添加紫云英對(duì)稻田土壤顆粒吸附磷酸鹽的影響

章 文，王 慧，李 敏，程文龍，卜容燕，唐 杉，韓 上，武 際*，朱 林，余慶柱

（1 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院, 安徽合肥 230036;；2 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所 / 養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 安徽合肥 230031；3 安徽省桐城市呂亭鎮(zhèn)農(nóng)技站, 安徽桐城 231402）

磷素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，植物主要從土壤磷庫(kù)和磷肥中獲取磷素[1]。由于土壤對(duì)磷有強(qiáng)烈的吸附固定作用，磷肥施入土壤后，很容易被土壤顆粒表面或土壤中的鐵鋁氧化物等吸附轉(zhuǎn)化成作物難以吸收的難溶性磷酸鹽，導(dǎo)致磷肥當(dāng)季利用率降低[2]，因此如何提高磷肥當(dāng)季利用率和土壤磷素有效性一直是磷素研究的熱點(diǎn)。磷素的界面反應(yīng)在一定程度上影響著磷的地球化學(xué)行為和生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)率，其在土壤礦物表面的吸附、解吸和沉淀等界面反應(yīng)影響和決定著磷的形態(tài)、遷移以及循環(huán)過(guò)程，受土壤pH、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)酸、施肥水平、土壤質(zhì)地、土壤礦物類型等多種因素的影響[3-7]。

紫云英是我國(guó)南方稻田主要的冬季豆科綠肥，具有固碳固氮、活化土壤養(yǎng)分、增加土壤有機(jī)質(zhì)和改善土壤環(huán)境等作用，對(duì)提高水稻產(chǎn)量、維持水稻可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)農(nóng)田生物多樣性具有重要意義[8]。豆科作物的根系分泌物能夠提高土壤磷素有效性，促進(jìn)植物活化吸收難溶性磷酸鹽的能力[9]。研究認(rèn)為綠肥影響土壤磷素吸附-解吸主要是由綠肥翻壓腐解產(chǎn)生的可溶性有機(jī)物引起[10]，綠肥翻壓還田后的腐解過(guò)程會(huì)向土壤中釋放有機(jī)酸及陰離子，增強(qiáng)與磷素的競(jìng)爭(zhēng)吸附，降低土壤對(duì)磷素的固持[11]。同時(shí)紫云英根系分泌的有機(jī)酸對(duì)土壤難溶性磷素的活化有很好的促進(jìn)作用，提高土壤磷素有效性[12-14]。一方面有機(jī)酸分子可與礦物表面的配位基發(fā)生交換反應(yīng)，進(jìn)而增加磷等陰離子養(yǎng)分的植物有效性[15]，另一方面，有機(jī)酸通過(guò)與磷酸根離子競(jìng)爭(zhēng)吸附點(diǎn)位而降低土壤對(duì)磷的吸附固定，促進(jìn)磷的解吸增加磷的有效性[5]。紫云英翻壓還田通過(guò)提高參與磷轉(zhuǎn)化的酶活性、增加土壤微生物數(shù)量等改善土壤磷素養(yǎng)分狀況，顯著提升土壤有效磷含量[16]。紫云英根部具有聚磷能力，作為綠肥還田，再經(jīng)過(guò)腐解、積累，增加了磷素的投入量，土壤磷總量提高，紫云英根系分泌的磷酸酶，能夠促進(jìn)土壤潛在磷的生物轉(zhuǎn)化，通過(guò)提高土壤中磷的解吸速率的方式，從而減少了土壤對(duì)磷的吸附固定[17]，并且在紫云英翻壓初期向土壤釋放較多的質(zhì)子，促進(jìn)鐵磷和鋁磷等含磷礦物的溶解，從而有利于磷素的釋放[18]。

