全 文 ：土 壤 有 机 磷 研究 进 展*
赵少华1, 2 宇万太1* * 张 璐1 沈善敏1 马 强1
( 1 中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110016; 2中国科学院研究生院,北京 100039)
=摘要> 土壤有机磷在农业生态系统的物质循环过程中具有重要作用.研究土壤有机磷, 对深入了解土壤
2植物系统中磷的营养循环特征具有重要意义.结合国内外已有成果和最新研究进展, 从土壤有机磷含量
及其影响因素、土壤有机磷的形态和测定方法、土壤有机磷的分组和施肥的影响、土壤有机磷的矿化等几
个方面综述了国内外土壤有机磷的研究现状, 并提出了目前在土壤有机磷研究中存在的一些问题以及今
后研究的热点.
关键词 土壤有机磷 进展
文章编号 1001- 9332(2004) 11- 2189- 06 中图分类号 S1531 6 文献标识码 A
Research advance in soil organic phosphorus. ZHAO Shaohua1, 2 , YU Want ai1, ZHANG Lu1 , SH EN Shanmin1 ,
MA Qiang1 ( 1 I nstitute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China ; 2 Graduate
School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China ) . 2Chin . J . Appl . Ecol . , 2004, 15( 11) : 2189
~ 2194.
Soil organic phosphorus ( P) plays an important role in the material cycling in agro2ecosystem, and its research is
vital for understanding the characteristics of P cycle in soil2plant system. T his paper summed up the latest re2
sear ch achievements at home and abroad about soil organic P content and its affecting factor s, soil organic P
forms, their fractionation and determination methods, effects of fert ilization on soil organic P forms, and mineral2
ization of soil organic P. The existing problems in soil organic P study and its hotspots in future were also dis2
cussed.
Key words Soil organic P , Resear ch advance.
* 中国科学院知识创新重大项目( KZCX2241324)、国家重点基础发
展规划项目( NKBRSF、G1999011804)和中国科学院沈阳应用生态研
究所知识创新资工程助项目( SCXMS0301) .
* * 通讯联系人.
2004- 06- 19收稿, 2004- 08- 20接受.
1 引 言
磷是植物生长发育必须的大量元素.植物体需要的磷主
要是从土壤磷库中获得. 作为土壤磷库的重要组部分, 土壤
有机磷对土壤肥力和植物营养有着重要的影响;其对植物的
作用愈来愈受到关注.土壤有机磷经过矿化分解而转化为有
效态磷, 然后供给植物吸收利用.在无机磷含量较低的土壤
上,有机磷的矿化更成为植物吸收磷素的重要来源.因此, 对
土壤有机磷进行研究, 其重要性可想而知. 本文正是基于此
目的,综述了目前国内外土壤有机磷的有关资料及其研究进
展,并对今后土壤有机磷的研究进行展望, 以期促进土壤有
机磷的研究.
2 土壤有机磷含量及影响因素
211 土壤有机磷的形成及含量
在土壤中,磷元素主要源于母质的特殊性, 不像碳、氢、
氧、氮等大部分来自大气, 因此在成土过程中,随着土壤有机
质的积累,土壤有机磷也随之形成[ 12] .土壤中的磷包括无机
磷和有机磷两大部分,而有机磷在土壤磷库中占相当大的比
例.从世界范围的土壤看, 有机磷在土壤中的比重大约占
15%~ 80% [ 25] .我国大部分土壤有机磷占土壤全磷的 20%
~ 40% , 且有逐年增加的趋势. 天然植被下土壤有机磷含量
时常可占总磷量的一半以上, 而黑土中的含量更高. 耕地土
壤有机磷因为开垦的缘故, 其含量时常比同类的自然土壤
低[ 39] .一般来说, 土壤表层有机磷含量较高, 随着深度的增
加,有机磷含量逐渐下降. Kitayama等[ 19]在不同海拔高度上
土壤有机磷分布的研究中证实了这一点 .
21 2 影响土壤有机磷含量的因素
土壤有机磷含量因土壤母质、土壤类型、土壤特性、土壤
质地、植被类型、气候季节变化及土地管理措施而不同.一般
认为,母质全磷量高, 其土壤有机磷含量就高;母质全磷量
低, 其土壤有机磷含量就低.从土壤类型来看, 有机土和有机
质土有机磷含量最高, 软土和变性土有机磷含量居中, 氧化
土和某些灰化土有机磷含量最低. 土壤特性(包括土壤有机
质量、全氮量和土壤 pH 等)对有机磷含量的影响比较复杂.
研究表明, 土壤有机磷含量和土壤有机质(有机碳)及全氮量
具有良好的相关性[ 2, 43] ;酸性土壤含有较多的植酸铁、铝盐,
易使有机磷形成沉淀, 故酸性土壤比碱性土壤容易积累有机
磷.从土壤质地来看,粘粒、粉砂能够吸附有机磷, 泥炭、腐泥
的有机磷含量最高, 壤质砂土、砂和细砂的有机磷含量最低.
一般来说,森林土壤和草地土壤由于腐殖质积累较多, 因此
应 用 生 态 学 报 2004年 11 月 第 15 卷 第 11 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Nov. 2004, 15( 11)B2189~ 2194
有机磷含量较高. 裴海昆等[ 30, 31]对青藏高原草甸土壤的研
究表明, 草甸土壤有机磷含量均很高, 基本上都在 300 mg#
kg- 1以上,占全磷的比例达一半以上.
