肥對(duì)土壤磷素的影響

劉志平1,2，武雪萍1，李若楠3，鄭鳳君1，張孟妮1，李生平1，宋霄君1

（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，北京 100081；2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，太原 030031；3河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，石家莊 050051）

【】針對(duì)溫室土壤磷素積累的問題，定位研究滴灌條件下施用雞糞和磷肥對(duì)土壤磷素積累的影響。以中國華北平原日光溫室為研究對(duì)象，采用滴灌方式灌溉，設(shè)置不施肥（CK）、單施磷肥（P1）、單施雞糞（OM）、雞糞和減量磷肥配合施用（OM+P1）、雞糞和習(xí)慣量磷肥配合施用（OM+P2）共5個(gè)處理，研究不同施肥方式對(duì)黃瓜土壤無機(jī)磷各形態(tài)的轉(zhuǎn)化積累、不同生育時(shí)期在土壤垂直剖面的運(yùn)移分布及其有效性的影響。雞糞和磷肥配施顯著增加了土壤中的全磷、有效磷（Olsen-P）及無機(jī)磷的積累和殘留。在0—20 cm土層中，全磷含量隨著黃瓜生育時(shí)期的推進(jìn)呈下降趨勢(shì)，苗期最高，產(chǎn)瓜末期最低。不同施肥處理下，土壤全磷含量明顯不同，各生育時(shí)期順序均為OM+P2處理＞OM+P1處理＞P1處理＞OM處理＞CK處理；土壤剖面各層次有效磷含量差異很大，苗期0—20 cm土層有效磷含量范圍為44.43—86.08 mg·kg-1，20—40 cm土層含量范圍為6.51—10.05 mg·kg-1，40 cm以下土層黃瓜各個(gè)生育時(shí)期有效磷含量差異很小。在溫室滴灌條件下水分對(duì)磷的運(yùn)移影響較小，土壤有效磷主要集中在0—20 cm土層，各生育時(shí)期0—20 cm土層有效磷占土壤剖面0—100 cm土層有效磷的68.76%—87.78%。與CK相比，其他施肥處理均提高了有效磷占全磷的比重，提高范圍為1.23%—2.47%。0—20 cm土層中不同形態(tài)無機(jī)磷的含量為Ca10-P＞Ca8-P＞O-P＞Ca2-P＞Al-P＞Fe-P，其中，Ca-P所占比例最大，為79.55%—83.35%。隨著磷肥用量增加，磷的積累量也增加，Ca8-P、Ca2-P、Al-P、Fe-P和Ca10-P含量均比不施磷的處理顯著提高，以Ca8-P增加最多，其次是Ca2-P、Al-P和Fe-P；磷肥施入土壤后很快會(huì)經(jīng)由Ca2-P轉(zhuǎn)化為Ca8-P，而以緩效態(tài)累積在土壤中，各形態(tài)無機(jī)磷中以Ca8-P積累最多，Al-P和Fe-P也有一定量的積累。傳統(tǒng)過量施肥造成磷素以Ca8-P、Al-P和Fe-P等形態(tài)殘留于土壤中，造成了土壤磷素的積累和磷肥的浪費(fèi)。在30 000 kg·hm-2雞糞的基礎(chǔ)上增施磷肥并無顯著增產(chǎn)效應(yīng)，卻顯著增加了土壤磷素的殘留積累量。如果只施雞糞，用量不宜超過30 000 kg·hm-2；如果配施無機(jī)磷肥，則雞糞減量，且無機(jī)磷肥在300 kg·hm-2的基礎(chǔ)上減量，具體施肥量及配施比例有待進(jìn)一步研究探討。

