長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤無(wú)機(jī)磷形態(tài)的影響

張 茜，向春陽(yáng)，趙 秋，史昕倩，田秀平，杜 錦

（1. 天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300384；2. 天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300192）

磷素是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，也是北方石灰性土壤上作物增產(chǎn)的主要限制因子[1‐3]，外施磷肥是維持土壤供磷水平、保證農(nóng)作物產(chǎn)量的重要措施。但磷素在土壤中移動(dòng)性差，易被固定，這導(dǎo)致磷肥利用效率低，生產(chǎn)中易出現(xiàn)過(guò)量施用磷肥的現(xiàn)象[4]。在某些條件下，盡管土壤的全磷含量較高，但可供植物吸收利用的有效磷含量仍然很低[5]，只有依靠施磷肥才能滿足作物生長(zhǎng)需要。但施入到石灰性土壤中的磷，大部分會(huì)與Ca2+等發(fā)生沉淀反應(yīng)[6]，有研究表明，75%～90%的磷轉(zhuǎn)化為難溶性磷酸鹽累積在土壤中，致使主要農(nóng)作物的磷肥當(dāng)季利用率僅為10%～25%[7‐8]，土壤中大量磷盈余[9]。這不僅浪費(fèi)了有限的磷礦資源，還可能帶來(lái)潛在的環(huán)境問(wèn)題。目前，急需提高土壤磷素利用率，減少化學(xué)磷肥施用量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。合理種植綠肥作物在提高養(yǎng)分資源利用效率方面發(fā)揮著重要作用[10]，綠肥不但能通過(guò)自身所攜帶磷的循環(huán)再利用改善磷素營(yíng)養(yǎng)水平、降低土壤對(duì)磷的吸附提高磷肥的利用率，而且還能通過(guò)還原、酸溶、絡(luò)合等作用，促進(jìn)解磷微生物增殖，活化土壤中難利用的磷為可利用磷。同時(shí)，綠肥翻壓可使土壤磷酸酶活性增強(qiáng)，促進(jìn)土壤中有機(jī)磷化合物水解，生成能被植物所利用的無(wú)機(jī)態(tài)磷。此外，綠肥殘?bào)w在分解過(guò)程中也會(huì)釋放出磷，并成為土壤有效態(tài)磷。因而，綠肥翻壓能顯著提高土壤中磷的有效性，改善土壤供磷狀況[11]。

