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Effects of fertilization on the P accumulation and leaching in vegetable greenhouse soil.

施肥对设施菜地土壤磷累积及淋失潜能的影响


以不同肥力设施菜地土壤为研究对象,通过填装土柱模拟试验,研究不同施肥措施对磷素累积及淋溶的影响.结果表明: 随着淋溶时间的延长,磷素淋溶量增加,但累积淋溶量较少,说明本试验中磷素淋溶损失的风险较小,主要累积在土体内的不同土层中.试验结束时,土壤肥力和施肥处理均显著影响不同土层中全磷和速效磷含量.与低肥力土壤相比,中肥力土壤全磷和速效磷增幅为14.3%和12.2%,高肥力土壤增幅为33.3%和37.7%.有机肥化肥混施处理(M+NPK)土壤全磷含量显著高于单施化肥(NPK)和有机肥(M)处理,增幅分别为5.7%和4.3%;M及M+NPK处理中速效磷含量显著高于NPK处理,增幅分别为13.0%和3.1%.10~20 cm土层全磷和速效磷含量最高,0~10和10~20 cm土层全磷和速效磷含量显著高于20~40 cm土层.

 

A packed soil column experiment was conducted to investigate the effect of different fertilization practices on phosphorus (P) accumulation and leaching potential in a vegetable greenhouse soil with different fertility levels. The results showed that the leaching loss of total P in the leachates elevated with the increment of leaching time while the accumulative leaching loss of total P was relatively low, indicating P was mainly accumulated in the soil instead of in the leachate. At the end of the leaching experiment, soil fertility and fertilization treatment affected the content of total phosphorus and OlsenP significantly. Compared with the lowlevelfertility soil, the contents of total P and OlsenP increased by 14.3% and 12.2% in the mediumlevelfertility soil, 33.3% and 37.7% in the highlevelfertility soil. Total P in the combined application of poultry manure and chemical fertilizer (M+NPK)  was elevated by 5.7% and 4.3%, compared with the NPK and M treatment. Compared  with NPK treatment, OlsenP in M and M+NPK treatments augmented by 13.0% and 3.1%, respectively. Soil total P and OlsenP mainly accumulated in the 0-10 cm and 10-20 cm soil layers, and much less in the 20-40 cm soil layer.


全 文 :施肥对设施菜地土壤磷累积及淋失潜能的影响∗
赵亚杰1,2  赵牧秋1,3  鲁彩艳1  史  奕1  陈  欣1∗∗
( 1中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016; 2中国科学院大学, 北京 100049; 3琼州学院, 海南三亚 572022)
摘  要  以不同肥力设施菜地土壤为研究对象,通过填装土柱模拟试验,研究不同施肥措施
对磷素累积及淋溶的影响.结果表明: 随着淋溶时间的延长,磷素淋溶量增加,但累积淋溶量
较少,说明本试验中磷素淋溶损失的风险较小,主要累积在土体内的不同土层中.试验结束
时,土壤肥力和施肥处理均显著影响不同土层中全磷和速效磷含量.与低肥力土壤相比,中肥
力土壤全磷和速效磷增幅为 14.3%和 12.2%,高肥力土壤增幅为 33.3%和 37.7%.有机肥化肥
混施处理(M+NPK)土壤全磷含量显著高于单施化肥(NPK)和有机肥(M)处理,增幅分别为
5.7%和 4.3%;M 及 M+NPK 处理中速效磷含量显著高于 NPK 处理,增幅分别为 13.0%和
3􀆰 1%.10~20 cm土层全磷和速效磷含量最高,0 ~ 10 和 10 ~ 20 cm 土层全磷和速效磷含量显
著高于 20~40 cm土层.
关键词  设施菜地; 磷素; 淋溶; 累积
文章编号  1001-9332(2015)02-0466-07  中图分类号  S157.4  文献标识码  A
Effects of fertilization on the P accumulation and leaching in vegetable greenhouse soil.
ZHAO Ya⁃jie1,2, ZHAO Mu⁃qiu1,3, LU Cai⁃yan1, SHI Yi1, CHEN Xin1 ( 1 Institute of Applied
Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; 2University of Chinese Academy of
Sciences, Beijing 100049, China; 3Qingzhou University, Sanya 572022, Hainan, China) . ⁃Chin.
