賈萌萌，劉國明，黃 標(biāo)

設(shè)施菜地利用強(qiáng)度對(duì)土壤磷形態(tài)分布及其有效性的影響——以江蘇省水耕人為土和潮濕雛形土為例①

賈萌萌1,2，劉國明1,2，黃 標(biāo)1*

(1 中國科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京土壤研究所)，南京 210008；2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

以江蘇省水耕人為土和潮濕雛形土兩種土壤類型為對(duì)象，研究了設(shè)施菜地利用強(qiáng)度對(duì)土壤磷形態(tài)分布及其有效性的影響。結(jié)果表明：隨利用強(qiáng)度增加，兩種土壤類型的各磷形態(tài)含量均有所增加，以水溶態(tài)磷和鋁結(jié)合態(tài)磷(Al-P)增加最為顯著(<0.05)。而水耕人為土閉蓄態(tài)磷(O-P)占總磷百分比和潮濕雛形土殘?jiān)鼞B(tài)磷占總磷百分比隨利用強(qiáng)度增加則表現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)(<0.05)。回歸分析結(jié)果表明，水耕人為土有效磷主要來自于鐵結(jié)合態(tài)磷(Fe-P)和Al-P；潮濕雛形土有效磷主要來自于水溶態(tài)磷和鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)，且以前者更為重要。另外，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)增加了土壤磷淋失的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是潮濕雛形土。水–旱輪作并結(jié)合減少施肥量可能是降低設(shè)施土壤磷淋失風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)有效措施。

設(shè)施蔬菜；水耕人為土；潮濕雛形土；磷有效性；磷形態(tài)

磷(P)是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素之一。植物吸收利用的磷主要來源于土壤[1]。土壤中的磷主要分為有機(jī)態(tài)磷和無機(jī)態(tài)磷兩大類，后者又包括礦物態(tài)磷、吸附態(tài)磷和土壤溶液中的磷[2]。植物吸收利用的磷主要為土壤溶液中的磷與有機(jī)態(tài)磷礦化分解產(chǎn)生的小分子有機(jī)態(tài)磷或無機(jī)態(tài)磷[3]。不同磷形態(tài)的植物有效性明顯相同。土壤中磷的形態(tài)分布和轉(zhuǎn)化方向?qū)ζ渖镉行云鹬鴽Q定性作用[4]。因此，研究磷形態(tài)分布對(duì)于評(píng)價(jià)土壤供磷狀況，了解土壤–植物磷遷移過程具有重要意義。

因反季節(jié)種植、復(fù)種指數(shù)和經(jīng)濟(jì)效益較高等特點(diǎn)，設(shè)施蔬菜在我國發(fā)展迅速。至2016年，全國設(shè)施蔬菜種植面積達(dá)391.5萬hm2，產(chǎn)量為2.5億t，約占蔬菜總產(chǎn)量的30.5%[5]。高產(chǎn)出、高收益的同時(shí)，也必然伴隨著各種肥料的過量投入，尤其是有機(jī)肥。以山東壽光市為例，設(shè)施蔬菜單位種植面積的施肥量是小麥-玉米輪作模式的6倍~ 14倍[6]。設(shè)施蔬菜種植過程中，往往以蔬菜氮需求作為肥料施用量的條件，加之肥料中磷普遍偏高，而作物對(duì)磷的利用率很低(5% ~ 15%)[7]，所以，大量的磷素殘留下來，磷積累成為設(shè)施蔬菜土壤的一個(gè)典型特征[8]。對(duì)于露天菜地，施用有機(jī)肥可以增加土壤中活性、中等活性磷的含量，降低穩(wěn)定態(tài)磷的含量[9]。王伯仁等[10]發(fā)現(xiàn)，長期施用有機(jī)肥有利于紅壤旱地鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)和鋁結(jié)合態(tài)磷(Al-P)的積累，而閉蓄態(tài)磷(O-P)則保持相對(duì)穩(wěn)定。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)條件下，土壤其他理化性質(zhì)變化程度也異常劇烈，例如酸化現(xiàn)象明顯[11]、有機(jī)質(zhì)(OM)含量顯著增加[12]等，這些對(duì)磷形態(tài)分布及其轉(zhuǎn)化過程起著重要的作用。與普通農(nóng)田土壤相比，設(shè)施蔬菜土壤磷形態(tài)轉(zhuǎn)化過程可能有所不同。另外，設(shè)施蔬菜土壤磷過度積累，可能通過徑流或淋溶的方式離開土體，進(jìn)而導(dǎo)致周圍水體環(huán)境污染[13]。

