謝國(guó)雄 阮弋飛 鄔奇峰

摘要：為了解茶園土壤磷素化學(xué)形態(tài)特點(diǎn)及磷的生物有效性，從浙江省境內(nèi)采集35個(gè)代表性茶園紅壤，詳細(xì)鑒定土壤磷素形態(tài)，并與周圍的荒地紅壤進(jìn)行比較。結(jié)果表明，茶園紅壤磷素以無(wú)機(jī)磷為主，有機(jī)磷與無(wú)機(jī)磷占全磷的比例平均分別為27.39%和72.61%，有機(jī)磷占全磷的比例與土壤有機(jī)碳含量呈正相關(guān)。茶園紅壤有機(jī)磷主要為中度活性有機(jī)磷與中度穩(wěn)定性有機(jī)磷為主，高度穩(wěn)定性有機(jī)磷和活性有機(jī)磷占比較低；無(wú)機(jī)磷以閉蓄態(tài)磷為主，其次為鐵磷和鋁磷，鈣結(jié)合態(tài)磷含量較低。Ca2-P、Al-P和Fe-P占全磷的比例隨土壤磷素積累而提高，施用有機(jī)肥可促進(jìn)茶園紅壤有機(jī)磷、Ca2-P和Al-P的形成。與荒坡紅壤比較，茶園紅壤具較高的有機(jī)磷、Ca2-P和Al-P。土壤有效磷與Ca2-P、Al-P的相關(guān)性最高。

關(guān)鍵詞：茶園紅壤；磷形態(tài)；有機(jī)肥；成土母質(zhì)；有效磷

中圖分類號(hào)：S158文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas20190800169

Study on Phosphorus Forms and Their Influencing Factors in Tea Garden Red Soil

Xie Guoxiong1， Ruan Yifei2， Wu Qifeng2

（1Hangzhou Plant Protection and Soil-fertilizer Station， Hangzhou 310020， Zhejiang， China； 2Lin’an District Agricultural and Forestry Technology Extension Center of Hangzhou City， Hangzhou 311300， Zhejiang， China）

Abstract： To understand the chemical forms of phosphorus and the biological availability of phosphorus in tea garden soil， 35 samples of representative tea garden red soil were collected from Zhejiang Province， and the forms of phosphorus in soil were identified in detail， and compared with those in surrounding wasteland red soil. The results showed that inorganic phosphorus was the main phosphorus form in tea plantation red soil， and the average proportion of organic phosphorus and inorganic phosphorus in total phosphorus of the soil was 27.39% and 72.61%， respectively. The proportion of organic phosphorus in total phosphorus was positively correlated with the content of soil organic carbon. The organic phosphorus in tea garden red soil was mainly moderately active and moderately stable， and the proportion of highly stable and active organic phosphorus was relatively low. Meanwhile the occluded phosphate was the main inorganic phosphorus in the soil， followed by iron phosphorus and aluminium phosphorus， and calcium- bound phosphorus was relatively low. The proportions of Ca2-P， Al-P and Fe-P in total phosphorus increased with the accumulation of soil phosphorus. The application of organic fertilizer could promote the formation of organic phosphorus， Ca2-P and Al-P in tea garden red soil. Compared with wasteland red soil， tea garden red soil had higher organic phosphorus， Ca2-P and Al-P. Soil available phosphorus was well correlated with Ca2-P and Al-P.

Keywords： Tea Garden Red Soil； Phosphorus Form； Organic Fertilizer； Parent Material； Available Phosphorus