我們從不同粒級(jí)土壤顆粒對(duì)外源帶入的磷素的吸附能力角度，研究紫云英添加下影響磷素吸附特征的肥力因子，旨在為紫云英翻壓還田土壤磷素管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自安徽省桐城市未種植過(guò)紫云英的稻田，該土壤含有機(jī)質(zhì)25.07 g/kg、全氮1.27 g/kg、全磷0.37 g/kg、有效磷19.50 mg/kg、速效鉀165 mg/kg、pH為5.47。紫云英采集于安徽省桐城市，其全碳、全氮、全磷、全鉀含量(干重)分別為462.60 g/kg、27.18 g/kg、3.28 g/kg、18.75 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用土培試驗(yàn)，設(shè)置0、15000、22500和30000 kg/hm2共4個(gè)紫云英添加量，分別為CMV0、CMV1、CMV2和CMV3。將采集的土壤風(fēng)干捶碎后，稱取1400 g與不等量的紫云英鮮樣進(jìn)行充分混合，然后裝入高20 cm、直徑15 cm圓形塑料桶進(jìn)行土培試驗(yàn)，其中紫云英鮮樣剪成1～2 cm長(zhǎng)度。土培試驗(yàn)全程保持淹水狀態(tài)，淹水深度約為1 cm，每隔3天通過(guò)稱重法補(bǔ)充水量。在土培時(shí)間30天采集土壤樣品，每個(gè)處理重復(fù)3次。土培結(jié)束后取出全部土壤樣品，風(fēng)干，一部分分別過(guò)0.85 mm和0.15 mm篩，用于測(cè)定土壤基本養(yǎng)分含量；另一部分過(guò)0.25 mm篩，用于土壤顆粒提取。

1.3 土壤顆粒分級(jí)與性質(zhì)測(cè)定

1.3.1 土壤顆粒分級(jí) 通過(guò)濕篩法將土壤顆粒進(jìn)行分級(jí)。具體如下：首先過(guò)48 μm孔徑濕篩，分離出粒徑為48～250 μm的細(xì)砂粒。48 μm粒徑以下部分采用沉降法，根據(jù)Stokes定律計(jì)算沉降時(shí)間，用虹吸管反復(fù)吸取土壤溶液上層粒徑＜2 μm的粘粒，加入0.5 mol/L CaCl2對(duì)粘粒進(jìn)行絮凝[19]。然后用去離子水和95%酒精進(jìn)行清洗，直至AgNO3檢測(cè)無(wú)Cl-存在。大燒杯底部所沉降顆粒為粒徑2～48 μm的粉粒。以上3種土壤顆粒洗凈放置于40℃烘箱烘干，即得到細(xì)砂粒 (48～250 μm)、粉粒 (2～48 μm)和粘粒 (＜2 μm)。

1.3.2 土壤顆粒性質(zhì)測(cè)定 土壤顆?；纠砘笜?biāo)的測(cè)定采用常規(guī)分析方法[20]。土壤顆粒比表面積采用氮?dú)馕椒ā缺砻娣e測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。

1.4 吸附試驗(yàn)

1.4.1 等溫吸附 在50 mL離心管中加入10 mL濃度為8 g/L土壤懸浮液，隨后加入一定量的磷酸鹽溶液(KH2PO4)，使磷酸鹽的最終濃度分別為0、2、5、10、20、50、80、100、200 μmol/L，總反應(yīng)體積為20 mL，不足部分用背景電解質(zhì)溶液補(bǔ)充，反應(yīng)水土比4∶1，背景電解質(zhì)濃度為0.01 mol/L KNO3。用0.01 mol/L KOH和0.01 mol/L KNO3調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH為5.50。該體系在25℃恒溫?fù)u床上震蕩24 h，轉(zhuǎn)速180 r/min。反應(yīng)結(jié)束后在8000 r/min條件下離心10 min，用0.45 μm微孔濾膜抽濾，獲取上清液，采用鉬銻抗分光光度法(λ=880 nm)測(cè)定上清液中磷濃度。根據(jù)吸附反應(yīng)前后溶液中磷的濃度差，計(jì)算磷的吸附量。

