魯艷紅 廖育林 聶 軍? 周 興 謝 堅(jiān) 楊曾平

（1 湖南省土壤肥料研究所，長(zhǎng)沙 410125）

（2 農(nóng)業(yè)部湖南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，長(zhǎng)沙 410125）

長(zhǎng)期施肥紅壤性水稻土磷素演變特征及對(duì)磷盈虧的響應(yīng)*

魯艷紅1，2廖育林1，2聶 軍1，2?周 興1，2謝 堅(jiān)1，2楊曾平1，2

（1 湖南省土壤肥料研究所，長(zhǎng)沙 410125）

（2 農(nóng)業(yè)部湖南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，長(zhǎng)沙 410125）

研究雙季稻種植制度下長(zhǎng)期不同施肥紅壤性水稻土磷素含量及磷素有效性演變特征及其對(duì)土壤磷盈虧（磷平衡）的響應(yīng)，為南方雙季稻區(qū)紅壤性水稻土科學(xué)施磷提供依據(jù)。以35年長(zhǎng)期肥料定位試驗(yàn)為平臺(tái)，研究不同施肥處理土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)（PAC）的演變規(guī)律，計(jì)算不同處理土壤-作物系統(tǒng)每年磷素盈虧量及累積磷素盈虧量，探討土壤全磷、有效磷及PAC與累積磷盈虧量的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，不施磷肥的CK和NK處理土壤全磷、有效磷和PAC隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹食制交蛳陆第厔?shì)；不施磷肥僅施豬糞的NK+PM處理土壤全磷呈緩慢上升趨勢(shì)，有效磷和PAC呈下降趨勢(shì)；施化學(xué)磷肥或化學(xué)磷肥配施稻草的NP、NPK、NP+RS和NPK+RS處理土壤全磷在試驗(yàn)前10年上升速率較快，之后25年上升速率變緩或隨時(shí)間變化不顯著，土壤有效磷在試驗(yàn)前5年急劇升高，之后隨時(shí)間變化速率減緩或基本持平。CK、NK和NK+PM處理35年土壤PAC平均值較試驗(yàn)初始值分別下降33.2%、29.7%和16.6%，NP、NPK、NP+RS和NPK+RS土壤PAC較初始值分別提高66.2%、60.6%、65.6%和52.9%。不施磷肥導(dǎo)致紅壤性水稻土磷素虧缺，不施化學(xué)磷肥僅施豬糞土壤磷素基本持平，施用化肥磷及化肥磷配施稻草土壤磷素盈余。土壤全磷、有效磷及PAC與土壤磷累積盈虧量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤每盈余磷100 kg hm-2，全磷含量提高0.03 g kg-1，有效磷提高1.20 mg kg-1，土壤PAC上升0.09%。外源磷投入是影響土壤磷素及磷有效性的重要因素，在本試驗(yàn)條件下，長(zhǎng)期不施磷或磷投入不足導(dǎo)致土壤磷虧缺，進(jìn)而導(dǎo)致土壤磷及磷有效性降低，而化肥磷及有機(jī)無(wú)機(jī)磷配施促進(jìn)了土壤磷盈余及土壤磷素肥力的提高。

長(zhǎng)期肥料試驗(yàn)；磷素演變；磷有效性；磷盈虧；紅壤性水稻土

磷是植物必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。近年來(lái)隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥投入量持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)農(nóng)田土壤磷含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)［1］，但大多數(shù)農(nóng)田土壤的自然供磷能力仍不能滿足作物高產(chǎn)需求。同時(shí)，在我國(guó)農(nóng)田系統(tǒng)中土壤磷分布呈現(xiàn)較嚴(yán)重的兩極化現(xiàn)象［2］，部分農(nóng)田由于長(zhǎng)期過(guò)量施磷導(dǎo)致土壤磷素大量累積，甚至有些農(nóng)田土壤有效磷含量已超過(guò)環(huán)境臨界點(diǎn)，而另外部分農(nóng)田則由于長(zhǎng)期施磷不足或不施磷肥致使土壤磷庫(kù)嚴(yán)重虧缺，限制作物生長(zhǎng)而導(dǎo)致減產(chǎn)。施用磷肥是水稻增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要農(nóng)業(yè)措施，也對(duì)土壤磷庫(kù)狀況及土壤供磷能力產(chǎn)生重要影響［3］。外源磷的投入一方面改善了作物對(duì)磷的吸收利用，另一方面過(guò)量施磷會(huì)直接導(dǎo)致磷在土壤中的盈余，當(dāng)土壤磷積累量超過(guò)一定值后，可能通過(guò)徑流和淋溶進(jìn)入環(huán)境，產(chǎn)生環(huán)境污染［4］。因此，如何通過(guò)合理施磷在提高土壤磷素肥力和土壤供磷能力的同時(shí)，降低土壤磷環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，已成為近年來(lái)土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

紅壤性水稻土是我國(guó)南方稻區(qū)典型的農(nóng)業(yè)土壤類(lèi)型。紅壤區(qū)水熱資源豐富，雙季稻種植面積廣，對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。據(jù)報(bào)道，盡管近年來(lái)我國(guó)農(nóng)田土壤有效磷由于磷肥施用量的不斷提高呈穩(wěn)中有升的態(tài)勢(shì)，但南方紅壤和紅壤性水稻土缺磷情況仍然較為普遍［5-6］，目前南方地區(qū)仍有20%的農(nóng)田嚴(yán)重缺磷，且在低產(chǎn)稻田上表現(xiàn)尤為嚴(yán)重［7］，土壤磷素依然是該區(qū)域限制作物生長(zhǎng)的主要因素之一。施用磷肥能顯著改善土壤磷素肥力并提高土壤供磷能力，而土壤全磷和有效磷的消長(zhǎng)主要由磷的收支平衡決定［8］。土壤供磷不足會(huì)導(dǎo)致作物減產(chǎn)，長(zhǎng)期過(guò)量施用磷肥又會(huì)導(dǎo)致土壤磷素積累，當(dāng)土壤磷積累到一定程度會(huì)增加環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，了解長(zhǎng)期不同施肥模式下土壤磷素肥力及磷有效性的演變及磷盈虧對(duì)土壤磷素變化的影響對(duì)于解決這一問(wèn)題具有重要意義。本文以紅壤性水稻土雙季水稻長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)為平臺(tái)，研究不施磷肥（CK、NK）、不施化肥磷僅以有機(jī)肥源豬糞補(bǔ)充磷素（NK+PM）、施化學(xué)磷肥（NP和NPK）及化學(xué)磷肥與有機(jī)物料稻草配合施用（NP+RS和NPK+RS）等長(zhǎng)期不同施肥模式對(duì)土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)（PAC）演變特征的影響，明確土壤磷素演變過(guò)程和土壤供磷狀況，探討土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)對(duì)磷盈虧的響應(yīng)，以期為紅壤性水稻土科學(xué)施用磷肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

