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Total-P and Olsen-P dynamics of long-term experiment without fertilization

长期不施肥条件下几种典型土壤全磷和Olsen-P的变化


Dynamics of total phosphorus and Olsen-P of soils without fertilization were studied with long-term experiment on eleven typical soils. The results indicated that changes of Olsen–P were more significant than that of total P over time in all soils. Soil total P decreased linearly with time for gray desert soil, paddy soil and fluvo-aquic soil, but did not change significantly for other soils. Decreases in soil total P was not significantly correlated with crop P uptake. Tendency of soil Olsen-P decrease differed with initial Olsen-P content in the soils. When initial Olsen-P was greater than 20mg/kg, it decreased quickly and reduced 30 mg/kg in 5 years and reduced 40.5mg/kg in 25 years. When initial Olsen-P was between 10 mg/kg and 20 mg/kg, they decreased slowly and reduced 15 mg/kg in 5 years and 19mg/kg in 15 years. When initial Olsen-P was less than 10 mg/kg, there was no obvious change over time. The ratios of Olsen-P to total-P and avail-N to Olsen-P were two important factors influencing Olsen-P change. Olsen-P decreased linearly with ratio of Olsen-P to total-P.


全 文 :收稿日期:!""#$%!$!& 接受日期:!""’$"&$!!
基金项目:“(’)”项目(!""&*+%!%%"!);国家科技支撑计划项目(!""#+,-.!,%/,!""#+,-"&+"()资助。
作者简介:曲均峰(%(0"—),男,硕士研究生,主要从事长期定位试验中土壤磷演化规律研究。123456:7892%(0":%#); <=3
! 通讯作者 >?6:"%"$#0(%0#/(,123456:8365: <44@A 4长期不施肥条件下几种典型土壤
全磷和 !"#$%&’的变化
曲均峰%,!,李菊梅!!,徐明岗!,戴建军%
(% 东北农业大学资源与环境学院,哈尔滨 %&"")";! 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 %"""0%)
摘要:研究了 %%个不同气候条件、不同耕作制度、典型土壤类型长期定位试验不施肥处理土壤全磷和 .6@?B2C变化
及其影响因素。结果表明,在长期不施肥条件下耕作,土壤 .6@?B2C含量下降比全磷明显;在试验进行 &年左右,土
壤全磷含量都有所降低,以后各点表现不尽相同,新疆灰漠土、长沙水稻土和郑州潮土全磷含量随时间延长呈显著
直线下降,其它试验点全磷的变化不明显;作物携出磷与土壤全磷下降之间,无论绝对含量或相对含量都不成比
例。土壤 .6@?B磷下降率比全磷高几倍。.6@?B2C下降趋势与起始土壤 .6@?B磷含量有关:起始土壤 .6@?B2C磷大于
!" 3D E FD时,!&年内一直呈现明显下降趋势,降低 /";& 3D E FD,特别是前 &年下降更快,降低 )" 3D E FD;起始土壤
.6@?B2C为 %"!!" 3D E FD时,下降趋势比前者缓慢,%&年内一直呈明显下降趋势,下降 %( 3D E FD,前 &年下降 %&
3D E FD,%&年后几乎不变;起始土壤 .6@?B2C小于 %" 3D E FD时,!&年内无明显变化。.6@?B2C下降量与起始 .6@?B2C占
全磷的比例成显著直线关系。
关键词:长期定位试验;不施肥土壤;全磷;.6@?B2C
