全 文 ：白浆土-植物系统营养物质转化
机制及其有效性研究*
I.
32P 同位素示踪法对白浆土中 P 肥利用率
李法云　高子勤　(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110015)
【摘要】　利用 32 P 同位素示踪法对白浆土中 P 肥利用率进行了研究. 结果表明,在岗地白
浆土上, 表层土壤表现出一定程度的供 P 不足现象, 白浆层土壤有效 P 含量严重缺乏.表
层土壤中当季 P 肥利用率的变幅范围为 6. 09～12. 35% , 白浆层土壤 P 肥利用率为 13%
左右. 施用有机肥能明显提高白浆土 Olsen P 的含量, 加速土壤本身 P 的活化, 各种有机
物中, 以猪粪对土壤潜在 P 的活化效果最好.将 Olsen P 与 X 值、A 值比较,认为 Olsen P
是评价白浆土 P 肥力简便易行的可靠指标.
关键词　32 P 同位素示踪　白浆土　P 肥利用率
Transformation mechanism and availability of nutrients in albic soil-plant system I.
Phosphorus utilization rate in albic soil: a tracing study. L i Fayun and Gao Ziqin ( I nsti-
tute of App lied Ecology , Academia Sinica, S henyang 110015) . -Chin. J . App l. Ecol. ,
1996, 7( 2) : 174～178.
The tr acing st udy w it h 32 P isot ope show s that the supply o f pho sphorus in topsoil is in-
sufficient and the amount of av ailable pho spho rus in Aw so il is fairly lack. T he utilizat ion
r ate of phosphorus fer tilizer in t opso il ranges fr om 6. 09 t o 12. 35% and that in Aw soil is
13% or so. Application of or g anic fer tilizer can increase the content of Olsen P in albic
soil and mobilize po tential phosphorus. Fer tilizing feces is the best w ay to mobilize the
potential phosphorus in so il. Olsen P is t he r eliable index to evaluate the pho sphorus fer-
tilit y of a lbic soil.
Key words　32 P isot ope tr acing , Albic soil, Phosphorus utilization ra te.
　　* 国家自然科学基金资助项目.
　　1995年 10月 4日收到, 12月 8日改回.
1　引　　言
研究土壤中 P 的有效性一直是土壤
与植物营养学家关注的热点, 尤其是随着
人口的增长,人们对粮食的迫切需求以及
世界 P 矿资源的逐渐耗竭[ 6, 7] , 越来越多
的学者更加关注土壤中潜在 P 的活化和
生物有效性.白浆土是三江平原地区主要
的耕作土壤之一. 但白浆土自开垦利用以
后,土壤 P 的储存与供给能力不断下降已
成为当地农业生产发展的限制因素之
一[ 8] .本文利用 32P 同位素示踪法, 研究当
季施入土壤中 P 肥的利用率以及土壤的
供 P 能力,以期为合理指导在白浆土上 P
肥利用提供科学依据.有关白浆土-植物系
统营养物质转化机制及生物有效性的研究
以后将陆续予以报道.
2　材料与方法
2. 1　供试土样
本试验白浆土采自黑龙江省八五四农场四
分场九队,土壤基本理化性状见表 1.
应 用 生 态 学 报　1996 年 4 月　第 7 卷　第 2 期　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOU RNAL OF APPLIED ECOLOGY , Apr . 1996, 7( 2)∶174～178
2. 2　试验方法
2. 2. 1 表土试验　 表土试验共分 6 个处理,试验
处理为:对照(不施任何肥料)、NK、NPK、NPK+
苜蓿、NPK + 麦秆、NPK + 猪粪.表土每 kg 土壤
施纯 N 0. 15g、P 2O5 0. 12g、K2O 0. 15g ,有机肥按
腐熟后 4%加入, P、K、有机肥做基肥一次施入, N
肥基肥施 0. 1g, 拔节期施追肥 0. 05g, 每处理 4 次
重复, 每盆装土 5kg .
2. 2. 2 白浆层土试验　白浆层土试验共分 3 个处
理,试验处理为: 对照 (不施肥)、NK、NPK+ 猪
粪.白浆土每 kg 土施纯 N 0. 2g、P 2O 5 0. 16g、K 2O
0. 2g、P、K、有机肥( 4% )基肥一次施入, N 肥基肥
施 0. 15g, 追肥施 0. 05g .每处理 4 次重复, 每盆装
土 5kg .