江蘇省是我國設(shè)施蔬菜的一個(gè)重要生產(chǎn)區(qū)域。受成土母質(zhì)、地球化學(xué)過程、人為活動(dòng)等因素的影響[14]，不同類型土壤的磷形態(tài)分布可能會(huì)存在明顯差異，但迄今為止關(guān)于這方面的報(bào)道仍較為少見。因此，本文以江蘇省水耕人為土和潮濕雛形土上的設(shè)施菜地為對(duì)象，研究了不同利用強(qiáng)度下土壤磷形態(tài)分布特征及其有效性，以期了解設(shè)施蔬菜種植過程中土壤磷形態(tài)分布及其有效性的變化規(guī)律，查明土壤磷有效性的主要影響因素，為選擇適宜的設(shè)施蔬菜肥料管理方式及避免地下水體污染提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣區(qū)概況

土壤樣品采自江蘇省兩個(gè)典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)域：南京市江寧區(qū)谷里村(31.89° N，118.67 ° E)和徐州市銅山區(qū)下湖村(34.15° N，117.25° E)。其中，谷里村土壤是由下蜀黃土母質(zhì)發(fā)育形成的水耕人為土；下湖村土壤則是由河流沖積物發(fā)育形成的潮濕雛形土[15]。谷里村設(shè)施類型為塑料大棚，種植年限在12 a左右，全年種植蔬菜，施肥以有機(jī)肥為主，年均用量為14.9 t/hm2；下湖村設(shè)施類型包括日光溫室和塑料大棚兩種，種植年限長達(dá)30 a之久，種植方式包括全年種植蔬菜或蔬菜–水稻輪作，年均有機(jī)肥用量介于121 ~ 447 t/hm2。兩個(gè)地區(qū)復(fù)合肥年均用量類似，均在3 t/hm2左右。

1.2 土壤樣品采集

采樣區(qū)域內(nèi)，將谷里村種植年限 >10、5 ~ 10、1 ~ 5 a的設(shè)施大棚和下湖村種植年限 >20、10 ~ 20、1 ~ 10 a的設(shè)施大棚分別確定為強(qiáng)度、中度和輕度3種利用強(qiáng)度。每個(gè)利用強(qiáng)度選擇4個(gè)蔬菜大棚為重復(fù)，即每個(gè)種植區(qū)域內(nèi)確定12個(gè)設(shè)施大棚為采樣點(diǎn)。每個(gè)大棚內(nèi)，在3 m × 4 m范圍內(nèi)采用梅花型5點(diǎn)法采集表層(0 ~ 20 cm)土壤，混合均勻后，按照四分法留取1 kg左右土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，土樣經(jīng)自然風(fēng)干，剔除根系、石礫、磚瓦等雜物后，利用木槌研磨過2.0 mm尼龍篩備用。然后取其中約50 g土壤，用瑪瑙研缽研磨過0.149 mm尼龍篩，分別用于不同土壤屬性的測定分析。

1.3 土壤性質(zhì)測定

pH采用電位法測定(1∶2.5土水比)；OM采用外加熱重鉻酸鉀–硫酸消化法測定；全氮(TN)采用半微量凱氏法測定；土壤粒徑分布采用吸管法測定；全磷(TP)采用HClO4-HF-HCl消煮，鉬銻抗比色法測定；有效磷(Olsen-P)采用0.5 mol/L NaHCO3溶液提取，鉬銻抗比色法測定，具體步驟見《土壤調(diào)查實(shí)驗(yàn)室分析方法》[16]。

