全 文 ：收稿日期：!""#$"%$"& 接受日期：!""#$"’$!(
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（!""%)*+!++"!）；国家自然科学基金项目（("%"""##）资助。
作者简介：慕韩锋（+&’!—），男，陕西吴堡人，硕士研究生，主要从事农业生态研究。,-./01：.23456.7082/59+:(; <4.
! 通讯作者 ,-./01：=/56>95=2? 7@2? <5
黄土旱塬长期施磷对土壤磷素空间分布
及有效性的影响
慕韩锋+，王 俊+，!!，刘 康+，刘文兆!，党廷辉!，王 兵!
（+ 西北大学环境科学系，陕西西安 #+"+!#；! 中国科学院、水利部水土保持研究所，西北农林科技大学，陕西杨凌 #+!+""）
摘要：对黄土旱塬定位施肥 !"年后土壤中不同磷素形态在土层中的空间分布及有效性进行了研究。结果表明，在
不同施磷水平上，磷素在土壤表层发生累积。随着磷肥用量的增加，表层的全磷和有效磷的含量逐渐增加；而在下
层土壤中虽有微量增加，但增幅不明显。说明长期合理施用磷肥可显著扩大土壤中的有效磷库。黄土旱塬区长期
定位试验土壤表层中无机磷以 )/-A为主，占无机磷总量的 ’"B 以上。随着施磷量的增加，无机磷组分 )/!-A、)/’-
A、C1-A和 D7-A在土壤中的含量总体上都呈增加的趋势。通过有效磷与无机磷各组分的相关性分析及通径分析看
出，)/!-A和 )/’-A可称为有效磷源，E-A与 )/+"-A为潜在磷源，而 C1-A和 D7-A介于二者之间。其中，D7-A主要是通
过影响其它组分而间接影响有效磷的含量。
关键词：磷素；长期定位施肥；空间分布；有效性；无机磷组分
中图分类号：F+%(; : G + 文献标识码：C 文章编号：+""’$%"%H（!""’）"($"I!I$"#
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JK L/5-M756+，NCOP Q25+，!!，RSK T/56+，RSK N75-U8/4!，VCOP W056-820!，NCOP *056!
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/5@ 05 Y/3Z0<21/3，D7-A /MM7;#6 <&+20：Y84XY8432X；1456-Z73. Y4X0Z045/1 M73Z010U/Z045；XY/Z0/1 @0XZ30[2Z045；/\/01/[010Z]；05436/50< A M3/磷素作为植物必需的元素，不仅是植物体内许
多重要化合物的组分，且还以多种途径参与植物体
内的各种代谢过程，影响着植物的生长发育，许多土
壤中磷是限制植物生长的一个主要因子［+］。然而，
土壤的磷大都以缓效磷源和潜在磷源存在。所以，
研究磷素的各个组分在土层中的分布及有效性就显
得十分重要。就土壤磷素的移动性而言，磷的下移
将影响其在土壤中的垂直分布，长期定位施肥在这
植物营养与肥料学报 !""’，+I（(）：I!I $ I("
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
A1/5Z O2Z30Z045 /5@ D73Z010U73 F<075<7
方面表现的尤为明显。磷素的这种垂直分布在生产
上表现出两个方面的意义，一是如果养分下移超过
根系吸收的范围，将造成养分的淋失；二是养分适
度下移，将丰富底土的养分含量，这对于土壤肥力很
有利。许多学者研究发现，土壤磷素的空间分布特
征为：表层土壤磷素含量高于底层土壤，即磷素含
量一般随土壤层次的加深而降低。对于磷素各组分
的有效性，沈仁芳［!］应用蒋"顾分级体系对 #$ 种石
灰性土壤各形态无机磷进行了研究。结果表明，
