田 怡，劉 靜，張婷婷，王潤(rùn)澤，惠曉麗，李 超，馬清霞，王朝輝,2*

（1 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)/旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主糧作物，種植面積占糧食作物的20.4%[1]。磷是植物必需營(yíng)養(yǎng)元素[2]，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、抗旱抗寒有重要作用，是穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的主要限制因子[3-4]。施入土壤的磷素易被固定導(dǎo)致有效性降低，磷肥當(dāng)季利用率僅有10%～25%[5]。過(guò)量施磷不僅造成肥料資源浪費(fèi)和農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)損失[6-7]，還引起土壤磷殘留累積、水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題。認(rèn)識(shí)土壤磷形態(tài)、組成及轉(zhuǎn)化，對(duì)確定合理的磷肥用量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土壤中的磷包括無(wú)機(jī)、有機(jī)和生物態(tài)磷。無(wú)機(jī)磷占磷總量的60%～80%[8-9]，是植物磷素吸收的主要來(lái)源。研究表明，石灰性土壤中的無(wú)機(jī)磷以磷酸鈣(Ca-P)為主，占無(wú)機(jī)磷總量的80%以上，其中磷酸二鈣(Ca2-P)有效性最高且持續(xù)供磷能力強(qiáng)，磷酸八鈣(Ca8-P)次之，磷酸鋁(Al-P)和磷酸鐵(Fe-P)也為有效磷源，閉蓄態(tài)磷酸鹽(O-P)和磷灰石(Ca10-P)為潛在有效磷源[10-11]。前人研究表明，施磷能增加土壤有效磷及有效性高的無(wú)機(jī)態(tài)磷含量[12-13]。在印度變性土壤上的試驗(yàn)表明[14]，土壤有效磷含量隨施磷時(shí)間延長(zhǎng)顯著提高，不施磷則顯著下降。在石灰性潮土上的長(zhǎng)期施肥試驗(yàn)表明[15]，單施化學(xué)磷肥，16年后積累的無(wú)機(jī)磷大部分轉(zhuǎn)化成Ca-P，占無(wú)機(jī)磷總量的73.9%，Al-P和Fe-P及O-P分別僅占無(wú)機(jī)磷總量的2.3%、5.3%和18.5%。對(duì)土研究表明，長(zhǎng)期施肥會(huì)使有效性低的O-P、Ca10-P比例減少，有效性較高的Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P比例增加[16]。黑土上的長(zhǎng)期施肥試驗(yàn)也表明，與不施肥相比，僅施用磷肥使表層土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷含量提升了1.2～10.1倍[17]。

前人研究主要集中于施用磷肥引起土壤磷形態(tài)的數(shù)量變化，少有研究根據(jù)磷形態(tài)變化建立模型來(lái)分析長(zhǎng)期施磷引起的土壤磷形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化，特別是在黃土高原旱地石灰性土壤的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究采用蔣柏藩-顧益初的土壤無(wú)機(jī)磷分級(jí)方法[18]，基于黃土高原南部典型雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，測(cè)定分析了長(zhǎng)期施磷條件下小麥產(chǎn)量與磷吸收量、土壤有效磷含量、各形態(tài)磷含量的變化，以期明確長(zhǎng)期施用磷肥對(duì)旱地麥田土壤磷形態(tài)的影響，建立相互關(guān)系模型直觀地反映各形態(tài)磷間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，了解各形態(tài)磷對(duì)土壤磷有效性的直接貢獻(xiàn)大小，提出合理施磷水平，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中優(yōu)化施磷與土壤磷管理措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)始于2004年10月，位于陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)一站 (34°16′N,108°04′E)。該站地處渭河三級(jí)階地，海拔525 m，年均氣溫12.9℃，年均降水562 mm，試驗(yàn)?zāi)攴萁邓植既鐖D1，年平均蒸發(fā)量1400 mm，屬于典型旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，主要作物為冬小麥。供試土壤為石灰性土墊旱耕人為土，2004年試驗(yàn)開(kāi)始前0—20 cm土壤基本理化性狀為：pH 8.25、有機(jī)質(zhì)13.8 g/kg、全氮1.1 g/kg、硝態(tài)氮5.4 mg/kg、銨態(tài)氮2.4 mg/kg、全磷0.7 g/kg、有效磷15.0 mg/kg、速效鉀182 mg/kg。

