潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征.pdf

潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征郭斗斗，张珂珂，黄绍敏*，宋晓，张水清，岳克，郭腾飞（河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南郑州450002）摘要:【目的目的】长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷，为精确管控和合理利用累积磷素，我们研究了小麦玉米连续种植下，停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征。【方法方法】本研究依托位于河南新乡的“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”进行，连续 26 年施用不同量磷肥，处理间土壤磷积累量差异很大。利用单个处理或两个处理耕层土壤混合的方法，制备 Olsen-P 含量分别为 6.7、14.3、27.6、55.4、72.3mg/kg 的土壤(分别记为 L1、L2、L3、L4、L5)，用于进行微区耗竭试验，种植制度为冬小麦夏玉米轮作。在耗竭试验的5 年间，测定了土壤全磷、Olsen-P 和各磷库组分含量。【结果结果】潮土磷库中无机磷占比超过 90%，L5 处理土壤中的有效磷库组分 Resin-P、NaHCO3-Pt、NaOH-Pt 含量分别为 L1 的 5.0、3.5、2.8 倍。L1 处理(缺磷土壤)的有效磷组分在全磷中的比例仅为 10.4%，而难利用磷组分(C.HCl-Pt,Residual-P)的比例高达 24.0%；L5 处理(高磷土壤)有效磷组分比例高达 20.6%，难利用组分比例低至 14.3%。缓效磷组分(D.HCl-Pi)在全磷中的比例基本维持在 66%。有效磷水平高于农学阈值(L2 处理)之后，Resin-P 组分才开始增加，增加量占有效磷库增加量的17.3%22.6%。磷库耗竭过程中，有效磷库是作物吸收的第一磷库，且以 Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi 的先后顺序被利用。Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi 每消耗 1mg/kg，Olsen-P 分别减少 1.3、0.7 和 1.0mg/kg。有效磷库组分与缓效磷库、难利用磷库组分可以互相转化。5 年耗竭过程中，L1 处理有 18.0mg/kg难利用磷转化为 D.HCl-Pi，L2、L3 处理分别有 22.3 和 7.2mg/kgD.HCl-Pi 转化为有效态磷，提升了土壤累积磷素的生物有效性；而 L4、L5 处理分别有 29.9 和 43.1mg/kg 有效态磷组分转化为 D.HCl-Pi，降低了土壤累积磷的生物有效性。【结论结论】随着土壤 Olsen-P 水平的提高，有效磷库组分 Resin-P、NaHCO3-Pt、NaOH-Pt 占比增加，难利用磷库占比减少，而缓效磷库占比高且稳定。有效态 Resin-P 在 Olsen-P 超过农学阈值后才开始累积。作物吸收可促进缺磷土壤难利用磷库组分转化为缓效磷库组分，中磷土壤缓效磷库组分转化为有效磷库组分，最终土壤累积磷素均被活化利用；而高磷土壤中 30%以上的有效磷库组分被转化为缓效磷库组分，作物奢侈吸磷量显著增加，造成一定的磷肥养分浪费。中磷土壤是维持磷资源高效利用和作物高产的最佳磷库组成状态。关键词:潮土；累积磷有效性；磷转化；缓效磷库；生物耗竭；磷地力Composition of phosphorus pool and the consumption and transformationcharacteristics of accumulated phosphorus in fluvo-aquic soilGUODou-dou,ZHANGKe-ke,HUANGShao-min*,SONGXiao,ZHANGShui-qing,YueKe,GUOTeng-fei(Institute of Plant Nutrient and Environmental Resources,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou,Henan 450002,China)Abstract:【Objectives】Long-termapplicationofphosphatefertilizerresultedintheaccumulationofalargeamountofphosphorus(P)influvo-aquicsoil.Westudiedthecompositionandconsumptioncharacteristicsofphosphoruspoolaftercessationofphosphorousapplication,toprovideatheoreticalbaseforthePnutrientmanagement.