中图分类号:G%&);# H % 文献标识码:, 文章编号:%""0$&"&I(!""0)"%$""("$"(
!"#$%&’ $() *%+,(&’ )-($./0+ "1 %"(2&#,3. ,45,3/.,(# 6/#7"8# 1,3#/%/9$#/"(
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=B ?6?Z?B RQS5<46 @=56@ A >T? U?@M6R@ 5BV5<4R?V RT4R 5B 466 @=56@ A G=56 R=R46 C V??BV?B=9 @=56 .6@?B2C V?3D E FD,5R V?C W4@ [?RW??B %" 3D E FD 4BV !" 3D E FD,RT?Q V?Q?4U@ A \T?B 5B5R546 .6@?B2C W4@ 6?@@ RT4B %" 3D E FD,RT?U? W4@ B= =[Z5=M@ T? U4R5=@ =9 .6@?B2C R= R=2
R462C 4BV 4Z4562] R= .6@?B2C W?U? RW= 53S=UR4BR 94=9 .6@?B2C R= R=R462CA
<,- 6"3)+:6=BD2R?U3 ?YS?U53?BR;B=29?UR565X4R5=B;R=R46 C;.6@?B2C
土壤磷是植物磷素的唯一来源,全磷和 .6@?B2C
含量是土壤肥力的重要指标,全磷表明土壤磷库大
小,.6@?B2C代表可供作物吸收利用的磷素水平[%]。
施肥虽然是作物高产的最有效措施,但是土壤
本身的供磷能力仍是作物吸收磷素主要来源[!$/],
即使在施用磷肥的土壤上,作物吸收的磷大部分来
植物营养与肥料学报 !""0,%/(%):(" $ (0
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
C64BR ]MRU5R5=B 4BV ^?UR565X?U G<5?B自于土壤。土壤的供磷水平是制订施肥决策和推荐
施肥的重要因素之一,不同土壤供磷水平的肥料效
益不同。在供磷水平低的土壤上,施用磷肥一般有
良好效益;供磷水平高的土壤上,施用磷肥效果不
明显,甚至无效。党廷辉等[!]研究表明,黑垆土平均
自然供磷能力为 "#$% &’ ( )*+,小麦吸收的磷素平均
+,#"-来自肥料,".#$-来自土壤。明确土壤自身
磷演变过程和供磷能力,才能更进一步了解土壤质
量演变情况和培肥措施的效果,对科学施肥特别是
目前测土配方施肥有重要实际指导意义。
土壤全磷和 /%01234受自然因素和人为因素影
响颇复杂,变化过程漫长。我国南方、西北、东北气
候条件迥异,土壤类型多样,成土母质来源不同,土
壤性状也随之有很大差异。南、北方种植的作物种
类、复种指数、耕作方式和产量差异也很大,所以任
何短期试验和单点试验都不能说明我国土壤供磷状
况。只有把各区域典型土壤磷素变化状况联系比
较,才能客观地反映我国土壤自然供磷状况。本试
验比较了我国 ..个不同类型土壤长期不施肥处理
土壤磷素变化,探讨不同类型土壤自然供磷水平差
异,为了解我国典型区域土壤磷供应状况,为合理施
用磷肥,特别是平衡推荐施肥和农业可持续发展提
供理论依据。
! 材料与方法
!"! 试验区概况
试验所选的 ..种类型土壤的长期定位试验分
布于我国 .5个省份,自然条件差别较大。武汉水稻
土位于南湖试验站,发育于第四纪粘黄棕壤,年降雨
量 .$55 **,年平均气温 .!#!6;杭州水稻土位于浙
江农科院试验场,发育于湖海相过渡浅海沉积物,年
降雨量 .!!5 **,年平均气温 .!!."6;长沙水稻
土位于湖南农科院试验场,发育于红壤性第四纪红
色粘土,年降雨量 .$55!.755 **,年平均气温 ."
!."#!6;南昌水稻土位于江西农科院试验场,发育
于第四纪亚红粘土(即莲塘层)母质中潴黄泥田,年
降雨量 .855 **,年平均气温 ."#!6;黑土位于哈尔
滨黑龙江农科院院内,发育于粘质洪积黄土状母质,
年降雨量 !$$ **,年平均气温 $#!6;黄潮土位于
徐州农科所院内,发育于砂壤黄泛冲积母质,年降雨
量 8!5!"!5 **,年平均气温 .5!.!6;潮土位于
郑州河南农科院试验场,发育于黄土性母质,年降雨
量 87! **,年平均气温 .7#76;黄土位于杨凌高新
农业技术示范区,发育于黄土性母质,年降雨量 !!5
!855 **,年平均气温 .!#!6;紫色土位于重庆西
南农大试验场,发育于侏罗系沙溪庙组紫色泥岩风
化残积、坡积物,年降雨量 .$55 **,年平均气温
.$6;灌漠土位于张掖农科所试验场,发育于中壤
冲积母质,年降雨量 .+" **,年平均气温 "#56;灰
漠土位于新疆农科院院内,发育于黄土状洪积—冲
积母质,年降雨量 $.5 **,年平均气温 "#"6。试验
开始时的土壤基本性质列于表 .,各点长期定位试
验起始时间和种植方式列于表 +。
表 ! 各点长期试验起始时土壤基本性质
#$%&’ ! ()*+’),-’. */ *)-0-1$& .*-&. 2.’3 /*) ,4’ &*105,’)6 ’7+’)-6’1,.