季节和气候变化对有机磷的影响为:随着气温升高、雨
量增加, 土壤有机磷的含量上升;土壤有机磷含量因季节不
同而呈现周期性变化. Dormaar[ 6]观察表明,土壤有机磷春季
含量下降,冬季又积累上升. 土地管理措施(放牧、耕作、种植
方式和施肥等人类活动)对土壤有机磷的含量也有重要影
响. Turr in 等[ 45]在采伐后的森林土壤上放牧 10 年左右后
的结果表明,放牧使土壤有机磷占全磷的比例增加了 17% .
Rheinheimer等[ 35]研究认为, 未开垦土壤含较高的有机磷,
燕麦2野豌豆/玉米2豇豆轮作有利于有机磷积累. Wager [ 46]
等研究表明,耕作方式的改变有助于有机磷的积累. Giuffre
等[ 10]研究了人类活动对土壤有机磷的影响. 结果表明, 荒地
土壤有机磷含量较高, 种植巴拉圭茶 50 年的土壤有机磷减
少10% .荒地耕作初期有机磷含量较高, 以后逐渐下降, 但
下降的幅度趋缓.种植三叶草和苜蓿能使土壤有机磷含量增
加.不同有机肥对土壤有机磷含量影响不同. 牛粪、绿肥等能
使土壤有机磷含量增加. 施化肥对有机磷总量的影响不明
显[ 12] .
3 土壤有机磷形态及测定方法
311 土壤有机磷的形态
土壤中的有机磷主要以肌醇磷酸盐、磷脂、核酸等形式
存在, 还含有少量的核苷酸和磷酸糖类等, 不过目前仍有一
半左右的有机磷还未鉴别出来.在这些已知的土壤有机磷形
态中, 肌醇磷酸盐占有较大的比例, 约占其总量的 50% [ 13] ,
磷脂、核酸、核苷酸和磷酸糖类约占 2%左右. 肌醇磷酸盐包
括从一磷酸盐到六磷酸盐的一系列磷酸盐,其中又以肌醇六
磷酸盐(植酸)为主.肌醇六磷酸盐在酸性条件下与铁、铝, 在
碱性条件下与钙,形成大量极难溶盐类,还与蛋白质及其他
一些金属离子形成稳定的化合物. 因此,造成肌醇磷酸盐大
量积累,含量较高. 磷脂是含磷脂肪酸的实有或潜在的酶类.
土壤中的磷脂主要是磷脂酰胆碱(卵磷脂)和磷脂酰乙醇胺,
它在土壤中极易分解, 含量不高.核酸包括核糖核酸和脱氧
核糖核酸. 在土壤有机质中核酸的分解速率较快, 因此其含
量也较低,小于土壤有机磷总量的 3% . 微生物体磷是指土
壤有机质中活的部分, 但不包括根和土壤动物,实际上可以
看作是各种微生物活体的部分, 其含量约占有机磷总量的
3% ~ 20% [ 5, 25, 42] .
312 土壤有机磷的测定
31211 土壤有机磷总量的测定 测定土壤有机磷总量, 主要
采用以下 2种方法:灼烧法和浸提法, 而目前最常用的还是
灼烧法. 上述 2 种方法均采用差减法原理, 即用全磷含量与
无机磷含量之差来计算土壤有机磷总量. 灼烧法简单, 易操
作,是测定有机磷总量的经典法, 所以被广泛采用.灼烧法的
原理是:把土样在高温电炉内( 550 e )灼烧, 通过灼烧使有
机磷矿化, 然后用酸提取,同时拿未灼烧的土壤用同浓度的
酸提取,用灼烧后土壤提取磷量减去未灼烧土壤提取磷量,
即为土壤有机磷量. 它适于比较同类型土壤中有机磷的变
化,不适于比较不同类型土壤中有机磷含量, 且不太适于酸
性土壤;其主要缺点是在灼烧过程中可能改变矿物态磷的溶
解度,在有机磷含量高时, 高温可使部分磷挥发从而引入误
差[ 26] .
浸提法可用酸或碱浸提. 所有的浸提法都是利用强酸使
土壤中的有机磷与所结合的金属离子分离, 然后用碱处理,
释放出有机磷. 与灼烧法相比, 该法手续繁复, 浸提不完全,
且浸提过程中有机磷还可能水解. 而 Bowman [ 3]采用浓硫酸2
稀碱浸提( 18 mol# L - 1的 H2SO4 和 01 5 mol# L - 1的 NaOH)的
方法特别适于热带土壤,简单快捷, 而且在浸提过程中有机
磷水解很少, 提高了精度[ 1] . Harr ap [ 11]曾用 Na2EDTA 浸提
土壤有机磷, 即用 5%的 Na2EDTA 和 015 mol# L- 1的 NaOH
浸提, 但此法烦琐,且不太适于 pH 低于510 的土壤. Bowman
等[ 4]1993 年改进了此法, 即在 85 e 下用 01 25 mol# L- 1
NaOH 和 0105 mol# L - 1Na2EDTA 浸提 2 h, 提取有机磷, 克
服了 Har rap法过于烦琐的缺点, 适于那些以螯合作用为主
的有机质含量较高的土壤.