長(zhǎng)期定位施肥試驗(yàn)位于湖南省望城區(qū)桐林坳社區(qū)（東經(jīng)112°80′，北緯28°37′，海拔高度100 m），地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)于1981年開(kāi)始，1981—2015年的年均降雨量為1 385 mm，年均氣溫17 ℃，年均無(wú)霜期約300 d。供試土壤為第四紀(jì)紅土發(fā)育的水稻土（粉質(zhì)輕黏土），土壤分類(lèi)為普通簡(jiǎn)育水耕人為土。試驗(yàn)開(kāi)始前0～20 cm土壤基本性狀為：pH 6.6，有機(jī)質(zhì)34.7 g kg-1，全氮2.05 g kg-1，堿解氮 151.0 mg kg-1，全磷 0.660 g kg-1，有效磷（Olsen P）10.2 mg kg-1，全鉀14.2 g kg-1，速效鉀 62.3 mg kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)9個(gè)處理，本文采用其中的7個(gè)處理，即：（1）不施肥（CK）；（2）施化學(xué)氮、鉀肥（NK）；（3）化學(xué)氮、鉀肥配施豬糞（NK+PM）；（4）施化學(xué)氮、磷肥（NP）；（5）化學(xué)氮、磷肥配施稻草（NP+RS）；（6）施化學(xué)氮、磷、鉀肥（NPK）；（7）化學(xué)氮、磷、鉀肥配施稻草（NPK+RS）。小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積66.7 m2。為避免灌溉水串灌和處理之間的交叉污染，各小區(qū)之間用30 cm寬的水泥埂隔開(kāi)，區(qū)組之間排水溝寬度為50 cm。 供試早稻品種為常規(guī)水稻品種，晚稻為常規(guī)水稻品種或雜交水稻組合，水稻品種每5年更換一次。早稻于4月底移栽，7月中旬收獲；晚稻于7月下旬移栽，10月下旬收獲。秧苗生長(zhǎng)期為30～35 d，早稻每穴栽插4～5株秧苗，晚稻每穴栽插1～2株秧苗，株行距20 cm×20 cm。N、P和K化肥品種分別為尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀。在1981—2015年期間，氮肥按早稻N 150 kg hm-2和晚稻N 180 kg hm-2施入；磷肥按早、晚稻每季P 38.7 kg hm-2施入；鉀肥按早、晚稻每季K 99.6 kg hm-2施入；稻草按每年4.2 t hm-2（干基，含N 38.2 kg hm-2，P 5.5 kg hm-2，K 79.4 kg hm-2，早晚稻各施一半）施入，豬糞按每年30 t hm-2（腐熟豬糞，含N 91.5 kg hm-2，P 39.4 kg hm-2，K 49.1 kg hm-2，早晚稻各施一半）施入。稻草在耕田時(shí)施入，并充分混入土壤；磷、鉀肥和豬糞在插秧前1 d撒施；氮肥分2次施，70%于插秧前1 d作基肥施入，余下30%作分蘗肥在插秧后7～15 d施入。各處理具體施肥量見(jiàn)表1。水稻收獲前10 d 排水曬田，冬季休閑，不進(jìn)行灌溉和栽培作物。其他田間管理措施與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民大田管理相同。

1.3 樣品采集與測(cè)定方法

每年早晚稻成熟期各小區(qū)分別測(cè)產(chǎn)，采集植株樣用于考種和磷養(yǎng)分測(cè)定。每年晚稻收獲后采集耕層0～20 cm 土樣，用于測(cè)定全磷和有效磷含量。植株全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定［9］，土壤全磷采用堿熔—鉬銻抗比色法測(cè)定［10］，有效磷采用Olsen法測(cè)定［9］。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與處理

土壤磷活化系數(shù)（P activation coefficient，PAC，%）=有效磷（mg kg-1）/［全磷（g kg-1）×1000］ ×100%

表1 1981—2015年每年養(yǎng)分投入量Table 1 Total annual inputs of N，P and K nutrients in the long-term field experiment from 1981 to 2015（kg hm-2）

作物吸磷量（kg hm-2）=［籽粒產(chǎn)量（kg hm-2）×籽粒含磷量（%）+秸稈產(chǎn)量（kg hm-2）×秸稈含磷量（%）］/100

當(dāng)季土壤表觀磷盈虧（kg hm-2）=每年施入土壤磷素總量（kg hm-2）-每年作物（籽粒+秸稈）吸磷量（kg hm-2）

土壤累積磷盈虧（kg hm-2）=∑［當(dāng)季作物表觀磷盈虧］

數(shù)據(jù)處理及分析采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.5等數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2 結(jié) 果

2.1 長(zhǎng)期不同施肥下土壤全磷的演變特征

長(zhǎng)期不同施肥紅壤性水稻土全磷含量變化如圖1所示。35年間不施任何肥料的CK處理土壤全磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹示徛陆第厔?shì)（p＜0.01），下降速率為0.002 9 g kg-1a-1；不施磷肥的NK處理土壤全磷年際間波動(dòng)較大，總體上與試驗(yàn)?zāi)晗薜南嚓P(guān)性不顯著（p＞0.05）；不施化肥磷僅施豬糞的NK+PM處理土壤全磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹示徛仙厔?shì)（p＜0.01），上升速率為0.001 5 g kg-1a-1。施化肥磷和化肥磷配施稻草的NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤全磷均隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01或p＜0.05），且單施化肥處理上升速率高于相應(yīng)的化肥磷配施稻草處理。

將NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤全磷隨時(shí)間變化按試驗(yàn)前10年和后25年兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析（表2），該4個(gè)處理前10年土壤全磷均隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01），且有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理上升速率高于相應(yīng)的單施化肥處理；之后25年NP、NP+RS和NPK處理土壤全磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01），但上升速率變緩，而NPK+RS處理土壤全磷隨年限變化不顯著（p＞0.05）。