J. Appl. Ecol., 2015, 26(2): 466-472.
Abstract: A packed soil column experiment was conducted to investigate the effect of different ferti⁃
lization practices on phosphorus (P) accumulation and leaching potential in a vegetable greenhouse
soil with different fertility levels. The results showed that the leaching loss of total P in the leachates
elevated with the increment of leaching time while the accumulative leaching loss of total P was rela⁃
tively low, indicating P was mainly accumulated in the soil instead of in the leachate. At the end of
the leaching experiment, soil fertility and fertilization treatment affected the content of total phos⁃
phorus and Olsen⁃P significantly. Compared with the low⁃level⁃fertility soil, the contents of total P
and Olsen⁃P increased by 14.3% and 12.2% in the medium⁃level⁃fertility soil, 33.3% and 37.7%
in the high⁃level⁃fertility soil. Total P in the combined application of poultry manure and chemical
fertilizer (M+NPK) was elevated by 5.7% and 4.3%, compared with the NPK and M treatment.
Compared with NPK treatment, Olsen⁃P in M and M+NPK treatments augmented by 13.0% and
3.1%, respectively. Soil total P and Olsen⁃P mainly accumulated in the 0-10 cm and 10-20 cm
soil layers, and much less in the 20-40 cm soil layer.
Key words: vegetable greenhouse; total P; leaching; accumulation.
∗国家自然科学基金项目(41101285)和省科技厅项目(2014215016)
资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: chenxin@ iae.ac.cn
2014⁃03⁃05收稿,2014⁃12⁃05接受.
    设施蔬菜种植作为我国设施农业产业中的主
体,近 20年来已成为农业生产中效益较高的产业,
它为解决长期困扰我国北方地区冬季的蔬菜淡季供
应、增加农民收入、提高城乡居民生活水平做出了重
要贡献.但随着大棚使用年限的延长,土壤有机碳、
全氮、全磷和速效磷的含量显著提高[1-3],土壤肥力
水平不断升高,不当的管理措施产生的负面影响也
日益严重[4-5] .由于肥料当季利用率低,设施菜地长
期高肥投入、大水漫灌及连作管理,很容易造成磷养
分逐年累积[6-7] .李莉等[8]对北京市褐潮土 14 年定
位施肥研究的结果表明,长期施用化肥 NPK(150
kg N·hm-2、75 kg P 2O5·hm
-2和 45 kg K2O·hm
-2)
应 用 生 态 学 报  2015年 2月  第 26卷  第 2期                                                           
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2015, 26(2): 466-472
后,耕层土壤全磷、速效磷含量分别增加了 0􀆰 24
g·kg-1和 11.4 mg·kg-1 .有机肥的施用对设施菜地
土壤磷素累积及有效性的影响也受到广泛关注,王
婷婷等[9]测定了沈阳市郊设施菜地在不同有机肥
施用量(0~ 60 t·hm-2)下 0 ~ 40 cm 土壤磷素养分
状况,发现黄瓜拉秧期 0~20 cm土层土壤全磷含量
随有机肥施用量的增加而增加,当有机肥施用量达
到 40 t·hm-2时,0~20 cm 土层全磷含量显著提高.
农田土壤中累积的大量磷素养分会降低一些微量元
素(如锌)的有效性[10],过量积累磷素同样会增大土
壤磷素淋溶风险[11-12] .而针对不同养分状况的设施
菜地土壤磷素累积及淋溶特性的报道较少,本试验
以沈阳市郊低、中、高养分状况的设施菜地土壤为研
究对象,采用室内填装土柱淋溶模拟试验,研究不同
施肥措施对不同肥力土壤磷素累积及淋溶潜能的影
响,为提高设施菜地的磷素养分含量及避免地下水
体磷素污染提供科学依据.
1  材料与方法
1􀆰 1  试验设计
试验土壤采自辽宁省新民市大民屯镇方巾牛村
设施菜地,土壤为耕型壤质草甸土.采样地土壤经过
了 5年(2005—2010年)的培肥试验,不同的施肥措
施(有机肥用量分别为 20、40、60 t·hm-2·a-1)使
耕层土壤具有低、中、高 3 种不同的肥力水平(表
1),代表不同种植年限的设施大棚,20 ~ 40 cm 土
层土壤养分含量差异不显著,全磷含量为 0􀆰 39
g·kg-1,全氮含量为 0. 62 g·kg-1,速效磷含量为
2􀆰 39 mg·kg-1 .2010年 11月采集这 3种肥力状况的
土壤样品,土样按表土层(0 ~ 20 cm)和棚外大田土
壤心土层(20 ~ 40 cm)采集,去除植物残体、塑料薄
膜等杂物,过 2 mm土筛,各层土壤均匀混合后装袋
备用.取一部分土样在实验室内自然风干,研磨、过 2
mm筛,用于土壤速效磷及 pH 值的分析测定;另取
一部分自然风干土样研磨、过 0.15 mm筛,用于土壤
全氮、全磷及有机质的分析测定.2011年 4月填装土
柱,开始土柱模拟淋溶试验,试验周期为 49 d(模拟
生菜一个生长季);2011 年 6 月试验结束时采集土
柱内不同层次土壤样品.
