全 文 ：核 农 学 报 2011，25(1):0121 ～ 0126
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2010-04-25 接受日期:2010-09-21
基金项目:农业部公益性行业科研专项(200803034)
作者简介:高 妍(1985-)，女，河北丰润人，在读硕士研究生，研究方向为植物营养与肥料。E-mail:gaoyanworkhard@ 126. com
通讯作者:姜佰文(1970-)，男，黑龙江克山人，副教授，研究方向为植物营养与肥料。E-mail:jbwneau@ 163. com
刘大森(1961-)，男，吉林辽源人，教授研究方向为生物物理。E-mail:dasenliu@ neau. edu. cn
文章编号:1000-8551(2011)01-0121-06
不同种植年限黑土型蔬菜保护地磷素状况的研究
高 妍 姜佰文 刘大森 王春宏 张 迪 刘学生
(东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030)
摘 要:采用石灰性土壤无机磷形态分级方法，对不同种植年限的蔬菜保护地 0 ～ 60cm 土层土壤磷素形
态及其含量特征与差异进行了研究。结果表明:哈尔滨市蔬菜保护地土壤磷素处于大量积累状态，其中
全磷、速效磷、有机磷、Ca2 -P、Ca8 -P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10 -P 在 0 ～ 20cm 土层积累较多，且随土层深度的
增加各形态磷的含量逐渐降低;在各个层次土壤中各形态磷素随着种植年限的增加呈现阶段性变化，在
一时间段内受施肥种类、用量、种植方式的影响总是表现出先下降后上升的趋势;蔬菜保护地土壤无机
磷的积累以 Ca-P(Ca8 -P > Ca2 -P > Ca10 -P)的含量最多，其次为 Al-P、Fe-P 和 O-P。本研究认为，长期超
量施肥已导致这一地区蔬菜保护地土壤磷素的过度积累，在蔬菜生产中应重视和提倡平衡施肥，控制土
壤磷的积累。
关键词:不同种植年限;蔬菜保护地;磷素形态;空间分布特征
PHOSPHORUS STATUS OF BLACK SOIL IN VEGETABLE SOIL
AFTER DIFFERENT PLANTING DURATION
GAO Yan JIANG Bai-wen LIU Da-sen WANG Chun-hong ZHANG Di LIU Xue-sheng
(Northeast Agricultural University，Harbin，Heilongjiang 150030)
Abstract:Jiang-Gu inorganic phosphorus fractionation method was used to study the phosphorus status，characteristics
and contents in 0 ～ 60cm vegetable soil of different planting duration and different soil layers. Results showed that
phosphorus was massively accumulated in Harbin vegetables soil. The total phosphorus，available phosphorus，organic
phosphorus，Ca2 － P，Ca8 － P，Al － P，Fe － P，O － P，Ca10 － P were accumulated in 0 ～ 20cm soil layer，but
phosphorus content of various form reduced gradually along with the increasing of soil layer depth;At all soil layers，
changes in all forms of phosphorus showed periodical variation in the growing season，and the trends of phosphorus
always showed a decreasing then followed by an increasing in phosphorus content due to type and rate of fertilizer and
crop rotation. Accumulated inorganic phosphorus in vegetables soil was in the order:Ca － P (Ca8 － P > Ca2 － P > Ca10
－ P) > Al － P > Fe － P > O － P. This research suggested that excessive accumulation of phosphorus resulted from the
long － term excessive phosphorus fertilization in vegetable soil，and balance fertilization should be advocated to control
soil phosphorus accumulation during the vegetables production.