%&!’(是土壤中最有效的磷源，%&)’(、*+’(、,-" (有
效性也较高，.’(、%&#/’(只可作为潜在磷源。邵煌
庭［0］在灌漠土上的研究表明，%&!’(、*+’(、%&)’(均是
作物利用的主要磷源。党廷辉［1］在研究黑垆土无机
磷的有效性时认为，在不同施磷水平下，%&!’(、*+’(、
,-’(是作物的有效磷源；%&)’(、.’(、%&#/’(对当季
作物无效，属于潜在磷源。本试验通过对长期定位
施肥条件下不同施磷水平的土壤全磷、有效磷及无
机磷组分的空间分布进行了研究，以探讨合理施肥
对土壤有效磷库的影响。
! 材料与方法
!"! 试验区概况
试验地位于黄土高原南部的长武塬区中科院长
武农业生态试验站十里铺轮作与肥料长期定位试验
场（#/231142/056，073#!42)258），海拔 #!!/ 9。塬面
地势平坦，属暖温带半湿润大陆性季风气候。农业
生产主要依赖生育期的天然降水和前期土壤蓄水，
属于典型的旱作农业区。多年平均降水 7)1 99，且
季节性分布不均，年均气温 :4#;，无霜期 #2# <。土
壤属黄盖粘黑垆土，母质为中壤质马兰黄土，土层深
厚，土质疏松，肥力中等，田间持水量为 !!41=，凋
萎湿度 :=。
!"# 试验设计
长期定位试验于 #:)1 年秋季开始，布置试验
时，耕层土壤有机质含量 #/47 > ? @>，全氮 /4) > ? @>，
有效磷 147) 9> ? @>，速效钾 #!:40 9> ? @>，地下水埋
深 $/ 9。试验包括肥料试验和轮作培肥试验两部
分。本研究在中等氮肥水平（8 :/ @> ? A9!）基础上针
对不同施磷水平选取其中 7个处理，即：不施磷和
施磷 17、:/、#07、#)/ @> ? A9!，分别以 %B、(17、(:/、
(#07、(#)/表示，0个重复，小区面积为 !! 9!。试验
作物为冬小麦，小麦品种 #:)1、#:)7年用秦麦 1号，
#:)$!#::7 年用长武 #0# 号，#::$ 年以后用长武
#01号。小麦期于 : 月中下旬播种，$ 月下旬收获，
试验管理措施同大田。试验于 !//7 年 2 月小麦收
获后采 /—#// C9土壤，每 !/ C9分层取土，土样风
干后进行测定。
!"$ 测定方法
全磷测定采用 D%+.1 "D!E.1 消煮法，有效磷采
用 .+F-G法［7］测定，无机磷分级采用蒋顾法［$］。数
据使用 E*E统计软件进行方差分析（*8.H*）。
# 结果与分析
#"! 土壤全磷
图 #看出，/—!/ C9土壤全磷表层含量最高，处
理 %B、(17、(:/、(#07 和 (#)/ 的值分别为 /427、
/42:、/4)2、#4/0 和 #4#0 > ? @>。随着土壤深度的增
加，至 $/ C9处下降至最低值，7个处理全磷含量分
别为 /47#、/471、/47!、/47!、/47# > ? @>。此后，又开
始缓慢回升，最终在 #// C9左右达到稳定。可以认
为 /—!/ C9为土壤全磷显著累积层，!/—)/ C9为
全磷含量累积"亏损交错层，)/—#// C9为全磷含量
轻度累积层。这与他人研究的结果一致［2"#/］。图 #
还看出，土壤全磷在表层的含量高于底层，这是因为
磷素向下的移动性很小。
经过长期定位施肥处理，土壤全磷表层含量发
生了变化。与 %B相比，(#)/ 表层全磷的增加量最
大，比 %B增加了 /40) > ? @>，增加了 1:4)!=；(17、
(:/和 (#07分别增加了 14!0=、#74/!=和 0$471=。
表明土壤全磷表层的含量随着施磷量的增加而增
加，且因磷素的移动性很小，所以磷素在表层大量累
积。统计结果表明，处理 (#07 和 (#)/ 表层（/—!/
C9）全磷含量并没有差异，但其全磷含量显著高于
其他 0 处理。而 !/—#// C9的土层中各处理之间
则没有差异。