1􀆰 2  施肥处理
本试验共设置 4 个处理,分别为对照(CK)、单
施有机肥 30 t·hm-2(M, 203 kg P·hm-2)、单施化
肥 1000 kg·hm-2(NPK, 65 kg P·hm-2)、有机肥化
肥混施处理(M+NPK, 268 kg P·hm-2),每处理重
复 3次.化肥为撒可富(N ∶ P 2O5 ∶ K2O = 15 ∶ 15 ∶
15),有机肥为鸡粪,含全碳 95.9 g·kg-1、全氮 16.7
g·kg-1、全磷 6.8 g·kg-1,化肥和有机肥的施用量
是当地的常规施肥量.
1􀆰 3  填装土柱淋溶试验
本研究以填装土柱进行淋溶模拟试验,土柱的
材质为有机玻璃,柱高 50 cm,内径 24 cm,柱底设置
3个出水口用于收集土壤淋溶液.2011 年 4 月 25 日
进行淋溶试验,土柱填装的具体步骤为:首先在有机
玻璃柱的底部铺上 100 目的尼龙网,尼龙网上面铺
一层 1 cm 厚的石英砂后再次铺上 100 目的尼龙网
用以防止土壤的下渗;之后在尼龙网上部开始填装
风干过筛的 20 ~ 40 cm 土层的土壤样品;填装后再
次铺上 100目的尼龙网,然后开始填装 0 ~ 20 cm 土
层的土壤样品;各层土样均按 1.3 g·cm-3的容重进
行填装.各处理土柱肥料的加入方法是将无机肥或
有机肥与 0~20 cm土层土壤混合,搅拌均匀后填装
于土柱的 0~20 cm 土层.土柱填装完成后立即将生
菜苗栽入土柱中进行试验,并记录生菜苗高度.每个
填装土柱 3 d浇 1次水,每次浇水 3 L(约 66 mm),
平均渗漏速率为 0.14 mm·min-1 .定期收集淋溶液
并测定其体积,然后收集 100 mL淋溶液滴入 2滴甲
苯,带回实验室 4 ℃冷藏保存,用于各形态磷素的分
析测定.
1􀆰 4  样品分析与测定方法
土壤总有机碳采用 TOC⁃3100 总有机碳分析仪
测定(德国耶拿).全氮采用凯氏消煮蒸馏法测定;全
磷采用酸溶⁃钼锑抗比色法测定;速效磷采用 0. 5
mol·L-1碳酸氢钠溶液浸提,钼锑抗比色法分析测
定;土壤pH采用无二氧化碳蒸馏水浸提(水 ∶ 土 =
表 1  耕层(0~ 20 cm)土壤理化性质
Table 1  Physical and chemical properties of tested greenhouse soil in 0-20 cm (mean±SD)
土壤肥力
Soil fertility
全碳
Total C
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
速效磷
Olsen⁃P
(mg·kg-1)
pH
低肥力 Low fertility 23.10±0.40c 1.35±0.05c 1.20±0.03c 123.1±2.2a 7.18±0.01a
中肥力 Medium fertility 24.60±0.42b 1.67±0.04b 1.35±0.01b 166.3±3.4a 7.04±0.01a
高肥力 High fertility 25.90±0.32a 1.81±0.06a 1.55±0.04a 218.0±4.0a 7.09±0.01a
7642期                        赵亚杰等: 施肥对设施菜地土壤磷累积及淋失潜能的影响           
2􀆰 5 ∶ 1),酸度计测定;淋溶液全磷用 H2SO4⁃HClO4
消煮⁃钼锑抗比色法测定[13] .
1􀆰 5  数据处理
淋溶液全磷含量:
CTP(g·m
-2)=
C t·Vt·10

式中:CTP为淋溶液全磷含量(g·m
-2);C t为每次淋
溶液中全磷浓度(mg·L-1);Vt为每次淋溶样品体积
(L);S 为填装土柱底面积( cm2),土柱半径为 12
cm.10为单位换算的系数.
淋溶液磷素累积淋溶量:
CATP(g·m
-2) =∑
17
i = 1
CTP
式中:CATP为淋溶液中的全磷累积量(g·m
-2);CTP
为每次淋溶液的全磷量,淋溶次数为 17次.
所有试验数据采用 Excel 2007 进行处理,应用
SPSS 16.0 统计分析软件对试验数据结果进行方差
分析和 LSD法多重比较(α= 0.05).所有图表绘制采
用 Excel 2007和 SigmaPlot 12.0软件进行.
2  结果与分析
2􀆰 1  不同施肥措施对不同肥力土壤磷素淋溶损失
风险的影响
淋溶液中全磷含量为 0~0.52 g·m-2(图 1),随
着淋溶时间的延长淋溶液中全磷呈逐渐增加趋势.
