全 文 ：书长期不同施肥模式下稻田土壤磷
吸附与解吸的动态研究
赵庆雷１，吴修１，袁守江１，王凯荣２，高洁１，陈峰１，
张士永１，孙公臣１，谢小立３，马加清１
（１．山东省水稻研究所 山东省水稻工程技术研究中心，山东 济南２５０１００；２．青岛农业大学农业生态与环境健康研究所，
山东 青岛２６６１０９；３．中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙４１０１２５）
摘要：为了探讨土壤对磷素的固定与释放过程，研究了长期不同施肥模式下红壤稻田０～２０ｃｍ和２０～４０ｃｍ土壤
对磷的吸附和解吸动态。结果表明，０～２０ｃｍ土壤对磷的吸附量培养前期快速增大、后期趋于稳定，２０～４０ｃｍ土
壤对磷的吸附量呈培养前期快速增大、后期缓慢增大的态势。长期有机物循环配施化肥显著降低了０～２０ｃｍ土
壤磷吸附量，与单施化肥相比，其对土壤磷的吸附量降低幅度达２０．１％；无肥基础上的有机物循环利用效果次之，
单施化肥无明显效果。各施肥模式对２０～４０ｃｍ土壤磷的吸附特性影响较小。土壤对磷的解吸量主要集中在前
几次浸提，且随浸提次数的增多而减小。长期有机物循环利用促进了０～２０ｃｍ土壤磷素的解吸，有机物循环利用
配施化肥效果更佳，其对土壤磷的累积解吸率较单施化肥提高幅度达７２．２％；单施化肥在一定程度上抑制了土壤
对磷的解吸。长期有机物循环利用对２０～４０ｃｍ土壤磷的解吸特性影响不大。０～２０ｃｍ土壤对磷的解吸量和累
积解吸率均低于２０～４０ｃｍ土壤。化肥基础上的有机物循环利用促进了土壤中磷素的活化，改善了磷素肥力水
平。
关键词：长期试验；红壤性水稻土；磷吸附和解吸；动态研究
中图分类号：Ｓ１５８．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１４）０１０１１３１０
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０１１４
磷是土壤肥力的重要组成因子，是作物生长发育不可缺少的大量营养元素［１］。我国土壤普遍缺磷［２］，主要原
因是土壤对磷素有强烈的吸附固定作用，施入土壤中的有效磷大量转化为难以被作物利用的形态，在土壤中储存
起来［３］。磷肥的当季利用率一般只有１０％～２５％［４］。我国自５０年代使用化学磷肥以来，储存积累在土壤中的
难溶性磷高达６０００万ｔ［５］，成为一巨大的有待开发的可利用资源。如何降低土壤对磷的吸附固定作用，提高磷素
的有效性一直是科研人员关心的课题。
相关学者从不同角度对土壤中磷素的活化效应展开研究，结果表明，有机质是影响土壤磷素活化的主要因素
之一［６７］。有机质中的腐殖酸和有机酸对土壤磷素有一定的活化作用［８１１］，而且腐殖酸可以提高磷肥的稳定性和
有效性［１２］；夏海勇和王凯荣［１３］研究认为，土壤中有机质含量与土壤对磷的活化效应呈二次抛物线关系，即随着
有机质含量的提高，土壤对磷的解吸能力先降低后增强。而近年来研究表明，土壤磷酸酶的活性、土壤温度、土地
利用方式和耕作种植方式等也都会影响到土壤中磷素的活化。有研究表明［１４１５］，磷利用效率高的作物品种和丘
陵区表层土壤生物节皮之所以能够活化土壤中的磷素，与土壤中磷酸酶活性的提高关系密切；孙桂芳［１６］研究显
示，土壤温度影响到土壤中磷素的有效性，且影响效果与土壤溶液中磷浓度关系密切：在一定温度范围内，不施磷
土壤磷的有效性随温度升高而提高，施磷土壤磷的有效性则随温度升高而降低；有研究显示［１７］，保护性耕作可明
显改善土壤供磷特性，且使土壤磷在０～５ｃｍ土层表聚化；谢昭良等［１８］研究表明，种植燕麦（犃狏犲狀犪狊犪狋犻狏犪）可提
第２３卷 第１期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１１３－１２２
２０１４年２月
收稿日期：２０１３０３２９；改回日期：２０１３０７１０
基金项目：国家自然科学基金项目（３１０００６９６），中国科学院知识创新工程重要方向项目（ＫＺＣＸ３ＳＷ４４１），国家“９７３”项目（２００５ＣＢ１２１１０６），国
家科技支撑计划专题（２００７ＢＡＤ８７Ｂ０５１１），山东省农业重大应用技术创新课题和山东省农业良种工程农业生物资源创新利用资助。