土类
9:;% <=>1
有机质
/?
全氮
@:全磷
@:碱解氮
CDA;% B /%01234
速效钾
CDA;% E >F
(’ ( &’) (*’ ( &’)
黑土 G9 +"#5 .#7, .#5" .7H#+ !.#5 +.5#5 "#7
武汉水稻土 I49 +"#7 — .#55 .!5#" !#55 H,#! 8#$
长沙水稻土 J49 $!#! +#5! 5#88 .!.#5 .5#+ 8+#$ 8#8
南昌水稻土 B49 +!#8 .#$8 5#7H ,.#8 +5#, $!#5 8#!
杭州水稻 F49 +,#" .#8" .#.5 H7#. ""#+ 8"#! 8#8
紫色土 4K9 +!#! .#!, 5#!7 H!#5 !#7 ..+#. "#+
黄土 L9 .5#H 5#,$ 5#8. 8.#$ H#!" .H.#5 ,#8
黄潮土 MN .5#, 5#88 5#"7 — .+#5 8$#5 ,#5
潮土 NC .5#+ .#5. 5#87 "8#8 H#8 8!#5 ,#$
灌漠土 OP .+#. 5#"8 5#,+ +,#. +.#" HH#. ,#!
灰漠土 QP .!#+ 5#," 5#8" !!#+ $#7 +,,#5 ,#.
注(B:<1):G9—G%AR& 0:;%;I49—IK)A2 >ASS= 0:;%;J49—J)A2’0)A >ASS= 0:;%;B49—BA2R)A2’ >ASS= 0:;%;F49—FA2’T):K >ASS= 0:;%;4K9—4KU3
>%;0) 0:;%;L9—L:100 0:;%;MN—M1%%:V W%KD:3AXK;R 0:;%;NC—N%KD:3AXK;R 0:;%;OP—OUU;’A<1S S101U< 0:;%;QP—QU1= S101U< 0:;% Y @)1 0A*1 Z1%:VY
.H.期 曲均峰,等:长期不施肥条件下几种典型土壤全磷和 /%01234的变化
表 ! 各试验点基本情况
"#$%& ! ’#()* )+,-./#0)-+ -, %-+120&./ &34&.)/&+0(
土类
!"#$ %&’(
起始时间
!%)*% %#+(
种植制度
,*"’’#-. /&/%(+
黑土 0! 1234 小麦—大豆—玉米,一年一熟 56()%7!"&8()-7,"*-,!#-.$( 9*"’’#-. /&/%(+
灰漠土 :; 1224 玉米—小麦,一年一熟 ,"*-756()%,!#-.$( 9*"’’#-. /&/%(+
灌漠土 <; 123= 小麦—小麦—玉米,一年一熟 56()%756()%7,"*-,!#-.$( 9*"’’#-. /&/%(+
潮土 >? 1224 小麦—玉米,一年两熟 56()%7,"*-,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
黄土 A! 1224 小麦—玉米,一年两熟 56()%7,"*-,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
黄潮土 B> 1234 小麦—玉米,一年两熟 56()%7,"*-,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
武汉水稻土 5C! 1231 水稻—小麦,一年两熟 D#9(756()%,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
杭州水稻土 EC! 1224 大麦—早稻—晚稻,一年三熟 0)*$(&7D#9(7D#9(,F*#’$( 9*"’’#-. /&/%(+
紫色土 C@! 1224 水稻—小麦,一年两熟 D#9(756()%,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
南昌水稻土 GC! 123H 水稻—水稻,一年两熟 D#9(7D#9(,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