0引言

熱帶、亞熱帶地區(qū)水熱豐富，礦物風(fēng)化強(qiáng)烈，形成的土壤多為鐵鋁土（包括紅壤、黃壤、赤紅壤和磚紅壤等），土壤顯現(xiàn)酸性，適宜種植茶樹等耐酸植物。強(qiáng)烈風(fēng)化的鐵鋁土富含氧化鐵、氧化鋁和高嶺石等礦物，它們對(duì)磷有強(qiáng)烈的固定作用，致使土壤有效磷低下[1-2]。為提高鐵鋁土的供磷能力，農(nóng)業(yè)上常采取治酸與施肥相結(jié)合的方法，即在施用石灰物質(zhì)提高土壤pH值的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)施肥和合理輪作等方法來(lái)提高土壤有效磷。但與一般的旱地和水田土壤不同，因茶樹喜酸，茶園土壤一般不宜施用多量的石灰或不需要施用石灰來(lái)降酸，因此茶園土壤多數(shù)呈酸性至強(qiáng)酸性，其磷素化學(xué)形態(tài)與旱地和水田土壤也有較大的差異。自然鐵鋁土磷素較低，一般不能滿足茶樹正常生長(zhǎng)的需要，因此，施用磷肥是茶園經(jīng)營(yíng)管理的重要措施，也是提高茶葉品質(zhì)的重要手段。磷肥當(dāng)季的利用率較低，磷素在土壤中移動(dòng)性差，進(jìn)入茶園的磷素多數(shù)殘留在土壤中，因此，茶園長(zhǎng)期施肥可促使土壤磷素的積累，從而改變土壤供磷能力。磷肥進(jìn)入土壤后進(jìn)行各種化學(xué)、物理和生物學(xué)過(guò)程[3-6]，但受土壤性狀制約，在土壤中的化學(xué)行為也有差別，磷的生物有效性與土壤中存在的磷素形態(tài)密切相關(guān)[7-12]，因此了解土壤磷形態(tài)及變化規(guī)律有助于茶園土壤磷素管理[2，13-14]。近數(shù)十年來(lái)，有關(guān)土壤磷素形態(tài)與轉(zhuǎn)化、固磷機(jī)制與積累規(guī)律及施肥、利用方式及農(nóng)藝措施對(duì)土壤磷素演變的影響已有較多的研究[1，15-20]，但多數(shù)研究對(duì)象為微酸至石灰性的水田、旱地和果園土壤，對(duì)酸性至強(qiáng)酸性茶園鐵鋁土磷素形態(tài)特征及影響因素的關(guān)注較少。為此，本研究從浙江省境內(nèi)采集35個(gè)代表性茶園紅壤，詳細(xì)鑒定土壤無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷各形態(tài)，并與茶園周圍的荒地紅壤進(jìn)行比較，旨在了解紅壤地區(qū)茶園土壤磷素的演變規(guī)律，為茶園科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試土壤

供試土壤分2類，一類為茶園紅壤，共35個(gè)樣品，采自浙江省茶齡在10年以上典型茶園；另一類為茶園周圍的荒地紅壤，共12個(gè)，代表種植茶樹之前的狀況。2類土壤的采樣深度均為0～30 cm，成土母巖包括玄武巖、Q2紅土、變質(zhì)巖、砂巖和泥頁(yè)巖等。

1.2分析方法

采集的土壤樣品經(jīng)室內(nèi)混勻、風(fēng)干處理后全部磨細(xì)過(guò)2 mm土篩，部分樣品過(guò)0.15 mm，供土壤分析。同時(shí)對(duì)土壤中的無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷形態(tài)進(jìn)行分析，其中，土壤無(wú)機(jī)磷形態(tài)按蔣柏藩等[21]提出的方法測(cè)定，把土壤無(wú)機(jī)磷分為Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P（鐵磷）、Al-P（鋁磷）和O-P（閉蓄態(tài)磷），Ca2-P和Al-P是無(wú)機(jī)磷中有效性較高的磷形態(tài)；土壤有機(jī)磷的分組采用Bowman和Cole改進(jìn)方法[22]，根據(jù)其可分解釋放的能力和對(duì)植物生物有效性的大小，把有機(jī)磷分為活性有機(jī)磷、中度活性有機(jī)磷、中穩(wěn)性有機(jī)磷和高穩(wěn)性有機(jī)磷等4種形態(tài)。土壤pH值、全磷和有效磷含量用常規(guī)方法測(cè)定[23]。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003處理，統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 12.0軟件完成。不同處理之間變量的顯著性檢驗(yàn)采用最小顯著差異法（LSD）。

2結(jié)果與分析

2.1茶園土壤磷積累的變化及組成特點(diǎn)

2.1.1土壤磷積累的變化35個(gè)茶園土壤pH 3.79～ 5.21，平均為pH 4.66，變異系數(shù)6.54%；有機(jī)碳含量在7.65～29.65 g/kg之間（表1），平均為18.66 g/kg，變異系數(shù)28.74%；全磷在214～876 mg/kg之間，平均為521 mg/kg，變異系數(shù)35.28%。各態(tài)磷含量也有較大的變化，Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P、Al-P和O-P含量分別在42.50～287.61、1.06～22.07、0.45～9.20、16.90～ 54.28、10.13～265.58、4.58～28.47、113.96～351.60 mg/kg之間變化。