土壤磷形態(tài)測定參考《土壤農(nóng)化分析》[17]，主要步驟見表1。其中，有機(jī)態(tài)磷(Or-P)灼燒提取的同時(shí)，另外稱取相同質(zhì)量的土壤樣品，未經(jīng)灼燒。灼燒與未經(jīng)灼燒的土壤含磷量的差值，即為Or-P含量。土壤TP含量與上述磷形態(tài)相減之后得到的值即為殘?jiān)鼞B(tài)磷(Re-P)。每個(gè)土壤樣品的提取設(shè)置3個(gè)重復(fù)，提取液中的磷濃度采用鉬銻抗比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM Statistics SPSS20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，Sigmaplot 12.5軟件進(jìn)行作圖。通過單因素方差分析(One-Way ANOVA)和LSD(最小顯著性差異法)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)和多重比較(<0.05)。

表1 土壤磷形態(tài)連續(xù)提取主要步驟

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施菜地土壤基本理化性質(zhì)

供試水耕人為土pH呈酸性，黏粒含量在258.90 ~ 333.41 g/kg，屬粉砂質(zhì)黏壤土；OM和TN含量分別在20.01 ~ 28.37 g/kg和1.22 ~ 1.55 g/kg。潮濕雛形土pH呈中性至堿性，黏粒含量在138.71 ~ 185.53 g/kg，屬粉砂質(zhì)壤土。OM和TN含量分別在22.03 ~ 28.95 g/kg和1.40 ~ 1.92 g/kg。隨設(shè)施菜地利用強(qiáng)度增加，兩種土壤類型的OM和TN含量呈明顯上升趨勢(shì)，且達(dá)到顯著水平(<0.05)，而潮濕雛形土pH表現(xiàn)為顯著下降(<0.05)(表2)。

表2 不同設(shè)施菜地利用強(qiáng)度土壤基本理化性質(zhì)

注：表中不同小寫字母表示同一類型土壤上不同利用強(qiáng)度設(shè)施菜地在<0.05水平上存在顯著差異。

供試水耕人為土TP和Olsen-P含量分別為0.78 ~ 1.45 g/kg和47.85 ~ 120.02 mg/kg，潮濕雛形土TP和Olsen-P含量分別為1.12 ~ 3.23 g/kg和126.70 ~ 682.02 mg/kg。強(qiáng)度利用條件下，水耕人為土和潮濕雛形土TP平均含量分別是輕度利用條件下的1.86倍和2.88倍；Olsen-P平均含量分別是輕度利用條件下的2.51倍和5.38倍(表2)。方差分析結(jié)果表明，隨設(shè)施菜地利用強(qiáng)度增加，兩種土壤類型的TP和Olsen-P含量均表現(xiàn)為顯著增加(< 0.05)。

2.2 設(shè)施菜地不同利用強(qiáng)度土壤磷形態(tài)分布

供試水耕人為土和潮濕雛形土各磷形態(tài)含量及其占TP的百分比如圖1所示。水耕人為土各磷形態(tài)含量呈以下分布規(guī)律：Fe-P>O-P>Or-P>Ca-P> Re-P>Al-P>W-P。其中，F(xiàn)e-P、O-P和Or-P含量分別為219.32 ~ 412.17、192.91 ~ 244.17 和146.88 ~ 212.58 mg/kg，分別占TP的22.06% ~ 34.41%、15.15% ~ 25.18% 和10.93% ~ 23.65%；W-P和Al-P含量分別為0.69 ~ 4.20 和48.37 ~175.04 mg/kg，僅占到TP的0.09% ~ 0.28% 和6.03% ~ 11.72%。潮濕雛形土各磷形態(tài)以Ca-P優(yōu)勢(shì)最為明顯，其含量為302.25 ~ 1 300.66 mg/kg，占TP的28.52% ~ 41.77%；W-P、Al-P和Or-P含量分別在45.91 ~ 475.51、68.81 ~ 349.04和141.94 ~ 472.34 mg/kg，分別占TP的4.22% ~ 14.84%、5.80% ~ 10.73% 和11.01% ~18.32%。