圖1 試驗(yàn)地點(diǎn) 2008—2009、2012—2013 和2016—2017年降水量Fig. 1 Precipitation during 2008-2009,2012-2013 and 2016-2017 at the experimental site

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在施N 160 kg/hm2的基礎(chǔ)上，設(shè)置4個(gè)P2O5水平：0、50、100和150 kg/hm2。以尿素(N 46%)為氮源，重過(guò)磷酸鈣(P2O546%)為磷源，無(wú)其他肥料施入。小區(qū)面積40 m2(10 m×4 m)，4次重復(fù)。肥料于小麥播前一次性撒施、旋耕混勻。冬小麥品種為小偃22，采用機(jī)械播種，播種量為180 kg/hm2，行距15 cm，播深5 cm，于每年 10 月上旬播種，次年5月末至6月初收獲。耕作模式為冬小麥-夏休閑，小麥生育期內(nèi)無(wú)灌溉，田間管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶一致，使用除草劑和殺蟲劑來(lái)防控雜草和害蟲。

1.3 樣品采集與測(cè)定

于2009、2013、2017年小麥?zhǔn)斋@期采用“五點(diǎn)法”采集0—20 cm土壤樣品；用“樣方計(jì)產(chǎn)法”在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)均勻選取4個(gè)1 m2(1 m×1 m)的樣方，測(cè)定小麥產(chǎn)量；采用“盲抽法”隨機(jī)選取100穗小麥植株樣品，用于化學(xué)分析[19]。植物樣品烘干后用球磨儀(Retsch MM400，德國(guó)，碳化鎢球磨罐)粉碎，密封保存。植株各部位磷含量用 H2SO4-H2O2法消解[20]，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定(AA3，德國(guó))。小麥產(chǎn)量、地上部生物量均以干重表示。

土壤無(wú)機(jī)磷分級(jí)采用“顧益初-蔣柏藩法”[18]，分為Ca2-P (0.25 mol/L NaHCO3浸提)、Ca8-P (0.5 mol/L NH4OAc浸提)、A1-P (0.5 mol/L NH4F 浸提)、Fe-P (0.1 mol/L NaOH-0.1 mol/L Na2CO3浸提)、O-P(0.3 mol/L檸檬酸鈉-0.5 mol/L NaOH浸提，H2SO4-HClO4-HNO3消煮)、Ca10-P (0.5 mol/L H2SO4浸提)，采用鉬銻抗法比色法測(cè)定。土壤有效磷(Olsen-P)采用0.5 mol/L NaHCO3浸提[20]，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定(AA3，德國(guó))。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

籽粒吸磷量 =(籽粒含磷量×籽粒產(chǎn)量)/1000；

地上部吸磷量=(籽粒含磷量×籽粒產(chǎn)量+莖葉含磷量×莖葉生物量+穎殼含磷量×穎殼生物量)/1000。

以上公式中生物量、籽粒產(chǎn)量、籽粒吸磷量、地上部吸磷量單位為 kg/hm2，籽粒含磷量、地上部含磷量單位為g/kg，其中的磷均指純磷(P)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel 2016進(jìn)行處理，采用 SPSS Statistics 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，回歸分析采用多項(xiàng)式回歸法，多重比較采用鄧肯(Duncan)新復(fù)極差法，差異顯著水平為0.05。相互關(guān)系模型是根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)及磷形態(tài)相關(guān)研究[11,18,21-35]構(gòu)建包含所有可能路徑的初始模型，運(yùn)用SPSS Statistics 22.0計(jì)算相關(guān)系數(shù)及逐步回歸方程，得到標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)(通徑系數(shù))以描述元素的直接作用，間接通徑系數(shù)=相關(guān)系數(shù)(rij)×通徑系數(shù)(Pjy)，用以描述元素間的間接作用，結(jié)合相關(guān)系數(shù)、通徑系數(shù)、間接通徑系數(shù)剔除不顯著的路徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥用量對(duì)小麥產(chǎn)量、生物量及吸磷量的影響