黃瓜；日光溫室；雞糞；磷肥；無機(jī)磷分級(jí)；磷的富集和轉(zhuǎn)化；有效磷

0 引言

【研究意義】磷素是作物生長不可或缺的營養(yǎng)元素之一，磷肥施入土壤后，很快轉(zhuǎn)化為各種形態(tài)的磷酸鹽，大多以難溶形態(tài)固定于土壤中，因此，磷的當(dāng)季利用率僅有10%—25%[1-2]。隨著現(xiàn)代種植技術(shù)的成熟，我國蔬菜大棚迅速發(fā)展，有效地解決了北方冬季蔬菜的供應(yīng)問題，成為一些地區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)之一。但是，農(nóng)民由于受經(jīng)驗(yàn)施肥觀念及短期經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，盲目過量施肥現(xiàn)象普遍存在，實(shí)際施肥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了蔬菜對(duì)養(yǎng)分的需求量，施用氮磷鉀的比例與蔬菜需求比例有很大差距，造成肥料浪費(fèi)及環(huán)境超重負(fù)荷，使得土壤出現(xiàn)了不同程度的鹽害和酸化問題[3-4]。研究表明，山東濟(jì)南日光溫室P2O5的年均投入量為1 965 kg·hm-2 [5]。山東壽光等地日光溫室 P2O5的年均投入量為3 656 kg·hm-2，而土壤養(yǎng)分利用率僅為8%[6]。據(jù)張彥才等對(duì)河北省8縣大棚施肥狀況調(diào)查表明，在大棚蔬菜施肥中，有機(jī)肥的施入量占施肥總量的60.77%—87.62%[7]；楊凌、安塞和靖邊年平均有機(jī)肥投入量（烘干基）分別為54.0、44.7和21.0 t·hm-2 [8]。而且農(nóng)民習(xí)慣大量施用的新鮮雞糞磷素含量較高，過多的磷蓄積在土壤中后，增加了磷素的損失，造成了水體富營養(yǎng)化[9]。針對(duì)這一問題，研究溫室土壤磷的積累、轉(zhuǎn)化及不同形態(tài)磷的有效性對(duì)合理指導(dǎo)施肥意義重大，特別是隨著滴灌技術(shù)的日益推廣，溫室菜地如何合理施用磷肥以提高磷肥的利用率，是一項(xiàng)亟待解決的問題?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤無機(jī)磷形態(tài)、分布與有效性的關(guān)系做了許多補(bǔ)充和完善。對(duì)菜地磷肥轉(zhuǎn)化的研究中發(fā)現(xiàn)，低磷、中磷、高磷土壤中無機(jī)磷含量最多的形態(tài)分別為：Ca8-P、Ca2-P和Ca2-P，3種土壤磷肥的累積利用率分別為41.3%、19.4%和21.2%[10]。哈爾濱地區(qū)黑土上的研究表明蔬菜保護(hù)地土壤的無機(jī)磷組分以Ca-P的含量最高，其次為Al-P、Fe-P、O-P[11]。土壤磷的形態(tài)和不同分級(jí)磷的含量與土壤的性質(zhì)、環(huán)境條件及管理因素都有關(guān)[12-15]。滿足我國蔬菜作物生長的土壤Olsen-P閾值為58.0 mg·kg-1[16]，《中國主要作物施肥指南》中給出適宜黃瓜生長的耕層土壤Olsen-P含量為60—100 mg·kg-1[17]。合理施肥，既可以保障農(nóng)作物對(duì)磷素的需求，又可以避免磷素超過農(nóng)學(xué)閾值，造成殘留和浪費(fèi)[18-19]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】有關(guān)磷的分級(jí)及其有效性的研究報(bào)道多是大田條件下，而針對(duì)溫室菜地不同磷形態(tài)的轉(zhuǎn)化、積累及其有效性尚缺乏系統(tǒng)的研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以華北平原日光溫室菜地為研究對(duì)象，采用蔣柏藩和顧益初對(duì)石灰性土壤無機(jī)磷的分級(jí)方法，對(duì)溫室滴灌條件下菜地土壤無機(jī)磷形態(tài)的積累、轉(zhuǎn)化及其有效性進(jìn)行了探討，具體包括（1）溫室滴灌條件下不同施肥方式（不施肥、單施雞糞、單施磷肥、雞糞與習(xí)慣量磷肥配合施用、雞糞與減量磷肥配合施用）對(duì)土壤全磷及有效磷含量的影響；（2）黃瓜整個(gè)生育期不同施肥方式下各形態(tài)無機(jī)磷在土壤垂直剖面的分布、轉(zhuǎn)化及其有效性；（3）不同處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響。通過以上研究，為溫室菜地磷肥的合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試溫室位于河北省辛集市馬莊試驗(yàn)站，該地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候，供試土壤為壤質(zhì)石灰性潮土。長期定位試驗(yàn)始于2008年2月，春茬種植黃瓜。種植前對(duì)溫室土壤0—20 cm土層的基礎(chǔ)養(yǎng)分及0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm土層基礎(chǔ)土壤容重和田間持水量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1和表2所示。