從35年平均值看，各處理土壤全磷NPK+RS＞NP+RS＞NP＞NPK＞NK+PM＞NK＞CK。CK、NK和NK+PM處理土壤全磷平均值分別為0.561、0.564和0.635 g kg-1，較初始值分別降低15.0%、14.5%和3.8%。NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤全磷平均值分別為0.953、0.957、0.925和0.963 g kg-1，較1981年初始值分別提高44.4%、45.1%、40.1%和45.9%。說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下，長(zhǎng)期施用化肥磷或化肥磷與稻草配施有利于提高土壤全磷，且化肥磷配施稻草提高效果高于相應(yīng)的單施化肥處理。

2.2 長(zhǎng)期不同施肥下土壤有效磷的演變特征

長(zhǎng)期不同施肥處理土壤有效磷演變特征存在明顯差異（圖2）。35年間，CK、NK和NK+PM處理土壤有效磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹氏陆第厔?shì)（p＜0.01），年均下降速率分別為0.196 7、0.118 1 和0.081 7 mg kg-1a-1。NP和NP+RS處理土壤有效磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01），其中NP+RS處理土壤有效磷上升速率（0.329 9 mg kg-1a-1）高于NP處理（0.198 3 mg kg-1a-1）。NPK和NPK+RS處理土壤有效磷從總體上看與試驗(yàn)?zāi)晗尴嚓P(guān)性不顯著（p＞0.05）。

圖1 長(zhǎng)期不同施肥下土壤全磷含量的變化趨勢(shì)Fig. 1 Variation of contents of soil total phosphorus in the long-term field experiment relative to treatment

將NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤有效磷隨時(shí)間變化按試驗(yàn)前5年和試驗(yàn)后30年兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行分析（表3），NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理前5年土壤有效磷含量均隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01或p＜0.05）；試驗(yàn)后30年NP和NP+RS處理土壤有效磷含量隨試驗(yàn)?zāi)晗奕猿噬仙厔?shì)（p＜0.01），但上升速率變緩，而NPK和NPK+RS處理土壤有效磷隨年限變化不顯著或呈緩慢下降趨勢(shì)。

表2 不同時(shí)段土壤全磷（y）與試驗(yàn)?zāi)晗蓿▁）的關(guān)系模型Table 2 Regression model for relationship between content of soil total phosphorus and age of the experiment

表3 不同時(shí)段土壤有效磷（y）與試驗(yàn)?zāi)晗蓿▁）的關(guān)系模型Table 3 Regression model for relationship between content of soil available phosphorus and age of the experiment

從35年平均值來(lái)看，CK、NK和NK+PM處理土壤有效磷分別為5.9、6.1和8.2 mg kg-1，較初始值分別降低42.2%、40.2%和19.6%，表明長(zhǎng)期連續(xù)不施磷肥導(dǎo)致土壤有效磷下降；NK+PM處理按照本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的豬糞施用量雖然能夠補(bǔ)充一定量的磷素，但其土壤全磷和有效磷均降低，表明該處理磷投入不足以維持土壤磷素肥力。NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤有效磷平均值分別為24.3、24.7、22.8和22.6 mg kg-1，較初始值分別提高138.4%、141.7%、123.6%和121.6%，表明在本試驗(yàn)條件下長(zhǎng)期施用化肥磷或化肥磷與稻草配施提高了土壤有效磷。

2.3 長(zhǎng)期不同施肥下土壤磷活化系數(shù)的演變特征

磷活化系數(shù)（PAC）表征土壤磷活化能力，即全磷向有效磷轉(zhuǎn)化的難易程度。長(zhǎng)期不同施肥下土壤PAC隨時(shí)間的演變特征如圖3所示，35年間，CK、NK和 NK+PM處理土壤PAC均隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹氏陆第厔?shì)（p＜0.01），下降速率分別為0.0285% a-1、0.0187% a-1和0.0158% a-1，CK處理下降最快，NK處理其次。從總體上看，NP和NPK+RS處理土壤PAC隨試驗(yàn)?zāi)晗逕o(wú)顯著變化（p＞0.05），NP+RS處理PAC隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01），NPK處理土壤PAC隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹氏陆第厔?shì)（p＜0.05）。

圖2 長(zhǎng)期不同施肥下土壤有效磷含量的變化趨勢(shì)Fig. 2 Variation of contents of soil available phosphorus in the long-term field experiment relative to treatment

將NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤PAC隨時(shí)間變化按試驗(yàn)前5年和試驗(yàn)后30年兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析（表4），發(fā)現(xiàn)前5年NP、NP+RS和NPK處理土壤PAC隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹噬仙厔?shì)（p＜0.01或p＜0.05），之后 30年NP和NPK處理呈緩慢下降趨勢(shì)（p＜0.01或p＜0.05），NP+RS處理呈緩慢上升趨勢(shì)（p＜0.01）；而NPK+RS處理無(wú)論在試驗(yàn)前5年和之后30年土壤PAC均隨試驗(yàn)?zāi)晗拮兓伙@著（p＞0.05，表4中未列出）。進(jìn)一步將NPK+RS處理土壤PAC隨時(shí)間變化按試驗(yàn)前2年和試驗(yàn)后33年兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該處理試驗(yàn)前2年土壤PAC隨年限急劇上升，之后33年呈緩慢下降趨勢(shì)。

圖3 長(zhǎng)期不同施肥下土壤磷活化系數(shù)的變化趨勢(shì)Fig. 3 Variation of soil phosphorus activation coefficient（PAC）in the long-term field experiment relative to treatment

從35年平均值看，土壤PAC值NP＞NP+RS＞NPK＞NPK+RS＞NK+PM＞NK＞CK。CK、NK和NK+PM處理土壤PAC值均低于2%（分別為1.03%、1.09%和1.29%），較初始值1.55%均降低，表明這3個(gè)處理土壤全磷較難轉(zhuǎn)化為有效磷［11］；NP、NP+RS、NPK和NPK+RS土壤PAC平均值分別為2.57%、2.56%、2.48%和2.36%，均大于2%，較初始值有較大幅度的提高，說(shuō)明施用化肥磷或化肥磷與稻草配施有利于提高土壤全磷轉(zhuǎn)化為有效磷的效率。

表4 不同時(shí)段土壤磷活化系數(shù)（y）與試驗(yàn)?zāi)晗蓿▁）的關(guān)系模型Table 4 Regression model for relationship between soil phosphorus activation coefficient（PAC）and age of the experiment