在低肥力土壤淋溶液中,全磷含量在前 10 d 基本不
变,随着淋溶时间的推移,13 d 后全磷含量呈小幅
上升趋势,在第 25 天前均保持稳定的淋失状态,在
CK、NPK、M 及 M+NPK 处理中平均为 0.03、0􀆰 04、
0􀆰 07、0.05 g·m-2;此后淋溶液中全磷有小幅下降,
43 d后全磷含量显著增加,在第 49天时全磷含量最
高.在中肥力土壤淋溶液中,从淋溶试验开始到第 10
天全磷含量较低,第 13 天淋溶液中全磷显著提高,
在第 16天时淋溶液中全磷含量较前一次略微降低,
但差异并不显著;此后淋溶液中全磷含量在小幅波
动中持续上升,并在最后一次淋溶液样品中含量最
高,CK、NPK、M 及 M+NPK 处理淋溶液中全磷含量
分别为 0.11、0.12、0.12、0.47 g·m-2 .在高肥力土壤
淋溶液中,全磷含量在试验初始阶段较低,10 d 后
全磷含量显著提高,第 13天呈降低趋势,CK处理土
壤迅速降低,各施肥处理(M+NPK、NPK、M)变化较
平缓,第 16天以后淋溶液全磷含量表现为各施肥处
理高于 CK处理.
由图2所示,淋溶试验结束时高肥力土壤淋溶
图 1  不同肥力土壤淋溶液中全磷含量的动态变化
Fig.1  Dynamics of total P in leachates from different fertility
soils.
Ⅰ: 低肥力土壤 Low fertility soil; Ⅱ: 中肥力土壤 Medium fertility
soil; Ⅲ: 高肥力土壤 High fertility soil. 下同 The same below.
图 2  不同肥力土壤全磷累积淋溶量
Fig.2  Accumulative loss of total P in leachates from different
fertility soils.
液全磷含量显著高于低、中肥力土壤,增幅分别为
126.9%和 91.9%.在低肥力土壤淋溶液中,全磷累积
淋溶量在 CK、NPK、M 及 M+NPK 处理中分别为
0􀆰 36、0.54、0.85 和 0.65 g·m-2,M 处理淋溶液中全
磷含量显著高于 CK 处理,其他施肥处理差异不显
著;在中肥力土壤淋溶液中,NPK、M、M+NPK 处理
土壤淋溶液中全磷累积量的平均值依次为0.78、
864                                       应  用  生  态  学  报                                      26卷
图 3  淋溶液中全磷累积淋溶量占土壤肥料总磷的比例
Fig.3  Proportion of accumulative loss of total P in the sum of
soil and fertilizer P.
0.58和 1.17 g·m-2,与 CK相比差异不显著.在高肥
力土壤淋溶液中,CK、NPK、M 及 M+NPK 处理淋
溶液中全磷累积量分别为 1. 46、 1. 83、 1. 17、 1. 00
g·m-2,与 CK相比各施肥处理全磷累积量并未显
著增加,且各施肥处理间差异亦不显著.
由图 3 所示,在低、中肥力土壤淋溶液中,全磷
累积淋溶量占土壤本底及肥料总磷的比例分别为
0􀆰 07%和 0.08%,高肥力土壤(0.13%)显著高于低、
中肥力土壤.本试验的施肥方式(量)下磷素淋溶损
失量较小,淋失全量占土壤肥料总磷量的比例低于
1􀆰 0%,说明本试验中磷素淋溶损失的风险较小,磷
素主要累积在土体内的不同土层中.磷素在土体中
的累积及迁移给环境带来潜在的风险,因此有必要
对土体各土层中磷素含量及分布进行进一步研究.
2􀆰 2  不同施肥措施对土壤全磷累积的影响
随着土壤养分含量的升高,土壤全磷含量显著
增加,与低肥力土壤相比,中、高肥力土壤全磷含量
分别增加了 14.3%和 33.3%;相对于中肥力土壤,高
肥力土壤全磷含量显著提高了 16.6%(表 2).土壤
全磷含量随土层深度的增加而显著降低,0 ~ 10 及
10~20 cm土层全磷含量显著高于 20 ~ 40 cm 土层,
增幅分别为 50.3%和 51.3%(表 2和表 3).
在低肥力土壤中,0 ~ 10 cm 土层,各施肥处理
(M+NPK、NPK、M)土壤全磷含量显著高于 CK(表
2),而各施肥处理间差异不显著.10~20 cm土层,各
处理全磷含量大小顺序为 M+NPK>NPK>M>CK,M
+NPK处理全磷含量显著高于 M处理,NPK与 M处
理间差异不显著.20 ~ 40 cm 土层,各施肥处理全磷
含量差异不显著.与本底土壤全磷含量相比,淋溶试
验结束后 0~10和 10 ~ 20 cm 土层全磷含量呈降低
趋势,而 20~40 cm土层全磷含量显著增加,说明在
本试验的淋溶过程中,耕层土壤全磷表现为向下层
的垂直迁移.