土壤各磷形態(tài)含量隨設(shè)施蔬菜利用強(qiáng)度增加基本呈增加趨勢(shì)。由圖1A、1B可知，強(qiáng)度利用條件下，水耕人為土W-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P、Or-P和Re-P平均含量分別是輕度利用條件下的6.09倍、3.62倍、1.88倍、1.27倍、1.86倍、1.45倍和2.58倍；潮濕雛形土W-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P、Or-P和Re-P平均含量分別是輕度利用條件下的10.36倍、5.07倍、2.18倍、2.72倍、3.05倍、3.33倍和0.91倍。方差分析結(jié)果表明，與輕度利用相比，強(qiáng)度利用條件下水耕人為土W-P、Al-P、Fe-P和Re-P含量顯著增加(<0.05)，潮濕雛形土W-P、Al-P、O-P、Ca-P和Or-P含量增加也達(dá)到顯著水平(<0.05)。

然而，各磷形態(tài)占TP百分比的變化規(guī)律則有所不同(圖1C、1D)。與輕度利用相比，強(qiáng)度利用條件下水耕人為土O-P和潮濕雛形土Re-P分別下降了7.41% 和18.79%，且其下降量達(dá)到顯著水平(<0.05)；而水耕人為土W-P和Al-P分別增長了0.19% 和5.69%，潮濕雛形土W-P和Al-P分別增長了10.62% 和4.92%，兩種土壤類型W-P和Al-P的增長量也都達(dá)到顯著水平(<0.05)。

2.3 設(shè)施菜地土壤磷形態(tài)與Olsen-P相關(guān)性

水耕人為土和潮濕雛形土的Olsen-P含量與各形態(tài)磷含量相關(guān)分析結(jié)果分別如表3和表4所示。水耕人為土Olsen-P含量與W-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P、Re-P含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)；潮濕雛形土Olsen-P含量與W-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P和Or-P含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(<0.01)。除Or-P之外，水耕人為土其他各磷形態(tài)相關(guān)性均達(dá)到顯著(<0.05)或極顯著水平(<0.01)。同樣地，潮濕雛形土除Re-P外，其他各磷形態(tài)之間相關(guān)性也都達(dá)到了顯著(<0.05)或極顯著(<0.01)水平。這可能與過量肥料投入導(dǎo)致各磷形態(tài)含量均有所增加有關(guān)。

表3 水耕人為土土壤磷形態(tài)與Olsen-P的相關(guān)分析

注：**表示在<0.01水平上顯著相關(guān)(雙側(cè))，*表示在<0.05水平上顯著相關(guān)(雙側(cè))；下同。

表4 潮濕雛形土土壤磷形態(tài)與Olsen-P的相關(guān)分析

為進(jìn)一步篩選出對(duì)設(shè)施菜地土壤Olsen-P含量有顯著影響的磷形態(tài)，建立“最優(yōu)”回歸方程以便對(duì)Olsen-P含量進(jìn)行有效預(yù)測和控制，本文以O(shè)lsen-P含量為因變量，W-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P、Or-P和Re-P含量為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析(表5)。結(jié)果表明，水耕人為土Olsen-P含量大小主要受Al-P和Fe-P含量的影響(<0.001)，而潮濕雛形土Olsen-P水平主要受W-P和Ca-P含量的影響(<0.001)，且W-P含量效果較為顯著。