磷肥用量對(duì)小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量有顯著影響(圖2)。施 P2O550、100、150 kg/hm2處理 2009、2013、2017年的平均產(chǎn)量比不施磷(3049 kg/hm2)分別顯著增加了46.4%、67.8%和64.9%，平均生物量比不施磷(7382 kg/hm2)分別顯著增加了39%、62.3%和55.3%。回歸分析表明，兩者隨施磷量增加均呈拋物線變化，施P2O5116 kg/hm2，生物量達(dá)到最大值11908 kg/hm2；施P2O5118 kg/hm2，產(chǎn)量達(dá)最高5174 kg/hm2，比不施磷增產(chǎn)69.7%。

圖2 磷肥用量對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、地上部生物量、籽粒吸磷量及地上部吸磷量的影響Fig. 2 Effects of phosphorus application rates on wheat grain yield,aboveground biomass,phosphorus uptake in grain and aboveground

施磷顯著提高小麥籽粒及地上部吸磷量(圖2)。施 P2O550、100、150 kg/hm2處理 2009、2013、2017年的籽粒平均吸磷量比不施磷(6.7 kg/hm2)顯著增加47.9%、111.9%、109.5%，地上部平均吸磷量比不施磷(7.6 kg/hm2)顯著增加48.7%、114.7%、116.1%?；貧w分析表明，吸磷量隨施磷量呈拋物線變化，施P2O5147 kg/hm2，地上部吸磷量達(dá)到最大值15.9 kg/hm2；施P2O5150 kg/hm2，籽粒吸磷量達(dá)最大值15.2 kg/hm2；產(chǎn)量最高時(shí)對(duì)應(yīng)的籽粒吸磷量為14.5 kg/hm2。

2.2 磷肥用量對(duì)土壤有效磷含量的影響

長(zhǎng)期施磷顯著提高土壤有效磷含量(圖3)。2009、2013和2017年不施磷的土壤有效磷含量分別為8.3、7.0 和6.1 mg/kg。與不施磷相比，施P2O550、100、150 kg/hm2處理的土壤有效磷含量2009年分別增加了13.5%、44.8%、62.2%，2013年分別增加了30.4%、89.6%、112.0%，2017年分別增加了41.6%、130.3%、194.8%。不施磷及施P2O550 kg/hm2處理的土壤有效磷含量隨施磷年限延長(zhǎng)趨于降低，2013和2017年不施磷土壤有效磷含量較2009年分別下降15.6%和25.5%。P2O5施用量超過(guò)100 kg/hm2，土壤有效磷含量隨施肥年限增加而顯著增長(zhǎng)。施P2O5100 kg/hm2處理2017年土壤有效磷含量較2009年增長(zhǎng)2.7 mg/kg (18.5%)，施P2O5150 kg/hm2處理增長(zhǎng)了7.7 mg/kg (35.4%)?；貧w分析表明，連續(xù)9年施磷土壤有效磷含量隨施磷量線性增加，每年施P2O5100 kg/hm2，土壤有效磷年平均增加0.73 mg/kg。

圖3 磷肥用量對(duì)石灰性土壤有效磷含量的影響Fig. 3 Effects of phosphorus application rate on available phosphorus contents in calcareous soil

2.3 磷肥用量對(duì)土壤不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷含量的影響

Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、無(wú)機(jī)磷總量隨施磷量和施肥年限的變化見(jiàn)圖4。施P2O550、100、150 kg/hm2處理的Ca2-P較不施磷(6.5 mg/kg)分別平均增長(zhǎng)23.3%、139.0%、261.2%，Ca8-P較不施磷(37.9 mg/kg)分別平均增長(zhǎng)了18.1%、69.2%、81.5%，Al-P較不施磷(69.1 mg/kg)分別平均增長(zhǎng)了23.1%、69.9%、93.8%，F(xiàn)e-P較不施磷(44.5 mg/kg)分別平均增長(zhǎng)了12.3%、21.3%、40.9%，O-P較不施磷(7.7 mg/kg)分別平均增長(zhǎng)了8.6%、10.0%、24.0%，無(wú)機(jī)磷總量較不施磷(501.8 mg/kg)分別平均增長(zhǎng)了8.9%、18.7%、22.8%。Ca10-P隨施磷量的變化不同于其他磷形態(tài)，施P2O550 kg/hm2的Ca10-P顯著高于不施磷處理，而繼續(xù)增加施磷量，Ca10-P的含量開(kāi)始下降，施P2O5150 kg/hm2的Ca10-P含量較不施磷(327.2 mg/kg)顯著降低了6.6%。