土壤中磷素有效性受土壤中鋁、鐵和鈣等影響[12]，土壤中的磷可分為無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷兩大類(lèi)，其中，不同形態(tài)磷的有效性不同，早在20 世紀(jì)30 年代，關(guān)于無(wú)機(jī)磷的形態(tài)分級(jí)方法就已被提出[13]，許多學(xué)者在土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的植物有效性及形態(tài)轉(zhuǎn)化方面等做了大量工作[14‐17]。王伯仁等[18]對(duì)紅壤12 a 的長(zhǎng)期肥力定位監(jiān)測(cè)表明，施用化學(xué)磷肥可顯著增加紅壤的全磷含量，并以Al-P 的增幅為最大。長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)黑土施肥15 a 的研究發(fā)現(xiàn)，施用磷肥可增加黑土Fe-P 含量，但Ca10-P 含量無(wú)顯著增加[19]。韓曉日等[20]對(duì)棕壤26 a 的定位試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥或化學(xué)磷肥，除耕層Ca10-P 含量減少外，其他各形態(tài)無(wú)機(jī)磷含量均有所增加；長(zhǎng)期不施磷肥，Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P 含量均減少。劉建玲等[21]在石灰性土壤上的研究表明，連續(xù)12 a施用磷肥、有機(jī)肥，可主要增加無(wú)機(jī)磷中的Ca2-P、Ca8-P 含量，其次為Al-P、Fe-P 含量。但有關(guān)長(zhǎng)期翻壓綠肥對(duì)土壤無(wú)機(jī)磷形態(tài)及其有效性影響的報(bào)道較少，鑒于此，在天津市武清開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行冬綠肥—春玉米輪作模式的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，并選擇具有較高生物產(chǎn)量、越冬性穩(wěn)定、能較好適應(yīng)該地環(huán)境的冬綠肥與玉米進(jìn)行輪作，以探討不同冬綠肥作物翻壓還田對(duì)土壤無(wú)機(jī)磷總量、無(wú)機(jī)磷形態(tài)變化及玉米磷吸收等的影響，為華北地區(qū)合理種植冬綠肥并改善土壤供磷狀況提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地選擇在位于天津市武清開(kāi)發(fā)區(qū)的天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新基地（N 39°21′、E 117°10′），該地海拔3.60 m，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫11.60 ℃，無(wú)霜期203 d 左右，年降水量586.10 mm。供試土壤為潮土，0～20 cm 耕層土壤基礎(chǔ)土樣：pH 值為8.28、有機(jī)質(zhì)含量為18.30 g/kg、全氮含量為1.17 g/kg、硝態(tài)氮含量為4.65 mg/kg、全磷含量為0.59 g/kg、有效磷含量為9.70 mg/kg、全鉀含量為30.03 g/kg、速效鉀含量為265.14 mg/kg、無(wú)機(jī)磷總量為593.86 mg/kg、Ca2-P 含量為9.87 mg/kg、Ca8-P含量為13.43 mg/kg、Ca10-P 含量為337.46 mg/kg、Fe-P 含量為39.85 mg/kg、Al-P 含量為37.91 mg/kg、O-P含量為155.34 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5 個(gè)處理，處理1：冬閑（對(duì)照）；處理2：種植二月蘭（Orychophragmus violaceus）冬綠肥；處理3：種植毛葉苕子（Vicia villosaRoth）冬綠肥；處理4：種植黑麥草（Lolium perenneL.）冬綠肥；處理5：種植冬油菜（Brassica campestrisL.）冬綠肥。處理1—5 分別編號(hào)為CK、EYL、MS、HMC、DYC，每個(gè)處理重復(fù)3次，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積18 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。冬綠肥生長(zhǎng)期間不施加肥料與農(nóng)藥，設(shè)有灌溉設(shè)施。

2012—2019年，每年農(nóng)事操作相同：9月播種綠肥，二月蘭、毛葉苕子、冬油菜和黑麥草的播種量分別為100、150、100、100 kg/hm2，翌年4月收獲計(jì)產(chǎn)后切成2～3 cm 的小段翻壓入土壤10～15 cm。之后播種春玉米，施肥量為N 225.00 kg/hm2、P2O545.00 kg/hm2、K2O 225.00 kg/hm2。其中，氮肥1/3 作基肥，2/3 在玉米小喇叭口期追施；磷肥和鉀肥全部基施。氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為磷酸二銨(含N 18%、P2O546%)，鉀肥為氧化鉀(含K2O 60%)。

1.3 樣品采集與測(cè)定

2013—2019 年，每年冬綠肥翻壓后種植玉米，每年玉米成熟后以多點(diǎn)取樣法取土壤樣品，于室內(nèi)風(fēng)干用于養(yǎng)分測(cè)定。其中，于2013年冬綠肥翻壓前隨機(jī)選取1 m2，采集地上和地下20 cm 植株和根部，沖洗掉根部土壤，于105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定生物量并粉碎，對(duì)冬綠肥進(jìn)行全量養(yǎng)分的測(cè)定，以了解不同冬綠肥生物量及全磷含量。

指標(biāo)測(cè)定：采用高氯酸-氫氟酸消煮比色法測(cè)定全磷含量；采用碳酸氫鈉浸提比色法測(cè)定有效磷含量；采用顧益初等[13]的分級(jí)及測(cè)定方法進(jìn)行無(wú)機(jī)磷分級(jí)與測(cè)定。

某形態(tài)無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化量=某形態(tài)無(wú)機(jī)磷2019年含量-該形態(tài)無(wú)機(jī)磷2013年含量；

某形態(tài)無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化率=（某形態(tài)無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化量/無(wú)機(jī)磷變化總量）×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2017 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖表制作，采用SPSS 21.0 進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）、Duncan’s檢驗(yàn)及Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冬綠肥生物量及全磷含量