表5 土壤Olsen-P與各磷形態(tài)逐步回歸分析結(jié)果

3 討論

3.1 設(shè)施菜地利用強(qiáng)度對(duì)土壤性質(zhì)的影響

設(shè)施菜地土壤OM、TN、TP和Olsen-P含量均表現(xiàn)為隨利用強(qiáng)度增加而顯著增加(<0.05)。已有研究表明，設(shè)施菜地種植一段時(shí)間之后，土壤OM含量明顯增加(<0.001)[18]，TP和Olsen-P含量分別可達(dá)普通農(nóng)田土壤的2倍[19]和5倍[20]左右。這主要是由于設(shè)施蔬菜種植過程中，過量肥料(尤其是有機(jī)肥)的投入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了蔬菜本身所需量，導(dǎo)致土壤出現(xiàn)養(yǎng)分積累現(xiàn)象[12,21]。除營養(yǎng)元素之外，化學(xué)肥料也向土壤中帶入了大量的Cl–、SO2– 4等強(qiáng)酸性離子，使得pH呈下降趨勢(shì)[22]。另外，銨鹽的硝化作用也會(huì)促進(jìn)土壤酸化過程[23]，這與本文中潮濕雛形土pH隨利用強(qiáng)度增加而顯著降低(<0.05)的結(jié)果相一致。同樣地，Kong等[24]也指出，與鄰近露天土壤相比，設(shè)施菜地土壤pH下降了0.86個(gè)單位。

3.2 設(shè)施菜地不同利用強(qiáng)度土壤磷形態(tài)分布

一般情況下，無機(jī)態(tài)磷是農(nóng)田土壤磷的主要部分，約占TP的60% ~ 80%[25]。本研究中，水耕人為土和潮濕雛形土無機(jī)磷總量分別占TP含量的70.93% ~ 71.39% 和60.70% ~ 77.33%。根據(jù)所結(jié)合的主要陽離子，通常將無機(jī)態(tài)磷分為Fe-P、Al-P、O-P和Ca-P四種形態(tài)[26]。其中，F(xiàn)e-P和Al-P是酸性土壤無機(jī)態(tài)磷的主要成分，Ca-P是石灰性土壤無機(jī)態(tài)磷的主要形態(tài)[3]。由圖1可知，F(xiàn)e-P和O-P是水耕人為土無機(jī)態(tài)磷的主要形態(tài)，而Al-P所占比例相對(duì)較小，這可能與酸性富鐵環(huán)境下Al-P向Fe-P轉(zhuǎn)化有關(guān)[27]；在潮濕雛形土中，Ca-P是最為主要的無機(jī)態(tài)磷，這主要是由于江蘇蘇北土壤多來自黃泛沖積物，母質(zhì)鈣含量較高，加之旱作條件下，鈣淋失程度較低所致。各磷形態(tài)中，W-P是含量最低的一種，在水耕人為土中尤其偏低(0.09% ~ 0.28%)，這主要與該類型土壤鐵、鋁氧化物和黏粒含量較高，對(duì)磷的吸附固定能力較強(qiáng)有關(guān)[28]。土壤Or-P含量的大小與多種因素有關(guān)，例如：成土母質(zhì)、風(fēng)化過程、土壤性質(zhì)、土地利用方式等，一般認(rèn)為，TP含量越高的土壤，Or-P含量也越高[29]。本文中，水耕人為土和潮濕雛形土Or-P占TP的百分比較為接近，表明TP有可能是決定Or-P含量的主要因素。

設(shè)施蔬菜種植過程中，土壤各磷形態(tài)含量存在不同程度的增加(圖1A、B)，以W-P和Al-P含量增加最為明顯，其占TP的百分比隨利用強(qiáng)度增加而顯著增加(<0.05)(圖1 C、D)。然而，水耕人為土O-P和潮濕雛形土Re-P占TP的百分比則表現(xiàn)為相反的變化規(guī)律，即隨利用強(qiáng)度增加而顯著下降(<0.05)。這與多方面因素有關(guān)，一方面，施肥在向土壤中帶入少量活性磷的同時(shí)[30]，也導(dǎo)致了OM的積累。OM在分解過程中釋放的有機(jī)酸、腐殖質(zhì)酸等物質(zhì)會(huì)通過競爭吸附或螯合等方式，抑制礦物對(duì)磷的吸附或沉淀反應(yīng)[31-32]；另一方面，設(shè)施菜地土壤酸化可以增加土壤中磷酸鹽的溶解度，促進(jìn)難溶態(tài)磷向可利用態(tài)磷的轉(zhuǎn)化，抑制難溶態(tài)磷的生成[33]。與上述幾種磷形態(tài)不同，Or-P占TP的百分比保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。這是由于長期施用有機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致土壤氮磷比(N/P)下降，成為一個(gè)氮限制體系，不利于Or-P的積累[34]。本研究中，水耕人為土和潮濕雛形土N/P比分別為1.09和0.78，明顯低于全國和江蘇省土壤N/P比(1.23和1.58)，恰好也證實(shí)了這一猜測。此外，設(shè)施蔬菜高溫、高熱生產(chǎn)條件下，也有可能會(huì)加速Or-P的礦化過程。以上分析表明設(shè)施蔬菜種植過程中，施肥不僅增加了土壤中各磷形態(tài)的含量，而且改變了磷形態(tài)的分布特征，即W-P和Al-P的比重明顯增加。