长沙水稻土 ,C! 1231 水稻—水稻,一年两熟 D#9(7D#9(,;"@8$( 9*"’’#-. /&/%(+
56! 试验设计
黑土、灰漠土、潮土、黄土、杭州水稻土、紫色土
试验处理相同,均为:,I、G、GC、GI、CI、GCI、
GCIJ,每季作物肥料施用量:G(尿素)1K4
L. M L+=,C=NK(过磷酸钙)OK L. M L+=,I=N(氯化钾)
OK L. M L+=,GCIJ处理中有机肥 G P化肥 G为 O P Q,
所有施氮处理等氮量。灌漠土、黄潮土、武汉水稻
土、南昌水稻土和长沙水稻土处理相同,均为:,I、
G、GC、GI、CI、GCI,每季作物肥料施用量都为:G
(尿素)1K4 L. M L+=,C=NK(过磷酸钙)OK L. M L+=,
I=N(氯化钾)11=RK L. M L+=。
567 采样和分析项目与方法
每季作物收获后,在每个不施肥小区用土钻取
4—=4 9+混合土样带回实验室,土样风干后根据分
析项目需要磨碎过筛处理。
土壤全磷用 E=!NH—E,$NH 消煮,钼锑抗比色
法;土壤 N$/(-SC用 4RK +"$ M A G)E,NQ浸提,钼锑抗
比色法;全氮用开氏法测定,有机质用重铬酸钾容
量法测定,’E用酸度计测定[T]。
数据质量是以每次测定插入已知含量的标准土
样控制的,=44T年又重新对原始土样和部分历史土
样数据抽查测定。文中土壤全磷和 N$/(-SC均以 C
表示。
! 结果分析
!65 长期不施肥土壤全磷变化
=R1R1 试验进行 14年土壤全磷的变化 土壤全磷
主要来自成土母质和施入的肥料。长期不施肥减少
了土壤磷素补充,而生长的作物又不断地由其中吸
取磷,结果导致土壤全磷不断消耗。本研究表明,随
试验时间延长,土壤全磷呈下降趋势,下降程度随土
壤类型和原来磷含量而变化,为了便于比较,以第
14年土壤全磷含量减去起始土壤全磷含量的值来
看土壤全磷变化,结果全磷下降最多的是新疆灰漠
土(下降 4R==Q . M L.);其次为南昌水稻土和哈尔滨
黑土(下降 4R1Q . M L.)。长沙水稻土和重庆紫色土
下降 4R14 . M L.,其它土壤低于 4R4K . M L.,杭州水稻
土没有下降(图 1)。从下降比例来看,新疆灰漠土
全磷下降 QQU,幅度最大;其次为南昌水稻土,下
降 =OU。长沙水稻土和重庆紫色土下降 1KU;徐
州黄潮土和哈尔滨黑土分别下降 11U 和 1=U;其
他低于 TRQU。
图 5 不施肥 58年后不同土壤类型全磷含量变化
9)1:5 ;<#+1&( -, 0-0#% = )+ >),,&.&+0 (-)%
0?4&( @)0<-A0 ,&.0)%)B#0)-+ ,-. 58 ?&#.(
=R1R= 试验全过程土壤全磷变化动态 从土壤全
磷变化(图 =)可以看出,试验期间土壤全磷变化分
为两种情况,一是除武汉水稻土和杭州水稻土外,其
=2 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 1H卷
它不施肥土壤全磷含量随试验时间延长呈下降趋
势,其中灰漠土、长沙水稻土和郑州潮土全磷下降与
试验时间显著直线相关,直线方程的回归系数表明,
新疆灰漠土和黄土下降最快,郑州潮土和南昌水稻
土次之,长沙水稻土、灌漠土和黑土下降缓慢。二是
武汉水稻土和杭州水稻土在试验过程中全磷含量基
本没有变化,这两种土壤起始土壤肥力状况较好,全
磷虽呈增加趋势,但没有显著的线性关系,可以认为
这两个土壤全磷没有明显变化。
图 ! 不同土壤全磷变化动态
"#$%! &’()*#+, -. /-/)0 1 #( (-2.34/#0#534 ,-#0,
!"#"$ 作物吸收从土壤移走的磷与全磷下降的关
系 磷在土壤中移动缓慢,溶解性又很小,淋失和随
水流失的量很小,因而作物吸收携出是土壤磷素主
要的支出项。表 $看出,南方土壤携出的磷素高于
北方土壤,杭州水稻土、长沙水稻土、武汉水稻土、郑
州潮土和南昌水稻土,携出量高于 #%& ’( ) *+!;重
庆紫色土、张掖灌漠土、新疆灰漠土上作物携出磷素
小于 ,& ’( ) *+!。假设作物吸收的磷都来自耕层土