圖4 施磷量與石灰性土壤中各形態(tài)無(wú)機(jī)磷及無(wú)機(jī)磷總量的關(guān)系Fig. 4 Relationships between the phosphorus application rates and various forms of inorganic phosphorus and the total inorganic phosphorus in calcareous soil

施P2O5量超過(guò)100 kg/hm2時(shí)，Ca2-P、Al-P隨施磷年限增加有顯著增加，F(xiàn)e-P、O-P、Ca10-P、無(wú)機(jī)磷總量無(wú)顯著變化。施P2O5100 kg/hm2處理2013、2017年Ca2-P含量較2009年(9.3 mg/kg)分別增加了8.2、10.1 mg/kg，施P2O5150 kg/hm2處理2013、2017年Ca2-P含量較2009年(13.9 mg/kg)分別增加了6.0、21.4 mg/kg，說(shuō)明磷肥投入量越高，Ca2-P隨施肥年限增長(zhǎng)的幅度越大。不施磷處理土壤的Ca2-P、Ca10-P含量隨施肥年限增加而增加，Ca8-P、Al-P、O-P、無(wú)機(jī)磷總量呈降低趨勢(shì)，其中Ca8-P降低幅度最大，2013、2017年較2009年(43.1 mg/kg)分別降低16.4%、19.4%，Al-P次之，2013、2017年分別較2009年(77.2 mg/kg)降低13.0%、18.4%，可見(jiàn)不施磷時(shí)，土壤中Ca8-P和Al-P消耗較多。

2.4 磷肥用量對(duì)土壤無(wú)機(jī)磷形態(tài)構(gòu)成的影響

由圖5可得，Ca10-P占無(wú)機(jī)磷總量的比例最大，介于49.6%～65.2%，平均59.4%。其次是Al-P，介于13.8%～21.7%，平均17.8%。Fe-P和Ca8-P所占比例接近且不同施磷水平間差異不大，分別介于8.9%～10.2%和7.6%～11.2%，平均分別為9.4%和9.5%。Ca2-P所占比例較小，介于1.3%～3.78%，平均2.4%。O-P所占比例最小，介于1.4%～1.5 %，平均為1.5%。

圖5 施磷量對(duì)石灰性土壤各形態(tài)無(wú)機(jī)磷相對(duì)含量的影響Fig. 5 Effects of phosphorus application rate on relative contents of inorganic phosphorus of each form in calcareous soil

施用磷肥土壤中Ca2-P、Al-P和Ca8-P占無(wú)機(jī)磷總量的比例顯著提高，O-P占比基本保持不變，Ca10-P占比顯著降低，施肥年限對(duì)各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的占比無(wú)明顯影響。與不施磷相比，施P2O550、100、150 kg/hm2處理的Ca2-P的占比平均分別增加了0.1 %、1.3 %、2.4 %，Ca8-P平均分別增加了0.6%、3.2%、3.6%，Al-P平均分別增加了1.8%、6.0%、8.0%，F(xiàn)e-P平均分別增加了0.3%、0.2%、1.3%，Ca10-P則平均分別降低了1.5%、7.9%、15.6%。說(shuō)明隨著磷肥用量的增加，土壤盈余磷素主要以Ca2-P、Al-P和Ca8-P形態(tài)在土壤中積累。

2.5 土壤有效磷含量與不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷、作物產(chǎn)量及磷吸收的相關(guān)性