在中肥力土壤中,0 ~ 10 cm 土层各施肥处理土
壤全磷含量显著高于 CK,M+NPK 处理土壤全磷含
量显著高于 M或 NPK 处理,提高比例分别为 7.7%
和 5.5%.10~20 cm土层,土壤全磷含量随施肥量的
增加而增加,表现为 M+NPK>NPK>M>CK.20 ~ 40
cm土层,各施肥处理间土壤全磷含量差异不显著.
与耕层土壤本底全磷含量(1.35 g·kg-1)相比,淋溶
试验结束后,0 ~ 10、10 ~ 20 cm 土层全磷含量降低,
而 20~40 cm土层全磷含量为 0.55 g·kg-1,显著高
于本底水平(0.39 g·kg-1),耕层土壤全磷也表现为
向下层的垂直迁移.
表 2  不同肥力土壤磷素养分含量
Table 2  Contents of total P and Olsen⁃P in different fertility soils
土层
Soil layer
(cm)
处理
Treatment
低肥力土壤 Low fertility soil
全磷
Ttal P
(g·kg-1)
速效磷
Olsen⁃P
(mg·kg-1)
中肥力土壤 Medium fertility soil
全磷
Ttal P
(g·kg-1)
速效磷
Olsen⁃P
(mg·kg-1)
高肥力土壤 High fertility soil
全磷
Ttal P
(g·kg-1)
速效磷
Olsen⁃P
(mg·kg-1)
0~10 CK 0.95b 116.35b 1.08c 124.43c 1.25c 155.91a
NPK 1.05a 134.72a 1.25b 153.46b 1.38b 154.07a
M 1.05a 133.00a 1.27b 162.46ab 1.43ab 163.50a
M+NPK 1.08a 140.84a 1.35a 163.87a 1.49a 165.22a
10~20 CK 0.95c 127.18ab 1.13b 136.19b 1.37c 146.84d
NPK 1.09ab 126.82b 1.28a 150.88a 1.36c 225.11b
M 1.04b 138.39a 1.26a 154.74a 1.45b 255.97a
M+NPK 1.14a 137.17ab 1.29a 160.81a 1.57a 172.01c
20~40 CK 0.48c 24.33c 0.60a 35.84b 0.65c 51.47b
NPK 0.60ab 51.53ab 0.53a 35.49b 0.73ab 62.15b
M 0.62a 63.04a 0.51a 63.48a 0.75a 91.17a
M+NPK 0.55b 45.65b 0.57a 54.99ab 0.68bc 63.04b
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different letters in the same column meant significant difference among treatments at 0.05 level.
9642期                        赵亚杰等: 施肥对设施菜地土壤磷累积及淋失潜能的影响           
表 3  不同肥力水平和土层深度下土壤全磷、速效磷含量的
统计分析结果
Table 3  Results of ANOVAs on the contents of total P and
Olsen⁃P from different fertility soils and sampling depths
项目
Item
全磷 Total P
F P
速效磷 Olsen⁃P
F P
土壤肥力
Soil fertility
372.4 0.000 399.6 0.000
土层深度
Soil depth
2241.0 0.000 3567.0 0.000
    在高肥力土壤中,0 ~ 10 cm 表层土壤各施肥处
理全磷含量显著高于 CK,M+NPK 处理全磷含量显
著高于 NPK处理.10~20 cm 土层,土壤全磷含量随
着施肥量的增加而显著增加,与 NPK相比,M及M+
NPK处理全磷含量分别增加了 6.9%和 15􀆰 5%,与
M处理相比,M+NPK 处理全磷含量提高了 8.1%.
20~40 cm土层,NPK 和 M 处理土壤全磷含量高于
CK,而与 M+NPK处理差异不显著.
2􀆰 3  不同施肥措施对土壤速效磷累积的影响
土壤速效磷是指土壤中对植物有效或较容易被
植物利用的磷,速效磷含量是评价土壤供磷能力的
重要指标.本研究表明,速效磷含量随着土壤养分含
量的升高呈显著增加趋势,与低肥力土壤相比,中、高
肥力土壤速效磷含量显著提高了 12.2%和 37.7%,高
肥力土壤速效磷含量较中肥力土壤高 22.8%.速效磷
含量在 10~20 cm土层显著高于 0~10 cm土层,20~
40 cm土层低于耕层土壤(表 2和表 3).