31 21 2 土壤有机磷分组的测定 土壤有机磷的分组测定主
要有两种方法:一是测定土壤中的有机磷化合物;另一个是
根据化学浸提剂对土壤有机磷进行分组测定. 对土壤有机磷
化合物的测定可以采用 015 mol# L- 1的 NaOH 提取和31P 核
磁共振技术鉴定. 结果表明 ,土壤有机磷以无机正磷酸盐和
正磷酸单酯为主要形态,另外还有少量的正磷酸二酯, 微量
的焦磷酸盐和多磷酸盐;六磷酸肌醇及其异构体也可采用色
谱法测定[ 14] .在上述 2 种方法中, 由于前者受研究方法的限
制,所以很少应用,多数采用的是第 2 种方法, 即根据化学浸
提剂进行分组. 该法根据土壤有机磷在不同浓度的酸碱溶液
中的水解量, 分为 4 种不同活性的组分:活性、中活性、中稳
性和稳性有机磷. 它们分别可用 015 mol# L - 1 NaHCO3、110
mol# L- 1 H2SO4 和 01 5 mol# L- 1 NaOH 按顺序浸提. NaOH
浸提液经调酸后的沉淀部分为胡敏酸态有机磷(即高稳性有
机磷) ,不能为酸所沉淀的部分是富啡酸态有机磷(即中稳性
有机磷) [ 2 6, 39] .
4 有机磷的分组、有效性及施肥的影响
41 1 土壤有机磷的分组及有效性
国内外许多学者先后提出了多种有机磷分级体系,它们
是: 1)Bowman2Cole提出的土壤有机磷分级体系及其修正体
系; 2) Ivanoff等提出的有机土有机磷分级体系; 3) Hedley 等
提出的土壤磷素分级体系及其修正体系; 4) Tiessen 等提出
的土壤磷素分级体系. 其中,以 1978 年 Bowman2Cole分级体
系和 1982年 Hedley 分级体系最为经典,但更多是采用 Bow2
man2Cole的分级方法.下面重点介绍这 2种分组体系 .
按照 Bowman2Cole法, 土壤有机磷可分为 4 组:活性有
机磷, 易矿化易为植物吸收;中活性有机磷, 较易矿化, 同时
也较易为植物吸收;中稳性有机磷,较难矿化, 且较难为植物
2190 应 用 生 态 学 报 15卷
吸收;高稳性有机磷, 很难矿化, 基本不被植物吸收. 贺铁
等[ 15]在水稻土上曾对该法进行了验证, 结果表明该法具有
可行性.而熊恒多[ 50]和范也宽等[ 7]则认为, 上述方法对土壤
有机磷提取不够充分,并且先酸后碱的浸提顺序使测定的中
等活性有机磷的含量偏高,因此建议对土样进行用氯仿进行
预处理之后 ,在提取中活性有机磷和稳性有机磷时, 把先酸
后碱的浸提顺序改为先碱后酸,并采用超声波技术缩短振荡
时间和提高浸提效率. Fan 等[ 8]在酸性土壤上的研究指出,
对 NaOH 浸提液进行调酸来分离高稳性有机磷和中稳性有
机磷时,最适宜的 pH 为 31 00.改进后的 Bowman2Cole法, 能
显著地提高活性有机磷和稳定性有机磷含量,而中活性有机
磷含量则明显下降,这可能与提取的顺序有关 .
在Hedley 等[ 16]的分级体系中, 有机磷和无机磷被划分
在不同的组分中,具体为: 1)树脂2Pi; 2)NaHCO32P; 3)微生物
磷; 4) NaOH2P; 5)超声波/ NaOH2P; 6)HCl2Pi; 7)残余2P. 这个
体系重要的特点是量化了在土壤循环和土壤磷的生物有效
性中不可缺少的微生物磷数量. 后来 Potter 等[ 32]对该体系
进行了修正 .他们认为, 风干土壤比田间湿润土壤含微生物
磷少, 在分组时对土样应进行湿润培养,以恢复微生物的活
性;另外, 由于研磨会使样品中部分微生物磷释放,从而使树
脂2P i增加;由 CHCl3熏蒸处理得到的微生物细胞释放的有
机磷和无机磷, 被吸附到其他的组分中, 不能通过 NaHCO3
浸提出来. 由此可知, CHCl3/ NaHCO32P 和 NaHCO32P 之差
可能有负值出现.他们认为, 用熏蒸和未经熏蒸的土壤进行
连续浸提而得到的浸提液,测定其所有组分含量, 然后计算
两种处理总含量之差,即为微生物磷含量[ 9] .
412 施肥对土壤有机磷含量的影响
施肥对有机磷有着重要的影响.特别是有机肥的施用对
土壤有机磷的影响愈来愈受到关注. 而有机肥和无机肥配
施,则能减少土壤对磷的固定作用, 活化土壤中难溶性磷化
物[ 24] .一般来说, 施有机肥能增加土壤有机磷各组分的含
量,但其各组分增加的幅度不同,取决于有机肥的种类和土
壤类型及其他因素.张亚丽等[ 56]通过培养和盆栽试验, 研究
了 3 种有机肥(猪粪、紫云英、稻草)对潮土有机磷的影响. 结
果表明,施用有机肥料能显著提高有机磷各组分的含量.