冬綠肥翻壓第1 年（2013 年），不同冬綠肥成熟后其生物量及全磷含量見(jiàn)表1。由表2 可知，不同冬綠肥的生物量從高到低排序?yàn)镋YL>DYC>HMC>MS，且差異顯著；不同冬綠肥的全磷含量從高到低排序?yàn)镠MC>MS>EYL>DYC，且差異顯著。

表1 2013年不同冬綠肥生物量及全磷含量Tab.1 Biomass and total phosphorus content of different winter green manures in 2013

2.2 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤無(wú)機(jī)磷總量的影響

由圖1可知，隨著冬綠肥翻壓年限的增加，各處理土壤中無(wú)機(jī)磷總量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且同一年份不同處理之間無(wú)機(jī)磷總量差異顯著。其中，CK 處理顯著低于4 個(gè)冬綠肥處理；MS 處理無(wú)機(jī)磷總量在2013—2015 年、2018—2019 年顯著高于其他處理。2019 年無(wú)機(jī)磷總量排序?yàn)镸S（902.13 mg/kg）>EYL（843.37 mg/kg）>DYC（804.22 mg/kg）>HMC（756.52 mg/kg）>CK（741.48 mg/kg）。2019 年各處理無(wú)機(jī)磷總量較基礎(chǔ)土樣無(wú)機(jī)磷總量（593.86 mg/kg）增長(zhǎng)幅度排序?yàn)?1.91%（MS）>42.01%（EYL）>35.42%（DYC）>27.39%（HMC）>24.86%（CK）。

圖1 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤無(wú)機(jī)磷總量的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of total inorganic phosphorus content in soil under long-term overturning of different winter green manures

從表2看出，長(zhǎng)期冬綠肥翻壓后，不同處理土壤中總無(wú)機(jī)磷占全磷百分比平均值介于90.83%～94.04%。其中，平均占比最高的是CK，為94.04%。而MS、HMC 和DYC 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期冬綠肥翻壓后2019 年無(wú)機(jī)磷總量占全磷總量百分比均較2013 年有所降低。

表2 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤無(wú)機(jī)磷總量占全磷百分比Tab.2 Percentage of total inorganic phosphorus content in soil under long-term overturning of different winter green manures%

2.3 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷的影響

2.3.1 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤Ca2-P 的影響 由圖2可知，隨著冬綠肥翻壓年限的增加，不同處理土壤中Ca2-P 含量都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且同一年份不同處理之間存在顯著性差異。自2013年起CK處理土壤中Ca2-P 含量顯著低于4 個(gè)冬綠肥處理。除2014 年外，DYC 處理的Ca2-P 含量在不同年份均顯著高于其他處理。2019 年，Ca2-P 含量排序?yàn)镈YC（40.71 mg/kg）>HMC（33.73 mg/kg）>MS（25.20 mg/kg）>EYL（20.98 mg/kg）>CK（14.89 mg/kg）。2019 年各處理Ca2-P 含量較基礎(chǔ)土樣Ca2-P 含量（9.87 mg/kg）增長(zhǎng)倍數(shù)排序?yàn)?.12 倍（DYC）>2.42 倍（HMC）>1.55 倍（MS）>1.13倍（EYL）>0.51倍（CK）。

圖2 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤Ca2-P含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of Ca2-P content in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.3.2 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤Ca8-P 的影響 由圖3可知，隨著冬綠肥翻壓年限的增加，不同處理土壤中Ca8-P 含量都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且同一年份不同處理之間存在顯著性差異。每個(gè)年份均是CK 處理的Ca8-P 含量顯著低于4 個(gè)冬綠肥處理。自2017 年起MS處理Ca8-P含量顯著高于其他處理。2019年Ca8-P 含量在不同處理之間排序?yàn)镸S（169.41 mg/kg）>EYL（163.09 mg/kg）>HMC（155.74 mg/kg）>DYC（154.31 mg/kg）>CK（127.01 mg/kg）。2019 年各處理Ca8-P含量較基礎(chǔ)土樣Ca8-P含量（13.43 mg/kg）增長(zhǎng)倍數(shù)排序?yàn)?1.61 倍（MS）>11.14 倍（EYL）>10.60 倍（HMC）>10.49倍（DYC）>8.46倍（CK）。