由圖6可知，Ca2-P、Al-P、Ca10-P對(duì)土壤有效磷的直接貢獻(xiàn)為正效應(yīng)(1.089、0.185、0.153)，Ca8-P、Fe-P、O-P對(duì)土壤有效磷的直接貢獻(xiàn)為負(fù)效應(yīng)(?0.064、?0.111、?0.096)，其中 Ca2-P 的直接貢獻(xiàn)最大，說(shuō)明Ca2-P為有效磷的最重要來(lái)源。Ca8-P、Al-P、Fe-P與Ca2-P極顯著正相關(guān)，因此通過(guò)提高Ca2-P來(lái)增加土壤有效磷含量，有效性也較高。O-P與Ca2-P、Al-P顯著正相關(guān)，與有效磷無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，雖然O-P可通過(guò)Ca2-P、Al-P間接影響有效磷，但影響程度極小。Ca10-P與Ca2-P顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明Ca10-P降低時(shí)，Ca2-P升高，從而增加土壤有效磷含量。不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷的有效性表現(xiàn)為Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P>O-P>Ca10-P。

圖6 石灰性土壤上各形態(tài)無(wú)機(jī)磷、有效磷與小麥各農(nóng)學(xué)指標(biāo)間相互關(guān)系模型Fig. 6 Relationships between various inorganic phosphorus,available phosphorus and agricultural indicators of wheat in calcareous soil

土壤有效磷與小麥產(chǎn)量、地上部生物量、籽粒吸磷量以及地上部吸磷量極顯著正相關(guān)(0.667、0.660、0.846、0.864)，籽粒及地上部吸磷量對(duì)產(chǎn)量、地上部生物量的直接貢獻(xiàn)為正效應(yīng)(0.292、0.344)，各形態(tài)無(wú)機(jī)磷主要通過(guò)增加土壤有效磷而間接提高小麥籽粒及地上部吸磷量，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

3 討論

3.1 土壤無(wú)機(jī)磷對(duì)小麥的生物有效性

小麥產(chǎn)量是麥田管理與土壤肥力的綜合反映[21]。本研究表明，施P2O5100～118 kg/hm2可顯著提高旱地冬小麥產(chǎn)量67.8%～69.7%，過(guò)量施磷無(wú)助于產(chǎn)量提高。對(duì)晉南旱作小麥研究發(fā)現(xiàn)，施P2O5100～120 kg/hm2顯著提高小麥產(chǎn)量，施磷過(guò)高會(huì)輕度減產(chǎn)[22]。對(duì)新疆冬小麥研究也表明，施P2O5120 kg/hm2可達(dá)最高產(chǎn)量，施磷P2O5180 kg/hm2產(chǎn)量降低[23]；整合近20年大田試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示[24]，施P2O590～120 kg/hm2對(duì)產(chǎn)量的提升幅度最高，與本試驗(yàn)結(jié)果一致。在低磷土壤上的試驗(yàn)顯示，小麥最高產(chǎn)量的P2O5施用量為108 kg/hm2，低于小麥最高吸磷量時(shí)的施磷量180 kg/hm2[25]。本研究顯示，旱地麥田施P2O5118 kg/hm2時(shí)，小麥達(dá)到最高產(chǎn)量5174 kg/hm2，此時(shí)的籽粒吸磷量為14.5 kg/hm2，而施P2O5150 kg/hm2時(shí)，籽粒吸磷量達(dá)最大值15.2 kg/hm2，說(shuō)明過(guò)量施磷不增加小麥產(chǎn)量，但小麥籽粒吸磷量仍會(huì)增加。

有效磷含量是反映土壤供磷能力的重要指標(biāo)[26]，施磷量和施磷年限均影響著土壤有效磷的積累。在本試驗(yàn)中，施P2O5100、150 kg/hm2時(shí)，土壤有效磷含量較不施磷顯著提高18.5%、35.4%，在施肥第8年的增幅分別為28.9%、35.4%，說(shuō)明施P2O5量超過(guò)100 kg/hm2時(shí)，土壤有效磷會(huì)顯著增加并逐年累積。從2009、2013、2017年測(cè)定結(jié)果的平均值來(lái)看，連續(xù)9年，每年施P2O5100 kg/hm2，有效磷的年平均增加量為0.73 mg/kg。最高產(chǎn)量施磷量與該地區(qū)土壤有效磷水平和小麥產(chǎn)量有關(guān)，小麥產(chǎn)量水平高時(shí)，對(duì)土壤有效磷含量要求高，最高產(chǎn)量的施磷量相應(yīng)提高。在山西聞喜試驗(yàn)中小麥最高產(chǎn)量為4694 kg/hm2，土壤有效磷為12.3 mg/kg[27]。山西、陜西、甘肅旱地180個(gè)農(nóng)戶調(diào)查結(jié)果表明，平均施P2O5121 kg/hm2，小麥產(chǎn)量為4137～4967 kg/hm2，對(duì)應(yīng)的土壤有效磷含量為13.4 mg/kg；平均施P2O5168 kg/hm2，小麥產(chǎn)量范圍為5018～8419 kg/hm2，對(duì)應(yīng)的土壤有效磷含量為23.3 mg/kg[28]。在本試驗(yàn)條件下，小麥要達(dá)到最大產(chǎn)量5174 kg/hm2，土壤有效磷需達(dá)到14.5 mg/kg，此時(shí)最佳施磷量為118 kg P2O5/hm2，土壤中Ca2-P最優(yōu)含量為16.8 mg/kg、Ca8-P為64.9 mg/kg、Al-P為120.9 mg/kg、Fe-P為57.1 mg/kg、O-P為8.9 mg/kg、Ca10-P 為 331.7 mg/kg。