1.4.2 動(dòng)力學(xué)吸附 配制50 μmol/L的磷溶液(KH2PO4) 400 mL，使得其水土比4∶1，離子背景濃度 0.01 mol/L KNO3。分別于 10、20、30、60、90、120、150、180、240、360、540、720、1440 min，吸取10 mL混合液于50 mL離心管，立即在8000 min的條件下離心10 min。用0.01 mol/L KOH和0.01 mol/L KNO3調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH為5.50。用0.45 μm微孔濾膜抽濾獲取上清液，采用鉬銻抗分光光度法(λ=880 nm)測(cè)定上清液中磷濃度。磷的吸附量計(jì)算如上。

1.5 數(shù)據(jù)處理

1.5.1 等溫吸附 磷吸附試驗(yàn)擬合方程應(yīng)用修正后的Langmuir方程：

式中，Qe為磷在供試土壤表面的平衡吸附量 (μmol/g)；Qm為磷在供試土壤顆粒表面的理論最大吸附量(μmol/g)；Ceq為平衡吸附上清液中的磷濃度 (μmol/L)；NAP為土壤本底吸磷量 (μmol/g)；KL為供試土壤對(duì)磷的吸附力常數(shù)，反映結(jié)合鍵能的大小。EPC0為該擬合方程與X軸的截距，表示供試土壤既不吸附也不向溶液中解吸磷時(shí)水土界面的磷臨界濃度；Kp為磷在土壤的分離系數(shù)，表示土壤對(duì)磷的親和力的大小。

1.5.2 動(dòng)力學(xué)吸附 本試驗(yàn)采用二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。方程如下：

式中，Qt為t時(shí)刻土壤對(duì)磷的吸附量(μmol/g)；t為反應(yīng)時(shí)間 (min)；Qe為平衡吸附量 (μmol/g)；k2為吸附速率常數(shù)；H=k2Qe2，為初始吸附速率。

1.5.3 數(shù)據(jù)分析 本試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Office 2003軟件進(jìn)行處理，用SPSS 26.0進(jìn)行差異顯著性分析檢驗(yàn)[Ducan (D)，P＜0.05]和Pearson相關(guān)分析，運(yùn)用Origin 2017軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紫云英添加量下土壤顆粒表面磷的等溫吸附

從磷酸鹽在不同粒徑土壤顆粒表面的等溫吸附曲線(圖1)可以看出，磷酸鹽的吸附量隨著平衡液磷濃度的增加先快速增加后緩慢上升，呈“L”型，用Langmuir方程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，均獲得較好的擬合結(jié)果 (R2＞0.89，P＜0.01)，擬合參數(shù)見表1。

圖1 添加紫云英(CMV)下土壤顆粒對(duì)磷的等溫吸附曲線Fig.1 Isothermal adsorption curves of phosphorus on soil particles with the addition of CMV

