全 文 ：小麦2玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化 3
Ⅱ. 土壤 Olsen2P 及各形态无机磷的动态变化
刘建玲 3 3 　张福锁　(中国农业大学植物营养系 ,北京 100094)
【摘要】　研究了冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作的长期肥料定位试验中 ,不同磷肥、有机肥用量下土壤 Olsen2P 及
各形态无机磷的动态变化. 结果表明 ,土壤 Olsen2P 及各形态无机磷含量增减决定于土壤磷素的积累与消耗量.
长期不施磷肥 ,土壤 Olsen2P 含量逐渐下降并趋向于临界水平 ,磷肥用量与作物吸磷量基本持平时 ,可以维持土
壤 Olsen2P 动态平衡. 磷肥用量高于作物的吸磷量时 ,土壤 Olsen2P 及各形态无机磷均有不同程度的积累. 土壤
无机磷的积累以 Ca22P ,Ca82P 为主 ,平均占无机磷积累总量的 52. 3 % ,其中 Ca82P 占二者积累磷总量的 78. 3 %.
其次为 Al2P , Fe2P 的积累 ,平均占无机磷积累磷总量的 26. 1 % ,O2P、Ca102P 平均占 20. 4 %. 长期有机肥、化学磷
肥配合施用明显地增加了磷肥的有效性.
关键词 　土壤磷素变化 　长期定位试验 　冬小麦2夏玉米 →春玉米轮作
Dynamics of soil P pool in a long2term fertilizing experiment of wheat2maize rotation Ⅱ. Dynamics of soil Olsen2P
and inorganic P. L IU Jianling and ZHAN G Fusuo ( China A gricultural U niversity , Beijing 100094) . 2Chin. J . A p2
pl . Ecol . ,2000 ,11 (3) :365～368.
Studies on the dynamics of soil Olsen2P and different form inorganic P in the long2term fertilizing experiment of winter
wheat2summer maize →spring maize rotation showed that the contents of Olsen2P and inorganic P were changed by the
accumulation and consumption of P in soil. In P0 treatments , Olsen2P decreased gradually , and then , trended to the
critical level. When fertilizing amount was basically equal to the intake by crops , the balance of Olsen2P was dynami2
cally maintained. The contents of Olsen2P and inorganic P were enhanced , when applied P was larger than the P in2
take by crops. The major contents of residual inorganic P were Ca22P and Ca82P , both accounting for 52. 3 % of total
inorganic P in average , and Ca82P accounting for 78. 3 %. Al2P and Fe2P accounted for 26. 1 % , and O2P and Ca102P
accounted for 20. 4 % of total inorganic P. The availability of fertilizer P was obviously increased by long2term applying
fertilizer P together with manure , compared with applying fertilizer P alone.
Key words 　Transformation of soil P , Long2term experiment , Rotation of winter wheat2spring maize →spring maize.
　　3 国家自然科学基金重大项目 (3970100) 、河北省自然科学基金
(397141)资助.
　　3 3 通讯联系人. 现工作单位 :河北农业大学农学院 071001.
　　1999204202 收稿 ,1999210214 接受.
1 　引 　　言
长期大量施用磷肥 ,土壤各形态磷素均有不同程
度的积累[10 ] ,长期施入土壤的磷肥主要增加了土壤无
机磷库 ,而无机磷的增加以不稳定态 Pi、树脂2Pi、
NaHCO32Pi 及 NaOH2Pi 为主 [9 ] . 石灰性土壤中长期大
量施用磷肥 ,主要增加土壤 Ca22P ,Ca82P[3 ] ,长期施用
低量磷肥 (磷肥用量相当或略低于作物需磷)可保持耕
层土壤各形态磷素的平衡[1 ] ,土壤有效磷的积累与消
耗量呈阶段性 ,开始施肥 1～2 年变幅较大 ,其后 6～8
年保持稳定变化[15 ] . 不同种植方式土壤各形态磷素积
累与消耗量不同[6～8 ] ,如种植水稻主要消耗土壤中
Fe2P、Al2P[11 ] ,也有报道认为水稻主要消耗土壤中
Soloid2P、Fe2P ,而小麦主要消耗 Soloid2P、Al2P ,种植玉
米、谷子时 ,土壤 Fe2P 增加[2 ] . 不同作物的轮作主要影
响土壤中各形态无机磷及不稳定态有机磷的变化[7 ] .