在低肥力土壤中,0 ~ 10 cm 土层各施肥处理土
壤速效磷含量显著高于 CK(表 2),而各施肥处理
间差异不显著.10 ~ 20 cm 土层,各施肥处理速效磷
含量分别为 126. 80 ( NPK)、 138. 40 ( M)、 137. 17
mg·kg-1(M+NPK),与 NPK处理相比,M 处理速效
磷含量提高了 9.2%.20~40 cm土层,NPK、M及 M+
NPK处理速效磷含量显著高于 CK处理,分别为 CK
的 1.11、1.59 和 0.88 倍,并且 M 处理对速效磷的累
积要高于 NPK和 M+NPK处理.
在中肥力土壤中,0 ~ 10 cm 土层 NPK、M 和
M+NPK处理速效磷含量分别为 153. 46、162. 46 和
163􀆰 87 mg·kg-1,与 NPK相比,M+NPK处理速效磷
含量显著提高了 6.8%.10~20 cm土层,与 CK相比,
各施肥处理土壤中速效磷含量显著增加.20 ~ 40 cm
土层,M和 M+NPK 处理土壤速效磷平均含量分别
为 58.20和 61.00 mg·kg-1,显著高于 NPK处理,增
幅分别为 63.9%和 71.8%.
在高肥力土壤中,0 ~ 10 cm 表层土壤速效磷含
量在 M 及 M+NPK 处理中分别为 174.77 和 177.16
mg·kg-1,显著高于 NPK处理,增幅分别为 9.3%和
10.8%.10~20 cm土层,土壤 Olsen⁃P 含量在 M处理
中为 255. 97 mg·kg-1,与 NPK 处理相比增加了
15􀆰 9%.20 ~ 40 cm 土层,M 处理土壤速效磷含量为
85􀆰 35 mg·kg-1,比 NPK处理高 49.1%.
在 3种肥力土壤中,速效磷在 0 ~ 10 和 10 ~ 20
cm土层中的含量显著高于 20 ~ 40 cm 土层,与本底
土壤速效磷含量相比,淋溶试验结束后 0 ~ 10、10 ~
20 cm土壤速效磷含量降低,20 ~ 40 cm 土壤速效磷
含量显著增加,说明土壤中的速效磷养分在淋溶试
验过程中发生了迁移.
3  讨    论
设施菜地土壤处于半封闭条件下,受人为影响
强烈,常年的肥大水勤的管理方式使设施菜地土壤
肥力水平逐年提升[14] .本研究表明,土壤全磷和速
效磷的含量随着土壤肥力水平的升高而增加,中肥
力和高肥力土壤中 0 ~ 10、10 ~ 20 cm 土层全磷和速
效磷含量显著高于低肥力土壤,这与土壤本身的肥
力状况密切相关[15] .同时,施肥措施对设施菜地土
壤磷素养分的累积也具有重要影响,本研究结果显
示,各施肥处理全磷和速效磷含量增加,有机肥化肥
混施>单施有机肥>单施化肥.分析其原因,可能一方
面是由于有机肥中含有大量速效无机磷和有机
磷[16-17],有机肥的施用显著增强了土壤磷活性,提
高了土壤 Olsen⁃P 的水平,因此单施有机肥处理比
单施化肥处理更容易促进土壤速效磷的累积,谢林
花[18]研究表明,长期单施化肥可增加土壤全磷和速
效磷含量,施用有机肥处理磷素增加幅度高于单施
化肥处理.另一方面,有机肥含有大量的有机质,有
机质在降解过程中释放小分子的有机酸也可以溶解
一部分磷酸钙,从而增强土壤磷的有效性[19-20],加
速了土壤中有机磷素的分解矿化,进而促进磷素向
有效态转化[21],因此,常规无机肥用量配施有机肥
处理耕层土壤全磷、速效磷含量显著高于单施化肥
处理[22] .太湖地区长期施肥试验表明,无机磷肥配
施猪粪处理土壤各形态磷的累积量增大,包括全磷、
CaCl2⁃P、水溶性磷,且使用猪粪量越大,磷的累积量
越大[23] .