Zhang 等[ 57]在培养试验中研究指出,施有机肥能使活性有机
磷、中活性有机磷和中稳性有机磷增加,不过随着培养时间
的延长,其各组分的含量最终下降. 尹金来等[ 52]在石灰性土
壤上施用猪粪和磷肥, 研究了土壤有机磷组分的变化. 结果
表明, 施用猪粪和磷肥显著地增加了活性、中活性和中稳性
有机磷的含量,其中以中稳性有机磷的增幅最大, 而高稳性
有机磷的变化没有明显规律.王伯仁等[ 47]通过长期定位试
验,对红壤磷组分的研究表明, 长期施磷,特别是磷肥和有机
肥配施能明显提高土壤全磷、有机磷的含量. 因此认为, 在中
国南方红壤地区缺磷土壤上增施磷肥的同时,配合施用有机
肥,是增强红壤供磷力和提高磷肥利用率的有效途径.
施用无机肥对土壤有机磷总量基本上没有明显的影响.
Wier[ 49]指出, 田间条件下添加无机磷肥,对有机磷总量没有
明显的影响或使有机磷含量增加. 宇万太等[ 53]在碳酸盐土
壤上研究表明 , 长期低量施用磷肥(与作物收获的磷量相
当) ,耕层土壤有机磷只有微小的增加.不过,刘方等[ 23]对黄
壤的研究表明, 大田烤烟地和盆栽试验土壤中, 长期施用磷
肥使土壤有机磷的含量及比例下降. 无机肥对土壤有机磷各
组分影响的研究结果则很不一致. 周广业等[ 60]研究表明, 施
用化肥能使耕层有机磷含量增加;在有机磷组分中, 使活性
和中活性有机磷增加, 中稳性和稳性有机磷下降,说明化肥
促使稳性、中稳性有机磷向活性、中活性有机磷转化. Reddy
等[ 33, 34]在大豆和小麦轮作的土壤上的研究表明, 单施磷肥,
能使土壤中 NaHCO32PO(活性有机磷)和 NaOH2PO(中稳性
有机磷和稳性有机磷)增加.黄庆海等[ 18]在红壤水稻土上的
研究表明,长期施用磷肥 ( P 和 NPK) , 中稳性和中活性有机
磷增加, 而活性有机磷减少.
5 土壤有机磷的矿化
51 1 有机磷的矿化特性
矿化作为分解过程的一部分, 是指有机质通过物理和化
学反应而逐渐分解的过程. 一般情况下, 土壤有机磷需先进
行矿化, 才能被植物吸收.也有一些报道认为, 某些有机磷化
合物可以被植物直接吸收. 许多研究已经证明, 通常发现的
土壤有机磷, 可以被植物吸收利用[ 20, 41] , 但在整个供磷量中
所占比例不大. 土壤有机磷的年矿化率在 2% ~ 4% 范围内,
虽然数量比较少, 但在自然状态下, 可以逐渐矿化成有效态
磷,从而提高土壤的速效磷水平. 从三个方面可推断土壤中
存在有机磷的矿化: 1)长期连续耕作,土壤有机磷含量降低.
荒地土壤有机磷含量经耕作后下降, 并随着其含量下降, 土
壤中可浸提无机磷含量最初增加, 但数年后也下降. 2)基于
短期的实验研究. 研究表明 ,土壤有机磷含量减少与稀酸浸
提的无机磷含量增加有关. 3)根据监测种或不种植物的土壤
有机磷含量季节性变化的结果而推断. 美国衣阿华州和日本
的研究人员观察到, 耕种期间有机磷矿化加快;在新西兰牧
场和加拿大阿尔伯达省南部的暗棕黑钙土上发现 ,季节对有
机磷积累有影响[ 42] .
51 2 有机磷矿化过程的研究
土壤有机磷在土壤微生物和土壤酶的用下进行矿化, 其
矿化速率取决于微生物的活动和磷酸酶的活性. 磷酸酶主要
来自微生物.微生物在进行有机磷矿化作用的同时, 也进行
着吸收无机磷转化为有机磷的生物固定作用, 从而导致磷在
土壤中失去有效性, 因此有人用总矿化量减去总固定量来表
示净矿化量.由于矿化作用和生物固定作用是同时进行的,
所以磷的净矿化量并不能真实表示这个过程, 而只是这个过
程的量的体现. 目前, 国内外对有机磷矿化的研究还不多.
Sagger[ 36]等对不同磷状况下(无磷, 低磷和高磷)的松树林土
壤采用磷放射性同位素稀释法,研究土壤分解过程中碳、磷
的变化进程表明, 矿化过程中, 无磷和低磷样品的磷净矿化
量基本没有变化, 而高磷样品则有轻微的增加.由此认为, 森
林土中 C/ P比在 550 时是影响磷净矿化量的一个关键因子.
219111 期 赵少华等:土壤有机磷研究进展
对于磷的矿化量, Sagger 采用 Kirkham 和 Bartholomew 改进
的方程来计算: P gmin= ( P t - P 0 ) @ [ ln( 32 P 0 / 32 P t ) / ln ( P t /
P 0 ) ] .其中, P gmin表示土壤中磷的总矿化量或生物体磷的总
变化量, P 0 和 P t 分别表示在 0 时间和 t 时间时可提取出的
无机磷或生物体磷,而 32 P 0 和 32P t 分别表示在 0 时间和 t
时间时可提取出的放射性无机磷或生物体磷. Mafongoya
等[ 27]对树叶、粪肥腐解过程中碳、氮、磷的矿化进行的研究
表明,这些树叶由于磷含量低, 氮、磷固定延长,不能满足作
物对氮、磷的需求;而粪肥有较高的含磷量和矿化速率, 是作
物良好的磷源. Whalen 等[ 48]在连续 25 年施用牛粪土壤上,
每 5 年采集 1 次样品,采用温、湿度的正交设计,在实验室条
件下矿化培养,研究了氮和磷的矿化势. 结果表明,长期施用
粪肥, 增加了土壤中潜在矿化的氮、磷比例, 当培养在温度
20 e 和湿度 75% FC(田间持水量)时, 氮、磷最大矿化量的
回归方程斜率最大,而且实验室的储藏和培养条件影响该斜
率.