2.4 長(zhǎng)期不同施肥下土壤磷素盈虧狀況

試驗(yàn)期間35年不施磷肥的CK和NK處理每年當(dāng)季土壤表觀磷一直呈虧缺狀態(tài)（圖4），其年均磷虧缺量分別為18.0 和23.3 kg hm-2；不施化肥磷僅施豬糞的NK+PM處理在試驗(yàn)前7年每年當(dāng)季土壤磷均虧缺，第8年至第22年每年均略有盈余，第23年至第35年除少數(shù)年份外大部分年份略有虧缺，以35年平均值計(jì)算土壤表觀磷盈虧為基本持平。NP、NP+RS、NPK和NPK+RS每年當(dāng)季土壤表觀磷均呈盈余狀態(tài)；單施化學(xué)磷肥的NP和NPK處理當(dāng)季土壤磷盈余值的平均值分別為38.9和29.1 kg hm-2，相應(yīng)的化學(xué)磷肥配施稻草的NP+RS和NPK+RS處理當(dāng)季土壤磷盈余值的平均值分別為40.9和34.4 kg hm-2，表明施用化肥磷促進(jìn)了土壤表觀磷盈余，而化肥磷配施稻草進(jìn)一步提高了土壤表觀磷盈余量。

圖4 1981—2015年各處理當(dāng)季土壤表觀磷盈虧Fig. 4 Budgeting of soil phosphorus relative to treatment each year from 1981 to 2015

35年試驗(yàn)期間未施磷肥的CK和NK處理土壤累積磷一直處于虧缺狀態(tài)（圖5），且虧缺量隨種植時(shí)間延長(zhǎng)而增加，其中CK處理土壤磷虧缺量少于NK處理，可能是因?yàn)镃K處理不施任何肥料限制了作物生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，尤其是在試驗(yàn)的前期階段，作物從土壤攜出磷量低于NK處理的原因。NK+PM處理土壤累積磷基本處于持平狀態(tài)，從表觀平衡角度看，該處理作物帶出土壤系統(tǒng)的磷素量與通過(guò)豬糞投入土壤的磷素量基本相當(dāng)，但結(jié)合土壤全磷和有效磷均較初始值明顯降低，因此從維持和提高土壤磷素肥力的角度考慮認(rèn)為該處理磷素投入是不足的。單施化學(xué)磷肥的NP、NPK處理及化肥磷與稻草配施的NP+RS、NPK+RS處理土壤累積磷一直處于盈余狀態(tài)，且隨種植時(shí)間延長(zhǎng)盈余值增加，2015年NP、NPK、NP+RS和NPK+RS處理土壤累積磷盈余值分別為1 362、1 019、1 432和1 204 kg hm-2，表明本試驗(yàn)條件下單施化肥磷土壤累積磷處于盈余狀態(tài)，而化肥磷與稻草配施進(jìn)一步提高了土壤累積磷盈余值。

圖5 1981—2015年各處理土壤累積磷盈虧Fig. 5 Budgeting of soil accumulation phosphorus relative to treatment each year from 1981 to 2015

2.5 土壤磷及磷有效性對(duì)土壤磷素盈虧的響應(yīng)特征

對(duì)土壤全磷、有效磷及PAC與磷素累積盈虧量進(jìn)行相關(guān)分析（圖6），發(fā)現(xiàn)土壤全磷、有效磷和PAC與土壤耕層累積磷盈虧值均呈極顯著相關(guān)關(guān)系（p＜0.01），表明土壤磷素肥力及土壤磷素有效性與土壤表觀磷盈虧密切相關(guān)。將試驗(yàn)所有處理歷年土壤全磷（有效磷、PAC）（y）與累積磷盈虧值（x）進(jìn)行線性擬合，斜率代表每盈虧單位數(shù)量磷素相應(yīng)的土壤全磷（有效磷、PAC）消長(zhǎng)量，結(jié)果表明紅壤性水稻土每盈余P 100 kg hm-2，全磷濃度提高0.03 g kg-1，土壤有效磷提高1.20 mg kg-1，土壤磷活化系數(shù)PAC上升0.09%。

3 討 論

3.1 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤磷演變特征的影響

土壤全磷和有效磷分別表征土壤供磷潛力和供磷水平，除與土壤自身理化性質(zhì)和自然因素有關(guān)外，施肥也是重要的影響因素［12］。外源磷投入是提升土壤全磷和有效磷的關(guān)鍵技術(shù)，但土壤磷庫(kù)變化因投入磷肥的種類(lèi)、施用時(shí)間、施用方式及投入量的不同而存在差異。多數(shù)研究認(rèn)為長(zhǎng)期連續(xù)不施磷肥會(huì)由于作物吸收帶走磷素，導(dǎo)致磷素虧缺進(jìn)而引起土壤全磷和有效磷含量下降［13-14］，但也有學(xué)者認(rèn)為長(zhǎng)期不施磷肥土壤全磷和有效磷基本不發(fā)生變化，甚至略有提高。如葉會(huì)財(cái)?shù)龋?5］通過(guò)32年長(zhǎng)期試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)不施任何肥料紅壤性水稻土全磷基本持平，有效磷略有增加，長(zhǎng)期只施氮鉀肥不施磷肥土壤有效磷基本持平，分析認(rèn)為可能是由于降雨及灌溉水中的磷補(bǔ)充了作物攜出磷素的原因所致。在本研究中35年長(zhǎng)期不施磷的CK和NK處理土壤有效磷隨試驗(yàn)?zāi)晗尥埔瞥氏陆第厔?shì)，CK處理土壤全磷隨試驗(yàn)?zāi)晗抟渤氏陆第厔?shì)。不施磷導(dǎo)致土壤磷降低的主要原因可能是在沒(méi)有外源磷投入條件下，磷素被作物吸收攜出導(dǎo)致土壤磷處于持續(xù)消耗狀態(tài)有關(guān)，這也與大多數(shù)研究結(jié)果一致［13-14］。同時(shí)，本試驗(yàn)中觀察到NK處理土壤全磷35年平均值較初始值降低15.0%，也表明僅施氮鉀不施磷肥導(dǎo)致了土壤全磷的降低，但由于年際間波動(dòng)較大，總體上隨試驗(yàn)?zāi)晗拮兓⒉伙@著，其原因有待進(jìn)一步研究。

圖6 土壤磷及磷有效性與土壤累積磷盈虧的關(guān)系Fig. 6 Relationship of content and availability of soil phosphorus with phosphorus balance