土壤中各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的生物有效性不同[29]。效應(yīng)分析表明，Ca2-P直接影響有效磷含量，Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P通過(guò)影響Ca2-P間接影響有效磷含量。各形態(tài)無(wú)機(jī)磷對(duì)土壤有效磷的貢獻(xiàn)順序?yàn)椋篊a2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P>O-P>Ca10-P。說(shuō)明Ca2-P是土壤有效磷的直接磷源，這是由于Ca2+是石灰性土壤中與磷酸根離子發(fā)生化學(xué)沉淀反應(yīng)的主要離子，Ca10-P和O-P為潛在磷源，難以直接被植物吸收利用[30]。黑鈣土上的研究也表明，Ca2-P對(duì)有效磷為直接影響，而Ca8-P、Al-P、Fe-P對(duì)有效磷為間接影響[31]，這與本研究結(jié)果一致。有效磷與小麥產(chǎn)量、地上部生物量、磷吸收量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明提高土壤有效磷含量可以促進(jìn)小麥對(duì)磷的吸收從而提高產(chǎn)量。Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P通過(guò)提高有效磷含量間接作用于小麥產(chǎn)量、地上部生物量、磷吸收量。因此，隨著施磷量增加和施磷年限增加，土壤磷素主要通過(guò)Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P的累積和形態(tài)轉(zhuǎn)化提高土壤有效磷含量，進(jìn)而提高地上部生物量、小麥產(chǎn)量與磷吸收量。