这些研究大多涉及不同种植条件、不同类型土壤中长
期施用磷肥对土壤各形态磷素的影响 ,而对于小麦2夏
玉米 →春玉米轮作的石灰性土壤中 ,长期施用不同水
平的磷肥及长期磷肥有机肥配合施用时 ,土壤各形态
磷素的积累与消耗动态变化状况及维持土壤各形态磷
素积累与消耗动态平衡时磷肥的临界用量等方面的研
究尚很缺乏 ,小麦2夏玉米 →春玉米轮作是北方主要种
植方式 ,本试验选用该轮作的长期肥料定位试验为供
试土壤 ,对以上问题进行了系统研究 ,旨在为持续农业
中合理评价土壤积累态磷生物有效性 ,提高磷肥的利
用效率提供科学依据.
2 　材料与方法
试验设计与方法见文献 [5 ]供试土壤的磷素状况列于表 1.
土壤无机磷测定见文献[4 ] .
3 　结果与分析
311 　长期施用磷肥、有机肥时土壤 Olsen2P的动态变化
　　不同施肥处理土壤Olsen2P的动态变化如图1所
应 用 生 态 学 报 　2000 年 6 月 　第 11 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2000 ,11 (3)∶365～368
表 1 　试验前土壤的磷素状况
Table 1 Fractions of phosphorus tested soil ( 1984)
项目 Item Ca22P Ca82P Al2P Fe2P O2P Ca102P Total2IP Total2P
含量 Content (mg·kg21) 9. 8 44. 0 36. 2 43. 0 56. 2 300. 8 490. 0 550. 0
占 Tol2Pi % 2. 0 9. 0 7. 4 8. 8 11. 5 61. 3 100. 0
占 Tol2P % 1. 8 8. 0 6. 6 7. 8 10. 2 54. 7 89. 1 100. 0
示.结果表明 , FN1 P0 处理 ,土壤 Olsen2P 处于耗竭状
态 ,Olsen2P 从 1984 年的 6. 0mg·kg21下降到 1988 年的
3. 7mg·kg21 ,1988～1996 年 ,土壤 Olsen2P 含量维持在
2. 2～4. 6mg·kg21 . 由此可见 ,长期不施磷肥的处理 ,起
初由于作物吸收使土壤 Olsen2P 含量不断下降 ,当土
壤 Olsen2P 的含量下降到一定水平后 ,则稳定在最低
Olsen2P 水平. 这是因为土壤各形态磷素处于动态平衡
中 ,随着土壤 Olsen2P 含量的不断降低 ,土壤其它形态
的缓效磷源逐渐向 Olsen2P 转化 ,使其维持最低的土
壤 Olsen2P 水平. FN1 P1 处理 ,12 年土壤磷素总投入量
(P2O5) 354. 0kg·hm22 ,作物吸磷总量 387. 2kg·hm22 ,
土壤磷素的输出、投入基本上相抵 ,土壤 Olsen2P 的含
量基本上维持在原含量 (变幅为 - 1. 0～3. 1mg·kg21) .
这一试验结果与陈欣等的低量施肥下土壤 Olsen2P 的
变化规律一致[1 ] . FN1 P2 处理 ,土壤磷素平衡为 :作物
吸磷量占磷肥施用量的 56. 2 %. 因此 ,随施肥年限延
长土壤 Olsen2P 含量逐渐增加 ,施肥 12 年 ,土壤 Olsen2
P 增加 16. 0mg·kg21 .
图 1 　不同处理土壤 Olsen2P 的动态变化
Fig. 1 Dynamics of soil Olsen2P under different treatments.