2.1.2土壤磷的組成特點(diǎn)對(duì)35個(gè)不同母質(zhì)發(fā)育的茶園土壤磷形態(tài)的鑒定表明，茶園紅壤無(wú)機(jī)磷明顯高于有機(jī)磷，有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷分別占總磷的16.54%～ 41.25%和58.75% ～83.46%，平均分別為27.39%和72.61%。無(wú)機(jī)磷由Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P、Al-P和O-P等形態(tài)組成，茶園紅壤的無(wú)機(jī)磷主要以O(shè)-P形式存在，其占總磷的31.44%～62.15%，平均達(dá)44.76%；其次為Fe-P，占總磷的3.71%～31.43%，平均為18.73%；Al-P的含量較低，占總磷的1.78%～3.32%，平均為2.68%。3種鈣結(jié)合的無(wú)機(jī)磷均較低，并以Ca10-P相對(duì)較高，占總磷的4.95%～8.65%，平均為6.93%；其次為Ca2-P，占總磷的0.39%～2.65%，平均為1.53%；Ca8-P是含量最低的磷形態(tài)，僅占總磷的0.21%～1.31%，平均為0.67%。土壤中的有機(jī)態(tài)磷可根據(jù)其生物有效性進(jìn)一步分為活性有機(jī)磷、中度活性有機(jī)磷、中穩(wěn)性有機(jī)磷和高穩(wěn)性有機(jī)磷等4種形態(tài)（生物活性順次下降）。統(tǒng)計(jì)（表2）表明，茶園土壤中的有機(jī)磷主要以中度活性有機(jī)磷形態(tài)存在，其占有機(jī)磷總量的40.38%～59.68%，平均占比為49.06%；其次為中穩(wěn)性有機(jī)磷，占有機(jī)磷總量的28.51%～50.50%，平均占比為38.33%；活性有機(jī)磷和高穩(wěn)性有機(jī)磷的數(shù)量較小，分別占有機(jī)磷總量的1.78% ～7.35%和3.56% ～17.52%，平均占比分別為3.89%和8.71%。

2.2茶園土壤磷形態(tài)演變及影響因素分析

2.2.1土壤磷積累對(duì)各態(tài)磷的影響相關(guān)分析（表3）表明，土壤中各形態(tài)磷的絕對(duì)含量均與其全磷呈正相關(guān)，表明隨著茶園紅壤磷素的積累，各形態(tài)的磷均有增加的趨勢(shì)，其中Ca2-P和Al-P受土壤全磷的影響最為顯著。

由表3結(jié)果還可知，茶園紅壤有效磷與各形態(tài)的磷均存在著相關(guān)，但相關(guān)系數(shù)最高的為Ca2-P和Al-P，表明這2種形態(tài)的磷是影響土壤有效磷的主要形態(tài)。

2.2.2影響磷形態(tài)百分組成的因素分析由表4可知，有機(jī)磷的比例與土壤有機(jī)碳的相關(guān)性最高，表明其主要受土壤有機(jī)碳積累的影響。Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P的比例與土壤全磷的相關(guān)性高，并呈現(xiàn)正相關(guān)，而Ca10-P和O-P的比例與全磷呈顯著的負(fù)相關(guān)，表明茶園土壤磷素積累的增加，更有利于Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、AlP的形成，而Ca10-P和O-P的比例趨向下降。表4結(jié)果還表明，土壤有機(jī)質(zhì)的積累可在一定程度上降低O-P的比例。另外，土壤pH值的提高可促進(jìn)Ca2-P、Ca8-P、Al-P的形成，而降低O-P的比例。

表5是根據(jù)施肥不同對(duì)土壤磷素組成比例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于各樣地磷素組成變化較大，總體上兩者之間的磷素組成不存在顯著差異，但從平均值的差異可以看出，施用有機(jī)肥有利于土壤有機(jī)磷的形成，不利于Fe-P和O-P的形成，這可能是因?yàn)槭┯袡C(jī)肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)的積累，促進(jìn)了生物循環(huán)和有機(jī)磷的形成，降低了土壤磷的固定，從而減少了Fe-P和O-P的形成。

另外，母巖類型對(duì)茶園土壤磷素組成也有輕微的影響（表6），砂巖、泥頁(yè)巖、玄武巖形成的茶園土壤有機(jī)磷比例較高，玄武巖和變質(zhì)巖形成的茶園土壤Ca2-P比例較低，玄武巖形成的茶園土壤Fe-P較低，但O-P比例較高，砂巖形成的茶園土壤Fe-P較高，但O-P比例較低。

2.3茶園與荒地土壤磷素組成的差異

由表7可知，與茶園周圍的荒地比較，由于總磷的增加和有機(jī)碳的積累，茶園土壤O-P明顯下降，而相應(yīng)地有機(jī)磷、Ca2-P、Al-P的比例顯著地增加。同時(shí)，鐵磷也有輕微的增加，Ca2-P和Ca8-P有輕微下降。這一結(jié)果表明，荒地紅壤開墾種植茶樹后，土壤磷素的積累更有利于有效性較高的磷形態(tài)（有機(jī)磷、Ca2-P、Al-P）轉(zhuǎn)化。