表1 溫室0—20 cm土層基礎(chǔ)養(yǎng)分含量

表2 基礎(chǔ)土壤各層次土壤容重和田間持水量

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)小區(qū)面積為1.8 m×6. 0 m＝10.8 m2，各小區(qū)周圍用3 mm厚的PVC板隔開，埋深100 cm，銜接處用萬能膠封好，其上緣高出土面5 cm。周圍用相應(yīng)層次的土回填鎮(zhèn)壓，然后用泥土填緊微區(qū)內(nèi)邊緣。供試作物為黃瓜，品種為博美11號(hào)，于2018年1月12日播種育苗，2月16日定植，拉秧時(shí)間為7月5日。每個(gè)小區(qū)種植黃瓜3行，行距0.60 m，株距0.30 m，每個(gè)小區(qū)60株。供試大棚為10年棚齡。

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，養(yǎng)分含量如表3所示。磷肥為過磷酸鈣（16% P2O5），氮肥為尿素（46% N），鉀肥為硫酸鉀（60% K2O）。有機(jī)肥為發(fā)酵雞糞，其養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)249.81 g·kg-1，全氮13.49 g·kg-1，全磷（P2O5）30.2 g·kg-1，全鉀（K2O）20.7 g·kg-1；用量根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的習(xí)慣，設(shè)置為30 000 kg·hm-2。雞糞隨播前翻地撒施，化肥中將20%氮肥、100%磷肥、40%鉀肥作為基肥，剩余肥料根據(jù)黃瓜生育期需肥規(guī)律分10次隨水追施，滴灌施肥一體化進(jìn)行。

灌水采用膜下滴灌方式，每次灌溉水量參考文獻(xiàn)中對(duì)黃瓜不同生育時(shí)期適宜土壤田間持水量和黃瓜根系生長分布范圍而設(shè)計(jì)[20-21]，在黃瓜的苗期、產(chǎn)瓜初期、產(chǎn)瓜盛期、產(chǎn)瓜末期分別保持土壤田間持水量的75%—90%、80%—95%、80%—95%、75%—90%，如表4所示。根據(jù)TDR實(shí)測(cè)含水量計(jì)算每次的灌水量，用水表定量灌溉，總灌溉量為4 170 m3·hm-2，定苗期和緩苗期水量的單次水量為240—360 m3·hm-2，之后從第一次菜瓜開始，每5—7 d灌溉一次，單次水量為120—180 m3·hm-2，全生育期灌溉19—23次。

表3 試驗(yàn)處理及施肥方案

P2為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民大棚黃瓜習(xí)慣施磷量，P1為減量磷肥

P2was phosphorus fertilizer quantity that local farmers used to apply to cucumber in greenhouses, and P1was reduced phosphorus fertilizer quantity

表4 黃瓜不同生育時(shí)期土壤水分控制狀況

1.3 樣品采集與測(cè)試分析

分別于黃瓜苗期（3月14日）、產(chǎn)瓜初期（4月14日）、產(chǎn)瓜盛期（5月24日）和產(chǎn)瓜末期（7月5日）采集土樣，按照0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm分層采集，土樣風(fēng)干后分別測(cè)定土壤全磷、有效磷和無機(jī)磷組分含量。測(cè)定方法均采用魯如坤編著的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[22]進(jìn)行。其中，pH采用酸度計(jì)檢測(cè)；土壤容重采用環(huán)刀法；田間持水量采用壓力板法；全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法；有效磷為碳酸鈉法；土壤無機(jī)磷的分級(jí)測(cè)定采用蔣柏藩和顧益初關(guān)于中性、石灰性土壤無機(jī)磷形態(tài)的分級(jí)測(cè)定方法進(jìn)行[23]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

采用Microsoft Excel和Sigmaplot進(jìn)行數(shù)據(jù)、圖表整理，利用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA），用最小差數(shù)法（LSD）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 不同施肥處理對(duì)土壤pH的影響

土壤pH通常會(huì)影響土壤的物理化學(xué)及微生物的性質(zhì)，圖1顯示，隨著黃瓜生育時(shí)期的推進(jìn)，土壤pH呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，有機(jī)無機(jī)配施的處理較其他3個(gè)處理下降明顯，其中OM+P2處理的土壤pH下降最為顯著。