2. 2. 3 32 P 同位素示踪剂量　表层土壤和白浆层
土壤试验 32 P 同位素以 0. 2 mCi·P2O 5 g- 1施入.
表 1　供试土壤基本化学性状
Table 1 Chemical properties of test soi l
土壤
Soil
发生层
Horiz on
深　度
Dep th ( cm)
pH
H2O KCl
全 P
Total P
(g·k g- 1)
速效 P
Ols en P
( mg·k g- 1)
阳离子交换量
CEC
( cm ol·kg- 1)
有机质
O. M.
( g·kg- 1)
白浆土 A 0～20 5. 62 4. 26 0. 82 8. 56 21. 50 31. 1
Albic s oil E 20～40 5. 45 3. 71 0. 47 5. 20 20. 50 8. 30
2. 3　测试方法
32P 脉冲采用双道液体闪烁计数器,在 1190V
的电压下测定.植株全 N、P、K 采用 H2SO4-H2O 2
消煮, 蒸馏法测定全 N, 钒钼黄法测定全 P , 火焰
光度法测定全 K [ 4] .
3　结果与讨论
3. 1　土壤供 P
　　资料表明, 白浆土地区土壤中全 P 储
量较为丰富,但其供应有效 P 的能力却较
差. 小麦收获后, 其生物学性状及植株全
N、P、K 浓度见表 2、3.由表 2可见,施用 P
肥能明显促进小麦生长,经方差分析检验,
各处理差异达极显著水平. 用 L. S. D.方法
进行多重比较表明 [ 2] , 使用 P 肥与有机物
料后,在表层和白浆层土壤中,其株高与不
施肥的对照及 NK 处理差异达显著水平,
表层土壤施用有机物料的 3处理与 NK 处
理相比较, 其对株高差异达显著水平.
　　生物量干重是表征作物生长发育情况
的一个很重要指标, 也是计算作物 P 肥利
用率的很重要参数.在该试验中,方差分析
表明,各处理间生物量干重差异与对照及
NK 处理相比, 都达极显著水平, 施用麦
秆、苜蓿有机物料处理, 其生物干重与
NPK处理相比差异达显著水平, 施用有机
物料 3处理间,生物量干重差异不明显.
另外,白浆层土壤中施用 P 肥后,能提
高小麦的抽穗数,白浆层土壤, 由于有效 P
极度缺乏, 叶片出现有枯死脱落现象,植物
生长矮小, 小麦不分蘖, 无穗等 [ 9] , 施用 P
肥与猪粪后能促进小麦的正常生长发育.
表 2　小麦收获后植株生物学性状
Table 2 Biological properties of wheat after it harvested
处　理
Tr eatm ent
表层 A layer
株　高
Heigh t
( cm)
生物量干重
Biomass
( g ,DW )
穗　数
Spik es
( ind. )
白浆层 E layer
株　高
Height
( cm)
生物量干重
Biomass
( g, DW )
穗　数
Sp ikes
( ind. )
对照 C on trol 44. 47 8. 07 9 24. 73 1. 23 无 No
NK 38. 47 4. 67 8 22. 10 0. 73 无 No
PK 59. 07 11. 77 15 - - -
NPK+ 猪粪 NPK+ feces 61. 85 13. 10 12 61. 63 13. 57 12
NPK + 麦 秆 NPK + w heat
st raw
61. 30 14. 20 14 - - -
NPK+ 苜蓿NPK+ alfal fa 62. 33 13. 93 14 - - -
注:方差分析结果统计,表层土壤试验,株高处理间 F= 241. 52* * ,生物量干重处理间 F= 29. 26* * ( F0. 01= 5. 64) .白
浆层土试验,株高处理间F= 39. 52* * ,生物量干重处理间F= 49. 85* * ( F0. 01= 19. 00) .穗数为处理各重复平均值.