Key words:different planting duration;vegetable green house soil; fractions of phosphorus;space distribution of
phosphorus
近些年哈尔滨市温室、大棚的保护地生产面积得 到快速发展，据调查，2010 年已达到 19 万亩，占蔬菜
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总播种面积的 9. 5%。同时磷素在蔬菜保护地中的积
累问题也得到了人们的普遍关注［1 ～ 5］。国内外学者曾
采用无机磷组分分级方法研究了蔬菜保护地磷素形态
和分布特征，表明蔬菜保护地中磷素积累非常严
重［6 ～ 8］。但不同研究的结果并不一致，其中对原始土
壤类型为褐土、潮土的研究较多，但对黑土区蔬菜保护
地磷素状况的研究比较少见。为此，本试验以哈尔滨
市种植年限为 20 ～ 30 年的塑料大棚土壤为研究对象，
采用石灰性土壤无机磷形态分级方法，调查蔬菜保护
地 0 ～ 60cm 土层土壤磷素随种植年限增加的积累趋
势和不同形态磷素的变化特征，以为认识和评价土壤
肥力、合理使用磷肥提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 供试土壤
供试土壤采自哈尔滨市阿城区蔬菜种植区，经调
查研究确定采集种植 2、5、8、10、15、18、20、25、27 和 30
年的塑料大棚土壤和与其相邻的露地菜园土壤。每个
大棚的面积为 0. 067hm2，栽培蔬菜为菠菜和香菜，施
用农家肥 45t / hm2，化肥 746kg / hm2。原始土壤类型为
黑土，因其理化性质的数据过于庞大，将另文发表。
1. 2 样品采集
采样时间为 2009 年 5 月 9 日，剖面样品采用土
钻，分层采集，每 20cm 为一土层，采样深度 60cm，每个
层次按棚中、棚两端取 3 个点，各层次分别混匀后用四
分法取 500g 左右装入袋中，系好标签，为一个土样。
相邻的露地菜园土壤同样分层次取，各个层次按“S”
型随机取 5 ～ 7 个样点混合组成一个试样。2 种土样
每个层次均 3 次重复取样，以降低系统误差。将采集
的土壤样品放在阴凉处，摊开晾干，过 2mm、0. 15mm
筛备用。
1. 3 分析方法
土壤全磷采用 HCLO4 － 浓 H2SO4 消煮后用钼蓝
比色法测定［9］;速效磷采用 0. 5mol /L NaHCO3 溶液浸
提之后用钼兰比色法测定(Olsen 法)［9］;有机磷用烧
灼法［9］，即在 550℃温度下灼烧浸提土壤磷量减去未
经灼烧浸提土壤磷量;土壤无机磷的分级测定采用蒋
柏藩 － 顾益初提出的石灰性土壤无机磷形态分级方
法［10］，依次用 0. 25mol /L NaHCO3 溶液、0. 5 mol /L
NH4OAC 溶 液、0. 5 mol /L NH4F 溶 液、0. 1 mol /L
NaOH － Na2CO3 溶液、0. 3mol /L 柠檬酸钠溶液和1g保
险粉、0. 5mol /L H2 SO4 溶液浸提之后用钼兰比色法分
别测定 Ca2 － P、Ca8 － P、Al － P、Fe － P、O － P、Ca10 － P。
每个样品测定样均 3 次重复，以降低试验误差。
1. 4 数据分析
用 Microsoft Office Excel 2003 软件完成全部数据
处理和作图，用 DPS 软件检验数据的差异显著性。
2 结果与分析
2. 1 蔬菜保护地土壤剖面全磷、速效磷和有机磷含量
哈尔滨市蔬菜保护地 0 ～ 60cm 土层土壤全磷随
种植年限增加的积累趋势见图 1。由图 1 可知，全磷
在 0 ～ 20cm 土层强烈富集，并有向下骤减的垂直分布
特征。这是因为菜农普遍把肥料施在表层，而磷肥的
利用率较低，磷素扩散系数也比较低，所以磷素在表层
残留较多;与相邻露地土壤比较，0 ～ 20、20 ～ 40 和 40
～ 60cm 土层全磷平均含量是相邻的露地菜园土壤的
1. 9、1. 7 和 1. 7 倍，可见蔬菜保护地全磷积累严重;种
植年限在 2 ～ 8 年、25 ～ 30 年的土壤全磷含量在 0 ～
20、20 ～ 40 和 40 ～ 60cm 土层均呈现出在各个时间段