【Methods】Theresearchwasbasedonthe“NationalLong-termMonitoringStationofFluvo-aquicSoilFertilityandFertilizerEffects”,wherePwasappliedindifferentratesfor26yearsandthesoilPaccumulationamountsindifferenttreatmentsvariedgreatly.ThetoplayersoilsfromasingletreatmentoramixtureoftwotreatmentswereusedtopreparethetestsoilswithdifferentOlsen-PcontentsforaPexhausting植物营养与肥料学报2024,30(1):8798doi:10.11674/zwyf.2023238JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20230529接受日期：20231228基金项目：科技基础资源调查专项(2021FY100503)；河南省科技攻关项目(232102111021)。联系方式：郭斗斗E-mail:guodoudou_；*通信作者黄绍敏E-mail:micro-plottrial,underwheat-maizerotation.ThesoilswithOlsen-Pcontent6.7mg/kgwasdefinedasPdeficient(L1),14.3and27.6mg/kgasmoderate(L2,andL3),and55.4and72.3mg/kgassufficient(L4,andL5),respectively.Duringthefiveyearsofexhausting,thetotalP(TP),Olsen-Pcontent,andPfractionswereanalyzed.【Results】InorganicPaccountedformorethan90%oftotalPinfluvo-aquicsoil.TheResin-P,NaHCO3-PtandNaOH-PtinL5soilwere5.0,3.5and2.8timesofthoseinL1soil,respectively.Theproportionoflabileanddifficult-utilizationPfractionswere10.4%and24.0%ofTPinL1soil,andtheproportionwere20.6%and14.3%inL5soil.TheproportionofmoderatelylabilePfractionwasbasicallymaintainedat66%ofTPinallthetestsoils.Resin-PcontentwouldnotincreaseuntiltheOlsen-Plevelwashigherthantheagronomicthreshold(L2soil),andtheincreasecontributed17.3%22.6%ofthetotalincreaseoflabilePpool.Duringthedepletionprocess,cropsabsorbedthelabilePfractionsfirstandinorderofResin-P,NaHCO3-PiandNaOH-Pi.Foreach1mg/kgofResin-P,NaHCO3-Pi,andNaOH-Piconsumption,thesoilOlsen-Pcontentwasreducedby1.3,0.7,and1.0mg/kg,respectively.ThePpoolswithdifferentavailabilityconvertedwitheachother.Afterfiveyearsofdepletion,18.0mg/kgofdifficult-utilizationPfractionsconvertedintomoderatelylabileP(D.HCl-Pi)inL1soil,and22.3and7.2mg/kgofmoderatelylabilePconvertedintolabilePinL2andL3soils,showingatrendofactivationofaccumulatedP.WhileinL4andL5soils,29.9and43.1mg/kglabilePconvertedintomoderatelylabileP,showingatrendofimmobilizationofaccumulatedP.