2.2 不同施肥處理對(duì)土壤全磷含量的影響

土壤全磷是土壤中各種形態(tài)磷素的總和，能反映土壤磷庫大小和潛在的供磷能力。圖2表明，在0—20 cm土層中，全磷含量隨著黃瓜生育時(shí)期的推進(jìn)呈下降趨勢(shì)，以苗期土壤全磷含量最高，產(chǎn)瓜末期最低。不同施肥處理下，土壤全磷含量明顯不同，其順序?yàn)镺M+P2處理＞OM+P1處理＞P1處理＞OM處理＞CK處理，且不同生育時(shí)期均呈現(xiàn)此規(guī)律，苗期各施肥處理土壤全磷含量分別比CK增加了269.2、205.0、102.5和85.8 mg·kg-1；直到產(chǎn)瓜末期各施肥處理土壤仍然有較高的磷素殘留，OM+P2、OM+P1、P1、OM 4個(gè)處理與CK相比，土壤全磷含量增加了232.9、158.7、142.5和87.9 mg·kg-1。經(jīng)方差分析，5個(gè)處理間差異均達(dá)到顯著水平，以雞糞和無機(jī)磷肥配施的處理全磷含量較高。

圖1 不同施肥處理對(duì)土壤pH的影響

圖2 不同施肥處理對(duì)0—20 cm土層全磷含量的影響

2.3 不同施肥處理對(duì)黃瓜各個(gè)生育時(shí)期土壤有效磷含量的影響

圖3結(jié)果表明，不同施肥處理對(duì)土壤有效磷含量有明顯的影響，0—20 cm土層各處理間差異最大，其含量范圍為44.43—86.08 mg·kg-1（苗期）；其次是20—40 cm，其含量范圍為6.51—10.05 mg·kg-1（苗期）；40 cm以下土層各個(gè)生育時(shí)期有效磷含量差異很小，在1.02—3.55 mg·kg-1范圍內(nèi)細(xì)微變化。由此可見，土壤剖面各層次有效磷含量差異很大，其中各生育時(shí)期0—20 cm土層有效磷含量最高，占土壤剖面0—100 cm土層有效磷的68.76%— 87.78%。

不同施肥處理下，有效磷的含量在苗期和產(chǎn)瓜初期的順序?yàn)镺M+P2處理＞OM+P1處理＞P1處理＞OM處理＞CK處理；在產(chǎn)瓜盛期和產(chǎn)瓜末期，施雞糞的處理中土壤有效磷含量也都保持較高水平，而單施化肥的處理，土壤有效磷含量明顯下降，在產(chǎn)瓜盛期單施雞糞的處理比CK中有效磷的含量提高了32.27 mg·kg-1，比單施磷肥的處理提高了19.72 mg·kg-1。雞糞和磷肥配施的OM+P2和OM+P1處理與單施雞糞相比，有效磷含量分別提高了6.04和2.05 mg·kg-1；與單施化肥的處理相比，有效磷含量分別提高了25.76和23.71 mg·kg-1，各處理有效磷含量的順序?yàn)镺M+P2處理＞OM+P1處理＞OM處理＞P1處理＞CK處理。與CK相比，各施肥處理均提高了有效磷占全磷的比重，提高范圍為1.23%—2.47%。

圖3 不同施肥處理對(duì)土壤有效磷含量的影響

2.4 不同施肥處理對(duì)土壤無機(jī)磷組分的影響

圖4結(jié)果表明，石灰性壤質(zhì)潮土不同形態(tài)無機(jī)磷的含量為Ca10-P＞Ca8-P＞O-P＞Ca2-P＞Al-P＞Fe-P，其中，Ca-P所占比例最大，為79.55%—83.35%。在Ca-P組分中，Ca10-P含量最多，占Ca-P總量的45.62—59.48%；其次，Ca8-P含量占Ca-P總量的35.58—45.82%；含量最少的Ca2-P所占Ca-P總量的4.44—9.38%。Ca10-P、Ca8-P、O-P、Ca2-P、Al-P、Fe-P分別占無機(jī)磷總量的36.44—48.59%，28.67%— 37.75%，7.33%—8.73%，3.65%—7.54%，5.15%—6.33%，3.24%— 6.67%。

與CK相比，有機(jī)無機(jī)配施普遍提高了不同組分無機(jī)磷的含量及總量，以Ca8-P增加最多，其次是Ca2-P、Al-P、Fe-P，處理間差異達(dá)到顯著水平；OM+P2處理土壤無機(jī)磷的總量最高，變化趨勢(shì)為OM+P2處理＞OM+P1處理＞OM處理＞P1處理＞CK處理，與土壤有效磷含量變化趨勢(shì)一致。O-P在產(chǎn)瓜盛期和產(chǎn)瓜末期有所增加，而Ca10-P含量在各個(gè)處理間變化甚微，保持在340.0— 349.8 mg·kg-1。