從表1可以看出，在砂粒中，添加紫云英處理的最大吸附量(Qm)值、土壤本底吸磷量(NAP)值、吸附力常數(shù)(KL)值、磷臨界濃度(EPC0)值和分離系數(shù)(Kp)值分別比CMV0提高了4.02%～46.81%、18.82%～40.91%、3.15%～58.71%、1.86%～26.03%和2.74%～38.36%。其中CMV2處理的Qm、KL、EPC0、NAP分別比CMV0處理提高了46.81%、45.86%、26.03%和28.27%。CMV2處理Qm和EPC0值最大，比CMV0、CMV1和CMV3處理分別提高了8.99%～46.81%和8.58%～26.03%；CMV1處理的Kp最大，為2.02。在粉粒中，添加紫云英處理的Qm值、NAP值、KL值、EPC0值和Kp值分別比CMV0提高1.24%～52.81%、116.77%～210.78%、29.55%～69.05%、93.62%～141.28%和11.97%～28.87%。其中CMV3處理的Qm、KL、EPC0、NAP分別比CMV0處理提高了33.61%、69.05%、124.68%和171.26%，此外，CMV2處理EPC0、NAP和Kp值均最大。在粘粒中，添加紫云英處理的Qm值、NAP值、KL值和EPC0值分別比CMV0提高4.04%～9.63%、1.86%～18.85%、24.45%～91.78%和32.92%～52.17%。其中CMV2處理的Qm、KL、EPC0、NAP值分別比CMV0處理提高了9.48%、51.95%、44.10%和18.85%，其中CMV2處理的NAP最大；Kp則隨著紫云英添加量的增加而降低。因此紫云英添加提高了砂粒和粉粒對(duì)磷的吸附量、吸附強(qiáng)度以及對(duì)磷素的親和力；增加了粘粒對(duì)磷的吸附量和吸附強(qiáng)度，但降低對(duì)磷的分離系數(shù)。

表1 添加紫云英(CMV)下土壤顆粒對(duì)磷的等溫吸附擬合參數(shù)Table 1 The Langmuir fitting parameters of phosphate adsorption on soil particles with the addition of CMV

不同粒徑土壤顆粒之間相比較，Qm、NAP、Kp均在粘粒中達(dá)到最大值，按大小排列為粘粒＞砂粒＞粉粒。KL和EPC0在砂粒中最大，按大小排列為砂粒＞粉粒＞粘粒。

2.2 不同紫云英添加量下土壤顆粒表面磷的動(dòng)力學(xué)吸附

將磷酸鹽在不同粒徑土壤顆粒表面動(dòng)力學(xué)吸附數(shù)據(jù)用二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合，均獲得較好的擬合結(jié)果(R2＞0.99，P＜0.01) (圖2和表2)。在砂粒中，紫云英添加提高了平衡吸附量(Qe)、初始吸附速率(H)和吸附速率常數(shù)(k2)，分別增加了2.43%～5.02%、5.26%～76.69%和5.31%～91.54%；其中H和k2均在CMV2最大。在粉粒中，添加紫云英提高了Qe、H和k2值，分別提高了2.39%～14.68%、1.57%～24.40%和7.98%～35.69%，其中H和k2值也均在CMV2最大。在粘粒中，添加紫云英提高了Qe、H和k2值，分別增加1.09%～9.30%、25.77%～98.20%和25.74%～111.15%；其中CMV2處理的H和k2值最大。由上可知，添加紫云英提高了各粒徑土壤顆粒對(duì)磷的初始吸附速率(H)和吸附速率常數(shù)(k2)，其中CMV2處理的H值和k2最高；添加紫云英對(duì)粘粒的H值和k2值增加幅度最高。

表2 添加紫云英(CMV)下不同粒徑土壤顆粒表面磷的二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附參數(shù)Table 2 The secondary kinetic adsorption parameters of phosphorus on soil particles under different CMV addition

圖2 添加紫云英(CMV)下土壤顆粒對(duì)磷的動(dòng)力學(xué)吸附Fig.2 The kinetic adsorption of phosphorus on soil particles under different CMV addition