3結(jié)論

（1）荒坡紅壤種植茶樹后經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期施肥培育，土壤有機(jī)磷、Ca2-P和Al-P呈現(xiàn)顯著的增加。

（2）茶園紅壤磷素以無(wú)機(jī)磷為主，有機(jī)磷與無(wú)機(jī)磷占全磷的比例平均分別為27.39%和72.61%，有機(jī)磷占全磷的比例與土壤有機(jī)碳含量呈正相關(guān)。茶園紅壤有機(jī)磷主要為中度活性有機(jī)磷和中度穩(wěn)定性有機(jī)磷為主，高度穩(wěn)定性有機(jī)磷和活性有機(jī)磷占比較低，表明有機(jī)磷的生物有效性以中等為主；無(wú)機(jī)磷以閉蓄態(tài)磷為主，其次為鐵磷和鋁磷，鈣結(jié)合態(tài)磷含量較低。

（3）茶園紅壤有效磷與Ca2-P、Al-P的相關(guān)性最高；Ca2-P、Al-P和Fe-P占全磷的比例隨土壤磷素積累而提高；施用有機(jī)肥可促進(jìn)茶園紅壤有機(jī)磷、Ca2-P和Al-P的形成。

4討論

4.1茶園土壤磷的組分

本研究結(jié)果表明，茶園紅壤無(wú)機(jī)磷明顯高于有機(jī)磷，這與紅壤為高度風(fēng)化的土壤有關(guān)。紅壤含有豐富的氧化鐵和氧化鋁及高嶺石等礦物[24]，后者對(duì)磷有強(qiáng)烈的固定作用，易形成各類無(wú)機(jī)態(tài)磷。茶園紅壤的無(wú)機(jī)磷主要以O(shè)-P和Fe-P形式存在，其占總磷的比例平均分別達(dá)44.76%和18.73%，這也是茶園紅壤高量氧化鐵對(duì)土壤磷素強(qiáng)烈固定的結(jié)果。茶園土壤中鈣結(jié)合態(tài)磷含量較低，這與茶園土壤多呈酸性和強(qiáng)酸性、鈣含量普遍較低有關(guān)。以上結(jié)果表明茶園土壤對(duì)磷素有較強(qiáng)的固定作用，這在一定程度上影響了磷肥的肥效。

4.2磷素積累對(duì)茶園土壤磷組分的影響

磷素過(guò)度積累已成為農(nóng)業(yè)土壤磷素管理的重要問(wèn)題[4-5]。磷素進(jìn)入茶園土壤后可與土壤中的各種組分發(fā)生化學(xué)作用[25]，其作用方式及強(qiáng)度與土壤的化學(xué)組成、土壤性狀等有關(guān)。本研究結(jié)果表明，土壤中各形態(tài)磷的絕對(duì)含量均與土壤磷素積累呈正相關(guān)，隨著茶園紅壤磷素的積累各形態(tài)的磷均有增加的趨勢(shì)，表明進(jìn)入茶園土壤中的磷素可與土壤中各類無(wú)機(jī)和有機(jī)成分同時(shí)發(fā)生作用。相關(guān)分析表明，有機(jī)磷的比例與土壤有機(jī)碳的相關(guān)性最高，這說(shuō)明有機(jī)磷的形成與茶園土壤有機(jī)磷的積累密切相關(guān)。結(jié)果還表明，Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P的比例與土壤全磷呈正相關(guān)，而Ca10-P和OP的比例與全磷呈顯著的負(fù)相關(guān)，這說(shuō)明茶園土壤磷素積累的增加有利于Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P的形成，Ca2-P和Al-P是土壤中有效性較高的磷形態(tài)，所以茶園土壤磷素積累可顯著增加土壤中的有效磷水平，這與文獻(xiàn)上報(bào)道的隨著磷積累的增加土壤磷釋放會(huì)發(fā)生明顯增加的結(jié)果一致[18]。

本研究初步提示了茶園土壤的磷素組成受母巖類別、磷素積累及有機(jī)碳的影響，明確了高富鋁化特性和低土壤pH值是導(dǎo)致茶園土壤磷有效性較低的主要原因。但因研究中沒(méi)有涉及不同茶園年齡土壤磷素的比較，也沒(méi)有考慮不同類型化肥種類對(duì)磷形態(tài)的影響，有關(guān)紅壤植茶過(guò)程中土壤磷素的演變及化學(xué)肥料種類對(duì)土壤磷形態(tài)的影響還有待進(jìn)一步研究。另外，研究中主要采用化學(xué)方法對(duì)無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷形態(tài)進(jìn)行鑒定，有關(guān)茶園土壤中更詳細(xì)的磷存在形態(tài)還需采用礦物學(xué)和光譜學(xué)方法作進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)

[1]楊芳，何園球，李成亮，等.不同施肥條件下紅壤旱地磷素形態(tài)及有效性分析[J].土壤學(xué)報(bào)，2006，43（5）：793-799.