黃晶等［13］研究表明長(zhǎng)期施用化肥磷或化肥磷與有機(jī)肥配施土壤全磷和有效磷隨試驗(yàn)?zāi)晗揎@著上升，不施化肥磷僅施有機(jī)肥牛糞（M和NKM處理）土壤全磷和有效磷也呈上升趨勢(shì)，但上升速率緩慢。在本試驗(yàn)中，長(zhǎng)期不施化肥磷只施豬糞的NK+PM處理土壤全磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹示徛仙厔?shì)，有效磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹示徛陆第厔?shì)。分析NK+PM處理磷素平衡發(fā)現(xiàn)該處理投入的磷素和作物攜出的磷素基本持平，而黃晶等［13］研究中M和NKM處理土壤磷平衡表現(xiàn)為盈余，這可能表明土壤全磷及有效磷的變化與磷素投入量和攜出量之間的平衡關(guān)系緊密，雖然有機(jī)肥（豬糞）投入補(bǔ)充了因作物收獲攜出土壤的磷素，在表觀平衡中也達(dá)到基本持平狀態(tài)，但如果要維持土壤有效磷水平，僅僅保持磷素表觀平衡是不足的，可能還需要一定量的磷素盈余才能維持或提高土壤有效磷，這一結(jié)果可能也說(shuō)明在評(píng)價(jià)施磷量是否足夠時(shí)，不僅要從作物-土壤磷素表觀平衡角度考慮，還需同時(shí)從土壤磷素肥力變化的結(jié)果綜合考慮。

大量研究表明合理施用化肥磷或化肥磷與有機(jī)肥配施均能提高土壤磷素含量［16-18］。本試驗(yàn)長(zhǎng)期施化肥磷（NP、NPK）及化肥磷配施稻草（NP+RS、NPK+RS）土壤全磷及有效磷較初始值均有大幅度提高，35年全磷平均值較初始值提高40.1%～45.9%，有效磷平均值較初始值提高121.6%～141.7%；在試驗(yàn)前10年NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理的土壤全磷隨試驗(yàn)?zāi)晗蘅焖僭鲩L(zhǎng)，之后上升速率變緩或無(wú)顯著變化；NP、NP+RS、NPK和NPK+RS處理土壤有效磷在試驗(yàn)前5年隨試驗(yàn)?zāi)晗蕹士焖偕仙厔?shì)，之后NP和NP+RS處理隨試驗(yàn)?zāi)晗奚仙俾首兙彛琋PK處理隨時(shí)間變化不顯著，NPK+RS處理隨時(shí)間緩慢下降，這表明在施用一定量磷肥條件下土壤磷在試驗(yàn)前期會(huì)快速提高，其中全磷約在1～10年內(nèi)達(dá)到高值，有效磷約在1～5年內(nèi)達(dá)到高值，之后繼續(xù)按這一用量施磷，土壤有效磷含量在較長(zhǎng)年限內(nèi)變化較緩慢或無(wú)顯著變化。這可能與土壤本身質(zhì)地及土壤磷初始值有關(guān)，在本試驗(yàn)中，土壤初始有效磷含量為10.2 mg kg-1，略高于土壤缺磷臨界值［19］，施化肥磷或化肥磷與有機(jī)肥配施對(duì)于提高土壤全磷和有效磷在試驗(yàn)前期顯示了較強(qiáng)的效應(yīng)，而之后當(dāng)土壤全磷和有效磷提高到一定程度后，再施磷其變化速率變緩或無(wú)明顯變化。尤其是NPK 和NPK+RS處理，由于作物產(chǎn)量較高，從土壤攜出的磷素量也較高，導(dǎo)致其磷素盈余量低于NP和NP+RS處理，因而從整個(gè)試驗(yàn)期間看土壤有效磷隨試驗(yàn)?zāi)晗拮兓⒉伙@著。

3.2 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤磷活化效率的影響

土壤磷活化系數(shù)PAC是有效磷占全磷的比值，反映了土壤磷素的有效化程度［20-21］，即土壤全磷向有效磷轉(zhuǎn)化的程度，其值越高，表明全磷向有效磷轉(zhuǎn)化得越多，值越低，表明土壤的固磷能力越強(qiáng)。該概念最初由我國(guó)學(xué)者李學(xué)敏和張勁苗［22］提出，目前已被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛使用，大多數(shù)研究者認(rèn)為施磷肥能夠提高土壤磷素活化效率，而化肥磷與有機(jī)肥配施更顯著增加了土壤有效磷和磷活化系數(shù)［23-24］。黃晶等［13］研究表明長(zhǎng)期不施磷肥導(dǎo)致土壤PAC值下降，而長(zhǎng)期施磷（化肥磷或有機(jī)肥磷）及化肥磷與有機(jī)肥配施均促進(jìn)了土壤PAC值提高。土壤PAC的變化與外源磷投入量密切相關(guān)，外源磷肥施入量越大，土壤有效磷和磷活化系數(shù)增加越多［25-26］，這可能與土壤高能吸附位點(diǎn)被施入的磷所占據(jù)，降低土壤對(duì)磷的固定強(qiáng)度進(jìn)而促進(jìn)土壤磷活化有關(guān)［25］。本試驗(yàn)中，從35年平均值看，CK、NK和NK+PM處理土壤PAC值分別為1.03%、1.09%和1.29%，較初始值均有較大程度降低，這說(shuō)明不施磷或投入外源磷不足會(huì)導(dǎo)致土壤PAC降低，可能主要是因?yàn)樵跓o(wú)外源磷素投入或外源磷投入不足條件下，作物生長(zhǎng)從土壤中持續(xù)吸收磷素并通過(guò)收獲帶出土壤，作物吸收的磷主要由土壤有效磷供應(yīng)，導(dǎo)致了土壤磷庫(kù)中有效磷部分持續(xù)降低，而土壤磷庫(kù)中非有效部分相對(duì)降低較少，因而土壤PAC降低。NP、NPK、NP+RS和NPK+RS處理土壤PAC在試驗(yàn)35年期間平均值分別為2.57%、2.48%、2.56%和2.36%，較初始值均有較大幅度提高，與前人關(guān)于施化肥磷及化肥磷與有機(jī)肥配施能增加土壤磷活化系數(shù)的研究結(jié)論一致［13，23-24］。從試驗(yàn)期間土壤PAC演變規(guī)律看，試驗(yàn)前5年NP、NP+RS和NPK土壤PAC值隨時(shí)間快速上升，之后隨時(shí)間變化速率減緩。NPK+RS處理在試驗(yàn)前5年和后30年隨時(shí)間變化趨勢(shì)均未達(dá)到顯著水平，但分析發(fā)現(xiàn)其土壤PAC在試驗(yàn)前2年內(nèi)急劇上升，之后33年隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)，但下降速率非常緩慢。NP、NP+RS和NPK三處理土壤PAC達(dá)到高值的時(shí)間與土壤有效磷的變化基本一致（約為5年），NPK+RS處理土壤PAC在試驗(yàn)前2年即達(dá)到高值，可能與該處理產(chǎn)量較其他處理高、作物利用攜出的磷素更多（數(shù)據(jù)未在文中列出）及土壤磷素固定等有關(guān)。

