長期不同施肥模式黑土有效磷與磷盈虧響應(yīng)關(guān)系差異的機理.pdf

1、磷是植物生長必需的營養(yǎng)元素之一，它參與植物體內(nèi)的多種生理過程。植物能夠直接吸收利用的是土壤磷庫中的有效磷，因此有效磷是衡量土壤供磷能力、決定作物產(chǎn)量、評估磷素流失風(fēng)險方面至關(guān)重要的肥力指標(biāo)。對農(nóng)田土壤有效磷水平的合理調(diào)控不僅具有農(nóng)學(xué)與環(huán)境學(xué)的雙重意義，還可以從土壤肥力角度預(yù)測未來的磷肥施用量。磷盈虧（土壤的磷素投入量減去磷素輸出量）是決定土壤有效磷水平的重要因素，有效磷對磷盈虧的響應(yīng)是預(yù)測磷肥施用量最重要的參數(shù)。本研究選取了我國東北地區(qū)

2、長期施肥的土壤—公主嶺黑土（玉米連作）為研究對象，并結(jié)合哈爾濱黑土（小麥-大豆-玉米輪作）的數(shù)據(jù)進行分析。施肥模式包括完全不施肥（CK）、僅施氮肥（N）、施氮鉀肥（NK）、施氮磷肥（NP）、施氮磷鉀肥（NPK）與氮磷鉀肥配施有機肥（NPKM）。通過對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析得到了長期不同施肥模式下黑土有效磷、磷盈虧的演變規(guī)律，以及有效磷對磷盈虧的響應(yīng)關(guān)系（有效磷效率）；通過歷史數(shù)據(jù)分析結(jié)合化學(xué)分析手段，從土壤理化性質(zhì)（pH值與有機質(zhì)）、磷素吸

3、附解吸特性、磷形態(tài)特征三個方面探索了不同施肥模式黑土有效磷效率差異的機理；并確定了長期不同施肥模式下黑土磷素的轉(zhuǎn)化特征。研究結(jié)果如下：
　　1．21年不施磷肥，公主嶺黑土有效磷含量隨年份顯著下降，而施磷肥處理則隨年份顯著上升。其中，不施磷肥的CK、N和NK處理有效磷濃度的年下降率分別為0.34、0.29和0.29 mg/(kg a)（P＜0.01）；施用磷肥時，有效磷的年上升率為：NPKM＞NPK＞NP，三者的年上升率分別為：8.

4、16、1.24和1.15 mg/(kg a)（P＜0.01）。21年無磷肥施入，公主嶺黑土CK、N和NK處理磷素耗竭量分別為336、676與773 kg/ha；施用化學(xué)磷肥NP與NPK處理磷素收支基本平衡，略有虧缺，虧缺量分別為55與91 kg/ha；NPKM處理土壤磷素為累積狀態(tài)，共盈余844 kg/ha的磷。黑土有效磷變化量與磷盈虧量呈顯著的直線正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。黑土每耗竭100 kg P/ha，CK、N、NK處理的有效磷

5、分別降低2.14、0.74和0.70 mg/kg（有效磷效率）；黑土每累積100 kg/ha磷， NPKM的有效磷增加19.63 mg/kg。將土壤每虧缺或盈余100kg P/ha時有效磷的消長量稱為有效磷效率（mg/kg）。CK處理的有效磷效率與N與NK達到顯著差異（P＜0.05）， NPKM與前三者均達到極顯著差異（P＜0.01）。
　　2．不同施肥模式的土壤性質(zhì)、磷素吸附解吸特性和磷形態(tài)特征對有效磷效率的影響機理：
　

6、?。?）長期不同施肥模式改變了黑土的pH值與有機質(zhì)含量，從而改變了有效磷效率。長期投入氮肥的處理（N、NK、NP、NPK）公主嶺黑土 pH值較不施用任何肥料的處理（CK）顯著降低0.53、0.95、0.95和1.08；有機肥配施磷肥顯著提高了公主嶺黑土的有機質(zhì)水平，比CK與NK處理均高出10 g/kg。pH值的降低和有機質(zhì)水平的提升，促進了難溶性磷向有效磷的轉(zhuǎn)化。土壤有機質(zhì)每提升1 g/kg，有效磷效率提高2.15 mg/kg。