作者简介：赵庆雷（１９８２），男，山东东阿人，助理研究员，硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｑｌｏｋ＿１９３＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｋｒｗａｎｇ１＠１６３．ｃｏｍ，ｍａｊｉａｑｉｎｇ１９６１＠１２６．ｃｏｍ
高土壤中酶的活性，改善冬闲田土壤供磷状况；与退耕草地相比，长期农业耕作可显著提高土壤无机磷含量，但使
土壤有机磷含量显著降低，且农田土壤磷组分间的转化主要发生在耕层［１９］；王蕙等［２０］研究显示，长期封育的沙
质草地可显著改善土壤供磷状况，且养分含量沿上坡到下坡呈增加趋势。
土壤对磷的固定与释放是一个长期的过程，已有的研究多为培养１８～４８ｈ后一次性测定［１３，２１２７］，对添加有
机物料后土壤与磷素间的固定与释放过程的研究有待深入。本研究基于２０年的长期定位试验，采用连续振荡培
养法，旨在模拟磷肥施入稻田后土壤对磷素的固定与释放过程，探讨长期添加有机物料对土壤中磷素的活化机
理，以期为优化红壤稻田施肥模式，提高磷肥利用率提供参考。
１ 材料与方法
１．１ 田间试验设计
田间定位试验设在中国科学院桃源农业生态试验站，为第四纪红土发育的水稻土。定位试验始于１９９０年，
设１０种施肥模式，３次重复，随机区组排列，小区面积为４．１ｍ×８．１ｍ。本研究选取其中的４个处理进行土壤
磷吸附和解吸特性测定，分别为：Ⅰ 无肥对照（ＣＫ）；Ⅱ 无肥基础上的有机物循环利用（Ｃ）；Ⅲ 氮、磷、钾化肥配施
（ＮＰＫ）；Ⅳ 氮、磷、钾化肥基础上的有机物循环利用（ＮＰＫ＋Ｃ）。试验中的“有机物循环利用”（处理Ⅱ和Ⅳ）是指
该小区早、晚稻秸秆全量还田，收获稻谷的８０％（１９９５年后改为５０％）及全部空秕谷作饲料喂猪，猪粪尿还田原
小区，冬种紫云英（犃狊狋狉犪犵犪犾狌狊狊犻狀犻犮狌狊）还田。无“循环”处理（处理Ⅰ和Ⅲ）稻田冬季无绿肥，板田越冬。供试化肥
为尿素、普通过磷酸钙和氯化钾。１９９０－１９９６年，氮肥施用量为２６８．３ｋｇＮ／ｈｍ２；磷肥为５２．４ｋｇＰ／ｈｍ２；钾肥
为１３７．０ｋｇＫ／ｈｍ２。１９９３－１９９６年，试验田水稻产量出现了逐年降低的趋势，分析为氮、钾养分失调。故从
１９９７年开始，调减化肥氮用量为１８２．３ｋｇＮ／ｈｍ２，磷肥施用量不变；钾肥用量增至１９７．２ｋｇＫ／ｈｍ２。１９９０－
２０１０年各处理年均养分投入量见表１。
表１ １９９０－２０１０年年均养分输入量
犜犪犫犾犲１ 犃狏犲狉犪犵犲犪狀狀狌犪犾狀狌狋狉犻犲狀狋犻狀狆狌狋犳狉狅犿犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅狌狉犮犲狊犱狌狉犻狀犵１９９０－２０１０ ｋｇ／ｈｍ２
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
猪粪Ｐｉｇｍａｎｕｒｅ
Ｎ Ｐ Ｋ
化肥Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
Ｎ Ｐ Ｋ
总量Ｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔ
Ｎ Ｐ Ｋ
ＣＫ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０
Ｃ ２４．３ １１．６ ８．４ ０ ０ ０ ２４．３ １１．６ ８．４
ＮＰＫ ０ ０ ０ ２１１．０ ５２．４ １７７．１ ２１１．０ ５２．４ １７７．１
ＮＰＫ＋Ｃ ３６．２ １７．０ １３．６ ２１１．０ ５２．４ １７７．１ ２４７．２ ６９．４ １９０．７
注：绿肥固Ｎ量未估算在内。
Ｎｏｔｅ：ＡｍｏｕｎｔｏｆＮｆｉｘａｔｉｏｎｂｙｇｒｅｅｎｍａｎｕｒｅｉｓｎｏｔｅｓｔｉｍａｔｅｄ．
１．２ 土壤磷吸附与解吸特性测定
１．２．１ 土壤采集与制备 于２０１１年４月在各处理区分别采集０～２０ｃｍ（耕层）和２０～４０ｃｍ（亚耕层）２个土层
的土壤样品。土样经自然风干后碾粹过２ｍｍ 筛，分析相关的肥力特性（表２），测定方法参见《土壤农化分
析》［２８］。
１．２．２ 土壤磷吸附培养与解吸［２２］ ４个处理分别称取质量为２．５ｇ的７份土样，放入１００ｍＬ离心管中，分别加
入５０ｍＬ含磷量为０，５，１０，２０，４０，６０和１００ｍｇ／Ｌ的０．０１ｍｏｌ／ＬＣａＣｌ２ 背景溶液，同时加入３滴甲苯以抑制微