壤,按耕层土壤 ! !-& &&& ’( ) *+!计,那么,作物带走
的磷占耕层土壤全磷量的百分比为:哈尔滨黑土
."%/,长沙水稻土 #."0/,南昌水稻土 #-"#/,杭州
水稻土 #0"$/,武汉水稻土 ,"&/,重庆紫色土
."./,徐州黄潮土 ,"!/,杨陵黄土 1"%/,郑州潮
土 #-"&/,张掖灌漠土 ."#/,新疆灰漠土 $"-/ 。
虽然所有土壤全磷都有不同程度降低,但作物携出
量与土壤全磷下降量,无论绝对含量或相对含量,都
不成比例。就初始土壤含磷高的武汉水稻土和杭州
水稻土来看,作物产出量大,携出磷多,土壤全磷下
降却很少。含磷中等且含量大致相当的重庆紫色
土、长沙水稻土、徐州黄潮土、杨陵黄土、郑州潮土和
新疆灰漠土,土壤全磷含量为 &"%#!&"1. ( ) ’(,作
物携出量和全磷下降量不成比例;长沙水稻土和郑
州潮土携磷量相差不大,但长沙水稻土全磷下降
#-"!/,而郑州潮土仅下降 %"$/,二者下降量相差
$0#期 曲均峰,等:长期不施肥条件下几种典型土壤全磷和 2345678的变化
!"# 倍。重庆紫色土和长沙水稻土全磷下降
$#"!%,但是长沙水稻土携出磷量却是重庆紫色土
的 &倍多;重庆紫色土和新疆灰漠土携出磷量相差
$&"$ ’( ) *+!,但是新疆灰漠土全磷下降却是重庆紫
色土的 !"!倍。总体来看,起始含磷高的土壤,全磷
下降的绝对量和相对量都小;起始含磷很低的土壤
随收获物带走磷量的增加而快速下降。哈尔滨黑土
起始含磷高,种植作物引起土壤全磷下降幅度仅次
于南方土壤。
表 ! 各种土壤类型 "#年移出量
$%&’( ! )*+,*+ -.(/ "# 0(%/1 23 4255(/(3+ 1-2’1
土类
,-./ 0123
年份
4356
作物移走 7
8205’3 7
(’( ) *+!)
起始全磷
9-05/ 7
(( ) ’()
起始 :/;3<=7
:/;3<=7
(( ) ’()
$>年全磷减少
9-05/ 7 ?3@AB3@
$>年 :/;3<=7减少
:/;3< 7 ?3@AB3@
(( ) ’() (%) (+( ) ’() (%)
黑土 C, $DE>!$DED $$$"! $">F #$"> >"$& $!"$ !>"E G>"E
长沙水稻土 H7, $DE$!$DD> !!$"> >"II $>"! >"$> $#"! I"D IF"I
南昌水稻土 J7, $DEG!$DD& $II"D >"GD !>"E >"$& !I"# $$"E #I"F
杭州水稻土 K7, $DD$!!>>> GFF"F $"$> FF"! L >">G L G"> I"& E"!
武汉水稻土 M7, $DE!!$DD$ $E>"F $">> #"> >">! $"D L >"! L G">
紫色土 7A, $DD$!!>>> II"& >"IF #"G >"$>! $#"! !"& G!"I
黄潮土 4N $DE$!$DD> $&I"& >"FG $!"> >">E $>"E F"G I$"F
黄土 O, $DD$!!>>> $>&"D >"I$ D"I >">$E &"> #"I #E"#
潮土 NP $DD$!!>>> !$#"G >"IG D"G >">G I"& $F"E EG"G
灌漠土 QR $DE!!$DD$ F#"D >"E! !$"F >"># I"$ $F"F E$"I
灰漠土 SR $DD>!$DDD #&"! >"IF &"G >"!! &&"G >"# $G"F
676 不同类型土壤 )’1(389的变化
!"!"$ 土壤 :/;3<=7与土壤全磷的关系 试验土壤
中,杭州水稻土 :/;3<=7 含量最高,武汉水稻土最
低,二者相差 $#倍。按照第二次土壤普查对土壤速
效磷的分级标准,哈尔滨黑土、杭州水稻土起始
:/;3<=7含量属一级( T G> +( ) ’(),南昌水稻土和张
掖灌漠土属二级(!>!G> +( ) ’(),其他土壤属三、四
级(#!!> +( ) ’()(表 &)。虽然土壤类型、各土壤所
处地理位置、气候条件不同,土壤全磷与 :/;3<=7含