圖3 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤Ca8-P含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of Ca8-P content in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.3.3 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤Ca10-P 的影響 由圖4可知，隨著冬綠肥翻壓年限的增加，不同處理土壤中Ca10-P 含量整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且同一年份不同處理之間存在顯著性差異。其中，MS 處理除了2016—2017 年外Ca10-P 含量均顯著高于其他處理。2019 年Ca10-P 含量排序?yàn)镸S（603.41 mg/kg）>EYL（550.97 mg/kg）>DYC（538.97 mg/kg）>CK（511.88 mg/kg）>HMC（477.30 mg/kg）。 2019 年各處理Ca10-P 含量較基礎(chǔ)土樣Ca10-P 含量（337.46 mg/kg）增長(zhǎng)幅度排序?yàn)?8.81%（MS）>63.27%（EYL）>59.71%（DYC）>51.69%（CK）>41.44%（HMC）。

圖4 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤Ca10-P含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of Ca10-P content in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.3.4 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤Al-P 的影響 隨著冬綠肥翻壓年限的增加，不同處理土壤中Al-P含量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增長(zhǎng)幅度不同（圖5）。2013 年，CK 處理A1-P 含量顯著高于除DYC 處理外的所有處理；自2018 年起，顯著低于冬綠肥翻壓的所有處理。2019 年Al-P 含量排序?yàn)镠MC（60.08 mg/kg）>EYL（59.27 mg/kg）>MS（52.23 mg/kg）>DYC（50.93 mg/kg）>CK（46.25 mg/kg），2019 年各處理Al-P 含量較基礎(chǔ)土樣Al-P 含量（37.91 mg/kg）增長(zhǎng)幅度排序?yàn)?8.48%（HMC）>56.34%（EYL）>37.77%（MS）>34.34%（DYC）>22.00%（CK）。

圖5 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤Al-P含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Dynamic changes of Al-P content in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.3.5 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤Fe-P的影響 由圖6可知，2013—2019 年，DYC 處理土壤中Fe-P 含量明顯低于其他處理。且除2014年外，DYC處理土壤中Fe-P 含量與其他處理相比，差異均達(dá)到顯著水平。2019 年Fe-P 含量排序?yàn)镸S（51.88 mg/kg）>EYL（49.05 mg/kg）>CK（41.45 mg/kg）>HMC（29.67 mg/kg）>DYC（19.29 mg/kg），2019 年各處理Fe-P 含量與基礎(chǔ)土樣Fe-P 含量（39.85 mg/kg）相比，MS、EYL 和CK 分別增長(zhǎng)了30.19%、23.09%和4.02%；DYC和HMC分別下降了51.59%和25.55%。

圖6 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤Fe-P含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Dynamic changes of Fe-P content in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.3.6 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤O-P 的影響 由圖7可知，2016—2019 年，DYC 處理的O-P 含量顯著高于其他處理。CK 和MS 處理除2014 年外其他年份均沒(méi)有顯著性差異，且顯著低于其他3個(gè)處理；2019年O-P 含量排序?yàn)镈YC（50.54 mg/kg）>EYL（24.75 mg/kg）>HMC（21.56 mg/kg）>CK（11.56 mg/kg）>MS（10.51 mg/kg），2019 年各處理O-P 含量較基礎(chǔ)土樣O-P 含量（155.34 mg/kg）降低幅度排序?yàn)?7.46%（DYC）<84.07%（EYL）<86.12%（HMC）<92.56%（CK）<93.23%（MS）。

圖7 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤O-P含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.7 Dynamic changes of O-P content in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.4 長(zhǎng)期冬綠肥翻壓對(duì)土壤不同形態(tài)磷轉(zhuǎn)化的影響