513 有机磷矿化的影响因素
土壤有机磷的矿化取决于土壤微生物的活动和土壤磷
酸酶的活性.宋勇春等[ 40]研究表明, VA 菌根侵染通过影响
土壤根际磷酸酶的活性而活化土壤有机磷,明显促进根际土
壤有机磷的矿化 , 提高土壤有机磷的生物有效性. 李和生
等[ 21]研究表明, 土壤磷酸酶活性直接影响到有机磷的矿化
和磷的有效性; 除了有机磷组分中的高稳性有机磷与中性、
碱性磷酸酶活性达不到显著相关外, 无论在根际还是非根
际,有效磷、有机磷总量、活性有机磷、中活性有机磷、中稳性
有机磷与中性磷酸酶活性和碱性磷酸酶活性均达到显著或
极显著相关.由于土壤微生物和磷酸酶的活性主要受土壤温
度、湿度、土壤 pH、C/ P 比、耕作管理措施等因素的影响, 所
以这些因素都会影响土壤有机磷的矿化. 土温升高, 土壤有
机磷的矿化速率加快, 当温度高于 30 e 时,矿化相当迅速,
而低于 30 e 时,矿化较慢. 多数学者认为, 土壤有机磷在淹
水或湿度大的状态下矿化速率快;也有人认为,干燥条件下
矿化速率大. pH 上升时, 有机磷矿化加剧, 不过当 pH 高于 7
时,有机磷矿化速率又下降, 这是由于有机磷的溶解性不同
的缘故.一般来说, C/ P较高时, 土壤中的磷容易被固定, C/
P较低时, 容易矿化 ;当土壤中植物残体磷的 C/ P 比小于
200 时, 植物残体磷进行纯矿化作用; C/ P 在 200 到300 之间
时,植物残体磷既不矿化也不固定;当 C/ P大于 300 时,植物
残体磷进行纯生物固定作用[ 6] . 耕作破坏了土壤团粒结构,
改善了通气状况,促进了有机磷的矿化,但有机磷矿化到一
定程度后, 其矿化速率就下降, 趋于一个稳定的水平[ 43] . 有
些研究表明,添加无机磷肥(如过磷酸盐)能提高有机磷的矿
化;而另外一些研究则表明, 添加无机磷对有机磷的矿化并
没有影响. Wier 等也没有找到添加无机磷能够提高有机磷
矿化的证据[ 49] . 另外, 有机磷的矿化和季节也有关. Scott
等[ 37]对紫花苜蓿和黑麦草的根际土壤研究表明, 土壤有机
磷在春季的矿化速率最大,因此春季土壤有机磷含量减少.
6 展 望
61 1 土壤有机磷的转化机理及其化合物的鉴定
虽然土壤有机磷对土壤磷库的供磷水平及植物营养具
有重要作用, 但其转化为有效磷的机理及其各组分的转化机
理目前还尚未探明. 土壤有机磷化合物的形态主要为植酸
(肌醇磷酸盐)、磷脂和核酸等, 其中肌醇磷酸盐大约占到一
半左右, 其他各种形态包括磷脂、核酸、核苷酸等只占很少一
部分.由于目前提取及分离技术的限制, 很大一部分土壤有
机磷化合物的形态不能确定, 对其形态的鉴定还是一个难
题[ 44] .
61 2 土壤有机磷的矿化和固定
到目前来看, 人类对土壤有机质矿化和固定的研究取得
了一定的进展, 其中对土壤有机碳、有机氮矿化的研究比较
多[ 29, 55, 59] ,而对土壤有机磷矿化的研究则很少, 特别是对其
矿化进程的研究更少, 其固定机理(主要是生物固定)还不很
清楚, 并且大都是从土壤养分角度出发,在不同土壤类型、不
同土壤酸碱性条件等对磷固定吸附的影响研究上 ,从环境角
度来考虑的较少.
61 3 土壤有机磷中的微生物体磷
土壤微生物磷是土壤有机磷中最活跃的部分. 它周转
快,易矿化,有效性高, 是植物有效磷的重要来源.其周转期
或周转速率可作为反映微生物同化- 矿化活性, 研究养分有
效性及其循环转化的重要指标[ 17] , 所以近年来人们对土壤
中的微生物磷愈来愈关注. 正是由于其重要性, 因此有人把
土壤微生物磷和有机磷、无机磷一起作为土壤磷素的三大组
成部分.
61 4 土壤有机磷的地理分布
有关研究表明, 黑土全磷的含量有随纬度升高而增长的
趋势.这一趋势与土壤有机碳含量的分布趋势十分相似. 由
于土壤有机磷含量与土壤有机质含量有较好的相关性,因此
推测黑土全磷含量的纬向分异现象可能主要是由土壤有机
磷的纬向分异所引起. 这一点尚需进一步研究证实, 国内外
还未见相关报道, 所以土壤有机磷的地理分布也是未来研究
的一个重要方面.