#"# 土壤有效磷
土壤有效磷在 /—!/ C9 土壤表层含量最高，
%B、(17、(:/、(#07和 (#)/ 处理为 !4!2、74:)、2410、
#0412和 !!4:! 9> ? @>（图 !）。这同样是因为土壤磷
素在土壤表层大量累积，使得磷素中的有效磷在土
壤表层累积，导致有效磷的含量在表层达到了最大
值。在 1/—$/ C9左右有效磷降到了最小值，随后
略有升高并在 $/ C9 以下逐渐稳定在较低的水平
上，各处理分别为 /41$、/407、/42)、/412 和 /4)2
9> ? @>。主要是这个区域主要为植物的根系区，且磷
素很少下移。可以称 /—1/ C9为显著累积层，1/—
$/ C9为累积"亏损交错层，$/ C9以下为轻度累积
7!10期 慕韩锋，等：黄土旱塬长期施磷对土壤磷素空间分布及有效性的影响
层。经过长期定位施肥处理，土壤表层的有效磷含
量发生了变化。与 !"相比，#$%& 处理的表层土壤
有效磷的含量增加量最大，达到了 ’&()* +, - .,；而
#$/*、#0& 和 #1* 的增加量分别为 $$(’&、*($* 和
/(2& +, - .,。由统计结果表明，在土壤表层，#$%&的
土壤有效磷含量最高，#$/*、#0&和 #1*处理间差异
不明显；!"处理含量则显著低于其他处理。说明
长期施磷肥可以提高土壤表层有效磷的含量，且有
随施磷量的增加而迅速积累。’&—1& 3+ 土层中，
#$%&处理的有效磷含量也显著高于其他处理；1&—
%& 3+土壤中，#$%&的有效磷含量与 !"、#1*和 #$/*
差异极显著，但与处理 #0&之间没有差异。%&—$&&
3+土壤中，#$%&与其它处理之间也没有差异。这说
明施肥对土壤有效磷的影响深度一般不会超过
%&—$&& 3+。
图 ! 土壤全磷剖面分布
"#$%! &’( )*+,#-( .#/0*#120#+3 +, 0+04- 5
图 6 土壤有效磷剖面分布
"#$%6 &’( )*+,#-( .#/0*#120#+3 +, 474#-41-(
（图中横线表示 456：即同一深度两点之间的距离大于横线表示两处理之间有显著差异（! 7 &(&*），下同。
89: ;<=:> <= ?9: @<,AB: :CDB:>> 456：89: E<>?F=3: G:?H::= ?HI DI<=?> <= ?9: >F+: ;:J:; :C3::E> ?9: ;<=: ;:=,?9 +:F=> ?9F? ?9: ?HI ?B:F?+:=?>
FB: ><,=<@<3F=?;K E<@@:B:=? F? & L&* ;:J:; L 89: >F+: G:;IHL）
689 土壤无机磷
’(/($ 土壤无机磷剖面分布 土壤无机磷占到全
磷的 *1(/)M!)/(&%M。其中无机磷中 !FN#含量最
高，占到无机磷总量的 %&(2%M!%1(01M，而 !FN#中
!F$&N#又占据主导地位，为无机磷总量的 )$(1*M
!21(*$M；!F’N#和 !F%N#分别为 &(0*M! O ’($$M
和 0(1%M!$2(’’M。!F’N#和 !F%N#在表层的含量
随着施磷量的增加而增加，与有效磷显现出相同的
趋势。在剖面分布上，!F’N#（图 /F）在 &—1& 3+表现
出减少的趋势，但在 1&—$&& 3+ 之间差异不大；
!F%N#（图 /G）则在 &—$&& 3+之间表现出较为明显
的递减趋势；!F$&N#（图 /@）在 &—)& 3+土层中递减，
)&—%& 3+处出现最小值，随后表现出缓慢增加的趋
势。
在无机磷组分中，P;N#、Q:N#和 RN#分别占到无
机磷总量的 ’(2/M! *($&M、)(1)M! 2(/$M和
*(/$M!)(%$M。P;N#（图 /3）和 Q:N#（图 /E）在表层
的含量最高，分别为无机磷表层总量的 ’(*%M!