3.3 土壤磷平衡對(duì)土壤磷及磷有效性變化的影響

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)磷盈虧是土壤有效磷水平消長(zhǎng)的根本原因［8］，探究農(nóng)田磷素盈虧的變化特征、量化土壤磷與磷盈虧的關(guān)系，對(duì)于農(nóng)田磷素養(yǎng)分管理和合理施磷有重要意義。研究者認(rèn)為磷盈虧與土壤有效磷的變化存在必然聯(lián)系［27］，外源磷的長(zhǎng)期大量投入是土壤磷盈余發(fā)生的主要原因，長(zhǎng)期施用磷肥條件下農(nóng)田土壤磷的收支為盈余狀態(tài)，而長(zhǎng)期不施肥導(dǎo)致土壤磷虧缺［28］。盈余的磷在土壤中累積，提高了磷的容量和強(qiáng)度，從而增加土壤有效磷，而在虧缺條件下，土壤中磷素?fù)p失，有效磷隨之下降。土壤有效磷變化量與土壤磷盈虧呈顯著線性相關(guān)關(guān)系［29］。魯如坤等［30］研究結(jié)果顯示在紅壤性水稻土和潮土上每盈余P100 kg hm-2，土壤有效磷提高約6.3 mg kg-1。Cao等［31］在8個(gè)不同長(zhǎng)期試驗(yàn)點(diǎn)研究發(fā)現(xiàn)施用化學(xué)磷肥每盈余P 100 kg hm-2土壤有效磷增加1.6～5.7 mg kg-1，每虧缺P(pán) 100 kg hm-2土壤有效磷相應(yīng)下降1.6～5.7 mg kg-1。Tang等［32］通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)研究得出，在中國(guó)湖南、新疆、陜西等五個(gè)地區(qū)土壤每盈余P100 kg hm-2，土壤有效磷提高2.3～5.7 mg kg-1。本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明紅壤性水稻土每盈余P100 kg hm-2，土壤全磷提高0.03 g kg-1，有效磷提高1.20 mg kg-1，土壤PAC提高0.09%。不同施肥模式下或不同類(lèi)型土壤上，單位磷素盈余量產(chǎn)生的土壤有效磷提高量有所差異，如裴瑞娜等［14］對(duì)黑壚土長(zhǎng)期試驗(yàn)的研究表明，每盈余P 100 kg hm-2，土壤有效磷在施用化學(xué)磷肥、單施有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施下分別增加3.8、0.3和0.5 mg kg-1，這表明不同施肥處理土壤盈余等量磷素下土壤有效磷的改變量并不相同。在本試驗(yàn)中僅研究了紅壤性水稻土全磷、有效磷及土壤磷活化系數(shù)對(duì)磷盈虧的響應(yīng)關(guān)系，而在不同施肥措施下土壤磷、有效磷及土壤磷活化系數(shù)對(duì)磷盈虧的響應(yīng)關(guān)系的差異性及其影響機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

外源磷投入是影響土壤磷素及磷有效性的重要因素。長(zhǎng)期不施磷或磷投入不足導(dǎo)致土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)降低，施化肥磷或化肥磷與稻草配施促進(jìn)土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)的提高。施化肥磷或化肥磷配施稻草土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)在試驗(yàn)前期快速上升，之后隨時(shí)間變化趨勢(shì)變緩或基本持平。長(zhǎng)期不施磷肥導(dǎo)致土壤磷素虧缺，不施磷肥僅施豬糞土壤磷素基本持平，施化肥磷及化肥磷配施稻草土壤磷素盈余。土壤全磷、有效磷及磷活化系數(shù)的變化與土壤磷盈虧密切相關(guān)，每盈余P 100 kg hm-2，土壤全磷含量提高0.03 g kg-1，有效磷提高1.20 mg kg-1，土壤PAC上升0.09%。

［1］ 曹寧，張玉斌，陳新平. 中國(guó)農(nóng)田土壤磷平衡現(xiàn)狀及驅(qū)動(dòng)因子分析. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（13）：220—225 Cao N，Zhang Y B，Chen X P. Spatial-temporal change of phosphorus balance and the driving factors for agroecosystems in China（In Chinese）. Chinese Agricultural Science Bulletin，2009，25（13）：220—225

［2］ 冀宏杰，張懷志，張維理，等. 我國(guó)農(nóng)田磷養(yǎng)分平衡研究進(jìn)展. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，23（1）：1—8 Ji H J，Zhang H Z，Zhang W L，et al. Research progress on cropland phosphorus balance in China（In Chinese）. Chinese Journal of Eco-Agriculture，2015，23（1）：1—8

［3］ 張淑香，張文菊，沈仁芳，等. 我國(guó)典型農(nóng)田長(zhǎng)期施肥土壤肥力變化與研究展望. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（6）：1389—1393 Zhang S X，Zhang W J，Shen R F，et al. Variation of soil quality in typical farmlands in China under long-term fertilization and research expedition（In Chinese）. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer，2015，21（6）：1389—1393

［4］ 朱文彬，汪玉，王慎強(qiáng)，等. 太湖流域典型稻麥輪作農(nóng)田稻季不施磷的農(nóng)學(xué)及環(huán)境效應(yīng)探究. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（6）：1129—1135 Zhu W B，Wang Y，Wang S Q，et al. Agronomic and environmental effects of P fertilization reduction in ricewheat rotation field in Taihu Lake region of southest China（In Chinese）. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（6）：1129—1135

［5］ 趙其國(guó)，黃國(guó)勤，馬艷芹. 中國(guó)南方紅壤生態(tài)系統(tǒng)面臨的問(wèn)題及對(duì)策. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（24）：7615—7622 Zhao Q G，Huang G Q，Ma Y Q. The problem in red soil ecosystem in southern of China and its countermeasures（In Chinese）. Acta Ecologica Sinica，2013，33（24）：7615—7622