不同字母表示同一生育時(shí)期不同處理之間在0.05水平差異顯著。下同

不同生育時(shí)期土壤無機(jī)磷組分的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為：Ca2-P的含量隨著生育時(shí)期的推進(jìn)逐漸下降，Ca8-P和Al-P則在產(chǎn)瓜盛期之前呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，之后則又下降，F(xiàn)e-P略有下降趨勢(shì)，O-P含量和Ca10-P變化不明顯。說明當(dāng)季作物主要吸收利用的磷素形態(tài)為Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P，而O-P和Ca10-P很少被作物吸收利用。

2.5 不同施肥處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

圖5結(jié)果表明，不同施肥處理下，黃瓜總產(chǎn)量為OM+P2處理＞OM+P1處理＞OM處理＞P1處理＞CK處理，LSD多重比較結(jié)果表明，4個(gè)施肥處理與對(duì)照（CK）間差異達(dá)顯著水平，P1處理與OM+P2、OM+P1、OM 3個(gè)處理間也達(dá)到顯著水平，而OM+P2、OM+P1、OM 3個(gè)處理間差異不顯著，由此可見，在施用30 000 kg·hm-2雞糞的基礎(chǔ)上增施磷肥，雖然顯著增加了土壤磷素的積累量，但是并無顯著增產(chǎn)效應(yīng)。

2.6 土壤無機(jī)磷與有效磷的相關(guān)性

有效磷是土壤磷庫中對(duì)作物最有效的部分，這部分磷能夠被植物吸收利用。一般來說，土壤有效磷是指用特定的方法檢測(cè)到的土壤磷素，與無機(jī)磷的不同組分在含量上存在一定的交叉[24]，本研究對(duì)有效磷和無機(jī)磷組分進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果表明（表5），Ca2-P含量與土壤有效磷含量相關(guān)性最高，各生育時(shí)期相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著水平，其次是Al-P各生育時(shí)期相關(guān)系數(shù)達(dá)到顯著或極顯著水平，再次是Ca8-P，除苗期外各生育期相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著水平。

圖5 不同處理下黃瓜產(chǎn)量（t·hm-2)

表5 土壤不同形態(tài)無機(jī)磷含量與有效磷的相關(guān)系數(shù)（r）

2.7 有效磷及各形態(tài)無機(jī)磷對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

土壤有效磷及某些形態(tài)的無機(jī)磷均會(huì)影響農(nóng)作物產(chǎn)量。本研究中，土壤Olsen-P和無機(jī)磷組分與黃瓜產(chǎn)量的相關(guān)性分析結(jié)果表明（表6），黃瓜各生育時(shí)期0—20 cm土層中Olsen-P含量與黃瓜產(chǎn)量顯著相關(guān)，其中產(chǎn)瓜盛期達(dá)到了極顯著水平（=0.963**），苗期、產(chǎn)瓜初期和產(chǎn)瓜末期達(dá)到了顯著水平（分別為0.887*、0.933*、0.897*）；無機(jī)磷組分中，Ca2-P和Al-P的含量與黃瓜產(chǎn)量之間的差異達(dá)到了顯著或極顯著水平，相關(guān)性最好。

表6 不同生育時(shí)期土壤有效磷及無機(jī)磷與黃瓜產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)（r）

3 討論

3.1 在滴灌條件下施用雞糞對(duì)土壤磷素殘留和積累的影響

大量研究表明，有機(jī)無機(jī)配施可以顯著提高Olsen-P占全磷的比例[25]，本研究結(jié)果也顯示，雞糞和無機(jī)磷肥配施顯著提高了Olsen-P占全磷的比例，與CK相比提高了1.23%—2.47%。但是，大量施用雞糞和磷肥會(huì)引起土壤磷素的積累，本試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥顯著增加溫室菜地0—20 cm土層全磷和無機(jī)磷的殘留和積累，尤以雞糞和磷肥配施處理下，在整個(gè)生育期磷素積累均最多，特別是進(jìn)入產(chǎn)瓜盛期（5月份）以后，溫室氣溫已達(dá)30℃以上，同時(shí)灌水量也在增加，這時(shí)溫度和濕度促進(jìn)了雞糞的礦化分解，造成磷素累積。