3.3 設(shè)施菜地土壤磷形態(tài)分布與磷生物有效性關(guān)系

土壤中磷的生有效性取決于磷的形態(tài)分布及其轉(zhuǎn)化方向。魯如坤[35]指出，酸性水耕人為土Olsen-P水平主要是由Fe-P含量多少?zèng)Q定的。但是，盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，隨磷肥施用時(shí)間的延長，水耕人為土Al-P逐漸向Fe-P轉(zhuǎn)化，水稻吸收的磷主要來源于Al-P和Fe-P[36]。不僅如此，有機(jī)肥礦化分解釋放的小分子有機(jī)酸也有可能活化Al-P和Fe-P，使其被植物吸收利用[37]。結(jié)合本文中Olsen-P與各磷形態(tài)逐步回歸分析結(jié)果，本研究認(rèn)為，水耕人為土Olsen-P的主要來源為Fe-P和Al-P。對(duì)于潮濕雛形土，Olsen-P含量大小主要受W-P和Ca-P的影響，且W-P的作用最為顯著，這與已有的研究結(jié)果略有區(qū)別。顧益初和欽繩武[38]將Ca-P進(jìn)一步劃分為Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P后，發(fā)現(xiàn)Ca2-P是石灰性土壤Olsen-P的最主要來源，Al-P、Fe-P和Ca8-P可以作為緩效磷源。在本研究中，由于未將Ca-P進(jìn)行進(jìn)一步劃分，尚不能夠解釋Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P對(duì)潮濕雛形土Olsen-P的貢獻(xiàn)情況，這將是下一步的研究工作。水耕人為土中，W-P對(duì)Olsen-P作用并不顯著，這可能是由于W-P含量極低所導(dǎo)致的。

3.4 設(shè)施菜地土壤磷淋失風(fēng)險(xiǎn)

設(shè)施蔬菜種植過程中，過量施肥導(dǎo)致土壤磷含量不斷增加，活性較高的W-P含量增加尤為顯著，若是灌水措施不恰當(dāng)，就有可能增加磷淋失的風(fēng)險(xiǎn)。已有研究表明，水耕人為土和潮濕雛形土Olsen-P的淋溶閾值分別為82.7 mg/kg[39]和40.0 mg/kg[40]，當(dāng)Olsen-P含量超過該值時(shí)，磷就會(huì)以淋溶的方式離開土體。本研究中，潮濕雛形土Olsen-P含量在126.70 ~ 682.07 mg/kg，已明顯超出其對(duì)應(yīng)的淋溶臨界值；水耕人為土只有在強(qiáng)度利用條件下，才有可能存在磷淋失風(fēng)險(xiǎn)。這與Kalkhajeh等[41]研究結(jié)果相一致：隨設(shè)施菜地利用強(qiáng)度增加，潮濕雛形土磷淋失量呈指數(shù)增加。兩種土壤類型磷淋失風(fēng)險(xiǎn)存在明顯差異，除了與其土壤性質(zhì)有關(guān)之外，可能與其種植年限也有關(guān)系。除此之外，N/P比下降，會(huì)影響作物對(duì)磷的吸收利用，更多的磷積累在土壤中，從而有可能出現(xiàn)土壤磷吸附量趨向飽和狀態(tài)[42]。加之設(shè)施蔬菜生產(chǎn)體系本身具有高灌溉、強(qiáng)淋溶的特點(diǎn)，土壤磷淋失的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加[43]。因此，在設(shè)施蔬菜種植過程中，應(yīng)密切關(guān)注土壤磷淋失情況，尤其是潮濕雛形土。針對(duì)上述情況，于潮濕雛形土而言，可以通過水-旱輪作并結(jié)合減少施肥量的方式，提高土壤磷的生物有效性，降低磷淋失風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜高效、可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