61 5 土壤有机磷的迁移流失及其与环境质量的关系
众所周知, 目前磷素流失导致的水体污染、湖泊富营养
化等环境问题相当严重. 因此,如何控制磷素流失 ,减轻水体
污染已成为研究热点[ 22, 51, 54, 58] . 土壤中的有机磷通过迁移
转化、地表流失或地下流失而进入水体,造成水环境污染. 其
迁移流失机制、对环境危害程度(主要是对水体的面源和非
点源污染)等还不是很清楚[ 28, 38] .目前, 越来越多的学者对
其开始关注, 这无疑将是未来研究的一个热点.
参考文献
1 Agbenin JO, Iwuafor ENO, Ayuba B. 1999.A crit ical assessment of
methods for determ in ing organic phosphorus in savanna soils. Biol
Fert Soil s, 28: 177~ 181
2 Borie1 F, Rubio R. 2003. T otal and organic phosphorus in Chilean
2192 应 用 生 态 学 报 15卷
volcanic soils fosforo total Y fosforo organic en suelos volcnicos de
Chile. Gayana Bot , 60( 1) : 69~ 78
3 Bowman RA. 1989. A sequent ial extraction procedure with concen2
t rated sulfuric acid and dilute base for soil organic phosphorus. Soi l
Sci Soc Am J , 53: 362~ 366
4 Bowman RA, Moir JO. 1993. Basic EDTA as an ext ractant for soil
organic phosphorus. Soil Sci Soc Am J , 57: 1516~ 1518
5 Brookes PC, Powlson DS, Jenkinson DS. 1982. Measurement of mi2
crobial biomass phosphorus in soil. Soil Biol Biochem, 14: 319~
329
6 Dalal RC. 1977. Soil organic phosphorus. Adv Ag ron , 29: 83~ 117
7 Fan Y2K (范业宽 ) , Hu X2L (胡晓玲) , Li S2J (李世俊) . 1997.
Modification of Bowman2Cole. s method to ext ract stable organic
phosphorus and moderately labile organic phosphorus from calcare2
ous soil . J H uazhong Agric Univ (华中农业大学学报) , 16( 5) :
345~ 348( in Chinese)
8 Fan YK, Li SJ. 1998. Fract ionat ion of moderately an d highly stable
organic phosphorus in acid soil. Pedosphere, 8( 3) : 261~ 266
9 Fen Y2H(冯跃华) , Zhang Y2Z( 张杨珠) . 2002. Research progress
on the fract ion of soil organic phosphorus. J H unan Agric Univ
( Nat Sci) ( 湖南农业大学学报#自然科学版) , 28 ( 3) : 259~ 264
( in Chinese)
10 Giuffre L, Piccolo G, Rosell R, et al . 2001. Anthropogenic effect on
soil organic phosphorus fract ions in t ropical ecosystems. Commun
Soi l Sci Pla nt , 32: 1621~ 1628
11 Harrap FEG. 1963. U se of sodium EDTA in the determination of
soil organic phosphorus. J Soi l Sci , 14: 82~ 87
12 Harrison AF. 1987. Trans. He N2Z (何念祖) . 1990. Soil organic
phosphorus ) A review of world lit erature. Soi l Prog (土壤学进
展) , 18( 4) : 11~ 19( in Chin ese)
13 H ayes JE, Richardson AE, Simpson RJ. 2000. Components of or2
ganic phosphorus in soil ext ract s that are hydrolyzed by phytase and
acid phosphates. Biol Fert Soil s, 32: 279~ 286
14 H e T (贺 铁) . 1986. T he new advances on research of soil organic
phosphorus. Chin J Soil Sci (土壤通报) , 17( 3) : 141~ 143( in Chi2
nese)
15 He T(贺 铁) , Li S2J (李世俊) . 1987. On the fract ionat ion of or2
ganic phosphorus in soil by Bowman2Cole. s method. Acta Pedol
Sin (土壤学报) , 24( 2) : 151~ 159( in Ch inese)
16 Hedley MJ, Stewart JWB,Chauhan BS. 1982. Changes in inorganic
and organic phosphorus fractions induced by cultivat ion pract ices or
by laboratory incubat ions. Soil Sci Soc Am J , 46: 970~ 976
17 Huang M(黄 敏 ) , Wu J2S( 吴金水) , Huang Q2Y(黄巧云 ) , et
al . 2003. Process in research on microbiological act ion of soil phos2
phorus. Ecol E nviron (生态环境) , 12( 3) : 366~ 370( in Chin ese)
18 Huang Q2H ( 黄庆海) , Lai T (赖 涛) , Wu Q (吴 强 ) , et al .
2003. Effect of long2t erm fert ilizat ion on forms of organic phospho2
rus in paddy soil derived from red earth . Plan t N ut Fert Sci (植物
营养与肥料学报) , 9( 1) : 63~ 66( in Chinese)
19 Kitayama K, Lee NM, Aiba S. 2000. Soil phosphorus fract ionat ion
and phosphorus2use efficiencies of t ropical rainforest s along alt itudi2
nal gradients of Mount Kinabalu, Borneo. Oecologia , 123: 342~
349
20 Lai L(来 璐) , Hao M2D( 郝明德 ) , Peng L2F(彭令发 ) . 2003.
Developments of researches on soil phosphorus. Res Soi l Water
Cons(水土保持研究) , 10( 1) : 65~ 67( in Chinese)