雞糞能夠通過自身作用改善土壤磷素營養(yǎng)，降低土壤對(duì)磷素的吸附作用，增加磷素的解吸，從而使土壤中的Olsen-P含量增加。大量研究表明，施用有機(jī)物料有利于土壤難溶態(tài)磷轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)磷的過程是通過礦化、絡(luò)合溶解、酸溶、還原等作用實(shí)現(xiàn)的。有機(jī)酸根離子可以與磷酸根離子競(jìng)爭(zhēng)土壤吸附位點(diǎn)。有機(jī)肥能明顯增加土壤中有機(jī)酸根的含量，有機(jī)物腐解產(chǎn)生的草酸、乙酸等對(duì)鈣磷有一定的效果。多數(shù)有機(jī)酸對(duì)土壤中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P都有活化作用。除了施用有機(jī)物料和調(diào)節(jié)土壤pH，使用菌根及旱田改水田等措施，也可以在有限的磷肥投入后，提高Olsen-P的含量[26-27]。

盡管磷素的化學(xué)性質(zhì)使其在土壤中不易移動(dòng)，但在施用量過大的情況下，不僅0—40 cm土層各形態(tài)磷素有大量積累，40—100 cm土層中也有一定程度的積累[28-29]。施用畜禽糞便后，土壤剖面中有效磷的含量增加，并促進(jìn)了磷的遷移[30-31]。可能是因?yàn)殚L期施肥導(dǎo)致表層土壤對(duì)磷的吸收達(dá)到飽和狀態(tài)，水溶性磷通過土壤孔隙向下轉(zhuǎn)移；也可能是因?yàn)榧S肥礦化產(chǎn)生的有機(jī)酸對(duì)土壤本身的磷有活化作用，降低了土壤對(duì)磷的吸附能力[32]。研究表明，相對(duì)于化肥而言，在等量磷素投入下，有機(jī)肥對(duì)土壤磷素的積累，尤其是活性態(tài)磷的積累貢獻(xiàn)更大[33]。

YAN等研究指出，在中國基于瓜果菜產(chǎn)量的土壤Olsen-P閾值為58.0 mg·kg-1[16]，《中國主要作物施肥指南》中給出適宜黃瓜生長的耕層土壤Olsen-P含量為60—100 mg·kg-1[17]，本研究P1、OM、OM+P1及OM+P24個(gè)施肥處理中，耕層土壤Olsen-P含量在此范圍內(nèi)。可見，雞糞與磷肥的施入雖然顯著增加了全磷含量，但并未使有效態(tài)磷超出農(nóng)學(xué)閾值范圍，而是以緩效態(tài)或無效態(tài)殘留于土壤中，造成磷素的累積與一定程度上的浪費(fèi)。

3.2 不同形態(tài)土壤無機(jī)磷的轉(zhuǎn)化和積累

本研究中石灰性壤質(zhì)潮土無機(jī)磷的含量為Ca10-P＞Ca8-P＞O-P＞Ca2-P＞Al-P＞Fe-P，不同施肥處理均比CK提高了Ca8-P、Ca2-P、Al-P、Fe-P和Ca10-P的含量，以Ca8-P增加最多，其次是Ca2-P、Al-P、Fe-P，處理間差異達(dá)到顯著水平，而Ca10-P含量處理間變化甚微。據(jù)宋付朋[34]對(duì)長期施磷石灰性土壤無機(jī)磷形態(tài)的研究結(jié)果為耕層土壤Ca10-P＞Ca8-P＞Al-P＞Fe-P＞O-P＞Ca2-P；據(jù)郭智芬等[35]對(duì)石灰性旱地土壤不同形態(tài)無機(jī)磷研究結(jié)果為Ca10-P＞O-P＞Fe-P＞Ca8-P＞Al-P＞Ca2-P，以上結(jié)果與本試驗(yàn)地土壤不同形態(tài)磷含量順序略有不同。姚炳貴等[36]研究指出，津郊潮土磷素磷的組成以磷酸鈣最多，其次是閉蓄態(tài)磷酸鹽，而磷酸鋁鹽與所占比例很少，其研究結(jié)果與本研究結(jié)論一致。