设施菜地栽培条件下,化肥有机肥的高投入使
土壤磷素不断积累,但是不当的灌水措施会加剧土
壤中磷的淋溶损失风险[24] .有学者通过分段回归
模型预测了磷素淋溶损失激增的土壤 Olsen⁃P “突
074                                       应  用  生  态  学  报                                      26卷
变点”的含量,结果表明,南方稻田土壤为 82. 7
mg·kg-1 [25],河北栾城潮土和吉林白城淡黑钙土的
环境敏感磷临界点对应的土壤 Olsen⁃P 含量分别为
88.9和 142.5 mg·kg-1[26] .周全来等[27]对潮棕壤磷
肥施入土壤后 P 淋失的研究表明,磷素发生地表径
流损失及在亚表层径流中 P 浓度猛增的 Olsen⁃P 含
量阈值为 81.3 mg·kg-1 .本试验结束时淋溶液中全
磷累积淋失量占土壤肥料总磷的比例远低于 1.0%,
说明磷素主要累积在土体的不同土层中,通过淋溶
损失的风险较小.土壤磷素累积测定结果表明,0 ~
20 cm土层 Olsen⁃P 含量明显高于磷素淋溶损失增
加的阈值 ( 81. 3 mg· kg-1 ),而 20 ~ 40 cm 土层
Olsen⁃P含量明显低于磷素淋溶损失增加的阈值
(81.3 mg·kg-1),这进一步说明本试验条件下磷素
的淋溶损失风险较低,磷素主要是在土体中进行累
积.但与本底值相比,20~40 cm土层全磷、速效磷含
量显著增加,随着淋溶时间的延长,土体磷素的累积
也存在淋失进入地下水体的风险,因此在菜地土壤
的日常管理中,灌溉水用量及频率也需适当控制.本
试验土壤磷素并没有大量淋出,可能与土壤对磷素
的吸附能力强有关系,使大量磷素截留在土柱中.
Djodjic等[28]研究表明,由于底层土壤具有较高的磷
素吸附容量,尽管磷肥施用量很高,但是磷的淋失量
却很少.
参考文献
[1]  Liu Y⁃J (刘艳军), Jiang Y (姜  勇), Liang W⁃J (梁
文举), et al. Soil chemical property changes in vegeta⁃
ble greenhouse fields. Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报), 2005, 16(11): 2218 - 2220 ( in
Chinese)
[2]  Liu X⁃J (刘晓军), Chen Z⁃J (陈竹君), Zhang Y⁃L
(张英莉), et al. Nutrient accumulation in the sunlight
greenhouse soils with the different cultivating years. Chi⁃
nese Journal of Soil Science (土壤通报), 2009, 40
(2): 285-289 (in Chinese)
[3]  Cao Q⁃W (曹齐卫), Zhang W⁃H (张卫华), Li L⁃B
(李利斌), et al. Distribution and accumulation charac⁃
teristics of nutrients in solar greenhouse soil in Jinan,
Shandong Province of East China. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2012, 23 ( 1):
115-124 (in Chinese)
[4]  Zhang J⁃J (张金锦), Duan Z⁃Q (段增强). Prelimina⁃
ry study on classification & grading standards and causes
& hazards of secondary salinization of facility vegetable
soils. Soils (土壤), 2011, 43(3): 361-366 ( in Chi⁃
nese)
[5]  Song H, Guo JH, Ren T, et al. Increase of soil pH in a
solar greenhouse vegetable production system. Soil Sci⁃
ence Society of America Journal, 2012, 76: 2074-2082
[6]  Gao JJ, Bai XL, Zhou B, et al. Soil nutrient content
and nutrient balances in newly⁃built solar greenhouses in
northern China. Nutrient Cycling in Agroecosystems,
2012, 94: 63-72
[7]  Yan ZJ, Liu PP, Li YH, et al. Phosphorus in China’s
intensive vegetable production systems: Overfertiliza⁃
tion, soil enrichment, and environmental implications.
Journal of Environmental Quality, 2013, 42: 982-989
[8]  Li L (李   莉), Li X⁃H (李絮花), Li X⁃Y (李秀
英), et al. Effect of long⁃term fertilization on accumula⁃
tion, transformation and availability of phosphorus in
Fluvo⁃aquic soil. Soils and Fertilizers (土壤肥料),
2005(3): 32-34 (in Chinese)
[9]  Wang T⁃T (王婷婷), Wang J (王   俊), Zhao M⁃Q
(赵牧秋), et al. Effects of organic manure on phos⁃
phorus accumulating and its availability in a greenhouse
soil in Shenyang suburb. Journal of Agro⁃Environment
Science (农业环境科学学报), 2009, 28(1): 1 - 6
(in Chinese)
[10]  Yang X⁃W (杨习文). Effects of P⁃Zn Relationship and
Zinc Fertilization on Zinc Nutritional Quality of Wheat
Grain. PhD Thesis. Yangling: Northwest A&F Universi⁃
ty, 2011 (in Chinese)
[11]  Xiao H (肖  辉), Pan J (潘  洁), Cheng W⁃J (程
文娟), et al. Effect of different organic manures on ac⁃
cumulation and leaching of Olsen⁃P in greenhouse soil.