2()$M和 )(2’M!2(%&M，且都表现出随施磷量增加
而增加的趋势。P;N#在 &—%& 3+表现出递减的趋
势，随后略微上升；Q:N# 在 &—$&& 3+也出现较为
微弱的下降；RN#（图 /:）在 &—1& 3+土层表现为略
微的上升，在 1&—)& 3+土层附近达到一个峰值，随
后开始缓慢降低，但总体趋势并不明显。
由此可得，!F’N#、!F%N#、P;N# 和 Q:N# 的剖面分
布均呈先迅速降低，后逐渐稳定的趋势；!F$&N# 的
剖面分布呈现先降低，后升高的趋势；RN# 的变化
趋势并不明显，有待进一步的研究。
’(/(’ 长期定位施肥对土壤无机磷组分的影响
经过长期定位施肥处理，无机磷各组分在土层中的
含量产生了变化。与对照相比（表 $），无机磷总量
随着土壤表层施磷量的增加而迅速累积，说明加大
施磷量可以提高土壤表层无机磷含量。对照处理
中，!F’N# 在表层的含量为 1(*/ +, - .,，’&—$&& 3+
的其含量为表层的 *%(%2M!)*()1M；#1* 和 #0&
处理在 ’&—$&& 3+，!F’N# 各层含量只为表层的
’$($0M!’0($’M；而 #$/*和 #$%&处理各层含量只
为表层的 $&(*%M!$2(1/M，表现出了明显的降低
)’1 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $1卷
图 ! 土壤无机磷组分剖面分布
"#$%! &’( )*+,#-( .#/0*#120#+3 +, #3+*$43#5 6 ,*450#+3/
趋势。说明 !"#$%的含量随施磷量的提高而迅速的
增加。!"&$%、’($%和 )*$%也表现出了相同的趋势。
统计结果表明，在表层，%+,、%-.、%/0,和 %/&.处理
的 !"#$%含量与 !1之间的差异并不显著；但是在
#.—/.. 23的土层中，处理 %/&.在 4.—&. 23与其
它处理达到极显著水平，表明 !"#$%在表层有一定
累积，下层土壤 #.—&. 23受施磷影响较少。另外，
!"&$%、’($%和 )*$%都表现出随着施磷量的增加，各
施磷处理与 !1之间的差异显著。可见，经过 #.年
长期定位施肥处理，土壤中的无机磷组分 !"#$%、
!"&$%、’($%和 )*$%与 !1相比在表层大量累积，且
随着施磷量的增加而增加；但在 #.—/.. 23的土层
中并没有表现出很明显的增加趋势，说明磷素向下
的移动性很小。
表 / 还看出，5$% 和 !"/.$% 没有表现出与 !"#$
%、!"&$%、’($% 和 )*$% 相同的变化趋势。与 !1 相
比，不同施磷处理 5$%含量在土壤各层次上都有一
定的增加。!1 表层的 5$% 为 /06.& 37 8 97，处理
%+,、%-.、%/0, 和 %/&. 比 !1 表层分别增加了
#6#+:、0/64.:、,46/&:和 &06/+:；而在 #.—/..
;#+0期 慕韩锋，等：黄土旱塬长期施磷对土壤磷素空间分布及有效性的影响
!"土层上，处理 #$%、#&’、#()% 和 #(*’ 比 +,分别
增加了 -.)%/! $$.*)/、0 )$.1&/! )(.-’/、
1).2%/! %-.(*/和 ($.’%/!*).’$/。统计分析
表明，在土壤表层，处理 +,与 #$%和 #&’之间没有
差异，但是与 #()% 和 #(*’ 间差异达显著水平。
+3(’4#在各个处理间的变化不明显。
表 ! 不同处理土壤耕层磷素组分含量（"# $ %#）
&’()* ! +,--*.*/0 012*3 4- 5 ,/ 67)0,8’0*9 )’1*.3 4- 9,--*.*/0 0.*’0"*/03
项目
567"
速效磷
893:; < #
+314# +3*4# 8;4# =74# >4# +3(’4#
全磷
?@63; #
+, 1.12 3 $.%) %&.1( 3 (’.11 3 1-.%& ().’* 3 1*(.2% 2%1.2* 3
#$% %.&* 3 (’.(* **.1( 3A (-.%& 3A )$.1) ().)& 3A )$(.&& 2*$.%& 3
#&’ 2.$) 3A (1.)’ (($.2% A )).2$ A! )2.2- (2.11 A! 1**.$$ *-%.*) A