生物活动，盖紧离心管，使土壤与溶液充分混合后，置于（２５±１）℃恒温摇床中，以１５０ｒ／ｍｉｎ的速度振荡培养。
到每一设定的反应时间 （１，２，８，１５ｄ）时取出离心管，以４０００ｒ／ｍｉｎ的速度离心１０ｍｉｎ，吸取１．００ｍＬ上清液，
以钼锑抗比色法测定磷含量［２８］。盖紧离心管并上下振荡，待土壤与溶液充分混合后放入摇床继续培养，直至培
养结束。
选取起始培养液磷浓度分别为４０，６０，１００ｍｇ／Ｌ的处理，吸附试验结束后倾出上清液，向残渣土壤中加入
４１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
０．０１ｍｏｌ／Ｌ的ＣａＣｌ２ 背景溶液５０ｍＬ，待溶液与土壤充分混合后，置于（２５±１）℃恒温摇床中，以１５０ｒ／ｍｉｎ的速
度振荡培养。每隔２４ｈ取出离心管，测定浸提液中磷含量，方法同吸附试验。然后再倒掉上清液，重新加入５０
ｍＬ０．０１ｍｏｌ／Ｌ的ＣａＣｌ２ 溶液，连续浸提测定１６次，计算土壤磷的解吸量和累积解吸率。
表２ 不同施肥处理土壤肥力性状
犜犪犫犾犲２ 犛狅犻犾犳犲狉狋犻犾犻狋狔犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
项目
Ｉｔｅｍ
土层深度
Ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ
（ｃｍ）
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
ｐＨ 有机质
Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ
（ｇ／ｋｇ）
全Ｎ
ＴｏｔａｌＮ
（ｇ／ｋｇ）
全Ｐ
ＴｏｔａｌＰ
（ｇ／ｋｇ）
有效Ｐ
ＯｌｓｅｎＰ
（ｍｇ／ｋｇ）
阳离子交换量
Ｃａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅ
ｃａｐａｃｉｔｙ（ｃｍｏｌ／ｋｇ）
本底值Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ０～２０ － ５．３８ ２４．３ １．７８ ０．５５ ８．７０ ９．０４
２０～４０ － ５．８６ １６．７ １．１４ ０．３６ ３．７０ ８．３７
２０１１年４月
Ａｐｒｉｌ２０１１
０～２０ ＣＫ ５．０７ａ ２８．２ｃ １．７３ｂ ０．４７ｄ ５．７ｃ ９．１ｃ
Ｃ ４．９１ａ ４０．４ａ ２．２５ａ ０．５１ｃｄ ９．０ｂｃ ９．９ａｂ
ＮＰＫ ４．９７ａ ３２．６ｂｃ １．９０ｂ ０．６２ｂ １１．９ｂ ９．４ｂｃ
ＮＰＫ＋Ｃ ４．９４ａ ４４．６ａ ２．４０ａ ０．７４ａ ２２．０ａ １０．５ａ
２０～４０ ＣＫ ５．４４ａ ２０．２７ａ １．３１ａ ０．４８ａ ５．１４ｂ ８．５５ａ
Ｃ ５．１５ａ ２２．７８ａ １．４３ａ ０．５１ａ ６．９８ａｂ ８．９９ａ
ＮＰＫ ５．４３ａ １９．３３ａ １．２７ａ ０．４９ａ ５．７８ｂ ８．５３ａ
ＮＰＫ＋Ｃ ５．２４ａ １９．６１ａ １．４７ａ ０．５８ａ ９．７４ａ ８．６５ａ
注：同一列同一土层不同字母表示在０．０５水平上差异显著，下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｆｒｏｍｔｈｅｓａｍｅｓｏｉｌｌａｙｅｒｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔ５％ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
１．３ 数据处理
土壤磷吸附量是指培养至设定时间后，以培养前加入的磷量减去上清液中及样品测定所消耗的磷量。土壤
对磷的解吸量是指培养至设定时间后，从残渣土壤中浸提出来的磷量。土壤对磷的累积解吸率是指相应浸提次
数的解吸磷量的累加值占吸附试验结束时土壤吸附磷量的百分比。
所有数据经Ｅｘｃｅｌ２００３软件处理后，用ＳＰＳＳ１１．５进行统计分析。
２ 结果与分析
２．１ 土壤磷吸附量随培养时间的变化动态
２．１．１ ０～２０ｃｍ土壤磷的吸附量 由图１可以发现，各起始培养液磷浓度下，各处理土壤对磷的吸附量在前２
ｄ的培养时间增长较快，培养２ｄ后增长速度放缓，最终趋于稳定。各处理土壤磷吸附量随起始培养液磷浓度的