［6］ 孫波，張?zhí)伊郑w其國(guó). 南方紅壤丘陵區(qū)土壤養(yǎng)分貧瘠化的綜合評(píng)價(jià). 土壤，1995，27（3）：119—128 Sun B，Zhang T L，Zhao Q G. The comprehensive evaluation of soil nutrient barren about red soil in hilly region in South China（In Chinese）. Soils，1995，27（3）：119—128

［7］ 曲均峰，戴建軍，徐明崗，等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤磷素影響研究進(jìn)展. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，29（3）：75—80 Qu J F，Dai J J，Xu M G，et al. Advances on effects of long-term fertilization on soil phosphorus（In Chinese）. Chinese Journal of Tropical Agriculture，2009，29（3）：75—80

［8］ 展曉瑩，任意，張淑香，等. 中國(guó)主要土壤有效磷演變及其與磷平衡的響應(yīng)關(guān)系. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（23）：4728—4737 Zhan X Y，Ren Y，Zhang S X，et al. Changes in olsen phosphorus concentration and its response to phosphorus balance in the main types of soil in China（In Chinese）. Scientia Agricultura Sinica，2015，48（23）：4728—4737

［9］ 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1999 Lu R K. Analytical methods for soil and agro-chemistry（In Chinese）. Beijing：China Agricultural Science and Technology Press，1999

［10］ 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析. 第3版. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000 Bao S D. Soil and agricultural chemistry analysis（In Chinese）. 3rd ed. Beijing：China Agriculture Press，2000

［11］ 賈興永，李菊梅. 土壤磷有效性及其與土壤性質(zhì)關(guān)系的研究. 中國(guó)土壤與肥料，2011（6）：76—82 Jia X Y，Li J M. Study on soil phosphorus availability and its relation to the soil properties in 14 soils from different sites in China（In Chinese）. Soil and Fertilizer Sciences in China，2011（6）：76—82

［12］ 王永壯，陳欣，史奕. 農(nóng)田土壤中磷素有效性及影響移速. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（1）：260—268 Wang Y Z，Chen X，Shi Y. Phosphorus availability in cropland soils of China and related affecting factor（In Chinese）. Chinese Journal of Applied Ecology，2013，24（1）：260—268

［13］ 黃晶，張楊珠，徐明崗，等. 長(zhǎng)期施肥下紅壤性水稻土有效磷的演變特征及對(duì)磷平衡的響應(yīng). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（6）：1132—1141 Huang J，Zhang Y Z，Xu M G，et al. Evolution characteristics of soil available phosphorus and its response to soil phosphorus balance in paddy soil derived from red earth under long-term fertilization（In Chinese）. Scientia Agricultura Sinica，2016，49（6）：1132—1141

［14］ 裴瑞娜，楊生茂，徐明崗，等. 長(zhǎng)期施肥條件下黑壚土有效磷對(duì)磷盈虧的響應(yīng). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（6）：4008—4015 Pei R N，Yang S M，Xu M G，et al. Response of Olsen-P to P balance in Black loessial soil under longterm fertilization（In Chinese）. Scientia Agricultura Sinica，2010，43（6）：4008-4015

［15］ 葉會(huì)財(cái)，李大明，黃慶海，等. 長(zhǎng)期不同施肥模式紅壤性水稻土磷素變化. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（6）：1521—1528 Ye H C，Li D M，Huang Q H，et al. Variation of soil phosphorus under long-term fertilization in red paddy soil（In Chinese）. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer，2015，21（6）：1521—1528

［16］ 楊學(xué)云，孫本華，古巧珍，等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)塿土磷素狀況的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15（4）：837—842 Yang X Y，Sun B H，Gu Q Z，et al. The effects of long term fertilization on soil phosphorus status in manural soessial soil（In Chinese）. Plant Nutrition and Fertilizer Science，2009，15（4）：837—842

［17］ 李中陽(yáng)，徐明崗，李菊梅，等. 長(zhǎng)期施用化肥有機(jī)肥下我國(guó)典型土壤無(wú)機(jī)磷的變化特征. 土壤通報(bào)，2010，41（6）：1434—1439 Li Z Y，Xu M G，Li J M，et al. Changes of inorganic phosphorus in typical soils of China under long-term combined application of chemical and organic fertilizer（In Chinese）. Chinese Journal of Soil Science，2010，41（6）：1434—1439

［18］ 王艷玲，何園球，吳洪生，等. 長(zhǎng)期施肥下紅壤磷素積累的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析. 土壤學(xué)報(bào)，2010，47（5）：880—887 Wang Y L，He Y Q，Wu H S，et al. Environmental risk analysis of accumulated phosphorus in red soil under long-term fertilization（In Chinese）. Acta Pedologica Sinica，2010，47（5）：880—887

［19］ 魯如坤. 土壤磷素水平和水體環(huán)境保護(hù). 磷肥與復(fù)肥，2003，18（1）：4—8 Lu R K. The phosphorus level of soil and environmental protection of water body（In Chinese）. Phoaphate amp;Compound Fertilizer，2003，18（1）：4—8

［20］ 唐曉樂(lè)，李兆君，馬巖，等. 低溫條件下黃腐酸和有機(jī)肥活化黑土磷素機(jī)制. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18（4）：893—899 Tang X L，Li Z J，Ma Y，et al. Mechanism of fulvic acid-and organic manure-mediated phosphorus mobilization in black soil at low temperature（In Chinese）. Plant Nutrition and Fertilizer Science，2012，18（4）：893—899

［21］ Shen P，He X H，Xu M G，et al. Soil organic carbon accumulation increases percentage of soil Olsen P to total P at two 15-year mono-cropping systems in northern China. Journal of Intergrative Agriculture，2014，13（3）：597—603

［22］ 李學(xué)敏，張勁苗. 河北潮土磷素狀態(tài)的研究. 土壤通報(bào)，1994，25（6）：259—260 Li X M，Zhang J M. Distribution of soil phosphate in Hebei Province（In Chinese）. Chinese Journal of Soil Science，1994，25（6）：259—260

［23］ Chen C R，Condron L M，Xu Z H. Impact of grassland afforestation with coniferous trees on soil phosphorus dynamics and associated microbial process：A review.Forest Ecology and Management，2008，255（3）：396—409

［24］ Xiao R，Bai J H，Gao H F，et al. Spatial distribution of phosphorus in marsh soils of a typical land/inland water ecotone along a hydrological gradient. Catena，2012，98：96—103