【Conclusions】WiththeincreaseofOlsen-Plevelinfluvo-aquicsoil,theproportionoflabilePpool(Resin-P,NaHCO3-Pt,andNaOH-Pt)isincreased,theproportionofdifficult-utilizationPpoolisdecreased,andtheproportionofmoderatelylabilePpoolkeepsstable.WhentheOlsen-Pexceedstheagronomicthreshold,theResin-Pcontentwillbegintoincrease.CropabsorptiondrivetheconversionofPpools,dependingonthesoilOlsen-Plevels.InPdeficientsoil,theconversionismainlyfromdifficult-utilizationPtomoderatelylabileP,andinmoderatePlevelsoils,theconversionisfrommoderatelylabilePtolabileP,theaccumulatedPinphosphorousdeficientandmoderatesoilsareinprocessionofactivation,andwillbeusedbycropsatlast.InhighPsoil,however,morethan30%oflabilePfractionswillbeconvertedtomoderatelylabileones,andluxuryPabsorptionofcropsiscommon,resultinginthewasteofphosphorusfertilizernutrients.ModeratePlevelinsoilisthemostfavorableforefficientutilizationofphosphorusresourcesandhighyieldofcrops.Key words:fluvo-aquicsoil;availabilityofaccumulatedphosphorus;conversionofphosphorusfraction;moderatelylabilePphosphorus;biologicaldepletion;soilphosphorusfertility经过近 40 年磷肥的普遍施用，农田磷水平显著提高1，磷素累积普遍2。磷肥通常以可溶性无机磷形式施用，通过吸附在土壤黏土矿物(三长石、赤铁矿、针铁矿)表面或与 Ca、Fe、Al 沉淀而迅速被固化，由高活性磷转化为中等活性和不易分解的稳定磷累积在土壤中34，其中 70%90%是缓效态磷和难利用磷，能被作物直接吸收利用的磷主要是土壤液相中的 H2PO4和 HPO42，其含量很低56。英国洛桑试验站 115 年磷耗竭试验结果表明,施入土壤中的磷进入活性磷库的不足 50%，一半以上的磷进入难利用磷库7。难利用态磷可以向缓效态和有效态磷转化，施入土壤中的磷大部分最终都能被作物吸收利用8。加拿大黑钙土小麦耗竭试验显示，不施磷肥作物可以维持超过 12 年产量不降低9。意大利黏土上小麦、玉米、苜蓿连续种植 15 年而不施磷肥，产量未有明显下降10。我国潮土 25 年高量施磷形成的高磷土壤，停止施磷可保障小麦玉米连续轮作 9 季而不减产11，由此可知土壤累积磷是可利用的重要磷资源5,12。长期定位试验表明，黑土中长期施肥累积的磷，66.5%可以释放13，潮土 25 年间施用化肥累积的磷素，47.5%被作物吸收利用14。提高农业系统中累积磷素获取效率，加强磷素循环，减少磷肥投入是重要的磷素管理措施1516。作物对累积磷的利用，取决于其在农田土壤中的分布、土壤管理、种植制度以及作物活化缓效态磷和难利用磷组分的能力4,16。同一管理措施，无外源磷肥投入条件下，累积磷库变化主要受作物吸收影响，促使不同磷组分间的转化，进而改变累积磷量和磷素生物有效性1719。主要过程为植物吸收消耗可溶性磷后，通过解吸和溶解引发土壤磷库平衡88植物营养与肥料学报30卷的改变，导致土壤磷动态变化20；活性无机磷库的耗竭又可以触发 HCl-Pi(盐酸提取态磷)和 NaOH-Pt(NaOH 提取态磷)的释放，使得磷可以从磷酸钙矿物中解吸或溶解，也可以从 Fe 和 Al 氧化物上的非封闭位点中解吸或溶解，以补充活性无机磷库2122。随着累积磷的耗竭，土壤全磷及 Olsen-P 含量显著减少，Olsen-P 含量变化主要受有效磷库组分 Resin-P(树脂提取态磷)、NaHCO3-Pt(NaHCO3提取态磷)和NaOH-Pi 的影响，而缓效磷库和难利用磷库则通过转化为有效磷库，间接影响土壤 Olsen-P 含量23。受土壤类型、种植制度以及土壤理化性质的影响，累积磷耗竭过程和有效磷耗竭速率不同。潮土区是我国重要的粮食主产区，因施肥习惯不同导致各地区土壤磷累积量差异较大，为精确管控和合理利用潮土累积磷素资源，本研究选取 5 个磷地力水平潮土，进行连续 5 年的生物耗竭试验，探讨停止施用磷肥后，土壤磷库中各磷组分的消耗、转化规律及生物有效性变化，为提高潮土累积磷的利用效率提供理论依据。1 材料和方法1.1 试验区概况“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”(1134042E、344755N)位于河南省新乡市原阳县，海拔 59.0m。该区域为温带季风气候，年平均气温 14.5，年均降雨量约 660mm，无霜期 224天。