量显著相关(图 &)。从 :/;3<=7占全磷的比例来看,
哈尔滨黑土最高,占全磷 G"FF%;南昌水稻土、杭州
水稻土和郑州潮土分别为 G"!G%、&"&F%和 &"&>%;
张掖灌漠土 !"I#%;徐州黄潮土、杨陵黄土和长沙
水稻土分别为 $"I!%、$"#F%和 $"#G%;其它土类
小于 $% 。显然,哈尔滨黑土、南昌水稻土、杭州水
稻土和郑州潮土的供磷水平较高,新疆灰漠土低。
!"!"! $> 年不施肥土壤 :/;3<=7 变化 试验进行
$>年后,各土壤 :/;3<=7 含量都有不同程度下降。
哈尔滨黑土下降最多,为 !>"E +( ) ’(;次为张掖灌
漠土和郑州潮土,分别下降 $F"F和 $F"E +( ) ’(;南
昌水稻土下降 $$"E +( ) ’(;杨陵黄土、杭州水稻土、
徐州黄潮土、长沙水稻土下降 #"I!F"G +( ) ’(;重
庆紫色土比较稳定,下降很少。从下降比例来看,张
掖灌漠土下降 E>%以上;长沙水稻土、南昌水稻土、
徐州黄潮土、郑州潮土、杨陵黄土下降 #F%!IE%;
哈尔滨黑土和重庆紫色土下降 G$%!G&%(图 G)。
!"!"& 长期不施肥土壤 :/;3<=7 在不施肥的土壤
上,:/;3<=7变化分为 &种情况:一种是哈尔滨黑土、
徐州黄潮土、长沙水稻土、杨陵黄土、郑州潮土,
:/;3<=7随试验时间延长直线下降,相关系数达显著
或极显著水平(图 #)。从直线方程斜率分析其下降
速率,哈尔滨黑土 T徐州黄潮土 T长沙水稻土!杨
陵黄土!郑州潮土。第二种情况是杭州水稻土、南
昌水稻土和张掖灌漠土,:/;3<=7下降趋势与试验时
间呈指数关系(图 I),下降幅度也较大。第三种情
况是武汉水稻土、新疆灰漠土和重庆紫色土,:/;3<=7
含量虽随试验时间延长变化无规律(图 F),虽然
:/;3<=7含量有上升或下降趋势,但是线性不显著。
其含量大多低于 # +( ) ’(,变幅也很小:武汉水稻土
变幅为 #"F U $"& +( ) ’(,新疆灰漠土为 &"F U !"#
+( ) ’(,重庆紫色土为 &"F U $"I +( ) ’(。
GD 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $G卷
图 ! 起始土壤 "#$%&’(与全磷的关系
)*+,! -%#./*0&$1*2 3%/4%%& "#$%&’( .&5
/0/.# ( *& 06*+*&.# $0*#
图 7 不施肥 89年后不同土壤类型 "#$%&’(
)*+,7 :1.&+%$ 0; "#$%&’( *& 5*;;%6%&/ $0*# /<2%$
4*/10=/ ;%6/*#*>./*0& ;06 89 <%.6$
图 ? 土壤 "#$%&’(下降与试验时间呈直线相关
)*+,? @*&%.6 A066%#./*0& 3%/4%%& $0*# "#$%&’( .&5 /*B%
图 C 土壤 "#$%&’(下降与试验时间呈指数关系
)*+,C DE20&%&/*.# 6%#./*0&$1*2 3%/4%%& $0*# "#$%&’( .&5 /*B%
!"#期 曲均峰,等:长期不施肥条件下几种典型土壤全磷和 $%&’()*的变化
图 ! 土壤 "#$%&’(随试验时间延长的变化
)*+,! -./&+%$ 01 $0*# "#$%&’( 2*3. 3*4%
5 讨论
土壤是个开放体系,土壤全磷含量受磷素收支
平衡影响。不施肥土壤上,土壤磷的主要来源是干
湿沉降和灌水带入,磷的支出项有淋失、土壤侵蚀,
主要支出是作物携出。在干旱的雨养农业区土壤磷
素收支项比较明了,淋失很少[!"#],也无降雨和灌溉
引起磷补充;但是在灌溉量大、降雨量大的区域,长
期受淋洗作用淋出根际的几率很高[$%"$&]。磷在土
壤粘粒中比例较高,因为土壤侵蚀作用损失粘粒,从
而引起了磷损失[$’],所以不难理解长期不施肥土壤
全磷和 ()*+,-.下降。国内外许多长期试验结果表
明,在不施肥的土壤上,长期耕种引起土壤全磷和
()*+,-.下降[!"&&];且大部分试验结果显示,土壤有