增大而增大。处理Ｃ与ＣＫ在起始培养液磷浓度为５和１０ｍｇ／Ｌ时，各培养时间段均差异不大，在起始培养液
磷浓度为２０，４０，６０和１００ｍｇ／Ｌ，培养至１５ｄ时，前者土壤磷吸附量比后者分别减小６．１％，１１．１％，１３．９％和
１９．７％。处理ＮＰＫ＋Ｃ与ＮＰＫ在各起始培养液磷浓度下，培养至８和１５ｄ时均呈显著差异，各起始培养液磷浓
度下，前者土壤磷吸附量培养至１５ｄ与后者相比分别减小４．７％，９．５％，１１．９％，１４．４％，１３．５％和２０．１％。
处理ＮＰＫ与ＣＫ相比，土壤磷吸附量在起始培养液磷浓度较低时差异不显著，起始培养液磷浓度较高时
（４０，６０和１００ｍｇ／Ｌ），前者土壤磷吸附量分别比后者减小７．７％，８．８％和１１．０％。
以上结果表明，耕层土壤对磷的吸附量在培养初始的２ｄ内增长较快，随后逐渐放缓至趋于稳定。有机物循
环利用和氮、磷、钾化肥配施基础上的有机物循环利用均可显著减小耕层土壤对磷的吸附量，而后者效果更好。
与无肥处理相比，长期氮、磷、钾化肥配施可在一定程度上减小耕层土壤对磷素的吸附量。
２．１．２ ２０～４０ｃｍ土壤磷的吸附量 图２为亚耕层土壤磷吸附量随培养时间的变化动态。由图２可知，与耕层
土壤类似，亚耕层土壤对磷的吸附量在前２ｄ增长较快，随后增长速度放缓，在起始培养液磷浓度小于１０ｍｇ／Ｌ
５１１第２３卷第１期 草业学报２０１４年
图１ ０～２０犮犿土壤磷吸附量随培养时间的变化动态
犉犻犵．１ 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳０－２０犮犿狊狅犻犾犘犪犱狊狅狉狆狋犻狅狀犮犪狆犪犮犻狋狔狑犻狋犺犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀狋犻犿犲
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ表示起始培养液磷浓度分别为５，１０，２０，４０，６０和１００ｍｇ／Ｌ，下同。Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，ＦａｎｄＧｓｔａｎｄｆｏｒｉｎｉｔｉａｌＰｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｉｎｃｕ
ｂａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎａｒｅ５，１０，２０，４０，６０ａｎｄ１００ｍｇ／Ｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
时趋于稳定，土壤磷吸附量随起始培养液磷浓度的提高而增大。处理Ｃ与ＣＫ对土壤磷的吸附量在各起始培养
液磷浓度下差异均不显著。处理ＮＰＫ＋Ｃ与ＮＰＫ仅在起始培养液磷浓度为６０和１００ｍｇ／Ｌ、培养至一定时间
段时才呈显著差异。
以上结果表明，与耕层土壤类似，亚耕层土壤对磷的吸附量培养前２ｄ快速增长，随后增长速度放缓。长期
施肥对亚耕层土壤磷吸附量的影响明显低于耕层土壤。各施肥处理仅ＮＰＫ＋Ｃ与ＮＰＫ在起始培养液磷浓度为
６０和１００ｍｇ／Ｌ时才呈现出一定差异。
２．２ 土壤磷解吸量随培养时间的变化动态
２．２．１ ０～２０ｃｍ土壤磷解吸量 图３为耕层土壤磷解吸量随浸提次数的变化动态。由图中可以发现，土壤对
磷的解吸量随浸提次数的增多先快速减小后缓慢减小。起始培养液磷浓度越大，土壤对磷的解吸量越大。３个
起始培养液磷浓度均表现为：前３次浸提，解吸量较大的是处理ＮＰＫ＋Ｃ和处理Ｃ，其次为处理ＣＫ，处理ＮＰＫ
解吸量最小。首次浸提后，起始培养液磷浓度为４０，６０和１００ｍｇ／Ｌ时，处理Ｃ土壤磷解吸量分别比处理ＣＫ提
高３８．４％，９８．２％和２５．６％，处理ＮＰＫ＋Ｃ土壤磷解吸量分别比处理ＮＰＫ提高７９．３％，９９．９％和７４．４％。从
６１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
图２ ２０～４０犮犿土壤磷吸附量随培养时间的变化动态
犉犻犵．２ 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳２０－４０犮犿狊狅犻犾犘犪犱狊狅狉狆狋犻狅狀犮犪狆犪犮犻狋狔狑犻狋犺犻狀犮狌犫犪狋犻狅狀狋犻犿犲