试验区土壤母质为黄河冲积物，土壤类型为砂壤质潮土。1.2 试验设计1.2.1不同有效磷水平土壤的制备国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验始于 1990 年，至 2016 年试验已进行了 26 年。由不同处理小区耕层土壤混合或单个处理小区耕层土壤制备试验所需土壤。施氮磷肥(NP)和施氮钾肥(NK)两个处理小区耕层土壤以质量比 11 混合制成 Olsen-P 含量为 6.7mg/kg土壤(L1)；氮磷钾(NPK)处理小区耕层土壤为Olsen-P 含量 14.3mg/kg 的土壤(L2)；氮磷肥(NP)和磷钾肥(PK)处理小区耕层土壤以质量比 2:3 混合制成 Olsen-P 含量为 27.6mg/kg 土壤(L3)；氮磷钾加有机肥(MNPK)处理小区耕层土壤 Olsen-P 含量为 55.4mg/kg(L4)；高量氮磷钾化肥加有机肥(1.5MNPK)处理小区耕层土壤 Olsen-P 含量为 72.3mg/kg(L5)。在原来定位试验 NK、NP 处理附近和原定位试验NPK、MNPK 和 1.5MNPK 处理区内，选定 60cm60cm 微区，去掉其中原有 040cm 耕层土壤，分别填入制备的土壤 L1、L3、L2、L4、L5，分 3 次压实，各处理 3 次重复，用于后面试验。5 个制备土壤以及该土壤下 4060cm 土壤基本性质见表 1。1.2.2磷肥耗竭试验耗竭试验从 2016 年 6 月至2021 年 6 月，共 5 年。种植制度为夏玉米冬小麦轮作。各年度依据土壤和天气状况播种，小麦 10 月中旬播种，玉米 6 月上旬播种。各处理小麦季施氮(N)225kg/hm2、钾(K2O)82.5kg/hm2，玉米季施氮(N)255.0kg/hm2、钾(K2O)93.8kg/hm2。全部钾肥和60%的氮肥做底肥，播种前一天均匀撒施后，使用铁锹人工翻耕 1 次；40%的氮肥做追肥，以适量水溶解后均匀灌入试验区。供试氮、钾肥分别为尿表 1 供试不同磷水平潮土(040 cm)和该土壤下 4060 cm 土层养分状况Table 1 Nutrient content of the five prepared fluvo-aquic soils and the soils at 4060 cm layer土层(cm)Soillayer土壤Soil有效磷(mg/kg)Olsen-P有机质(g/kg)Organicmatter全氮(g/kg)TotalN全磷(g/kg)TotalP有效氮(mg/kg)AvailableN速效钾(mg/kg)AvailableK040L16.714.10.90.865.067.5L214.314.50.70.978.272.7L327.613.30.71.062.489.3L455.419.01.11.1103.7100.9L572.321.21.211.3114.5104.74060L13.76.90.40.538.869.0L22.86.10.40537.350.9L33.76.90.40.539.069.0L45.76.80.40.541.656.9L56.27.60.50.651.265.91期郭斗斗，等：潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征89素、氯化钾(试剂)。作物收获时地上部植株样品全部取走。各年度依据土壤状况适当灌溉，保证作物正常生长。1.3 样品采集及测定方法于 2017、2018、2019、2020、2021 年小麦收获后，用土钻采集微区 020cm 土样，每个小区随机采集 3 钻，混合样品带回实验室，风干后待用。土壤磷组分采用无机有机磷连续提取法(Tiessen法)测定24，提取步骤为：称取 0.50g 过 0.85mm 筛的风干土样置于 50mL 离心管中，依次加入：1)阴离子树脂膜和 30mL 去离子水，提取树脂交换磷(Resin-P)；2)30mL0.5mol/L的 NaHCO3溶液(pH8.5)，提取 NaHCO3提取态总磷(NaHCO3-Pt)和无机磷(NaHCO3-Pi)；3)30mL0.1mol/L的 NaOH 溶液，提取 NaOH 提取态总磷(NaOH-Pt)和无机磷(NaOH-Pi)；4)30mL1mol/L 的稀 HCl 溶液，提取稀 HCl 提取态无机磷(D.HCl-Pi)；5)10mL 浓 HCl 溶液，提取浓 HCl 提取态总磷(C.HCl-Pt)和无机磷(C.HCl-Pi)；6)在 360C 下用浓 H2SO4和 H2O2消化提取土壤残余磷(Residual-P)。每次加入提取液后振荡 16h，在0、25000g 条件下离心 10min，上清液过滤后测定相应磷组分含量，沉淀部分用于下一提取过程。Resin-P 和 D.HCl-Pi 用比色法测定25，NaHCO3、NaOH 和浓 HCl 提取后的上清液分为两部分，其中一部分直接用比色法测定无机磷(Pi)组分，另一部分经硫酸铵硫酸消化后，用比色法测定溶液中的总磷(Pt)，二者之差即为各提取物的有机磷含量(Po)。