不同生育時(shí)期土壤無機(jī)磷組分的變化趨勢(shì)表現(xiàn)為：土壤Ca2-P含量隨著生育時(shí)期的推進(jìn)逐漸下降，Ca8-P和Al-P則在產(chǎn)瓜盛期之前呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，之后則又下降。Fe-P略有下降趨勢(shì)，O-P含量和Ca10-P變化不明顯?？梢?，磷肥加入土壤后很快會(huì)由Ca2-P轉(zhuǎn)化為Ca8-P，而以緩效態(tài)累積在土壤中，各形態(tài)無機(jī)磷中以Ca8-P積累最多，緩效態(tài)Al-P和Fe-P也有一定量的積累。前人研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)石灰性土壤投入磷素時(shí)，小麥根際土壤中Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P的含量會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速增加，而Ca10-P和O-P的含量幾乎沒有變化[37]；鹽土施用有機(jī)肥后，土壤中Ca2-P、Ca8-P的含量會(huì)快速增加，其他形態(tài)變化不大；土壤施用無機(jī)磷肥時(shí)，磷素會(huì)首先向Ca2-P轉(zhuǎn)化，之后向Ca8-P、Al-P、Fe-P、Ca10-P、O-P轉(zhuǎn)化[38]。大量研究表明，土壤pH會(huì)影響營養(yǎng)元素的有效性。磷在pH 6.5以下時(shí)，隨著pH的降低，其有效性降低；在pH 7.5以上時(shí)，隨著pH的升高，其有效性也會(huì)降低[25]。本研究的試驗(yàn)偏堿性，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，pH逐漸趨向于中性，可能會(huì)導(dǎo)致Al-P、Fe-P等形態(tài)含量增加。

從各形態(tài)土壤無機(jī)磷對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響及與有效磷的相關(guān)性可以看出，不同形態(tài)無機(jī)磷對(duì)黃瓜的有效性順序是Ca2-P＞Al-P＞Ca8-P＞Fe-P，即二鈣磷和鋁磷是黃瓜的有效磷源。研究表明，二鈣磷是作物的有效磷源，鋁磷、八鈣磷、鐵磷是緩效磷，十鈣磷是潛在磷源[39-40]，這與本研究結(jié)論一致。

3.3 不同處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

本試驗(yàn)中OM、OM+P1和OM+P23個(gè)處理對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響并不顯著，在施用30 000 kg·hm-2雞糞的基礎(chǔ)上，增施磷肥并無顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，卻顯著增加了土壤磷素的積累量。由此可見，雞糞和無機(jī)磷肥配施雖然能保證黃瓜前期有效磷的供給，有利于產(chǎn)瓜盛期充足的養(yǎng)分保障，但是同時(shí)會(huì)帶來產(chǎn)瓜末期土壤磷的殘留積累，尤其是OM+P2處理，0—20 cm土層磷積累量顯著增加，在產(chǎn)瓜末期Olsen-P含量仍然高達(dá)61.61 mg·kg-1，單施磷肥和單施雞糞的處理分別為44.28 mg·kg-1、48.31 mg·kg-1。據(jù)張彥才等[7]對(duì)河北省8縣市的大棚番茄、黃瓜、甜椒施肥狀況調(diào)查表明，溫室大棚氮、磷肥平均用量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了推薦施肥量，平均施磷量是推薦施肥量的l0.7倍，最高達(dá)37倍。菜農(nóng)多施用復(fù)合肥和有機(jī)肥，其中磷酸二銨和三元復(fù)合肥在土表面撒施也占有較大比例，從而造成磷鉀資源浪費(fèi)。對(duì)河北省95個(gè)大棚黃瓜調(diào)查的結(jié)果表明，有機(jī)肥施入量占施肥總量的60.77%—87.62%，施用有機(jī)肥多為新鮮或經(jīng)簡(jiǎn)單處理的雞糞，其中所含的P2O5平均量為2 493.0 kg·hm-2，最高達(dá)5 157.0 kg·hm-2。因此，雞糞和磷肥用量偏高是造成土壤磷素積累及養(yǎng)分不平衡的主要原因。

4 結(jié)論

在溫室滴灌條件下，土壤磷主要集中在0—20 cm土層。雞糞和磷肥配施會(huì)顯著提高磷的有效性，隨著磷肥用量的增加，磷的積累量也增加。磷肥施入土壤后經(jīng)由Ca2-P轉(zhuǎn)化為Ca8-P，而以緩效態(tài)累積在土壤中，各形態(tài)無機(jī)磷中以Ca8-P積累最多，緩效態(tài)Al-P和Fe-P也有一定量的積累。在施用30 000 kg·hm-2雞糞基礎(chǔ)上增施磷肥并無顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，卻顯著增加了土壤磷素的殘留積累量，造成肥料浪費(fèi)。因此，如果只施雞糞，用量不宜超過30 000 kg·hm-2；如果配施無機(jī)磷肥，則雞糞減量，且無機(jī)磷肥在300 kg·hm-2的基礎(chǔ)上減量。