内先下降后上升的波动趋势，种植年限在 10 ～ 20 年的
土壤在 0 ～ 20cm 土层没有明显的变化，在 20 ～ 40cm
和 40 ～ 60cm 土层则呈现出先下降后上升的趋势。从
整体来看，随种植年限的增加全磷含量一直在稳步上
升。5 年时为最低点，可能是蔬菜吸收磷素比较多，加
之这个时期人们降低化肥的用量增施有机肥也致使土
壤中的全磷降低。而上世纪 80 年代正是中国农业大
量施用化肥的时期，导致种植年限 25 年左右的土壤全
磷达到最大值。经方差分析得出，25 年种植年限的蔬
菜保护地 0 ～ 20、20 ～ 40、40 ～ 60cm 土层土壤中全磷
含量与其他年限相应层次的全磷含量达到显著水平。
结果表明随着蔬菜大棚使用年限的增加土壤中全磷含
量整体上有增加的趋势，且种植 25 年时达到最高点。
哈尔滨市蔬菜保护地速效磷在 0 ～ 20、20 ～ 40、40
～ 60cm 土层分别占同层次全磷平均含量的 16. 9%、
13. 6%和 13. 5%，可见速效磷的移动速率较慢。由图
2 可知，蔬菜保护地土壤速效磷在 0 ～ 20cm 土层强烈
富集，同样有向下骤减的垂直分布特征;与相邻露地土
壤比较，0 ～ 20、20 ～ 40 和 40 ～ 60cm 土层速效磷平均
含量是相邻的露地菜园土壤的 2. 3、2. 8 和 2. 5 倍，其
速效磷积累非常严重;种植年限为 2 ～ 10 年、10 ～ 20
年、20 ～ 30 年的土壤速效磷含量在 0 ～ 20cm 土层呈现
出在各个时间段内先下降后上升的波动趋势;20 ～ 40
和 40 ～ 60cm 土层土壤速效磷的变化趋势与同层次土
壤全磷含量一致。经方差分析得出，种植年限为 20 年
的土壤速效磷含量在 0 ～ 20cm 土层与其他年限的速
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1 期 不同种植年限黑土型蔬菜保护地磷素状况的研究
效磷含量间差异达到显著水平;种植 25 年的土壤速效
磷含量在 20 ～ 40cm 土层与其他种植年限的土壤速效
磷含量间差异达到显著水平;种植 30 年的种植速效磷
含量在 40 ～ 60cm 土层与种植 27、15、10、8、5 和 2 年的
土壤速效磷含量间达到显著水平。说明种植年限越
长，速效磷向下移动的距离越大。
哈尔滨市蔬菜保护地 0 ～ 20、20 ～ 40、40 ～ 60cm
土层土壤无机磷含量分别占全 磷 的 70. 23% ～
97. 65%，50. 9% ～ 91. 3%和 40 49. 9% ～ 91. 2%，说明
蔬菜保护地土壤磷素组成主要以无机磷为主;有机磷
在 0 ～ 20、20 ～ 40 和 40 ～ 60cm 土层分别占同层次土壤
全磷平均含量的 13. 5%、19. 1%、22. 3%，由此可知有
机磷有向下淋失的趋势。图 3 显示，有机磷累积现象
在 0 ～ 20cm 土层比较明显，且随着土壤深度的增加其
含量逐渐降低;与相邻露地土壤比较，0 ～ 20、20 ～ 40、
40 ～ 60cm 土层有机磷平均含量是相邻的露地菜园土
壤的 1. 2、1. 2 和 1. 0 倍。种植 2 ～ 8 年、8 ～ 25 年、25 ～
30 年的土壤有机磷含量在 0 ～ 20cm 土层呈现出在各
个时间段内先下降后上升的波动趋势;种植 2 ～ 10 年、
10 ～ 25 年、25 ～ 30 年的土壤有机磷含量在 20 ～ 40cm
土层呈现出先下降后上升的趋势。种植 2 ～ 10 年、10
～ 27 年有机磷含量在 40 ～ 60cm 土层呈现出先下降后
上升的趋势，27 ～ 30 年有下降的趋势。经方差分析得
出，在 0 ～ 20cm 土层不同种植年限的土壤有机磷含量
不显著，主要原因是当地种植叶菜类蔬菜，每年种植茬
数较多，而当地菜农在每茬蔬菜收获后均施用鸡粪，导
致耕层有机磷随种植年限的变化不显著;在 20 ～ 40cm
土层种植 30 年与 20 年、15 年、8 年、5 年、2 年的土壤
有机磷含量间达到显著水平;在 40 ～ 60cm 土层种植
27 年与 15 年的土壤有机磷含量间达到显著水平。
图 1 不同种植年限蔬菜保护地土壤 0 ～ 60cm 土层全磷含量的变化