圖8為不同冬綠肥翻壓土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的轉(zhuǎn)化量，圖9 為不同冬綠肥翻壓土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化率。由圖8 可知，Ca2-P 轉(zhuǎn)化量排序?yàn)镈YC（20.43 mg/kg）>HMC（15.25 mg/kg）>MS（14.24 mg/kg）>CK（7.71 mg/kg）>EYL（4.73 mg/kg）。由圖9 可知，DYC、HMC、MS、CK 和EYL 的Ca2-P 轉(zhuǎn)化率分別為8.20%、8.03%、4.94%、4.94%和1.85%。Ca2-P 在土壤中含量少，但有效性高容易被植物吸收利用，因此，Ca2-P含量十分重要。上述結(jié)果表明，冬油菜活化Ca2-P的效果最好。Ca8-P 轉(zhuǎn)化量排序?yàn)镋YL（49.50 mg/kg）>MS（46.60 mg/kg）>DYC（42.13 mg/kg）>HMC（37.10 mg/kg）>CK（18.63 mg/kg）。Ca8-P 轉(zhuǎn)化率排序 為 HMC （19.53%） >EYL （19.34%） >DYC（16.92%）>MS（16.18%）>CK（11.94%）。Ca8-P 和Ca2-P 均為易被作物吸收利用的無(wú)機(jī)磷形態(tài)，且土壤中Ca8-P 含量遠(yuǎn)高于Ca2-P 含量，因此，促使土壤中的磷素向Ca8-P 轉(zhuǎn)化對(duì)于提高作物對(duì)磷素的吸收同樣有效。在促使土壤中的磷素向Ca8-P 轉(zhuǎn)化方面，二月蘭長(zhǎng)期翻壓效果最好。Ca10-P 轉(zhuǎn)化量排序?yàn)镸S（160.81 mg/kg）>EYL（136.43 mg/kg）>DYC（127.59 mg/kg）>CK（105.70 mg/kg）>HMC（63.42 mg/kg）。Ca10-P 轉(zhuǎn)化率排序?yàn)镃K（67.76%）>MS（55.84%）>EYL（53.29%）>DYC（51.24%）>HMC（33.38%）。Ca10-P 一般為難溶性磷灰石，難以被作物生長(zhǎng)利用，應(yīng)盡量避免土壤中磷素向Ca10-P 轉(zhuǎn)化。在避免土壤中磷素向Ca10-P 轉(zhuǎn)化方面，黑麥草長(zhǎng)期翻壓效果最好。O-P 方面，只有CK 和DYC 處理的轉(zhuǎn)化量為正，分別為1.19、15.26 mg/kg；HMC、MS 和EYL 的轉(zhuǎn)化量分別為-15.07、-1.81、-0.70 mg/kg，對(duì)O-P 轉(zhuǎn)化均有抑制效果。DYC、CK、EYL、MS 和HMC 處理O-P 轉(zhuǎn)化率分別為6.13%、1.22%、-0.27%、-0.64%和-7.93%。O-P 為被氧化鐵膠膜包被的閉蓄態(tài)磷，短時(shí)間內(nèi)不易被植物吸收利用，應(yīng)抑制土壤中磷素向O-P 轉(zhuǎn)化。在抑制土壤中磷素向O-P 轉(zhuǎn)化方面，黑麥草長(zhǎng)期翻壓抑制效果最好。土壤中Al-P 轉(zhuǎn)化量排序?yàn)镋YL（27.35 mg/kg）>HMC（27.23 mg/kg）>MS（16.61 mg/kg）>DYC（11.64 mg/kg）>CK（7.71 mg/kg）；轉(zhuǎn)化率排序?yàn)镠MC（14.33%） >EYL （10.68%） >MS （5.77%） >CK（4.94%）>DYC（4.67%）。土壤中Fe-P 的轉(zhuǎn)化量排序?yàn)镸S（24.39 mg/kg）>EYL（22.09 mg/kg）>CK（17.43 mg/kg）>HMC（6.17 mg/kg）>DYC（6.12 mg/kg）；轉(zhuǎn)化率排序?yàn)镃K（9.89%）>EYL（8.74%）>MS（8.63%）>HMC（3.25%）>DYC（2.46%）。