第４次浸提开始，各处理土壤对磷的解吸量差异不明显，且随浸提次数的增多而逐渐减小，但第６次浸提时，土壤
对磷解吸量较前１次浸提稍有增加。
这说明，有机物循环利用（处理ＮＰＫ＋Ｃ和Ｃ）可明显提高耕层土壤对磷的解吸量，以ＮＰＫ化肥基础上的有
机物循环利用效果更好。长期氮、磷、钾化肥配施无助于土壤中磷素的解吸。
２．２．２ ２０～４０ｃｍ土壤磷解吸量 由图４可知，亚耕层土壤磷解吸量随浸提次数的变化动态与耕层土壤类似，
解吸量随浸提次数的增多先快速减小后缓慢减小。与耕层土壤不同的是，各施肥模式对该层土壤磷解吸量影响
较小：只有处理ＮＰＫ＋Ｃ在首次浸提时与其余处理有一定差异，其余３个处理间无明显差异。同一处理，亚耕层
土壤对磷的解吸量均高于耕层土壤。
２．３ 土壤磷累积解吸率随培养时间的变化动态
２．３．１ ０～２０ｃｍ土壤磷累积解吸率 由图５可以发现，耕层土壤对磷的累积解吸率随浸提次数的增多而逐渐
增大，最终趋于稳定。各施肥处理累积解吸率在３个起始培养液磷浓度下均呈明显差异：处理ＮＰＫ＋Ｃ最大，其
次为处理Ｃ，处理ＣＫ和ＮＰＫ累积解吸率最小。起始培养液磷浓度为４０，６０和１００ｍｇ／Ｌ时，处理Ｃ累积解吸
率在培养结束时分别比处理ＣＫ提高１０．０％，４９．３％和２２．０％，处理 ＮＰＫ＋Ｃ分别比处理ＮＰＫ提高７２．２％，
７１１第２３卷第１期 草业学报２０１４年
５７．１％和５０．６％。说明长期有机物循环利用（ＮＰＫ＋Ｃ和Ｃ）可明显提高耕层土壤磷的累积解吸率，氮、磷、钾化
肥配施基础上的有机物循环利用效果更好。
２．３．２ ２０～４０ｃｍ土壤磷累积解吸率 由图６可知，随着浸提次数的增多，２０～４０ｃｍ土壤磷累积解吸率逐渐
增大，最终趋于稳定，这与耕层土壤是一致的。不同的是，随浸提次数的增多，各施肥处理土壤磷累积解吸率仅处
理ＮＰＫ＋Ｃ与其他处理存在一定差异。同一处理，亚耕层土壤对磷的累积解吸率均高于耕层土壤。这说明长期
施肥对亚耕层土壤磷的累积解吸率影响有限，仅氮、磷、钾化肥基础上的有机物循环利用对提高该层土壤磷累积
解吸率有一定效果。
图３ ０～２０犮犿土壤磷解吸量随浸提次数的变化动态
犉犻犵．３ 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳０－２０犮犿狊狅犻犾犘犱犲狊狅狉狆狋犻狅狀
犮犪狆犪犮犻狋狔狑犻狋犺犾犲犪犮犺犻狀犵狋犻犿犲
图４ ２０～４０犮犿土壤磷解吸量随浸提次数的变化动态
犉犻犵．４ 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳２０－４０犮犿狊狅犻犾犘犱犲狊狅狉狆狋犻狅狀
犮犪狆犪犮犻狋狔狑犻狋犺犾犲犪犮犺犻狀犵狋犻犿犲
３ 讨论
３．１ 长期施肥条件下土壤磷吸附特性随培养时间的变化动态
有人研究认为，土壤中的磷总是处于吸附和解吸的动态平衡中，以维持植物对磷素的需求［２９］。土壤中吸附
磷的区域共有３个，其中吸附Ⅰ区和Ⅱ区主要是以共价键结合的化学吸附为主，吸附Ⅲ区主要以物理吸附为
８１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
主［２９］。本研究结果显示，耕层土壤各施肥模式对土壤磷的吸附量均呈现随培养时间先增大后稳定的态势，亚耕
层土壤对磷的吸附量在起始培养液磷浓度足够大时随培养时间呈一直增大的态势。这可能是由于耕层土壤含磷
量相对较高，随着培养时间的延长，部分物理吸附态磷从土壤固相表面溶解释放出来，最后处于吸附与解吸的动
态平衡中，亚耕层土壤由于含磷量较低，对土壤磷的吸附容量较大，在起始培养液磷浓度较高时，对土壤磷的吸附
量在有限的培养时间内一直增大（图２）。
图５ ０～２０犮犿土壤对磷累积解吸率随浸提次数的变化动态
犉犻犵．５ 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳０－２０犮犿狊狅犻犾犘犮狌犿狌犾犪狋犻狏犲
犱犲狊狅狉狆狋犻狅狀狉犪狋犲狑犻狋犺犾犲犪犮犺犻狀犵狋犻犿犲
图６ ２０～４０犮犿土壤对磷累积解吸率随培养时间的变化动态
犉犻犵．６ 犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳２０－４０犮犿狊狅犻犾犘犮狌犿狌犾犪狋犻狏犲
犱犲狊狅狉狆狋犻狅狀狉犪狋犲狑犻狋犺犾犲犪犮犺犻狀犵狋犻犿犲