不同粒徑之間相比較，Qe按大小排列為粘粒＞砂粒＞粉粒；H值的大小順序依次為砂粒＞粘粒＞粉粒；k2值大小順序依次為砂粒＞粉粒＞粘粒。

2.3 不同紫云英添加量下土壤顆粒中的養(yǎng)分含量與比表面積

表3表明，相同粒徑下，添加紫云英3個(gè)處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于不添加紫云英處理(CMV0)，處理中砂粒、粉粒和粘粒中CMV1、CMV2和CMV3處理有機(jī)質(zhì)含量比CMV0處理分別增加了33.42%～81.04%、13.43%～20.37%和1.43%～10.36%，在砂粒中添加紫云英下土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅最高。對(duì)于全氮含量，在砂粒和粘粒中，CMV1、CMV2和CMV3處理比CMV0分別顯著增加了4.83%～15.17%、1.56%～7.55%；但在粉粒中各處理土壤全氮含量差異不明顯。添加紫云英也顯著提高了砂粒、粉粒和粘粒中全磷含量，其中在砂粒中全磷提高幅度最高，CMV1、CMV2和CMV3處理全磷含量比CMV0增加了45.45%～51.52%；但在砂粒CMV1、CMV2和CMV3處理之間土壤全磷含量差異不明顯。添加紫云英也顯著提高了砂粒、粉粒和粘粒中有效磷含量，砂粒的有效磷提高幅度最高，為40.76%～60.70%；同時(shí)在粉粒和粘粒中CMV2處理有效磷含量分別比CMV0處理提高了52.20%和12.70%，均達(dá)到顯著性差異(P＜0.05)；對(duì)比不同紫云英添加量之間，在各粒級(jí)中CMV2處理土壤有效磷含量均為最高，在砂粒和粉粒中CMV2處理明顯高于其他處理，達(dá)到顯著性差異。綜上，添加紫云英處理均顯著提高了砂粒、粉粒和粘粒中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和有效磷含量，其中添加紫云英在砂粒中土壤各養(yǎng)分含量提升幅度最大。土壤各養(yǎng)分含量大小依次排列為粘粒＞砂粒＞粉粒。

表3 添加紫云英(CMV)下土壤顆粒養(yǎng)分含量與比表面積Table 3 The nutrient content and specific surface area (SSA) of soil particles as affected by CMV addition

對(duì)比土壤顆粒比表面積(SSA)，添加紫云英3個(gè)處理顯著增加了粉粒的SSA值，但明顯降低了砂粒和粘粒的SSA值。對(duì)比不同粒徑，粘粒的土壤比表面積最大，土壤顆粒比表面積大小依次為粘粒＞砂粒＞粉粒。

2.4 土壤理化性質(zhì)和比表面積與等溫吸附參數(shù)的相關(guān)關(guān)系

將等溫吸附參數(shù)與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析(表4)表明，砂粒中的Qm與土壤有效磷含量顯著相關(guān)(P＜0.05)；NAP與土壤全磷含量和比表面呈極顯著相關(guān)(P＜0.01)；EPC0與土壤全氮和有效磷含量顯著相關(guān)(P＜0.05)。在粉粒中，Qm與土壤全磷含量顯著相關(guān)；NAP與土壤有機(jī)質(zhì)和全磷含量極顯著相關(guān)(P＜0.01)，與土壤有效磷含量顯著相關(guān)；EPC0與土壤有機(jī)質(zhì)、全磷含量極顯著相關(guān)(P＜0.01)，與土壤有效磷含量顯著相關(guān)；KL與土壤全磷含量顯著相關(guān)；Kp與土壤有機(jī)質(zhì)、全磷和有效磷含量極顯著相關(guān)。在粘粒中，Qm與土壤全磷和有效磷含量極顯著相關(guān)(P＜0.01)；EPC0與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量和比表面積極顯著相關(guān)；Kp與土壤顆粒有機(jī)質(zhì)、全氮含量和比表面積呈極顯著相關(guān)(P＜0.01)。

3 討論

在本試驗(yàn)中，添加紫云英顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和有效磷含量。大量研究證明紫云英腐解速率對(duì)土壤肥力具有重要影響。由于紫云英中可溶性及易分解有機(jī)物質(zhì)豐富，為土壤微生物提供大量的碳源和養(yǎng)分，致使前期腐解較快[21]。宋莉等[22]發(fā)現(xiàn)，紫云英腐解總的特征是前期快、后期慢，主要集中在前30天，腐解達(dá)到總腐解量的90%。稻田翻壓紫云英通過(guò)提高參與碳、氮、磷等養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的酶活性，增加相關(guān)微生物量，提高土壤活性有機(jī)碳含量和碳轉(zhuǎn)化酶活性，進(jìn)而培育土壤碳庫(kù)和氮庫(kù)，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮具有顯著提升作用，改善土壤速效養(yǎng)分；同時(shí)降低了土壤容重，增加土壤孔隙度和毛管孔隙度，提高了粒徑＞2 mm土壤團(tuán)聚體的比例和土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[8,23-25]，改善土壤肥力。