1752 期　　　　　　李法云等: 白浆土-植物系统营养物质转化机制及其有效性研究　　　
表 3　小麦收获期植株全N、P、K浓度( %)
Table 3 Concentration of total N,P and K of wheat after i t harves ted
处　　理
T reatmen t
表层 A layer
全 N
Total N
全P
T otal P
全 K
T otal K
白浆层 E layer
全N
T otal N
全 P
T otal P
全 K
T otal K
对照 Cont rol 1. 57 0. 10 0. 75 1. 41 0. 02 1. 38
NK 1. 49 0. 11 0. 42 1. 64 0. 02 1. 39
NPK 1. 67 0. 19 1. 66 - - -
NPK+ 猪粪 NPK+ feces 1. 87 0. 35 1. 80 1. 66 0. 03 1. 75
NPK+ 麦秆 NPK+ w heat st raw 1. 83 0. 19 1. 83 - - -
NPK+ 苜蓿 NPK+ alfal fa 1. 84 0. 19 1. 80 - - -
至于本试验 NK 处理生物量干重比 CK
低,可能与白浆土供 P 能力不足,仅施 NK
肥对小麦生长无改善作用有关.
由表 3可见, 在白浆层土壤中,对照及
NK 处理小麦植株全 P 浓度仅为 0. 02%,
表明土壤中已存在严重缺 P 现象, 其供 P
能力不能满足作物生长发育的需要.施用
无机 P 肥和猪粪后, 小麦植株全 P 浓度明
显较对照提高,并且小麦生长表现正常.
　　在表层土壤中, 未施 P 肥的对照与
NK 处理, 其小麦植株全 P 浓度明显比
NPK、NPK + 麦秆、NPK + 苜蓿、NPK +
猪粪低. 由于在对照与 NK 处理存在一定
的缺 P 现象,受缺 P 因子的限制, 对照及
NK 处理全 N 和全 K 浓度都比其它处理
低,并且不论在白浆层土壤还是在表层土
壤中,施用猪粪后, 小麦植株全 P 含量都
比其它有机肥处理高.
在三江平原的岗平地白浆土地区,土
壤全 P 含量虽高,但有效 P 含量并不高,
尤其是在白浆土层土壤上, 不施用 P 肥,
作物已表现出严重缺 P 症状, 即使施用
NK 肥,作物的缺 P 症状并未有所改善.表
层土壤中, 土壤供 P 能力也表现一定不
足,对照和 NK 处理株高与生物量干重低
于施用 P 肥的处理.
3. 2　土壤速效 P
在白浆土上, 用 Olsen法提取土壤速
效 P 的含量与作物产量的相关性最
好[ 5, 14] .由表 4可见,土壤速效 P 含量在不
施肥对照处理中,其与基础样品相比急剧
减少,表层土减少了 2. 64 mg·kg- 1 .白浆
层土减少了 0. 66 mg·kg - 1. 土壤不施 P
肥的 NK 处理, 表层土与白浆层土中土壤
速效 P 含量与基础样品相比都呈现下降
趋势.
在白浆土上施用 P 肥, 当季作物收获
后, 土壤速效 P 含量与对照相比, 其含量
提高 9. 18mg·kg- 1 . 表层土壤中, 施用有
机物料的处理中,以施用猪粪的处理对土
壤速效 P 的提高效果最好. 在白浆层土壤
中, 猪粪对土壤速效 P 也表现出同样的培
肥效果.猪粪比麦秆和苜蓿 2种有机物料
更能增大土壤速效 P 库容量. 这与猪粪本
身带入土壤中大量酶类及微生物有关.
Brookes 等[ 12]认为,虽然土壤微生物只占
土壤有机碳的 2～3% ,但一部分土壤有机
P 是提供植物 P 营养的重要因子 . 施用有
机物后,土壤中无机 P 溶解细菌和有机 P
矿化细菌数量变化较大[ 11] . 另外, 这与
Har rison 认为土壤加无机 P 后,加入的无
机P可取代被Fe、Al、Ca束缚的有机P ,
表 4　土壤速效 P含量 (mg·kg- 1)
Table 4 Content of Olsen P in albic soil
处　理
Treatm ent
表　层
A layer
白浆层
E Layer
对照 Cont rol 5. 02 4. 54
NK 8. 19 2. 06
NPK 15. 10 -
NPK+ 猪粪NPK+ feces 50. 50 49. 45
NPK+ 麦秆NPK+ w heat st raw 15. 40 -
NPK+ 苜蓿NPK+ alfal fa 18. 75 -
176 应　用　生　态　学　报 7 卷
使之更易被水解矿化具有相似性 [ 10] .
　　Olsen 法提取土壤中的速效 P 后,吸
取溶液测定其中的脉冲,数学统计分析表
明,各处理之间脉冲数并未达显著水平.这
说明施入土壤中的 P 肥易被土壤所固定.