夏海勇和王凯荣［１３］研究认为，土壤对磷的吸附与解吸特性与有机碳含量间呈二次抛物线关系，抛物线拐点
之前，随有机质含量的提高，磷的吸附能力增强；拐点之后，吸附能力降低。本研究结果显示，部分处理耕层土壤
对磷的吸附量高于亚耕层土壤。这可能是土壤中磷素与有机质共同作用的结果：耕层土壤有机质较亚耕层土壤
含量高，部分处理有机质含量处于拐点之前［１３］，促进了土壤对磷的吸附，同时，有机质含量的提高，加快了土壤对
磷素的吸附进程，缩短了达到吸附平衡的时间。
张海涛等［２２］通过盆栽试验，研究了磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附和解吸特性的影响，结果表明，施
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用有机肥可使低磷和较高磷土壤易解吸磷量显著增加，而极高磷土壤易解吸磷量则明显降低，也就意味着低磷和
较高磷土壤对磷的吸附量低，高磷土壤吸附量高。本试验中的有机物循环利用（Ｃ）和ＮＰＫ化肥基础上的有机物
循环处理（ＮＰＫ＋Ｃ）属于较低和中等磷水平，结果显示，这２个处理明显减小了土壤对磷的吸附量，这与张海涛
等［２２］的研究结果是一致的。这说明，有机质对土壤中的磷素能起到很好的缓冲效果：高磷环境中主要增加了土
壤磷的吸附位点，相应增加了土壤磷的吸附能力［２２，３０］，低磷环境中主要增加了土壤中可溶性磷的含量，促进了土
壤中磷素的解吸［２２，３１］，能较好地满足作物对磷素的需求。
本研究结果显示，与无肥处理相比，长期ＮＰＫ化肥配施降低了耕层土壤对磷素的吸附量（图１）。这是因为
长期ＮＰＫ化肥配施处理促进了土壤中磷素的积累，提高了耕层土壤中有效磷和全磷含量，而有效磷含量是影响
土壤磷吸附特性的重要因子［３２］。Ｓｉｄｄｉｑｕｅ和Ｒｏｂｉｎｓｏｎ［３１］和郭胜利等［３３］研究表明，磷肥的施用使土壤最大吸磷
量呈降低趋势，这是由于土壤磷水平增加导致土壤磷吸附饱和度增加，从而导致土壤对磷的固定率降低［２２］。本
试验中循环处理土壤吸附性能的改变可能是土壤磷水平与有机质等其他因素共同作用的结果。
３．２ 长期施肥条件下土壤磷解吸特性随培养时间的变化动态
有研究认为［２９］，与吸附过程对应，解吸过程也分为３个阶段：最初为快速解吸，紧接着为中速解吸，最后为慢
速解吸。本研究结果表明，土壤对磷的解吸量主要集中在前几次，并随浸提次数的增多逐渐减小，这与李寿田
等［３４］的研究结果是一致的。这是由于在剧烈振荡的土壤悬浮液中，水溶态磷和物理吸附态磷之间达到平衡的速
度非常快［３４３５］，而从难溶态磷向物理吸附态磷的转变速度则相对缓慢，属中速解吸，这个转变过程的机理可能是
磷由键能较低的共价键结合的表面位点向物理吸附态磷的释放过程［３４］。本研究结果还表明（图３和图４），第６
次浸提磷量较第５次稍有增加，这可能是因为这２次浸提为中速解吸向慢速解吸的过渡带，从第６次浸提开始，
土壤对磷的解吸过程为以高能键结合的牢固吸持的磷向土壤溶液的缓慢释放过程［２４］。
本研究结果显示，长期有机物循环利用与化肥配施明显提高了耕层土壤对磷的解吸量和累积解吸率，这主要
得益于该处理明显提高了耕层土壤中有机质、有效磷和全磷含量［３６］。土壤有机质，特别是胡敏酸类腐殖质具有
明显的凝胶特性，能有效降低土壤矿物胶体对磷的物理化学吸附潜能［３７］，使得吸附在土壤表面的磷更容易被解
吸回到土壤溶液之中［３８］。耕层土壤与亚耕层土壤相比，后者对磷的解吸量和累积解吸率均高于前者，这与王道
涵等［３９］的研究结果是一致的，这可能是由于耕层土壤处于好氧状态，铁、铝呈非定性的氧化态形式，与亚耕层土
壤相比吸附能力强，能与磷形成难溶的复合物，解吸能力相对较弱［４０］，影响机理还有待于进一步研究。
４ 结论
长期不同施肥模式下，耕层和亚耕层土壤对磷的吸附量均呈现出培养前期快速增长的态势；培养后期，前者
对磷的吸附量逐渐趋于平稳，后者对磷的吸附量在培养液中磷浓度足够高时呈缓慢增长态势。化肥基础上的有
机物循环利用明显降低了耕层土壤对磷的吸附特性，其对耕层土壤磷吸附量降低幅度达２０．１％；长期有机物循
环利用对亚耕层土壤磷的吸附特性影响较小。
耕层和亚耕层土壤对磷素呈现出相同的解吸动态：解吸量主要集中在前几次浸提，且随浸提次数的增多逐渐
减小，累积解吸率随浸提次数的增多逐渐增大，最终趋于稳定。化肥基础上的有机物循环利用明显提高了耕层土