土壤肥力特征是影響土壤吸附磷的重要因素，在本試驗(yàn)中通過(guò)相關(guān)關(guān)系分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效磷均與土壤磷吸附參數(shù)呈現(xiàn)顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系(表4)。土壤有機(jī)質(zhì)是影響磷素行為的重要因素之一。研究認(rèn)為有機(jī)質(zhì)對(duì)磷的吸附具有雙重作用[26]：一方面土壤有機(jī)質(zhì)在磷的吸附過(guò)程中與土壤中陰離子結(jié)合，增加與磷的礦物吸附位點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)；另一方面土壤有機(jī)質(zhì)與鐵鋁螯合形成陽(yáng)離子橋，增加磷吸附位點(diǎn)，從而提高土壤吸附固定磷能力[27-29]。本試驗(yàn)中添加紫云英處理顯著提高砂粒、粉粒和粘粒中有機(jī)質(zhì)含量，而添加紫云英后的砂粒、粉粒和粘粒中磷素的吸附量(Qm)也分別提高4.02%～46.81%、1.24%～52.81%和4.04%～9.63%，且有機(jī)質(zhì)與NAP (粉粒)、Kp(粉粒)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，因此紫云英添加到土壤后在腐解過(guò)程中產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，在提高土壤有機(jī)質(zhì)的同時(shí)，也可能溶解了土壤中的結(jié)晶態(tài)鐵鋁，提高土壤鐵鋁等氧化物的活性[18]，增加土壤顆粒中磷素吸附位點(diǎn)和對(duì)磷素的吸附強(qiáng)度，提高土壤顆粒對(duì)磷的吸附量(Qm)、本底吸磷量(NAP)和土壤顆粒對(duì)磷的親和力(Kp)。Fan等[30]和Pizzeghello 等[31]在南方泥田土和紅壤中施入有機(jī)肥也顯著增加磷的最大吸附量。因此添加紫云英通過(guò)提高土壤顆粒中有機(jī)質(zhì)含量，大幅增加土壤顆粒對(duì)磷素的吸附能力。

表4 土壤養(yǎng)分含量與等溫吸附參數(shù)的相關(guān)性Table 4 Correlation between soil nutrient content and isothermal adsorption parameters

土壤有效磷以及全磷常用作衡量土壤供磷能力和評(píng)估磷素流失風(fēng)險(xiǎn)的主要指標(biāo)[1]。在本試驗(yàn)中土壤全磷和有效磷含量與Qm、NAP、EPC0、KL和Kp均達(dá)到顯著相關(guān)關(guān)系，特別是土壤有效磷分別與Qm、NAP以及EPC0之間呈現(xiàn)出顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系(表4)。添加紫云英通過(guò)活化土壤中難溶態(tài)磷的含量以及自身磷素釋放入土壤中，增加磷素吸附的“源”[32]。這與張海濤等[33]的磷肥施用或土壤磷水平的增加，土壤最大吸磷量(Qm)呈降低趨勢(shì)研究結(jié)果相反。這主要可能由于本試驗(yàn)中砂粒和粉粒中全磷(＜0.50 g/kg)與有效磷 (＜36.27 mg/kg)均較低，低濃度磷土壤顆粒對(duì)磷的吸附固定能力較強(qiáng)，從而土壤顆粒中全磷和有效磷含量增加，提高土壤顆粒吸附磷的“源”；但磷“源”增加的絕對(duì)值較低，不足以提高磷素的流失風(fēng)險(xiǎn)。而在粘粒中，Qm和顆粒中全磷和有效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系，NAP和KL也都與有效磷呈正相關(guān)關(guān)系，這可能與粘粒中鐵鋁氧化物、鈣鎂含量及表面電化學(xué)性質(zhì)等相關(guān)。