Fig. 1 Content changes of total-P of vegetable green house soil in 0 ～ 60cm layer of different planting years
图 2 不同种植年限蔬菜保护地土壤 0 ～ 60cm 土层速效磷含量的变化
Fig. 2 Content changes of Olsen-P of vegetable green house soil in 0 ～ 60cm layer of different planting years
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图 3 不同种植年限蔬菜保护地土壤 0 ～ 60cm 土层有机磷含量的变化
Fig. 3 Content changes of organic-P of vegetable green house soil in 0 ～ 60cm layer of different planting years
综上所述，尽管土壤有机磷的变化幅度较全磷、速
效磷的小，但随着种植年限的增加有机磷向土壤下层
移动的含量有增加的趋势。
2. 2 蔬菜保护地土壤剖面不同形态无机磷含量
蔬菜保护地土壤剖面不同形态无机磷含量变化趋
势见图 4。蔬菜保护地土壤中 Ca2 -P、Ca8 -P、Al-P、Fe-
P、O-P、Ca10 -P 含量分别占土壤无机磷的百分比平均
为:0 ～ 20cm 土层占 13. 7%、29. 9%、8. 4%、4. 3%、
0. 2%和 5. 5%;20 ～ 40cm 土层占 13. 7%、25. 7%、
7. 8%、5. 6%、0. 3% 和 7. 3%;40 ～ 60cm 土 层 占
15. 7%、25. 3%、6. 9%、6. 6%、0. 4% 和 8. 3%。不同
形态无机磷含量在 0 ～ 20cm 土层累积比较明显，且随
土层深度的增加其含量逐渐降低;在 0 ～ 20cm 和 20 ～
40cm 土层土壤中各形态无机磷的含量比较均为 Ca8 -P
> Ca2 -P > Al-P > Ca10 -P > Fe-P > O-P ，但是在 40 ～
60cm 土层土壤中 Ca10 -P 比 Al-P 略高，由此可知，蔬菜
保护地土壤剖面各形态无机磷的积累中主要是有效磷
源的积累，随着土层深度的增加缓效态的 Al-P 含量逐
渐降低，难效态的 Ca10 -P 含量有上升的趋势。从图 4
可以看出，在 0 ～ 20cm 土层中 Ca2 -P 含量随种植年限
增加的变化趋势与同层次的速效磷一致;Ca8 -P 含量
在种植 2 ～ 10 年和 10 ～ 30 年均是先下降后上升;Al-P
含量在 2 ～ 10 年和 10 ～ 25 年均是先下降后上升，种植
25 ～ 30 年有下降的趋势;Fe-P、O-P、Ca10 -P 含量变化
均与 20 ～ 40cm 土层的全磷变化趋势一致;在 20 ～ 40
和 40 ～ 60cm 土层土壤中 Ca2 -P、Ca8 -P、Al-P、Fe-P、O-
P、Ca10 -P 含量的变化趋势分别与同层次的全磷一致。
尽管不同形态无机磷在各时间段会呈现出先下降后上
升的趋势，但整体上其含量还是随种植年限的增加而
增加。经方差分析，蔬菜保护地种植 20 年 0 ～ 20cm
土层的 Ca2 -P 含量与 2 年、5 年、8 年、27 年土壤的 Ca2 -
P 含量达到显著水平，种植 30 年土壤的 Ca8 -P 含量与
其他种植年限达到显著水平，种植 20 年的土壤 Al-P
含量与种植 2 年、5 年、8 年、10 年、15 年、30 年 Al-P 含
量达到显著水平，种植 25 年的土壤 Fe-P、O-P、Ca10 -P
的土壤含量均与其他种植年限达到显著水平;种植 20
～ 40cm 土层的土壤 25 年的土壤各形态无机磷含量均
与其他种植年限达到显著水平;40 ～ 60cm 土层的土壤
25 年 Ca2 -P 含量与种植 2 年、5 年、8 年、10 年、15 年、
20 年、27 年的 Ca2 -P 含量达到显著水平，种植 25 年
Ca8 -P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10 -P 含量均与其他种植年限
达到显著水平。以上结果说明在 25 年左右 0 ～ 20cm
土层土壤中各形态磷的积累达到一个峰值，但之后略