1)設(shè)施蔬菜種植過程中，土壤OM、TN、TP和Olsen-P積累顯著(<0.05)，潮濕雛形土酸化現(xiàn)象明顯(<0.05)。

2)水耕人為土中，F(xiàn)e-P、O-P和Or-P含量較高，潮濕雛形土中以Ca-P優(yōu)勢(shì)最為明顯。

3)設(shè)施蔬菜種植過程中，過量施肥導(dǎo)致土壤各磷形態(tài)含量明顯增加，尤其以W-P和Al-P增加程度最為劇烈，而水耕人為土O-P和潮濕雛形土Re-P相對(duì)含量隨利用強(qiáng)度增加卻顯著降低(<0.05)。

4)水耕人為土中，F(xiàn)e-P和Al-P是Olsen-P的主要來源；潮濕雛形土中，Olsen-P來自于W-P和Ca-P，且以W-P效果最為顯著。

5)設(shè)施蔬菜種植有可能增加了土壤磷淋失的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是潮濕雛形土。

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Effects of Greenhouse Vegetable Cultivation on Fractionations and Bioavailability of Soil Phosphorus—A Case Study on Paddy Soil and Fluvo-aquic Soil in Jiangsu Province

JIA Mengmeng1,2, LIU Guoming1,2, HUANG Biao1*

(1 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

In order to understand the influence of management strategies of greenhouse vegetable production (GVP) on the fractions and bioavailability of soil phosphorus(P), soil samples encompassing a wide range of P status were collected in two typical GVP bases in Jiangsu Province: one with paddy soil in Guli Village of Nanjing City and one with fluvo-aquic soil in Xiahu Village of Xuzhou City, and the basic physiochemical properties and P fractions of the soil samples were analyzed. It was shown that Fe-P, O-P and organic P predominated in the paddy soil, while Ca-P contributed the most in the fluvo-aquic soil. With the increase of utilization intensity, the concentrations of soil available P, soluble P, Al-P, Fe-P, organic P and residual P in the paddy soil, the concentrations of soil available P, soluble P, Al-P, O-P, Ca-P and organic P in the fluvo-aquic soil, the percentages of W-P and Al-P to total P for both soil types were increased significantly (<0.05), but O-P in paddy soil and residual P in fluvo-aquic soil were decreased significantly (<0.05). Stepwise regression analyses revealed that Olsen-P was mainly contributed by Fe-P and Al-P in paddy soil, while by W-P and Ca-P in fluvo-aquic soil. It was worth noting that intensive agricultural inputs in GVP might increase the risk of P loss, especially for fluvo-aquic soil. Therefore, appropriate management strategies, such as paddy-upland rotation and lower fertilizer rate, are necessary to improve the bioavailability of soil P and achieve a sustainable progress of GVP.

Greenhouse vegetable production; Paddy soil; Fluvo-aquic soil; P bioavailability; P fractions

S153.6

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.005

賈萌萌, 劉國明, 黃標(biāo). 設(shè)施菜地利用強(qiáng)度對(duì)土壤磷形態(tài)分布及其有效性的影響——以江蘇省水耕人為土和潮濕雛形土為例. 土壤, 2021, 53(1): 30–36.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41473073)和環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目(201409044)資助。

(bhuang@issas.ac.cn)

賈萌萌(1987—)，女，河北曲周人，博士研究生，主要從事土壤元素地球化學(xué)過程研究。E-mail: mmjia@issas.ac.cn