21 Li H2S(李和生) , Wang L2Q(王林权) , Zhao C2S( 赵春生) . 1997.
Relat ionship between phosphatase and organic phosphorus of wheat
rhizosphere. Acta Boreal2Occiden t Ag ric Univ ( 西北农业大学学
报) , 25( 2) : 47~ 50( in Chin ese)
22 Li Y2Y(李裕元 ), Shao M2A(邵明安) . 2002. Effect s of phospho2
rus applicat ion methods on phosphorus loss on sloping land under
simulated rainfall. Chin J Appl Ecol ( 应用生态学报) , 13 ( 11) :
1421~ 1424( in Chinese)
23 Liu F(刘 方 ) , Huang C2Y(黄昌勇 ) , He T2B(何腾兵) , et al .
2003. Dynamics of upland field P pool under a long2t erm applicat ion
of fert ilizer P in yellow soil area and their effect s on P concent rat ion
in runoff. Chin J Appl Ecol (应用生态学报) , 14( 2) : 196~ 200( in
Chinese)
24 Liu J2L ( 刘建玲) , Zhang F2H ( 张凤华 ) . 2000. T he progress of
phosphorus t ranslat ion in soil and its influencing factors. J Hebei A2
gric Univ (河北农业大学学报) , 23( 3) : 36~ 45( in Ch inese)
25 Lu R2K(鲁如坤) , et al . 1998. Fert ilizat ion and Principles of Soil
and Plant Nut rit ion. Beijing: Chemical Industry Press. ( in Chinese)
26 Lu R2K(鲁如坤) . 2000. Analysis Method of Soil Agro2chemist ry.
Beijing: China Agricultural Science and Technology Press. ( in Ch i2
nese)
27 Mafongoya PL, Barak P, Reed JD. 2000. Carbon, nit rogen and
phosphorus mineralization of t ree leaves and manure. Biol Fert
Soil s, 30: 298~ 305
28 Magid J, Tiessen H , Condron LM. 1996. Dynamics of organ ic phos2
phorus in soils under natural and agricultural ecosystems. In: Piccolo
A, ed.Humic Substances in T errest rial Ecosystems. Amsteram: El2
sevier. 429~ 466
29 Mary B, Beaudoin N, Justes E, et al . 1999. Calculat ion of nit rogen
mineralizat ion and leaching in fallow soil using a simple dynamic
model. Eu r J Soil Sci , 50: 549~ 566
30 Pei H2K(裴海昆) , Zhu Z2H(朱志红) , Qiao Y2M(乔有明) , et al .
2001. Humus in soil an d type of organic phosphorus of soil on dif2
ferent alpine meadow vegetation. Acta Pr atacul Sin (草业学报 ) ,
10( 4) : 18~ 23( in Chinese)
31 Pei H2K(裴海昆) . 2002. Approach on types and content of soil or2
ganic phosphorus under different meadow vegetation. Soi l (土壤 ) ,
( 1) : 47~ 50( in Chinese)
32 Pot ter RL, Jordan CF, Guedes RM, et al . 1991. Assessment of a
phosphorus fract ionat ion method for soils: Problems for further in2
vestigat ion. Agr ic Ecosys Envi ron , 34: 453~ 463
33 Reddy DD, Rao AS, T akkar PN. 1999. Effect s of repeated manure
and fert ilizer phosphorus additions on soil phosphorus dynamics un2
der a soybean2wheat rotation. Biol Fert Soil s, 28: 150~ 155
34 Reddy DD, Rao AS, Rupa TR. 2000. Effects of cont inuous use of
cat t le manure and fertilizer phosphorus on crop yields and soil or2
ganic phosphorus in a Vert isol. Bioresou r T echnol , 75: 113~ 118
35 Rheinheimer DD, Anghinoni I. 2003. Accumulat ion of soil organic
phosphorus by soil t illage and cropping systems under subt ropical
condit ions. Com Soil Sci Plan , 34: 2339~ 2354
36 Saggar S, Parfit t RL, Salt G, et al . 1998. Carbon and phosphorus
t ransformat ions during decomposit ion of pine forest floor with dif2
ferent phosphorus status. Biol Fer t Soils , 27: 197~ 204
37 Scott JT , Condron LM. 2003. Dynamics and availability of phospho2
rus in the rhizosphere of a temperate silvopastoral system . Biol Fert
Soi ls, 39: 69~ 73
38 Sharpley AN, Chapra SC, Wedepohl R, et al . 1994. Managing agri2
cultural phosphorus for protect ion of surface waters: Issues and op2
tions. J Envi ron Qual , 23: 437~ 451
39 Shen S2M(沈善敏 ) . 1998. Fertility of China Soils. Beijing: China
Agricultural Press. ( in Ch inese)
40 Song Y2C(宋勇春) , Li X2L(李晓林) , Fen G(冯 固) . 2000. Ef2
fect of VA mycorrhiza inoculation on clover in utilizing soil organic
phosphorus. Acta Pratacul Sin (草业学报) , 9( 2) : 38~ 44 ( in Ch i2
nese)
41 Sun X(孙 羲) , Zhang Y2S(章永松) . 1992. Effect s of organic
phosphorus in organic manures and paddy soils on rice growth. Ac2
t a Ped ol Sin (土壤学报) , 29( 4) : 365~ 369( in Chinese)
42 Tisdale SL, Nelson WL, Beaton JD. 1985. Trans. Jin J2Y(金继运) ,