Ⅰ. FN1P0 , Ⅱ. FN1P1 , Ⅲ. FN1P2 , Ⅳ. MN1P0 , Ⅴ. MN1P1 , Ⅵ. MN1P2.
下同 The same below.
　　长期施用 7500kg·hm22有机肥 ( MN1 P0 处理) ,相
当于每年施入 P2O5 102. 4kg·hm22 . 12 年间作物吸收
了 P2O5 66. 9kg ·hm22 , 相当于有机肥供磷量的
65. 4 %. 开始施肥的 2～3 年土壤 Olsen2P 含量基本上
保持稳定并略有下降 ,土壤 Olsen2P 含量的变幅为
- 0. 3～1. 4mg·kg21 . 随施肥年限的增加 ,土壤 Olsen2P
含量逐渐增加 , 1996 年土壤 Olsen2P 增加 10. 0mg·
kg21 .有机肥、磷肥配合施用时 (MN1 P1 、MN1 P2处理) ,
作物吸磷量分别相当于肥料供磷总量的 43. 6 %和
33. 9 % ,因此 ,土壤总磷库处于不断积累状态 ,土壤
Olsen2P 含量逐渐增加. 1996 年 ,两个施肥处理 ,土壤
Olsen2P 的增加值分别为 25. 9 和 35. 8mg·kg21 . 土壤
Olsen2P 平均增加值占土壤磷库增加总量的11. 2 %～
14. 7 % ,平均为 12. 8 %. 结果表明 ,不论是长期施用化
学磷肥或有机肥均能显著地增加土壤 Olsen2P 的含
量 ,而且 ,土壤 Olsen2P 的增加量随土壤磷素积累量的
增加而增加. 从各施肥处理 (12 年) 土壤 Olsen2P 的动
态变化趋势可以看出 ,不施磷和 FN1 P1 处理 ,土壤
Olsen2P 含量基本上达到了动态平衡状态 ,其它施磷处
理 ,土壤 Olsen2P 含量仍在逐渐增加.
312 　长期施用磷肥、有机肥时土壤各形态无机磷的动
态变化
长期施用磷肥下 ,不同处理土壤各形态无机磷的
动态变化如图 2、表 2 所示 ,小麦2夏 玉米 →春玉米轮
作种植 12 年 , FN1 P0 处理 ,土壤 Ca22P、Ca82P、Al2P、
Fe2P 等形态无机磷含量均处于不断消耗的趋势 (图
2) ,其中土壤 Ca22P 和 Ca82P 含量分别减少了 84. 7 %
(8. 3mg·kg21) 和 45. 6 % (20. 0mg·kg21) ;Al2P 和 Fe2P
分别减少了 39. 2 %(14. 2mg·kg21) 和26. 7 %(11. 5mg·
kg21) ;O2P 和 Ca102P 各减少了14. 6 %(11. 8mg·kg21)和
2. 9 %(8. 8mg·kg21) . N1 P1 处理 ,作物支出与肥料供磷
基本持平 ,因此 ,土壤各形态无机磷基本上处于平衡状
态. 12 年间土壤 Ca22P 含量变化值为 - 0. 2～4. 5mg·
kg21 ,Ca82P 为 2. 5～4. 3mg·kg21 ,Al2P、Fe2P 分别为 :
- 0. 6～1. 8mg·kg21和 - 2. 8～1. 5mg·kg21 ,O2P、Ca102
P 含量无显著变化. FN1 P2 处理 ,土壤各形态无机磷含
量均有不同程度的增加 ,到 1996 年 ,土壤 Ca22P 和
Ca82P 含量分别增加了 109. 2 % ( 10. 7mg·kg21 ) 和
134. 1 %( 59. 0mg·kg21 ) ; Al2P 和 Fe2P 分别增加了
57. 5 %(20. 8mg·kg21 ) 和 27. 9 % (12. 0mg·kg21 ) ; O2P
和 Ca102P 分别增加了 10. 0 % (5. 6mg·kg21 ) 和 6. 6 %
(19. 8mg·kg21) .