有下降，可能是因为大量施用农家肥，分解的有机酸及
大水漫灌使得磷素向土壤下层移动，同时也对生态环
境造成潜在的威胁。20 ～ 60cm 土层各形态无机磷高
含量的积累证明了这一点。
3 讨论
3. 1 试验结果表明，蔬菜保护地土壤全磷、速效磷和
有机磷均呈表层强烈富集，且随着土层深度的增加而
减少，这与苏德纯等［11］、化党领等［12］和王新民等［13］的
研究结果一致。但是随土层深度增加，速效磷占全磷
的比例逐渐下降，而有机磷占全磷的比例则逐渐增加，
表明有机磷比无机磷有较强的移动性，其原因可能是
蔬菜保护地大量施用磷肥和有机肥，加之大水漫灌，增
加了有机磷向下移动的速率，所以土壤全磷、速效磷随
着土层深度的增加有向下骤减的垂直分布特征，而有
机磷则是缓慢降低。本研究结果还表明磷素积累量在
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1 期 不同种植年限黑土型蔬菜保护地磷素状况的研究
图 4 不同种植年限蔬菜保护地土壤 0 ～ 60cm 土层无机磷含量的变化
Fig. 4 Content changes of inorganic phosphorus of vegetable green house
soil in 0 ～ 60cm layer of different planting years
25 年左右达到最大值，并且表现出随种植年限的增加
而呈土壤阶段性变化规律，在一时间段内总是表现出
先下降后上升的趋势。这与徐晓锋等［14］的研究结果
不一致，其原因之一是调查的土壤种植年限不同，徐晓
锋等是对种植 5 ～ 17 年蔬菜保护地土壤磷素累积状况
的研究，调查时间有限;其二是所研究的土壤类型不
同，本研究的对象为东北地区的典型黑土，在这一地
区，由于不同年份施用的肥料种类及农民的灌溉方式
均有其自身的特点，出现这种波动趋势是客观的。蔬
菜保护地如此高量的磷素积累，一方面是磷资源的浪
费，另一方面对环境也造成巨大的潜在威胁，因为磷与
水体污染的关系比氮更为密切，同时高量的磷素积累
也可能会导致蔬菜其他微量元素缺乏，其机理还有待
进一步的研究。
3. 2 有关蔬菜保护地无机磷积累的研究报道很多，但
受耕作土壤类型、蔬菜品种及田间管理措施等的影响，
结果不尽相同。于群英等［15］认为无机磷组分以 Ca-P
为主，占土壤无机磷总量的 60%左右，其次为 O-P，Fe-
P 和 Al-P 含量较少;杜立宇等［17］的研究表明土壤无机
磷组分以 Ca10 -P 占绝对优势。而本试验所研究的土
壤中，磷素主要以无机磷形式存在，其中以 Ca-P(Ca8 -
P > Ca2 -P > Ca10 -P)所占比重最大，其次是 Al-P、Fe-P
和 O-P。原因可能是土壤中的碳酸钙与磷酸盐作用，
生成各种磷酸钙盐，故 Ca-P 含量较大，此外大棚种植
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的环境提高了 Ca8 -P 和 Ca2 -P 在无机磷所占的比
例［16］;而 Ca-P 中 Ca8 -P 比 Ca2 -P 积累得多，其原因可
能是由于长期大量施用鸡粪，分解的有机酸可以活化
土壤磷素［18］，并且使土壤的 pH 降低，导致 Ca10 -P 比
例降低，而 Ca8 -P 比例增加。
4 结论
长期大量施用无机磷肥和有机肥及大水漫灌的种
植方式，使得种植年限为 2 ～ 30 年蔬菜保护地 0 ～
60cm 土层土壤中各形态磷素大量积累，并且随着土壤
深度的增加其含量逐渐降低;各形态磷素积累量在种
植年限为 25 年左右的土壤中达到最大值，并且随种植
年限的增加而呈阶段性变化，在一时间段内总是表现
出先下降后上升的趋势;土壤无机磷组分以 Ca-P
(Ca8 -P > Ca2 -P > Ca10 -P)的含量最多，其次为 Al-P、Fe-
P 和 O-P。长期超量施肥已导致这一地区蔬菜保护地
土壤磷素过度积累，在蔬菜生产中应重视和提倡平衡
施肥，控制土壤磷的积累。
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(责任编辑 邱爱枝)
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