3.2 土壤無(wú)機(jī)磷的數(shù)量和組成變化

施磷量和施肥年限均影響著土壤中各形態(tài)無(wú)機(jī)磷含量的變化。潮土上的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果顯示，Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P含量會(huì)隨施磷量增加而顯著升高[30]。在本試驗(yàn)中，長(zhǎng)期不施磷肥Ca2-P隨施肥年限增加而升高，Ca8-P降低同時(shí)Al-P也降低，由相關(guān)關(guān)系可知，Ca8-P與Al-P極顯著正相關(guān)(0.943)，Ca8-P、Al-P均與Ca2-P極顯著正相關(guān)(0.847、0.868)，且Ca8-P、Al-P對(duì)有效磷的直接貢獻(xiàn)小(-0.064、0.185)，進(jìn)一步說(shuō)明當(dāng)土壤連續(xù)不施磷肥時(shí)，磷素處于虧缺狀態(tài)(磷投入與磷攜出的差值小于0)，Ca8-P、Al-P可以轉(zhuǎn)化為有效性更高的Ca2-P被作物吸收利用。另有研究表明，連續(xù)不施磷肥土壤 Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量均在年際間呈降低趨勢(shì)[30，35-36]，與本試驗(yàn)結(jié)果不一致的原因可能是長(zhǎng)年輪作或連作加強(qiáng)了對(duì)土壤磷的消耗，Ca2-P吸收量大于本研究的冬小麥-夏休閑模式，其他形態(tài)向Ca2-P轉(zhuǎn)化的量又不足以補(bǔ)充消耗量，導(dǎo)致Ca2-P逐年降低。施P2O5超過(guò)100 kg/hm2時(shí)，土壤磷素處于盈余狀態(tài)(磷投入與磷攜出的差值大于0)，無(wú)機(jī)磷總量隨施磷量的增加而顯著提高，Ca2-P和Al-P含量隨施磷年限增加顯著升高(圖4)，F(xiàn)e-P和O-P含量主要隨施磷量的增加而顯著增加，與施肥年限無(wú)顯著關(guān)系，而Ca8-P平均含量雖然高于施P2O550 kg/hm2和對(duì)照，但隨施肥年限延長(zhǎng)有降低趨勢(shì)(圖4)；Ca10-P含量則在施P2O5150 kg/hm2時(shí)顯著低于其他施磷處理(圖4)。Ca8-P逐年降低是由于施磷會(huì)引起本試驗(yàn)的土壤pH降低[32]，加速了Ca8-P向Ca2-P的轉(zhuǎn)化[33-34]，且施磷可促進(jìn)作物根系的生長(zhǎng)，提高對(duì)土壤磷的活化吸收能力，這也有助于Ca8-P的轉(zhuǎn)化。Ca10-P在施P2O550、100 kg/hm2時(shí)含量最高，是因?yàn)榱追释度胪寥篮?，一部分被固定為有效性極低的Ca10-P，導(dǎo)致Ca10-P含量增高，而施P2O5150 kg/hm2時(shí)土壤pH低于其他處理[32]，活化程度高，此時(shí)Ca10-P含量最低。說(shuō)明當(dāng)土壤磷素盈余時(shí)，磷肥施入土壤可以補(bǔ)充Ca10-P、Al-P、Ca2-P、O-P的含量，適當(dāng)施磷可以促進(jìn)潛在磷源向有效磷源轉(zhuǎn)化。

充足的磷肥投入可以顯著提高石灰性土壤的Ca2-P、Al-P、Ca8-P相對(duì)含量，F(xiàn)e-P、O-P無(wú)顯著變化，Ca10-P顯著降低?；夷灵L(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果亦顯示，長(zhǎng)期施磷使Ca2-P、Ca8-P、Al-P相對(duì)含量極顯著提高，Ca10-P極顯著降低，F(xiàn)e-P、O-P無(wú)顯著影響[37]。這可能與施磷量偏高時(shí)引起了土壤pH降低[32]，從而促進(jìn)了Ca10-P向其他形態(tài)磷的轉(zhuǎn)化有關(guān)，也可能是Ca2-P、Al-P、Ca8-P相對(duì)含量升高，從而使Ca10-P所占比例相對(duì)降低。相同磷肥用量下，不同形態(tài)無(wú)機(jī)磷含量的年均增幅表現(xiàn)為Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P，說(shuō)明隨著磷肥用量和施肥年限的增加，土壤中盈余磷素主要增加了Ca2-P、Al-P和Ca8-P的累積量。

4 結(jié)論

1)石灰性土壤上，最高籽粒吸磷量15.2 kg/hm2大于最高產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的籽粒吸磷量14.5 kg/hm2，說(shuō)明小麥對(duì)磷有奢侈吸收。本試驗(yàn)條件下，小麥達(dá)最高產(chǎn)量5174 kg/hm2，土壤有效磷達(dá)到了14.5 mg/kg，最佳施磷量為P2O5118 kg /hm2。

2)施磷可顯著增加石灰性土壤中無(wú)機(jī)磷總量和Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P的含量。Ca2-P和Al-P含量隨施肥年限增加而升高，施肥年限對(duì)Fe-P和O-P含量無(wú)顯著影響。年施P2O5100 kg/hm2，Ca8-P含量隨施肥年限增加而有降低趨勢(shì)，長(zhǎng)期年施P2O5150 kg/hm2會(huì)顯著降低Ca10-P的含量。

3)旱地石灰性土壤磷素虧缺時(shí)，Ca8-P、Al-P轉(zhuǎn)化為Ca2-P被小麥吸收利用；磷素盈余時(shí)，Ca2-P、Al-P和Ca8-P在土壤中積累，Ca10-P向有效性更高的磷形態(tài)轉(zhuǎn)變。

4)在旱地石灰性土壤上，無(wú)機(jī)磷的有效性大小為Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P>O-P>Ca10-P。