1.4 数据统计分析方法使用 SPSS 软件和 Excel 软件对数据进行统计分析和作图，使用方差分析(ANOVA)和 LSD法对不同处理的差异显著性进行多重比较，使用 Pearson 法进行相关分析。2 结果与分析2.1 不同磷水平潮土累积磷库组成特征因长期施肥方式及施磷量差异形成的不同磷水平潮土，其磷组分含量不同。耗竭试验开始时，各供试土壤全磷含量为 770.31307.0mg/kg，其中无机磷含量为 708.21258.9mg/kg，占磷库总量的91.9%96.3%，有机磷含量为 48.162.1mg/kg，占磷库总量的 3.7%8.1%，可知，对潮土而言，无论长期单施化肥还是化肥与有机肥配施，土壤磷库均以无机磷为主，占比超过 90%。有效磷最高的 L5 土壤中 Resin-P、NaHCO3-Pt、NaOH-Pt、D.HCl-Pi、C.HCl-Pt 和 Residual-P 含量分别是有效磷最低的 L1 土壤的 5.0、3.5、2.8、1.7、1.0 和 1.1 倍(表 2)。有效磷(AP)库组分Resin-P、NaHCO3-Pt 以及 NaOH-Pt 随有效磷水平增加含量大幅增加，其在磷库中的占比最低仅为 10.4%，最高可达 20.6%；缓效磷(SP)库组分 D.HCl-Pi 在磷库中的占比稳定，基本维持在 66%左右，是潮土磷库中的主要组分；难利用磷(DP)库组分 C.HCl-Pt 和Residual-P 随着磷水平的增加其含量先减少后增加，但占比呈减少趋势。缺磷土壤 L1 的Olsen-P 含量最低，为 6.7mg/kg，其各磷组分含量均低于其他处理。缓效磷库组分D.HCl-Pi 占全磷的 65.6%；难溶磷库组分 C.HCl-Pi、Residual-P、C.HCl-Po 分别占全磷的 12.5%、7.9%、3.6%，共计占比为 24.0%；而有效磷库(Resin-P、NaOH-Pt 和 NaHCO3-Pt)的占比仅 10.4%。中磷土壤 L2 和 L3 处理 Olsen-P 含量分别为14.3 和 27.6mg/kg，其全磷含量较 L1 分别高 96.5 和181.1mg/kg，以 D.HCl-Pi、NaOH-Pi和 NaHCO3-Pi 的增加为主，L3 处理 Resin-P 也大幅增加。有效磷库分别增加 33.7 和 57.2mg/kg，占比分别增加表 2 耗竭试验开始前供试潮土磷组分含量(mg/kg)Table 2 Content of phosphorus components in test soils at the beginning of exhausting experiment土壤SoilResin-P NaHCO3-Pt NaHCO3-Pi NaHCO3-Po NaOH-Pt NaOH-Pi NaOH-Po D.HCl-Pi C.HCl-Pt C.HCl-Pi C.HCl-Po Residual-PL19.533.414.918.537.521.815.7505.1124.296.327.960.6L210.546.734.112.656.946.110.8588.1100.873.827.063.8L322.457.945.412.557.341.815.5649.5112.588.124.451.8L429.998.079.019.070.560.110.4667.8119.590.129.469.7L547.7118.2107.410.8103.891.512.3850.3122.097.025.065.0注：L1、L2、L3、L4和L5土壤Olsen-P含量分别为6.7、14.3、27.6、55.4和72.3mg/kg。Note:L1,L2,L3,L4andL5representOlsen-Pcontentsare6.7,14.3,27.6,55.4and72.3mg/kg,respectively.90植物营养与肥料学报30卷2.7 和 4.0 个百分点；缓效磷库分别增加 83.0 和144.4mg/kg，占比分别增加 2.2 和 2.7 个百分点；而难利用磷库含量分别减少 24.0 和 19.0mg/kg，占比分别减少 5.0 和 6.7 个百分点。高磷土壤 L4 和 L5 处理 Olsen-P 含量分别达到55.4 和 72.3mg/kg，其全磷含量较 L1 分别高 285.1和 536.7mg/kg，同样以 D.HCl-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、Resin-P 的增加为主，有效磷库分别增加118.0 和 189.3mg/kg，占比分别增加 8.4 和 10.2 个百分点；缓效磷库分别增加 162.7 和 345.2mg/kg，占比变化不大；难利用磷库组分含量与 L1 处理基本一致，但占比分别减少 6.1 和 9.7 个百分点。磷水平提升过程中，施肥增加的磷素首先累积为缓效态磷和有效态磷组分 NaOH-Pi和 NaHCO3-Pi。当 Olsen-P 水平高于磷农学阈值之后(潮土小麦Olsen-P 农学阈值为 13.1mg/kg，玉米 Olsen-P农学阈值为 7.5mg/kg26，即高于 L2 处理之后)，可直接被作物吸收利用的 Resin-P 才逐渐增加，增加量随累积磷的增多而增多，占有效磷库增加量的 17.3%22.6%。