长期施用有机肥时 ,土壤各形态无机磷均处于不
断积累中. 到 1996 年 ,MN1 P0 处理 ,土壤 Ca22P 和 Ca82
P含量分别增加了 86. 7 % ( 8. 5mg·kg21 ) 和 82. 5 %
(36. 3mg·kg21) ;Al2P 和 Fe2P 分别增加了38. 4 %(13. 9
mg·kg21)和 31. 2 %(13. 4mg·kg21) ;O2P 和 Ca102P 分别
663 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
增加了 6. 8 % (3. 8mg·kg21) 和 2. 1 % (6. 3mg·kg21) .
MN1 P1 、MN1 P2 处理 ,土壤 Ca22P 含量分别增加了
145. 9 % (14. 3mg·kg21 ) 和 323. 5 % (31. 7 mg·kg21 ) ;
Ca82P 的含量分别增加了 142. 1 % (62. 5mg·kg21) 和
246. 1 %(108. 3mg·kg21) ;Al2P 含量分别增加了64. 6 %
(23. 3mg·kg21)和 90. 1 %(24. 8 mg·kg21) ; Fe2P 的含量
分别增加了 40. 7 %(17. 5mg·kg21) 和 74. 4 %(32. 0mg
·kg21) ;O2P 和 Ca102P 含量的增加值分别为 16. 4 %～
21. 5 %(9. 2～12. 1mg·kg21) 和 7. 3 %～8. 1 %(22. 0～
24. 4mg·kg21) .
　　综上结果 ,土壤磷素积累以 Ca2P 为主 ,其积累量
占土壤无机磷积累总量的62 . 2 %～70 . 0 % ,平均为
表 2 　长期施用磷肥时土壤各形态无机磷的变化
Table 2 Transformation of inorganic P in the soil applied P fertilizer in
long2term experiment( mg·kg21)
年份
Year
处　理
Treatment Ca22P Ca82P Al2P Fe2P O2P Ca102P Tol2Pi
1984 9. 8 44. 0 36. 2 43. 0 56. 2 300. 8 490. 0
1996 FN1P0 1. 5 24. 0 22. 0 31. 5 48. 0 292. 0 419. 0
FN1P1 9. 6 47. 5 38. 0 44. 5 57. 0 303. 0 499. 6
FN1P2 20. 5 103. 0 57. 0 55. 0 61. 8 320. 6 617. 9
MN1P0 18. 3 80. 3 50. 1 56. 4 60. 0 307. 1 572. 2
MN1P1 24. 1 106. 5 59. 5 60. 5 65. 4 322. 8 638. 8
MN1P2 41. 5 152. 3 68. 8 75. 0 68. 3 325. 1 731. 0
FN0P0 3. 0 26. 0 22. 5 32. 0 50. 0 294. 5 428. 0
FN0P1 15. 6 59. 3 39. 8 48. 0 62. 8 311. 4 536. 9
FN0P2 24. 5 109. 0 59. 0 58. 0 62. 9 328. 7 642. 1
MN0P0 23. 5 85. 5 55. 7 58. 5 62. 8 313. 7 599. 7
MN0P1 28. 2 118. 9 65. 6 65. 0 65. 0 325. 8 668. 5
MN0P2 49. 7 165. 0 68. 8 75. 0 69. 1 330. 7 758. 3
图 2 　不同处理土壤 Ca22P、Ca82P、Al2P、Fe2P、O2P 和 Ca102P 的变化
Fig. 2 Dynamics of soil Ca22P ,Ca82P ,Al2P ,Fe2P ,O2P and Ca102P under different treatments.