Chinese Journal of Soil Science (土壤通报), 2012, 43
(5): 1195-1200 (in Chinese)
[12]  Yang B⁃M (杨苞梅), Song Y⁃P (宋玉萍), Li G⁃L
(李国良), et al. Leaching characteristics of various
phosphorus in paddy soil with application of chicken ma⁃
nure. Journal of Soil and Water Conservation (水土保持
学报), 2010, 24(4): 16-21 (in Chinese)
[13]   Nanjing Agricultural University (南京农业大学). Soil
Agro⁃chemical Analysis. Beijing: China Agriculture
Press, 1998 (in Chinese)
[14]  Wang G⁃L (王根林), Wei Y⁃T (魏玉田), Ji J⁃H (姬
景红), et al. Development and advance of soil nitrogen
in protected field. Northern Horticulture (北方园艺),
2009(12): 133-135 (in Chinese)
[15]  Bai G⁃Y (白纲义), Zhao Y⁃J (赵杨景), Liang H⁃Y
(梁惠英). Soil fertility status and problems in vegetable
soil in the suburbs of Beijing. Soil and Fertilizers (土壤
肥料), 1984(2): 8-11 (in Chinese)
[16]  Dou Z, Toth JD, Galligan DT, et al. Laboratory proce⁃
dures for characterizing manure phosphorus. Journal of
Environmental Quality, 2000, 29: 508-514
[17]  Turner BL, Leytem AB. Phosphorus compounds in
sequential extracts of animal manures: Chemical specia⁃
tion and a novel fractionation procedure. Environmental
Science & Technology, 2004, 38: 6101-6108
[18]  Xie L⁃H (谢林花). Effects of Long⁃term Different Ferti⁃
lization on Calcareous Soil Phosphorus Morphology
Transformation and Soil Profile Distribution. Master The⁃
sis. Yangling: Northwest A&F University, 2001 ( in
Chinese)
1742期                        赵亚杰等: 施肥对设施菜地土壤磷累积及淋失潜能的影响           
[19]  Arai Y, Livi KJT, Sparks DL. Phosphate reactivity in
long⁃term poultry litter⁃amended Southern Delaware
sandy soils. Soil Science Society of America Journal,
2005, 69: 616-629
[20]  Wang LJ, Zhang W, Qiu SR, et al. Inhibition of
calcium oxalate monohydrate crystallization by the com⁃
bination of citrate and osteopontin. Journal of Crystal
Growth, 2006, 291: 160-165
[21]  Xiao H (肖  辉), Pan J (潘  洁), Cheng W⁃J (程
文娟), et al. Effect of different organic manures on ac⁃
cumulation and leaching of Olsen⁃P in greenhouse soil.
Chinese Journal of Soil Science (土壤通报), 2012, 43
(5): 1195-1200 (in Chinese)
[22]  Zhang Z⁃J (张志剑), Zhu Y⁃M (朱荫湄), Wang K
(王  珂), et al. Phosphorus behavior in soil⁃water sys⁃
tem of paddy field and its environmental impact. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2001, 12
(2): 229-232 (in Chinese)
[23]  Yan X (颜  晓), Wang D⁃J (王德建), Zhang G (张
刚), et al. Soil phosphorus accumulation in long⁃term P
fertilization paddy field and its environmental effects.
Chinese Journal of Eco⁃Agriculture (中国生态农业学
报), 2013, 21(4): 393-400 (in Chinese)
[24]  Qiao YX, Shamsi IH, Sun DS, et al. Impact of manure
application on forms and quantities of phosphorus in a
Chinese Cambisol under different land use. Journal of
Soils and Sediments, 2013, 13: 837-845
[25]  Zhao M⁃Q (赵牧秋). Simulation of the Process of Phos⁃
phorus Loss in Different Soils. PhD Thesis. Shenyang:
Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sci⁃
ences, 2009 (in Chinese)
[26]  Wen L⁃Q (温林钦), Zhao M⁃Q (赵牧秋), Niu M⁃F
(牛明芬), et al. Effect of phosphorus fertilization on
the dynamic of Olsen⁃P and CaCl2 ⁃P in different texture
soils. Chinese Journal of Ecology (生态学杂志),
2009, 28(5): 872-878 (in Chinese)
[27]  Zhou Q⁃L (周全来), Zhao M⁃Q (赵牧秋), Lu C⁃Y
(鲁彩燕), et al. Change of P fertilizer after application
into soil and its influence on P leaching loss. Journal of
Ecology and Rural Environment (生态与农村环境学
报), 2006, 22(3): 80-83 (in Chinese)
[28]  Djodjic F, Borling K, Bergstrom L. Phosphorus leaching
in relation to soil type and soil phosphorus content. Jour⁃
nal of Environmental Quality, 2004, 33: 678-684
作者简介  赵亚杰,女,1987 年生,博士研究生.主要从事农
业生态研究. E⁃mail: zhaoyajie⁃2005@ 163.com
责任编辑  张凤丽
274                                       应  用  生  态  学  报                                      26卷