2.2 耗竭过程中不同磷水平潮土磷库各组分的含量变化5 年耗竭试验中，供试土壤磷库各组分消耗差异较大。缺磷土壤 L1 全磷减少 17.4mg/kg，减少量显著低于其他处理(P0.05)；有效磷库含量累积下降16.9mg/kg，其中 NaHCO3-Pi 和 NaOH-Po 分别下降8.1 和 8.2mg/kg，分别消耗了初始值的 54.4%和52.2%，而 NaOH-Pi 和 Resin-P 基本不变；缓效磷库有增加趋势，累积增加27.5mg/kg；而难利用磷库累积减少 18.0mg/kg，其中 C.HCl-Pi 和 Residual-P 分别下降 9.7 和 6.8mg/kg，分别消耗初始值的 10.1%和11.2%(图 1)。可知磷水平极低时，有机磷和难利用态磷也是可被利用的磷源。有效磷库的耗竭呈前快后慢的趋势，而缓效态磷的累积呈现前慢后快的趋势。中磷土壤 L2、L3 磷库各组分的变化趋势基本一致，随耗竭时间的增加，有效磷库各组分含量逐渐下降，缓效磷库组分前 4 个年度下降，在 2021 年有上升趋势，难利用磷库组分含量有增有减，总量基本保持不变(图 2)。5 年间 L2 和 L3 处理土壤全磷减少量基本一致，约为 58mg/kg，但耗竭过程中磷组分的消耗量不同。L3 土壤累积消耗有效磷库50.7mg/kg，比 L2 土壤多 16.9mg/kg，累积消耗缓效磷库 12.8mg/kg，比 L2 处理少 9.5mg/kg。L3 土壤消耗了更多的 Resin-P 和 NaHCO3-Po(P0.05)，而L2 消耗的 NaOH-Pi、D.HCl-Pi 和Residual-P 显著大于 L3。可知，耗竭过程中，作物优先吸收利用了Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi，5 年的耗竭驱动了缓效磷库的转化，但尚未驱动难利用磷库组分的转化。此外，在难利用磷库中，磷水平较低的土壤 L2主要消耗了 Residual-P，增加了 C.HCl-Pi 的含量，而 L3 主要消耗了 C.HCl-Pi，而 C.HCl-Po 含量略有增加。高磷土壤 L4、L5 磷组分消耗趋势基本一致，随着耗竭时间的增加，有效磷库大量减少，缓效磷库快速增加，难利用磷库不同组分有增有减但总量基本不变(图 3)。5 年间，L4、L5 处理全磷分别减少51.5 和 80.3mg/kg，有效磷库分别减少 84.9 和127.4mg/kg，其中 Resin-P 分别减少 11.6 和 20.2试验年份 Experimental year0102030405060708090201720182019202020212017201820192020202120172018201920202021有效磷库组分(mg/kg)Resin-PNaHCO3-PiNaHCO3-PoNaOH-PiNaOH-Po450460470480490500510520530缓效磷库组分(mg/kg)D.HCl-Pi020406080100120140160180200难利用磷库组分(mg/kg)C.HCl-PiC.HCl-PoResidual-PModerately labile P fractionLabile P fractionDifficult-utilization P fraction图 1 缺磷土壤(L1)磷库各组分含量随耗竭年份的变化(20172021 年)Fig.1 The content of each phosphorus fraction in P deficient soil(L1)in different bio-depletion years注：缺磷土壤 Olsen-P 含量为 6.7mg/kg。Note:TheOlsen-PcontentinthetestPdeficientsoilis6.7mg/kg.1期郭斗斗，等：潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征91mg/kg，消耗初始值的 38.8%和 42.4%，NaHCO3-Pi分别减少 44.1 和 62.9mg/kg，消耗初始值的 55.8%和 58.6%，NaOH-Pi 分别减少 20.3 和 48.8mg/kg，消耗初始值的 33.8%和 53.3%，有效磷库总消耗量接近初始值的一半；缓效磷库分别增加 29.9 和 43.1mg/kg；难利用磷库总量基本不变，但 C.HCl-Po含量增加，而 Residual-P 含量减少；且 L4 处理中，NaHCO3-Po 也被消耗成为可利用的有效磷源。2.3 磷库耗竭过程中磷形态的转化耗竭过程中，由于作物吸收减少了土壤中有效磷库组分含量，引起不同磷组分的消耗和转化。分析消耗过程中磷库不同组分与 Olsen-P 含量间的关系可知，有效磷库组分 Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi 的消耗量与 Olsen-P 减少量之间存在极显著正相关关系，土壤 Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi 每消耗1mg/kg，Olsen-P 分别减少 1.3、0.7 和 1.0mg/kg(图 4)。