67. 9 % ,其中 Ca22P 和 Ca82P 的积累量占 Ca2P 积累量
14. 4 %～21. 3 %和 63. 3 %～72. 8 % ,平均为17. 4 % 和
69. 0 % ;Al2P、Fe2P 和 O2P 的积累量分别占土壤无机
磷积累总量的 16. 3 %～27. 2 %、9. 4 %～26. 2 %和
6. 2 %～9. 3 % ,平均为 19. 5 %、15. 6 %和6. 0 %. 由此
可见 ,对于石灰性土壤 ,Ca22P、Ca82P 是土壤中相对不
稳定的土壤无机磷组分 ,当土壤供磷量高时 ,施入磷主
要以 Ca22P、Ca82P 积累在土壤中 ,其次为 Al2P、Fe2P 积
累、再次为 O2P 的积累 ,而施肥对土壤 Ca102P 的影响
较小. 由于土壤无机磷素组成中 Ca82P 占无机磷的比
重较高 ,Ca22P、Al2P、Fe2P 占土壤无机磷的比重相对较
低 ,因此从绝对量上计算 ,土壤中 Ca82P 的积累量最
大.随磷肥用量的增加及施磷时间的延长 ,土壤 Ca22
P、Ca82P、Al2P、Fe2P 的浓度逐渐增加 (图 2) ,其增加量 为 Ca82P > Ca22P > Al2P > Fe2P > O2P > Ca102P.313 　长期施用有机肥对土壤中磷肥转化的影响长期施用有机肥对土壤中磷肥转化的影响如表 3所示 ,试验结果表明 ,长期有机肥和化学磷肥配合施用比单独施用化学磷肥增加了施入磷素转化为土壤Olsen2P、Ca22P 的比重 ,减少了转化为土壤 Ca82P、Al2P、Fe2、O2P、Ca102P的比重 ,从而减少了土壤磷素的固表 3 　长期施用有机肥对土壤中磷肥转化的影响( 1988、1992、1996 年平均结果)Table 3 Effect to the transformation of phosphorus by applying manure inlong2term experiment ( Average result from 1988 ,1992 ,1996) ( mg·kg21)项目Item Ca22P Ca82P Al2P Fe2P O2P Ca102P Olsen2PⅠ 8. 1 29. 5 9. 4 9. 5 4. 5 10. 7 7. 0Ⅱ 9. 5 26. 5 6. 4 5. 7 3. 3 6. 1 8. 7Ⅰ.磷肥2对照 P fertilizer2CK , Ⅱ. (磷肥 + 有机肥)2有机肥 P fertilizer +oraganic manure2organic manure.
7633 期 　　　　　　　　　　刘建玲等 :小麦2玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化 Ⅱ.
定. 这是由于长期有机肥与磷肥配合施用时 ,有机肥腐
解产生一定的有机酸化物 ,从而降低了土壤 p H ,减少
施入磷肥转化为土壤缓效磷源 Ca82P、Al2P、Fe2P 及难
溶性磷酸盐 O2P、Ca102P 的比重 ,增加了磷肥的有效
性[12～14 ] .
4 　结 　　论
411 　长期施用磷肥和有机肥显著地增加土壤 Olsen2P
含量 ,当磷肥用量与作物输出磷量相当时 ,土壤 Olsen2
P 含量基本上处于平衡状态. 长期大量施用磷肥 ,土壤
Olsen2P 含量随施磷量、施肥年限的增加逐渐增大 ,施
肥 12 年仍未达到平衡状态.
412 　长期施用磷肥、有机肥 ,土壤磷素积累以无机磷
为主 ,并以 Ca22P、Ca82P 积累为主 ,其次为 Al2P、Fe2P
积累 ,再次为 O2P 的积累 ;短时期内 ,土壤 Ca102P 无显
著增加.
413 　长期有机肥、化学磷肥配合施用比单独施用化学
磷肥增加了施入磷转化为 Ca22P、Olsen2P 的比重 ,减少
了转化为 Ca82P、Al2P、Fe2P、O2P 和 Ca102P 比重.
致谢 　中国农业大学王兴仁教授提供了作物产量数据、试验地
的基本资料及土壤测试样品. 河北农业大学李仁岗教授 ,中国
农业大学曹一平教授对论文进行了斧正 ,在此致谢.
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作者简介 　刘建玲 ,女 ,1962 年出生 ,博士 ,教授 ,主要从事植物
营养及施肥的生态效应研究 ,发表论文 15 篇. E2mail :Jianling @
bd2user. he. cninfo. net
863 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