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LIU ZhiPing1,2, WU XuePing1, LI RuoNan3, ZHENG FengJun1, ZHANG MengNi1, LI ShengPing1, SONG XiaoJun1

(1;2;3)

【】Aiming at the problem of phosphorous accumulation in greenhouse soil, the effects of applying chicken manure and phosphorus fertilizer on phosphorus accumulation in soil under drip irrigation were studied.【】The solar greenhouse in North China Plain using drip irrigation was taken as research object. Five treatments were designed, including no fertilizer (CK), single phosphate (P1), single chicken manure (OM), chicken manure and reduced phosphate fertilization (OM+P1), chicken manure and habitual phosphate fertilization (OM+P2), to reveal the enrichment and transformation, migration and distribution in vertical section of soil at different growth stages and availability of inorganic phosphate form in soil.【】The results showed that the combination of chicken manure and phosphate fertilizer significantly increased the accumulation and residue of total phosphorus, available phosphorus (Olsen-P) and inorganic phosphorus in soil. In the soil layer of 0-20 cm, total phosphorus content decreased with the development of cucumber growth period, highest in seeding stage and lowest in late fruiting stage period. Under different fertilization treatments, total phosphorus contents were significantly different, and the sequence of each growth period was OM+P2treatment＞OM+P1treatment＞P1treatment＞OM treatment＞CK treatment. The Olsen-P contents at different levels in the soil profile varied greatly. In seedling stage, the range was 44.43-86.08 mg·kg-1at soil of 0-20 cm, 6.51-10.05 mg·kg-1at soil of 20-40 cm, and there was very little variability in soil layer lower than 40 cm. The effect of water on the movement of phosphorus was slight under the condition of drip irrigation in greenhouse. So Olsen-P mainly concentrated in the soil layer of 0-20 cm, which accounted for 68.76-87.78% of the available phosphorus in soil profile of 0-100 cm in each growth period. Compared with CK, the other treatments increased the proportion of Olsen-P in total phosphorus by 1.23%-2.47%. The sequence of inorganic phosphorus content of different forms in soil layer of 0-20 cm was Ca10-P＞Ca8-P＞O-P＞Ca2-P＞Al-P＞Fe-P, among which, the proportion of Ca-P was the highest (79.55%-83.35%). As the amount of phosphorus fertilizer increased, so did the accumulation of phosphorus. The contents of Ca8-P, Ca2-P, Al-P, Fe-P and Ca10-P under fertilization treatments were all significantly higher than that under CK, with Ca8-P increased the most, followed sequentially by Ca2-P, Al-P and Fe-P. Phosphate fertilizer would be converted into Ca8-P through Ca2-P soon after it was applied into the soil, which accumulated in the soil in a slow manner. Among all forms of inorganic phosphorus, Ca8-P accumulated the most, Al-P and Fe-P also accumulated to a certain extent.【】Traditional excessive fertilization caused phosphorus remaining in the soil in the forms of Ca8-P, Al-P and Fe-P, resulting in the accumulation of soil phosphorus and waste of phosphorus fertilizer. On the basis of 30,000 kg·hm-2chicken manure, adding phosphate fertilizer had no significant effect on increasing yield but obviously increased the residual accumulation of phosphorus. If only chicken manure was applied, the dosage should not exceed 30 000 kg·hm-2. If inorganic phosphate fertilizer was combined, the amount of chicken manure should be reduced, while the inorganic phosphate fertilizer rate should be less than 300 kg·hm-2. The specific amount and proportion of fertilizer application need further study and discussion.

cucumber; greenhouse; chicken manure; phosphate fertilizer; inorganic phosphate fraction; phosphate accumulation and transformation; available phosphorus

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.014

2019-05-30；

2019-08-21

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFE0112300、2018YFD0200408）、國家863課題（2013AA102901）、國家科技支撐計(jì)劃課題（2015BAD22B03）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（1610132018024）

劉志平，E-mail：lzp.19881006@163.com。

武雪萍，E-mail：wuxueping@caas.cn

（責(zé)任編輯 李云霞）