缓效磷库组分、难利用磷库组分及有机磷组分与 Olsen-P 无显著相关关系，说明 Olsen-P 的降低与有效磷库组分的消耗直接相关，缓效磷库和难利用磷库则通过转化为有效磷库组分被消耗，进而被作物吸收。从耗竭过程中各磷组分消耗量之间及其与 Olsen-P 减少量间的相关关系(表 3)可以看出，Resin-P 与C.HCl-Po 呈极显著负相关关系(P0.01)，与 D.HCl-Pi 呈显著负相关关系(P0.05)，说明 Resin-P 含量随C.HCl-Po 和 D.HCl-Pi 的消耗而增加，而 Resin-P 的消耗也会使 C.HCl-Po 和 D.HCl-Pi 含量增加，即消耗过程中 C.HCl-Po 和 D.HCl-Pi 与 Resin-P 可互相转化；NaHCO3-Pi 与 C.HCl-Po、D.HCl-Pi 也呈极显著负相关关系，说明 C.HCl-Po 和 D.HCl-Pi 与 NaHCO3-Pi 也可互相转化；NaOH-Pi 与 NaOH-Po 极显著负相关，与 C.HCl-Po 显著负相关，说明无机磷组分 NaOH-Pi 和有机磷组分 NaOH-Po、C.HCl-Po 间存在转化关系。土壤 Olsen-P 与 D.HCl-Pi 和 C.HCl-Po 呈显著负相关关系，说明缓效态 D.HCl-Pi 和有机磷 C.HCl-Po 的消耗可增加 Olsen-P 含量，反之，增加 D.HCl-Pi 和 C.HCl-Po 的含量，Olsen-P 含量将减少。综上可知，磷库耗竭过程中，有效磷库组分 Resin-P 和L2L3020406080100120201720182019202020212017201820192020202120172018201920202021有效磷库组分(mg/kg)530540550560570580590600缓效磷库组分(mg/kg)020406080100120140160180难利用磷库组分(mg/kg)试验年份 Experimental year201720182019202020212017201820192020202120172018201920202021020406080100120140160有效磷库组分(mg/kg)625630635640645650655缓效磷库组分(mg/kg)020406080100120140160180200难利用磷库组分含量(mg/kg)Resin-PNaHCO3-PiNaHCO3-PoNaOH-PiNaOH-PoD.HCl-PiC.HCl-PiC.HCl-PoResidual-PResin-PNaHCO3-PiNaHCO3-PoNaOH-PiNaOH-PoD.HCl-PiC.HCl-PiC.HCl-PoResidual-PModerately labile P fractionModerately labile P fractionLabile P fractionLabile P fractionDifficult-utilization P fractionDifficult-utilization P fraction图 2 中磷土壤(L2 和 L3)磷库组分含量随耗竭年份的变化(20162021 年)Fig.2 The content of each phosphorus fraction in moderate P soils(L2 and L3)in different bio-depletion years注：L2、L3 代表中磷土壤，Olsen-P 含量分别为 14.3、27.6mg/kg。Note：L2,L3representmedium-PsoilsandtheOlsen-Pcontentsare14.3,27.6mg/kg,respectively.92植物营养与肥料学报30卷NaHCO3-Pi 与缓效磷库组分D.HCl-Pi 和难利用磷库组分 C.HCl-Po 可互相转化。本研究中，低磷条件下，缓效磷库组分D.HCl-Pi和难利用磷库组分C.HCl-Po 可转化为有效磷库组分 Resin-P 和 NaHCO3-Pi，增加土壤 Olsen-P 含量和磷库有效性；反之，高磷条件下，有效磷库组分 Resin-P 和 NaHCO3-Pi 也可转化为缓效磷库组分 D.HCl-Pi 和难利用磷库组分C.HCl-Po，减少土壤 Olsen-P 含量，降低磷库有效性。2.4 耗竭过程中累积磷的固化和活化潮土磷库耗竭过程中，因磷组分转化过程不同，引起累积磷库不同的固化或活化过程。不同磷水平潮土经过 5 个年度作物吸收消耗后，磷库各组分L4L5试验年份 Experimental year050100150200250201720182019202020212017201820192020202120172018201920202021201720182019202020212017201820192020202120172018201920202021有效磷库组分(mg/kg)650655660665670675680685690695700缓效磷库组分(mg/kg)050100150200250难利用磷库组分(m