3. 3　白浆土中 P 肥利用率
常规差异法测定 P 肥利用率公式:
P 肥利用率% = (施肥处理作物养分含量
- 对照作物的养分含量) /肥料中的养分含
量×100
　　同位素示踪法测定 P 肥利用率公式:
P 肥利用率( % ) = PDFF%×a / r×100
　　式中, a 为作物体内含 P 量, r 为施入
的标记肥料 P 量.
PDFF%= 植物样品 P 的放射性比强
( Sp) /肥料 P 的放射性比强 ( Sf )×100
　　PDFF%为植物中吸收自肥料 P 所占
的百分数.
由表 5可见,利用差异法与同位素示
踪法, 测得小麦对施入土壤中 P 肥的利用
率是不相同的.用差异法测定的 P 肥利用
率变幅为 5. 1～14. 3%. 用同位素示踪法
测定为 6. 09～12. 35% .差异法的 NPK 处
理,其 P 肥利用率为 5. 1%,而同位素示踪
法测定其 P 肥利用率为 11. 97% ,这是受
差异法测定其 P 肥利用率的前提条件限
制所致.差异法认为植物因施肥而提高的
养分吸收量来自肥料, 施肥与不施肥处理
植物吸收土壤中的养分不发生变化. 这个
前提具有一定的片面性[ 1, 3] , 在白浆土上,
仅施用无机 NPK 肥改变了植物对土壤 P
的吸收利用,并且也使土壤中 P 的转化发
生了变化. 在白浆土上仅施用无机 P 肥
后,降低了小麦对土壤 P 的吸收利用.
表层土壤的 NPK + 猪粪处理, 差异法
计算 P 肥利用率高于同位素示踪法,这与
该处理本身土壤速效 P 的变化具有一致
性, 使用猪粪后能提高土壤本身 P 的活
化,促使土壤 P 有效化, 提高小麦对土壤 P
的利用率, 从而使小麦吸 P 量提高. 施用
有机物料后, 差异法表明 P 肥利用率提高
2～9个百分点,其根源于有机物对土壤本
身 P 的活化,但白浆土中 P 利用率仅处于
低、中等水平,要提高白浆土中 P 的利用
率,还需持续培肥白浆土.
　　在白浆层土壤中, 由于白浆层土壤有
效 P 含量低, 施用 P 肥后, 促进小麦的生
长发育, 提高了小麦的吸 P 量, 同位素法
测得其 P 肥使用效果最好.
3. 4　白浆土 P 有效性的评价
用某种化学方法提取土壤中的一部分
P,并与作物吸 P 量进行相关分析,以寻求
表 5　作物对施入土壤P肥的利用率( % )
Table 5 Util ization rate of phosphorus ferti lizer by wheat
处　　理
T reatmen t
差异法 Dif feren ces
表层 A layer 白浆层 E layer
同位素示踪法 32 P isotope t racing
表层 A layer 白浆层土 E layer
NPK 5. 10 - 11. 97 -
NPK+ 猪粪 NPK+ feces 14. 30 11. 80 6. 09 -
NPK+ 麦秆 NPK+ w heat st raw 7. 08 - 12. 35 -
NPK+ 苜蓿 NPK+ alfalfa 6. 89 - 10. 76 -
注: P 肥利用率未包括加入的有机物料.
表 6　小麦吸 P与 A 值、X值、Olsen-P相关分析
Table 6 Correlation among amount of phosphorus used by wheat, Olsen P , X value and A value
因变量
Variab le
自变量
Indenden t var iable
相关方程
Correlat ion equat ion
相关系数
Correlat ion in dex
样本数
Num ber of s amp les
吸 P 量 Phosphoru s amount A 值 Avalu e y= - 0. 33+ 2. 01x 0. 83* 12
吸 P 量 Phosphoru s amount X 值 X value y = - 39. 29+ 24. 51x 0. 93* * 12吸 P 量 Phosphoru s amount Olsen P　　 y= - 3. 55+ 10. 00x 0. 92* * 6
1772 期　　　　　　李法云等: 白浆土-植物系统营养物质转化机制及其有效性研究　　　
判定土壤有效 P 水平的最佳方法 [ 13] , 是划
分土壤肥力等级, 指导合理施肥的依据之
一[ 5] . 在白浆土上偿试使用同位素示踪测
定土壤中 P 有效性的 A 值法、X 值法,并
与 Olsen法提取的土壤速效P 含量进行比
较,探求评价土壤 P 有效性的方法.