7、　?。?）長期不同施肥模式改變了黑土磷的吸附解吸特性，是各處理有效磷效率差異的原因之一。施用化學(xué)磷肥（NPK）尤其是化學(xué)磷肥配施有機肥（NPKM）的處理土壤磷素解吸量（Readily desorbable phosphorus，RDP）大、吸附飽和度（Degree of phosphorus saturation，DPS）高，最大吸磷量（Qm）、吸附能常數(shù)（K）與磷緩沖容量（Max buffer capacity，MBC）小。NPK處理

8、的RDP比CK與NK分別提高了9倍和3倍，NPKM比NPK顯著高出761％；施化學(xué)磷肥顯著提高了DPS值，NPK處理的DPS是CK與NK處理的23和22倍，NPKM處理的DPS較NPK處理顯著提高381%；CK、NK和NPK的K值顯著高于NPKM，分別比CK、NK和NPK處理高3倍，3倍與4倍；NPK與NPKM的Qm較NK處理分別顯著降低了48%和52%。也就是說，有機無機配施，顯著減少量膠體吸附磷酸根的位點（Qm），降低了膠體對磷酸根

9、的親和力（K），增加了易溶性磷的含量（RDP），因此，其有效率效率較CK與NK處理高。
　　（3）通過Tiessen連續(xù)浸提法對黑土磷素進行分級，發(fā)現(xiàn)長期不同施肥模式改變了土壤各形態(tài)磷的含量，是各處理有效磷效率差異的另一原因。Resin-P、NaHCO3-Pi與NaOH-Pi，其與有效磷效率的相關(guān)性分別為0.97（P＜0.01）、0.95（P＜0.01）、(r=0.95, P＜0.01)，即活性越高的無機磷對有效磷效率的貢獻最大。

10、而與不施磷肥的處理相比，磷肥的施入提高了活性磷（Resin-P+NaHCO3-Pi+NaHCO3-Po）占全磷的比例，NPKM處理的活性磷比例較CK與NK分別高出19%與16%，因此NPKM處理的有效磷效率較高。
　　3．長期不同施肥模式影響了黑土磷形態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。長期不施磷肥，黑土活性磷占全磷的比例逐漸減小。與1990年比，2010年CK與NK處理活性磷分別減少5%和2%；化肥與化肥配施有機肥處理，活性磷比例均上升10%。作物共

11、吸收了35.48 mg/kg的磷，同時中活性磷增加了5.75 mg/kg，這些磷來源于10.06 mg/kg的活性磷與31.18 mg/kg的穩(wěn)定態(tài)磷。試驗二十年，CK處理共有19.64 mg/kg的活性磷與13.94 mg/kg的中活性磷含量降低，其中的16.93 mg/kg的磷轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)磷，剩余的16.65 mg/kg被作物吸收。不平衡施肥NK處理，作物共吸收了35.48 mg/kg的磷，同時中活性磷增加了5.75 mg/kg，這

12、些磷來源于10.06 mg/kg的活性磷與31.18 mg/kg的穩(wěn)定態(tài)磷。21年的化肥磷投入使得NPK處理的土壤總磷下降了28.84 mg/kg，但活性磷含量增加了45.22 mg/kg，中活性磷增加了43.51 mg/kg，穩(wěn)定態(tài)磷下降了117.56 mg/kg。有機肥配合化肥施用，土壤總磷共增加了647.39 mg/kg，其中有42.29%轉(zhuǎn)化為DilHCl-Pi，有16.60%、14.74%和16.41%轉(zhuǎn)化為了Resin-P、

13、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi。
　　總之，土壤有機質(zhì)每提升1 g/kg，有效磷效率提高2.15 mg/kg。玉米對氮肥（N、NK）的吸收造成了對磷素的協(xié)同利用與 pH的下降，促進了 NK處理穩(wěn)定態(tài)磷向有效磷的補充，每耗竭100kg/ha有效磷下降幅度較CK處理低。施肥尤其是有機無機配施，活性磷占全磷的比例提高，膠體吸附磷酸根的點位數(shù)量少且親和力低，因此有效磷效率顯著高于不施肥（CK、NK）處理。研究施肥模式對有效磷效率的影響