#()% ().$2 A 1’.1% 1’’.’( ! $$.)* !B $&.’% 1’.$) ! )-%.%( (’12.** A
#(*’ 11.&1 ! 1&.() 1$1.11 ! %%.&& B %2.)- 1).&- ! )’(.(- ((12.*% A
注（C@67）：同列数据后不同字母表示差异达 %/显著水平 D3;E7F :G 3 !@;E"G H@;;@I7B AJ B:HH7K7G6 ;7667KF "73G F:LG:H:!3G6 36 %/ ;797; <
1 .).) 土壤有效磷与全磷和无机磷组分的相关性
分析与通径分析 土壤无机磷组分与土壤有效磷之
间存在一定的相关关系。鉴于有效磷对作物养分的
贡献以及其与无机磷各组分的关系，探讨有效磷与
无机磷组分间的相关性对提高土壤有效磷含量显得
尤为重要。如表 1 所示，土壤有效磷与 +314#、+3*4
#、8;4#、=74#、>4# 和全磷之间呈极显著正相关，与
+3(’4#无相关性；但是，由于闭蓄态磷（>4#）是以氧
化铁胶膜包被的磷酸盐，其溶解度小，在没有除去其
外层铁质包膜前，很难发挥其效用［((0(1］，所以 >4#
对有效磷的影响很小。土壤无机磷各组分对有效磷
的重要性依次为 +314# M +3*4# M 8;4# M =74# M +3(’4#
M >4#，其中，+3(’4#与其它组分都无相关性。在土
壤无机磷组分之间，+314#与 +3*4#达到了极显著相
关，与 8;4# 和 >4# 之间达到了显著相关；+3*4# 与
+314#、8;4#、=74#和 >4#之间达到了极显著正相关；
8;4#与 =74#、>4#为显著相关；全磷与 +314#、+3*4#、
8;4#、=74#和 >4#达到了极显著正相关。表明在土
壤磷库中，全磷的无机磷各组分之间存在一定的相
互影响与制约，而土壤有效磷含量的高低则取决于
土壤各组分磷之间的分布状况和转化方向［()］。
表 : 有效磷和各无机磷素形态间的相关系数
&’()* : ;4..*)’0,4/ 64*--,6,*/03 ’"4/# 5 64/30,07*/03
项目
567"
速效磷
893:; < #
+314# +3*4# 8;4# =74# >4# +3(’4#
全磷
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+314# ’.**1&!!
+3*4# ’.**(2!! ’.2%(%!!
8;4# ’.222(!! ’.%2-(! ’.2(&$!!
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>4# ’.2(*%!! ’.-(&-! ’.&1-)!! ’.-(1*! ’.**&&!!
+3(’4# ’.)%)% ’.$*-% ’.1*%- ’.’1() ’.’-*% ’.’&’(
全磷 ?@6 < # ’.*-%)!! ’.2)&*!! ’.&$%’!! ’.2)*$!! ’.*%%&!! ’.*&%*!! ’.(*-1
注（C@67）：!和!! 分别表示显著和极显著相关 5GB:!367 6N7 !@KK7;36:@G F:LG:H:!3G6 36 ’.’% 3GB ’.’( ;797;F，K7FO7!6:97;J<
土壤磷素各组分之间处于一个动态平衡过程。
在因子较多且因子间影响较大的情况下，简单相关
系数无法说明多因子间的复杂关系。作为介于回归
系数和相关系数之间的一种统计量，通径分析可将
某一因子对有效磷的影响分为直接效应和该因子通
过其它因子对有效磷的间接效应，并用二者的代数
和表示该因子对有效磷的总效应，其大小表示该因
子和其它因子对有效磷的综合贡献的大小。所以用
通径分析来比较磷素各组分的相对有效性比较合
理。
表 )看出，通径分析的直接通径系数显示，土壤
各磷素形态对有效磷的重要性依次为：+3*4#
*1$ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ($卷
（!"#$%&）’ ()*（ + !",!-,）’ ./$)*（!"0%1,）’ 23)*
（!"-%4$）’全磷（!"--01）’ ./-!)*（ + !"!%%0）’ 56)*
（!"!%&$）。56)* 与有效磷有一个较大的相关系数
（!"1#1%），但是对有效磷的直接影响却很小，它是通
过影响其它组分而间接影响有效磷的含量。对土壤