[2]黃慶海，李茶荀，賴濤，等.長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土磷素積累與形態(tài)分異的影響[J].土壤與環(huán)境，2000，9（4）：290-293.

[3]李艾芬，章明奎.浙北平原不同種植年限蔬菜地土壤氮磷的積累及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（1）：122-127.

[4]高秀美，汪吉東，劉兆普，等.集約化蔬菜地土壤磷素累積特征及流失風(fēng)險(xiǎn)[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（1）：82-86.

[5]Heckrath G， Brookes P C， Poultion P R et al. Phosphorus leaching from soils containing different phosphorus concentrations in the Broadbalk experiment[J]. Journal of Environmental Quality，1995， 24：904-910.

[6]Shafqat M N， Pierzynski G M. Long- term effects of tillage and manureapplicationsonsoilphosphorusfractions[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis，2010，41（9）： 1084-1097.

[7]Gale P M， Mullen M D， Cieslik C， et al. Phosphorus distribution and availability in response to dairy manure applications[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis，2000，31：553-565.

[8]黃慶海，李茶荀，賴濤，等.長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土磷素積累與形態(tài)分異的影響[J].土壤與環(huán)境，2000，99（40）：290-293.

[9]曾曉敏，范躍新，林開淼，等.亞熱帶不同植被類型土壤磷組分特征及其影響因素[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2018，29（07）：2156-2162.

[10]王非非，竇文濤，謝修鴻，等.蘋果梨園土壤有機(jī)磷組分剖面規(guī)律的研究[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2016，38（1）：1-4，30.

[11]郇恒福，黃嘉璞，線琳，等.施用豆科綠肥對(duì)酸性土壤有機(jī)磷組分的動(dòng)態(tài)影響[J].草地學(xué)報(bào)，2014，22（6）：1216-1221.

[12]黃慶海，賴濤，吳強(qiáng)，等.長(zhǎng)期施肥對(duì)紅壤性水稻土有機(jī)磷組分的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2003（1）：63-66，97.

[13]Motavalli J， Miles R. Soil phosphorus fractions after 111 years of animal manure and fertilizer application[J]. Biology and fertility of Soil，2002，36：35-42.

[14]Sui Y， Thompson M L. Phosphorus sorption， desorption， and buffering capacity in a biosolids-amended Mollisol[J]. Soil Science Society ofAmerica Journal，2000，64（1）：164-169.

[15]Weil R R， Benedetto P W， Sikora L J， et al. Influence of tillage practices on phosphorus distribution and forms in three Utisols[J]. Agronomy Journal，1988，80：503-509.

[16]Hedley M J， Steward J W B， Chauhan B S. Changes in inorganic and organic soil phosphorus fractions induced by cultivation practices and by laboratory incubations[J]. Soil Sci Soc Am J，1982， 46：970-976.

[17]周寶庫(kù)，張喜林.長(zhǎng)期施肥對(duì)黑土磷素積累、形態(tài)轉(zhuǎn)化及其有效性影響的研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2005，11（2）：143-147.

[18]Hesketh N， Brookes C. Development of an indicator for risk of phosphorus leaching[J]. Journal of Environmental Quality，2000，29： 105-110.

[19]王新民，候彥林.有機(jī)物料對(duì)石灰性土壤磷素及吸附特性的影響研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（3）：440-443.

[20]趙慶雷，王凱榮，謝小立.長(zhǎng)期有機(jī)肥循環(huán)對(duì)黃筋泥稻田土壤磷吸附和解吸特性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（1）：355-362.

[21]蔣柏藩.石灰性土壤無(wú)機(jī)磷有效性的研究[J].土壤，1992，24（2）：61-64.

[22]熊恒多，李世俊，范業(yè)寬.酸性水稻土有機(jī)磷分組法討論[J].土壤學(xué)報(bào)，1993，30（4）：390-399.

[23]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005：154-157.

[24]全國(guó)土壤普查辦公室.中國(guó)土壤[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1998： 234-254.

[25]Lindsay W L. Chemical Equilibria in Soils[M]. New York： John Wiley and Sons，1979：15-33.