　　土壤有效 P A 值的计算方法:
A 值= ( 1 - PDFF% ) / PDFF×加入
的 P 量, A 为土壤中有效养分的数量. X
值法计算公式:
X值= P/ K×100, P 为进入植物体的
P 量, K为试验中 32 P 的利用百分率.
　　由表 6可知, 在白浆土中, A 值、X值、
Olsen-P 量与小麦吸 P 量相关达显著水
平,考虑样本大小后, 以 X 值法评价土壤
有效 P 的方法最好. 水稻土上的试验表
明,土壤中的 A 值与 X值 P 肥的增产效果
呈极显著负相关 [ 1] . 这与本试验结果具有
相似性.土壤中的 A 值越大, 其提供作物
有效 P 的水平越强, 增产效果越不显著.
因此, 用同位素示踪法测定土壤 A 值、X
值在白浆土上做为评价土壤中 P 有效性
的方法值得采用. 同位素示踪方法能够真
实地反映土壤 P 供应能力.本试验进一步
证明了在白浆土中, Olsen-P 可作为评定
土壤供 P 能力,划分本地区 P 肥力等级和
合理使用P 肥的参考指标.
4　结　　论
4. 1　白浆土中,表层土壤 Olsen-P 含量为
10
g·g - 1左右时,土壤出现供 P 不足,作
物出现缺 P 症状.白浆层土壤有效 P 含量
严重不足,对照处理小麦表现出枯死现象,
即使施加 NK 肥, 对作物生长也无明显改
善作用. 在白浆土地区, 必须平衡施肥,重
视 P 对作物生长发育不可替代的作用.
4. 2　施用有机肥, 尤其是猪粪,能明显地
提高作物收获后土壤中速效 P 的含量, 并
且促进作物对土壤中P 的吸收能力.
4. 3　在白浆土上, 差异法测定 P 肥利用
率与同位素示踪法存在差异.同位素示踪
法表明 P 利用率变幅为 6. 09～12. 35%,
可考虑以 10%作为指导该地区白浆土 P
肥利用率指标,同时也需考虑不同地力 P
肥力差异,因土而宜,科学使用 P 肥.
4. 4　Olsen-P 与 x 值、A 值相比较, 是评
价白浆土 P 有效性简便易行的可靠指标.
参考文献
1　王福钧. 1989.农学中同位素示踪技术.北京:农业
出版社, 243～279.
2　西北农学院、华南农业大学主编. 1987.农业化学研
究法(上) .北京:农业出版社.
3　西北农学院、华南农业大学主编. 1987.农业化学研
究法(下) .北京:农业出版社, 87～111.
4　李酉开. 1984.土壤农业化学常规分析方法,北京:
科学出版社.
5　李庆民等. 1992.三江平原白浆土应用微机测土施
肥技术的研究.土壤肥料, ( 1) : 29～32.
6 沈善敏. 1985. 论我国 P 肥生产与应用对策 (一) .
土壤通报, 16( 3) : 97～102.
7　沈善敏. 1985.论我国 P 肥生产与应用对策(二) .土
壤通报, 16( 4) : 145～151.
8　高子勤主编. 1992.三江平原白浆土农林牧综合治
理.北京:中国林业出版社.
9　浙江农业大学主编. 1989.农业化学.上海: 上海科
学技术出版社, 84～111.
10　A. F. Harrison. 1990. 土壤有机 P 文献评述.土壤
学进展, 18( 4) : 11～19.
11 Dalal , R. C. 1977. Soil organ ic phosphorus . Ad-
vances in Agronomy, 129 : 83～117.
12 Brookes, P. C . 1982. Measu rement of m icrobial
b iomas s phosphorus in s oil. S oi l B iology & Bio-
chemistry, l14: 319～329.
13 S oon , Y. K. 1985. Soil Nut rit ion Availabi lit y. A
Hu tchins on Ross Publ icat ion , Printed in Van Nos-
t rand Reinhold Company, New York , 174～189.
14　S tef fens , D. 1994. Phosphoru s realease kinet ic and
ext ractab le ph osphorus af ter long-ter m fert iliz a-
t ion. S oil S cience of S ocie ty of A meri ca J our nal,
l58( 6) : 1702～1708.
178 应　用　生　态　学　报 7 卷