磷组分与有效磷进行回归分析，得多元回归方程：
7 8 !"&--$ 9 !"!!,1:- 9 !"$11!:$ 9 !"!#14:& 9
!"!%#4:0 9 !"!0!0:,+!"4$1%:%+!"!!11:#
其中，7 代表土壤有效磷；:-、:$、:&、:0、:,、:%、:#
分别代表土壤全磷、./$)*、./4)*、23)*、56)*、()*、
./-!)*。
由通径分析和相关性分析可以得出：土壤无机
磷中 ./$)*和 ./4)*可称为土壤的有效磷源；()*和
./-!)*可称为潜在磷源。
表 ! 土壤有效磷和各磷素形态间的通径系数
"#$%& ! ’#() *+&,,-*-&.( $&(/&&. #0#-%#$%& ’ #.1 ()& 0#2-+34 ’ ,+254 -. 4+-%
项目 ;<6= ./$)* ./4)* 23)* 56)* ()* ./-!)* 全磷 >?< @ * A$
./$)* !"0%1,9 !",0,4 !"!1%1 !"!$44 + !"&-!# + !"!&$& !"!4,! !"44$1
./4)* !"&,$4 !"#$%&9 !"-$-! !"!,%, + !"0%0, + !"!-1! !"-!4% !"44-#
23)* !"$#!0 !",$$, !"-%4$9 !"!&14 + !"&!#& + !"!!-0 !"!404 !"###-
56)* !"$-&, !"%01$ !"-!%! !"!%&$9 + !"00%$ + !"!!0% !"!14& !"%#1,
()* !"$1!1 !"%#$# !"-!&- !"!,%& + !",!-,9 + !"!!%! !"-!$1 !"#-40
./-!)* !"$$40 !"$!#0 !"!!&% !"!!0& + !"!0,$ + !"!%%09 !"!$-0 !"&,&,
全磷 >?< @ * !"&0#& !"%4%& !"-$0$ !"!,0- + !"001$ + !"!-$0 !"--019 !"4%,&
注（B?<6）：9 前数据表示直接通径系数，其余为间接通径系数 @ C/3D6 E?33?F6G HI“ 9”JK GJL6M< N/N/! 结论
-）土壤磷素剖面分布结果表明，长期定位施肥
使得磷素在土壤表层大量累积，全磷含量在土壤剖
面的分布呈先迅速降低，再缓慢升高，最后达到稳定
的分布趋势。有效磷、./$)*、./4)*、23)* 和 56)* 的
剖面分布均呈先迅速降低，后逐渐稳定的趋势；
./-!)*的剖面分布呈现降低，后升高的趋势；()*的
变化趋势不明显，须进一步研究。
$）对土壤全磷和有效磷 !—-!! M=土层的显著
性分析表明，长期定位施肥土壤表层的磷素含量随
着施磷量的增加而提高，, 种处理表层的全磷和有
效磷含量基本上达到了极显著差异；但是在较深层
次的土壤中，*-4!和 *1!之间的差异并不明显。而
小麦较深层次的根系对提高小麦产量有很大的帮
助［-0+-#］，所以从经济的角度考虑，采用 *1! 施肥处
理是合理的。由于磷向下的移动性很小，所以深耕
施肥更有利于小麦产量的提高。
&）进行相关分析和通径分析表明，不同形态无
机磷对有效磷的贡献率依次为：./4)*（!"#$%&）’
()*（ + !",!-,）’ ./$)*（!"0%1,）’ 23)*（!"-%4$）’
./-!)*（ + !"!%%0）’ 56)*（!"!%&$）。所以，土壤无机
磷中 ./$)*和 ./4)*可称为土壤的有效磷源；()*和
./-!)*可称为潜在磷源。23)* 和 56)* 介于二者之
间，其中，56)*主要是通过影响其它组分而间接影
响有效磷的含量。由多元回归分析得到回归方程：
78 !"&--$ 9 !"!!,1:- 9 !"$11!:$ 9 ! @ !#14:&
9 !"!%#4:0 9 !"!0!0:, + !"4$1%:%!"!!11:#
其中，7 代表土壤有效磷；:-、:$、:&、:0、:,、:%、:#
分别代表土壤全磷、./$)*、./4)*、23)*、56)*、()*、
./-!)*。
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L&M 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $M卷