土壤顆粒的比表面積也影響著土壤磷素吸附行為，隨著土壤顆粒粒徑減小，比表面積增大，顆粒表面提供的有效吸附位點(diǎn)增多，提高土壤顆粒對(duì)磷的吸附量[34]。本試驗(yàn)在砂粒中，土壤比表面積與NAP值呈極顯著負(fù)相關(guān)；在粘粒中與EPC0值、Kp值分別呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系和正相關(guān)關(guān)系，這表明磷素在土壤顆粒表面的吸附，是多因素綜合影響的結(jié)果。同時(shí)也看到，在砂粒和粘粒中，紫云英添加降低了這兩個(gè)粒徑土壤顆粒的比表面積，這可能由于過(guò)量地添加紫云英大幅提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤顆粒之間的凝聚，甚至這些有機(jī)物質(zhì)包被在土壤顆粒表面[35]，降低了土壤顆粒的比表面，這與王瓊等[36]在黑土上的研究結(jié)果一致。

土壤顆粒類型也是影響磷素吸附的重要因素，粘粒對(duì)磷的吸附量和吸附能力要高于粉粒和砂粒[30,36-37]。在本試驗(yàn)中添加紫云英提高了砂粒和粉粒對(duì)磷素的Qm和KL值，但對(duì)粘粒的Qm和KL值影響較小，也即添加紫云英可以提高砂粒和粉粒對(duì)磷的吸持，特別在含砂粒和粉粒較多的土壤中添加紫云英可以提高土壤顆粒對(duì)磷的吸持。本研究中，添加紫云英在顯著提高土壤各養(yǎng)分含量的同時(shí)，還提高了不同顆粒粒徑對(duì)磷的吸附量、吸附強(qiáng)度和吸附速率。但應(yīng)當(dāng)注意的是，在砂粒和粘粒中，CMV3處理的磷素最大理論吸附量Qm值和NAP值都要低于CMV2處理，也即CMV2處理各土壤顆粒粒徑的磷素吸附量和吸附強(qiáng)度達(dá)到最高，而在粉粒中，CMV3處理的磷素最大理論吸附量Qm值和KL值最高，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要結(jié)合土壤質(zhì)地控制好紫云英的添加量。綜上，添加適量的紫云英不僅可以提高磷的生物有效性，還可以提高土壤各種粒徑顆粒對(duì)磷的吸持能力，是稻田土壤磷素科學(xué)管理的有效途徑。

4 結(jié)論

添加紫云英可顯著提高不同粒徑土壤顆粒中的養(yǎng)分含量，以砂粒中的提升幅度最大，其中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、有效磷含量提高幅度分別達(dá)81.04%、15.17%、51.52%和60.70%。

添加紫云英有效提高不同粒徑土壤顆粒對(duì)磷的最大理論吸附量(Qm)、土壤本底吸磷量(NAP)和吸附強(qiáng)度(KL)，砂粒中磷的Qm可提高46.81%，粉粒中磷的吸附強(qiáng)度(KL)、土壤磷臨界濃度(EPC0)和土壤本底吸磷量(NAP)，可分別提高69.05%、124.68%和171.26%。各粒徑下，等溫吸附參數(shù)與土壤各養(yǎng)分含量分別呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系。

不同紫云英添加量下，土壤顆粒對(duì)磷的動(dòng)力學(xué)吸附過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程模型。各粒徑下，添加紫云英可以有效提高初始吸附速率(H)和吸附速率常數(shù)(k2)。在粘粒中，相較于不添加紫云英處理，H和k2分別提高了98.20%和111.15%。