壤磷的解吸特性，其对耕层土壤磷的累积解吸率提高幅度达７２．２％；长期有机物循环利用对亚耕层土壤磷的解
吸特性影响较小。耕层土壤对磷的解吸量和累积解吸率均低于亚耕层土壤。
化肥基础上的有机物循环利用的施肥模式，明显提高了耕层土壤有机质含量，促进了耕层土壤中磷素的活
化，改善了土壤磷库的供磷能力。且该施肥模式避免了农村秸秆的污染和浪费，有利于生态环境的改善。
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犃狊狋狌犱狔狅狀狋犺犲犱狔狀犪犿犻犮狊狅犳狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犪犱狊狅狉狆狋犻狅狀犪狀犱犱犲狊狅狉狆狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊
狅犳狆犪犱犱狔狊狅犻犾狑犻狋犺犾狅狀犵狋犲狉犿犳犲狉狋犻犾犻狕犪狋犻狅狀
ＺＨＡＯＱｉｎｇｌｅｉ１，ＷＵＸｉｕ１，ＹＵＡＮＳｈｏｕｊｉａｎｇ１，ＷＡＮＧＫａｉｒｏｎｇ２，ＧＡＯＪｉｅ１，ＣＨＥＮＦｅｎｇ１，
ＺＨＡＮＧＳｈｉｙｏｎｇ１，ＳＵＮＧｏｎｇｃｈｅｎ１，ＸＩＥＸｉａｏｌｉ３，ＭＡＪｉａｑｉｎｇ１
（１．ＳｈａｎｄｏｎｇＲｉｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ／ＳｈａｎｄｏｎｇＲｉｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｊｉｎａｎ
２５０１００，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＥｃｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＨｅａｌｔｈ，Ｑｉｎｇｄａｏ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１０９，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２５，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｌｏｎｇｔｅｒｍｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅ０－２０ｃｍａｎｄ２０－４０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｏｆａｒｅｄｄｉｓｈｐａｄｄｙｒｉｃｅｆｉｅｌｄｕｓｉｎｇｆｉｅｌｄｓａｍ
ｐｌｉｎｇｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｉｎｄｏｏｒｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ．Ｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｔｈｅ０－２０ｃｍａｎｄ２０－４０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｓｓｈｏｗｅｄｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｗｉｔｈｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｔｉｍｅｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｓｏｆ
ｌｏｎｇｔｅｒｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｔ０－２０ｃｍｉｎｃｒｅａｓｅｄｒａｐｉｄｌｙｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅａｎｄ
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ａｔｔｈｅ０－２０ｃｍｌａｙｅｒｆｏｌｏｗｅｄｂｙｏｒｇａｎｉｃｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｃｙｃｌｉｎｇａｌｏｎｅ，ａｎｄｂｙｔｈｅＮＰＫｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｌｏｎｅ
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ｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｔｔｈｅ２０－４０ｃｍｄｅｐｔｈｗｅｒｅｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｗａｓｍａｉｎｌｙ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｆｅｗｔｉｍｅｓｏｆｄｉｇｅｓｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｄｉｇｅｓｔｉｏｎｔｉｍｅｓ．Ｌｏｎｇｔｅｒｍ
ｏｒｇａｎｉｃｎｕｔｒｉｅｎｔｃｙｃｌｉｃｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｍｏｔｅｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅ０－２０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
ｏｒｇａｎｉｃｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｃｙｃｌｉｎｇｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｂｅｔｔｅｒｓｉｎｃｅｔｈｅｙｅｎｈａｎｃｅｄｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｓｂｙ７２．２％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＮＰＫｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．ＮＰＫｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎ
ｈｉｂｉｔｅｄｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ．Ｌｏｎｇｔｅｒｍｏｒｇａｎｉｃｎｕｔｒｉｅｎｔｃｙｃｌｉｃｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｈａｄｎｏｏｂｖｉ
ｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｎｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｔｔｈｅ２０－４０ｃｍｄｅｐｔｈ．Ｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｃａ
ｐａｃｉｔｙａｎｄｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｓｗｅｒｅａｌｌｏｗｅｒａｔ０－２０ｃｍｔｈａｎａｔ２０－４０ｃｍｄｅｐｔｈ．Ｏｒｇａｎｉｃｎｕｔｒｉｅｎｔ
ｒｅｃｙｃｌｉｎｇｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｍｏｔｅｄｓｏｉｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｃｔｉｖａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
ｆｅｒｔｉｌｉｔｙｌｅｖｅｌｓ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｌｏｎｇｔｅｒｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｒｅｄｄｉｓｈｐａｄｄｙｓｏｉｌ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｓｔｕｄｙ
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