机磷损失比无机磷严重[$/"$0],与有机质矿化有
关[$0]。本研究经过通径分析发现,土壤有机质对土
壤全磷有显著贡献。林葆等[$1]总结我国化肥网长
期试验结果,$% 年不施肥区土壤全磷平均下降
%2%%13;赵秉强和张夫道[$!]根据我国肥力网长期
试验结果证明,不施肥条件下土壤全磷有下降趋势。
黑龙江省农科院内 $0年不施肥的土壤长期定位试
验表明,土壤全磷下降 $#213,平均每年下降
$2’3[$4];&’年不施肥黑土,全磷下降了 ’!2/3,速
效磷下降了 1%3[$#"&$]。56)6)[$’]的长期定位研究表
明,连续 $%年和 /0年种植谷类作物,土壤全磷分别
下降 $#3和 1$3,无机磷分别下降 $!3和 0!3,有
机磷分别下降 &’3和 1#3;766*等[$/]长期试验结
果表明,耕作 &4 年,土壤全磷和有机磷分别下降
43和 ’03。本试验土壤全磷含量变化趋势与这些
研究结果一致。
作物携出磷是土壤磷主要支出项。许多试验结
果表明,土壤全磷和 ()*+,-.下降与作物吸磷量和产
量关系密切。如江西余江县不施用磷肥红壤,作物
从土壤中吸收磷 # 89 : ;<&,土壤全磷减少 &!%
89 : ;<&,有效磷减少 $20 89 : ;<&,土壤全磷和有效磷
含量分别降低了 %2&4 和 $21 9 : 89[&&];江西进贤红
壤性水稻土 $# 年不施磷,耕层土壤全磷量稳定下
降,下降幅度与生物产量高低一致[&&]。本试验所选
的 $$个试验点,无论作物产量和作物累计从土壤中
吸收的磷都与土壤全磷和 ()*+,-.下降没有明确的
关系。原因可能是各试验点的自然条件和耕作方
式、作物种类、生长状况不同,根系在土体分布密度、
深度不同,携出磷所占土壤体积不同;也与起始土
壤 ()*+,-.含量、全磷动态趋势不一等有关。在同一
试验点可能分析出它们之间的关系,但在差别大的
条件下,很难确定出这些点之间的统一关系。另外,
土壤本身是个巨大的磷库,$%年作物从其中吸收的
磷素很少。假定植物吸收的磷素全部来自表层,携
出磷占土壤全磷的 ’203!$#2’3;如假定来自 %—
1% =< 土层,则携出磷仅占土壤全磷的 $2&3!
12/3;越深比例越小。由于这一原因,植物吸收引
起土壤磷下降的比例在土壤磷的分析误差之内,很
难分析出它们之间确定的关系。
()*+,-.是植物易吸收态磷,数量小,易变化,影
响因素复杂,虽然下降数量难与全磷相比,而下降率
比全磷高几倍。国内外众多试验表明,不施磷肥,土
壤 ()*+,-. 在栽培作物过程中不断降低[$$"&1],植物
吸收是主要影响因素[$/],随试验时间延长,()*+,-.
占全磷的比例逐年下降。国家化肥网长期监测结果
表明,不施肥土壤,()*+,-. 每年平均下降 $! $20
<9 : 89[$!"$4]。()*+,-.与作物携出磷显著正相关(>&
? %20$/’!!)。在本试验中,尽管各试验点土壤
()*+,-. 动态不同,有的随试验年限延长呈直线下
降,有的呈曲线下降,但是可以看出,起始土壤
1# 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $/卷
!"#$%&’含量越高,其下降幅度越大,而达到一定限
度时则几乎不再下降。这表明土壤中 !"#$%&’下降
有一定阈值,到达这个阈值,!"#$%&’维持相对稳定
状态,不再明显下降。这一阈值大约在 ( )* + ,* 左
右。产生阈值的一个重要原因是到达这一范围时,
土壤缺磷已成为植物生长的限制因素,植物生长不
良,小的生物量携取的磷极小,因而对 !"#$%&’的影
响也就不大。由于各个土壤有效磷供应能力与恢复
能力不同,到达阈值的时间不同。祁阳红壤、杨陵黄
土和郑州潮土的 !"#$%&’在很短的时间内到达这一
阈值,徐州黄潮土、长沙水稻土、南昌水稻土的
!"#$%&’在 (!- 年降到这一水平。据此估计,不施
肥时,哈尔滨黑土 ./年后就会出现 ’极缺的状况。
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