Liu R2L(刘荣乐) , et al . 1998. Soil Fertility and Fert ilizer. Beijing:
China Agricultural Science and Technology Press. (in Chinese)
43 Thompson LM. 1957. Soils and Soil Fert ility. Second Edit ion. New
York: McGraw2Hill Book Company. 242~ 264
44 Turner BL, Cade2menun BJ, Westermann DT. 2003. Organic phos2
phorus composit ion and potential bioavailability in semi2 arid arable
soils of western of Unite States. Soi l Sci Soc Am J , 67: 1168~
1179
45 Turrin MB,Glaser B, Solomon D, et al . 2000. Effect s of deforesta2
tion on phosphorus pools in mountain soils of the Alay Range,
Khyrgyzia. Biol Fert Soi ls, 31: 134~ 142
46 Wager BI, Stewart JWB, Moir JO. 1986. Changes with t ime in the
form and availability of residual fert ilizer phosphorus on Cher2
219311 期 赵少华等:土壤有机磷研究进展
nozemic soils. Can J Soil Sci , 66: 115~ 119
47 Wang B2R( 王伯仁) , Xu M2G(徐明岗 ) , Wen S2L (文石林 ) , et
al . 2002.T he effects of long term fert ilizat ion on chemical fract ions
and availabil ity of inorganic phosphates in red soil upland. J H unan
Agr ic Univ ( Nat Sci) (湖南农业大学学报#自然科学版) , 28( 4) :
295~ 297( in Chinese)
48 Whalen JK, Chi C, Olson BM. 2001. Nitrogen an d phosphorus min2
eralizat ion potent ials of soils receiving repeated annual catt le manure
applications. Biol Fert Soil s, 34: 334~ 341
49 Wier DR, Black CA. 1968. Mineralization of organic phosphorus in
soils as affected by addit ion of inorganic phosphorus. Soi l Sci Soc
Am Proc, 32: 51~ 55
50 Xiong H2D(熊恒多) , Li S2 J(李世俊) , Fan Y2K(范业宽) . 1993.
Discuss ion on th e fract ionation of organic phosphorus in acid paddy
soil. Acta Pedol Sin (土壤学报) , 30( 4) : 390~ 399( in Chinese)
51 Yan W2J (宴维金) , Yin C2Q (尹澄清 ) , Sun P(孙 濮 ) , et al .
1999. Phosphorus and nit rogen t ransfers and runoff losses from rice
field wet lands of Chaohu Lake. Chin J App l Ecol ( 应用生态学
报) , 10( 3) : 312~ 316 ( in Chinese)
52 Yin J2L(尹金来) , Shen Q2R(沈其荣) , Zhou C2L(周春霖) , et al .
2001. E ffect s of pig slurry and phosphat ic fert ilizer on organic2P
fract ions and their availability in calcareous soil. Acta Pedol Sin (土
壤学报) , 38( 3) : 295~ 300 ( in Chinese)
53 Yu W2T (宇万太) , Chen X(陈 欣 ) , Zhang L( 张 璐) , et al .
1996. Changes of soil phosphorus pool under low2input phosphorus
fert ilizat ion systemÑ. Soil total, organ ic and inorganic phosphorus
pools. Acta Pedol Sin(土壤学报) , 33( 4) : 373~ 379( in Chinese)
54 Yuan D2H (袁东海) , Wang Z2Q( 王兆骞 ) , Chen X( 陈 欣 ) , et
al . 2003. Characterist ics of phosphorus losses from slope field in red
soil area under different cultivated ways. Chin J App l Ecol (应用生
态学报) , 14( 10) : 1661~ 1664( in Chinese)
55 Zhang L(张 璐) , Shen S2M(沈善敏) , Lian H2Z(廉鸿志) , et al .
1997. Study on mineralization of organic carbon and nit rogen in or2
ganic material and capability of nitrogen supplying in soil. Chin J
Soil Sci (土壤通报) , 28( 2) : 71~ 73( in Chinese)
56 Zhang Y2L (张亚丽) , Sh en Q2R(沈其荣) , Cao C2Y( 曹翠玉 ) .
1998. Effect s of organic manures on soil organic phosphorus frac2
tions and their bioavailability. J Nanjing Agric Univ(南京农业大
学学报) , 21( 3) : 259~ 63( in Chinese)
57 Zhang YS, Ni WZ, Sun X. 1993. Influen ce of organic manure on or2
ganic phosphorus fraction in soils. Pedosp her e, 3( 4) : 361~ 369
58 Zhang Z2 J(张志剑) , Zhu Y2M(朱荫湄) , Wang K(王 珂) , et al .
2001. Phosphorus behavior in soil2water system of paddy field and
its environment impact . Chin J Appl Ecol (应用生态学报 ) , 12
( 2) : 229~ 232( in Chinese)
59 Zhou C2P(周才平) , Ougang H (欧阳华 ) . 2001. Influence of tem2
perature an d moisture on soil nit rogen mineralizat ion under two
types forest in Changbai Mountain. Chin J Appl Ecol (应用生态学
报) , 12( 4) : 505~ 508( in Chinese)
60 Zhou G2Y (周广业) , Yan L2X (阎龙翔) . 1993. Effects of long2
t erm applicat ion of fert ilizers on soil phosphorus morphology and
t ransformat ion. Acta Pedol Sin (土壤学报) , 30 ( 4) : 443~ 446 ( in
Chinese)
作者简介 赵少华, 男, 1980 年, 在读硕士, 主要从事农业生
态方面的研究, 发表论文 3 篇. E2mail: shzhao@eyou. com
2194 应 用 生 态 学 报 15卷