［25］ 張英鵬，陳清，李彥，等. 不同磷水平對(duì)山東褐土耕層無(wú)機(jī)磷形態(tài)及磷有效性的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，24（7）：245—248 Zhang Y P，Chen Q，Li Y，et al. Effect of phosphorus levels on form and bioavailability of inorganic P in plough payer of cinnamon soil in Shandong Province（In Chinese）. Chinese Agricultureal Science Bulletin，2008，24（7）：245—248

［26］ 陳波浪，盛建東，蔣平安. 兩種磷肥對(duì)棉田土壤磷素有效性及吸收分配的影響. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，32（4）：17—21 Chen B L，Sheng J D，Jiang P A. Effect of two types of phosphates on phosphorus efficiency and phosphorus absorption and distribution in cotton field（In Chinese）. Journal of Xinjiang Agricultural University，2009，32（4）：17—21

［27］ Shen P，Xu M G，Zhang H M，et al. Long-term response of soil Olsen P and organic C to the depletion or addition of chemical and organia fertilizers. Catena，2014，118：20—27

［28］ 黃紹敏，寶德俊，皇甫湘榮，等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)潮土土壤磷素利用與積累的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（1）：102—108 Huang S M，Bao D J，Huangfu X R，et al. Effect of long-term fertilization on utilization and accumulation of phosphate nutrient in fluvo-aquic soil（In Chinese）.Scientia Agricultura Sinica，2006，39（1）：102—108

［29］ Johnston A E. Soil and plant phosphate. Paris：International Fertilizer Industry Association Press，2000：27—29

［30］ 魯如坤，劉鴻翔，聞大中，等. 我國(guó)典型地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和平衡研究Ⅴ. 農(nóng)田養(yǎng)分平衡和土壤有效磷、鉀消長(zhǎng)規(guī)律. 土壤通報(bào)，1996，27（6）：241—242 Lu R K，Liu H X，Wen D Z，et al. Nutrient cycle and budget in agroecosystem in China Ⅴ. Law of nutrient equilibrium and the gain and loss of available P and K in arable area（In Chinese）. Chinese Journal of Soil Science，1996，27（6）：241—242

［31］ Cao N，Chen X P，Cui Z L，et al. Change in soil available phosphorus in relation to the phosphorus budget in China. Nutrient Cycling in Agroecosystems，2012，94：161—170

［32］ Tang X，Li J M，Ma Y B，et al. Phosphorus efficiency in long-term（15 years）wheat-maize cropping systems with various soil and climate conditions. Field Crops Research，2008，108（3）：231—237

（責(zé)任編輯：盧 萍）

Evolution of Soil Phosphorus in Reddish Paddy Soil under Long-term Fertilization Varying in Formulation and Its Response to P Balance

LU Yanhong1，2LIAO Yulin1，2NIE Jun1，2?ZHOU Xing1，2XIE Jian1，2YANG Zengping1，2
（1 Soil and Fertilizer Institute of Hunan Province，Changsha 410125，China）
（2 Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation（Hunan），Ministry of Agriculture of China，Changsha 410125，China）

【Objective】This study aimed to explore characteristics of the evolution of content and availability of soil phosphorus and their responses to phosphorus accumulation or loss（P balance）in reddish paddy soil under long-term fertilization varying in formulation under the double rice cropping system，in an attempt to provide theoretical bases for scientific application of phosphorus fertilizer in the double rice cropping areas of South China.【Method】Based on a 35-year long-term fertilization field experiment，researches were carried out on the evolution rules of soil total P，available P and soil P activation coefficient（PAC）in reddish paddy soil as affected by fertilization varying in formulation and history，calculations done of gain or loss of soil P each year and cumulative gain or loss of soil P in the long-term fertilization field experiment varying in formulation，and discussions made of relationships between soil total P，Olsen P，soil PAC and cumulative P balance.【Result】Results show that soil total phosphorus，soil Olsen phosphorus and soil PAC in CK and Treatment NK（No phosphorus fertilizer applied）remained unchanged or displayed downward trends with the experiment going on. Soil total phosphorus in Treatment NK+PM（N and K fertilizer plus pig manure）exhibited a slow rising trend with the experiment going on，while soil Olsen phosphorus and PAC in the treatment did a downward trend. Soil total phosphorus in treatments NP，NPK，NP+RS and NPK+RS（chemical phosphorus fertilizer or plus rice straw）soared during the first ten years of the experiment，but the trend gradually leveled off during the 25 years that followed. Soil Olsen phosphorus in the above-listed-treatments rose sharply to high value in content during the first one to five years of the experiment，and then the rising trend began to level off with the years passing on. Soil PAC fell drastically in the treatments of no or low phosphorus input，but it ascended in the treatments applied with chemical phosphorus fertilizer or plus organic manure. Compared with the initial background value of the experiment field，soil PAC decreased by 33.2%，29.7% and 16.6%，respectively in Treatments CK，NK and NK+PM，but increased by 66.2%，60.6%，65.6% and 52.9%，respectively in Treatments NP，NPK，NP+RS and NPK+RS. Treatment CK（No fertilization）led to soil phosphorus deficiency，while Treatment PM（applying only pig manure）nearly sustained P balance，and Treatments NP，NPK，NP+RS and NPK+RS resulted in apparent surplus of soil phosphorus. Phosphorus balance was very significantly related to soil total phosphorus，soil Olsen phosphorus and soil PAC. With an average surplus of 100 kg phosphorus per hectare，soil total phosphorus increased by 0.03 g kg-1，and Olsen phosphorus by 1.20 mg kg-1and PAC by 0.09%.【Conclusion】Extraneous phosphorus inputs are the important factors that affect soil phosphorus and soil phosphorus availability. Long-term no phosphorus input and insufficient phosphorus input leads to soil phosphorus deficiency and hence reduction of soil phosphorus content and soil phosphorus availability.Applying chemical phosphorus fertilizer or chemical phosphorus fertilizer plus organic fertilizer promotes soil phosphorus accumulation and improves soil phosphorus fertility.

Long-term fertilizer experiment；Soil phosphorus evolution；P availability；P balance；Reddish paddy soil

S143.2；S158.5

A

10.11766/trxb201703210020

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401340）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0300900；2017YFD0301504）資助 Supported by the National Natural Science Foundation of China（No. 41401340）and the National Key Research and Development Program of China（Nos. 2016YFD0300900，2017YFD0301504）

? 通訊作者 Corresponding author，E-mail：junnie@foxmail.com

魯艷紅（1974—），女，湖北武穴人，博士，副研究員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與作物高效施肥研究。E-mail：luyanhong6376432@163.com

2017-03-

2017-05-09；優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2017-07-25