圖8 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化量Fig.8 Conversion amount of various forms of inorganic phosphorus in soil under long-term overturning of different winter green manures

圖9 不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)化率Fig.9 Conversion rate of various forms of inorganic phosphorus in soil under long-term overturning of different winter green manures

2.5 不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷與玉米籽粒全磷含量相關(guān)性分析

冬綠肥長(zhǎng)期翻壓后，對(duì)各處理2019年土壤無(wú)機(jī)磷含量和玉米籽粒全磷含量進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析的結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知，玉米籽粒全磷含量與Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P、Al-P 和O-P 的相關(guān)系數(shù)分別為0.836、0.829、0.246、-0.299、0.633、0.452。其中，Ca2-P、Ca8-P 與玉米籽粒全磷含量呈極顯著正相關(guān)；Al-P 與玉米籽粒全磷含量呈顯著正相關(guān)。綜上可知，無(wú)機(jī)磷中的Ca2-P和Ca8-P為玉米主要磷源，Al-P為玉米次要磷源。

表3 玉米籽粒全磷含量與不同冬綠肥長(zhǎng)期翻壓土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的相關(guān)性Tab.3 Relationship between the total phosphorus content in corn grain and the inorganic phosphorus form in soil under long-term overturning of different winter green manures

3 結(jié)論與討論

本研究中的供試土壤pH 值為8.28，為堿性土。全磷含量為0.59 g/kg，有效磷含量為9.70 mg/kg。表明供試土壤磷容量、供磷強(qiáng)度都很低。因此，應(yīng)以擴(kuò)大土壤磷庫(kù)、提高土壤供應(yīng)能力為目標(biāo)，采取綠肥與化肥相結(jié)合的措施，提高化學(xué)磷肥利用率。冬綠肥翻壓能顯著提高無(wú)機(jī)磷總量及磷素有效性，可能原因：一是冬綠肥自身生物量較大，其腐解會(huì)使土壤中有機(jī)質(zhì)含量提高，而有機(jī)質(zhì)對(duì)無(wú)機(jī)磷的有效性有協(xié)同作用[22]；二是綠肥根系生長(zhǎng)及其自身腐解過(guò)程中均會(huì)釋放有機(jī)酸性物質(zhì)，促使土壤中利用率低的磷溶解；三是綠肥作為土壤外源有機(jī)物可以改善土壤微生物狀況，提高堿性磷酸酶活性，從而在翻壓期間增加并維持土壤磷素有效性[23]，并且長(zhǎng)期輪作與施肥可以改變土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的含量[24]。本研究土壤中磷素組成以無(wú)機(jī)磷為主，無(wú)機(jī)磷的組成又以Ca-P 占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，并表現(xiàn)為Ca10-P>Ca8-P>Ca2-P。蘇冰瑩等[25]在長(zhǎng)期化肥與秸稈混合施用的研究中發(fā)現(xiàn)，Ca2-P、Al-P、Fe-P 的含量顯著增加，且Ca2-P 的含量增加最多。此外，有長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤中無(wú)機(jī)磷總量的增加，主要來(lái)自Ca-P、Al-P、Fe-P 的累積[26]；并且在石灰性土壤中，增加的磷素為無(wú)機(jī)磷，主要為有效磷源Ca2-P 及緩效磷源Ca8-P[27‐28]，其次為Al-P、Fe-P，再次為O-P[29]。本研究中，土壤磷素組成以無(wú)機(jī)磷為主，占比達(dá)90%以上，各形態(tài)無(wú)機(jī)磷含量排序整體上表現(xiàn)為Ca10-P>Ca8-P>Al-P>Fe-P>O-P>Ca2-P。長(zhǎng)期冬綠肥翻壓后，冬綠肥翻壓各處理2019 年各形態(tài)無(wú)機(jī)磷較2012年基礎(chǔ)土樣增加的倍數(shù)或增幅為，Ca2-P：1.13～3.12 倍；Ca8-P：10.49～11.61 倍；Ca10-P：41.44%～78.81%；Al-P：34.34%～58.48%；Fe-P：-51.59%～30.19%；O-P：-93.23%～-67.46%。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期冬綠肥翻壓后，土壤中無(wú)機(jī)磷各形態(tài)的含量都發(fā)生了變化。Ca2-P 轉(zhuǎn)化量為4.73～20.43 mg/kg；Ca8-P 轉(zhuǎn)化量為37.10～49.50 mg/kg；Ca10-P 轉(zhuǎn)化量為63.42～160.81 mg/kg；Al-P 轉(zhuǎn)化量為11.64～27.35 mg/kg；Fe-P 轉(zhuǎn)化量為6.12～24.39 mg/kg；O-P 轉(zhuǎn)化量為-15.07～15.26 mg/kg。

2019 年玉米籽粒全磷含量與不同冬綠肥翻壓土壤的各形態(tài)無(wú)機(jī)磷相關(guān)系數(shù)大小依次為Ca2-P（0.836**）>Ca8-P（0.829**）>Al-P（0.633*）>O-P（0.452）>Ca10-P（0.246）>Fe-P（-0.299）。Ca2-P 和Ca8-P 為玉米吸磷的主要來(lái)源，與較多研究結(jié)果[20‐25]基本一致。土壤有效磷含量與植物對(duì)磷的吸收量之間顯著相關(guān)，石灰性土壤中不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷的有效性為Ca2-P>Fe-P、Ca8-P>Al-P，對(duì)油菜磷吸收的貢獻(xiàn)表現(xiàn)為Ca2-P、Ca8-P>Al-P>Fe-P[30‐31]。Ca2-P和Ca8-P 與玉米籽粒全磷含量的相關(guān)性最高，Ca10-P、Fe-P 和O-P 與玉米籽粒全磷含量的直接相關(guān)系數(shù)均較低，有些甚至為負(fù)作用，推測(cè)這些形態(tài)的磷對(duì)玉米吸磷的貢獻(xiàn)是間接的。玉米的主要磷源是Ca2-P 和Ca8-P，而含量最多的Ca10-P 不易被玉米吸收利用。本研究中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期冬綠肥翻壓處理，土壤Ca2-P 轉(zhuǎn)化率為1.85%～8.20%；Ca8-P 轉(zhuǎn)化率為16.18%～19.53%。Ca2-P 和Ca8-P 作為玉米主要利用的磷源，冬綠肥促使土壤中磷素向Ca2-P和Ca8-P轉(zhuǎn)化，含量顯著提高，有效提升土壤磷素有效性。本研究中HMC、MS 和EYL 處理的O-P 轉(zhuǎn)化量分別為-15.07、-1.81、-0.70 mg/kg。O-P 短時(shí)間內(nèi)不易被植物吸收利用。冬綠肥翻壓后能提高土壤Ca2-P和Ca8-P 含量，防止Ca10-P 和O-P 固定，提高磷肥利用率。整體上看，本研究中，減輕土壤中磷素固定、促使磷素向Ca2-P轉(zhuǎn)化效果較好的是HMC處理。

對(duì)于提高土壤無(wú)機(jī)磷有效性方面，主要可以從3個(gè)角度著手，一提升土壤無(wú)機(jī)磷總量，二提高土壤主要磷含量，三抑制土壤磷素固定。長(zhǎng)期冬綠肥翻壓后，無(wú)機(jī)磷總量最高的為MS處理（902.13 mg/kg），較基礎(chǔ)土樣增幅達(dá)51.91%。對(duì)于提高主要磷含量方面，DYC 處理的Ca2-P 含量（40.71 mg/kg）最高，轉(zhuǎn)化率為8.20%；MS的Ca8-P含量（169.41 mg/kg）最高，轉(zhuǎn)化率為16.18%。對(duì)于抑制土壤磷素固定方面，HMC 處理（-15.07 mg/kg）最好，轉(zhuǎn)化率為-7.93%，并且HMC處理的Al-P含量（60.08 mg/kg）最高。