不同磷源对橡胶树幼苗生长及土壤磷素组分特征的影响

郭海超　罗雪华　王文斌　吴小平　周杰

摘 要 通过盆栽试验及Hedley土壤磷素分组法研究了海南省玄武岩发育砖红壤上施用不同磷源对橡胶树幼苗生长的影响及土壤磷素组分变化。磷肥处理分别为不施磷处理、施用昆阳磷矿粉100 mg/kg（以全P计，下同）、施用昆阳磷矿粉250 mg/kg和施用普通过磷酸钙100 mg/kg。结果表明：施用磷矿粉和普通过磷酸钙均显著增加了橡胶树幼苗干物重、株高、茎粗和吸磷总量，但高磷矿粉处理和普通过磷酸钙处理橡胶树幼苗叶片磷含量显著降低；高磷矿粉处理取得了与普通过磷酸钙相当的肥效；磷矿粉施用后，土壤树脂提取态磷（Resin-P）、碳酸氢钠提取态无机磷（NaHCO3-Pi）、氢氧化钠提取态无机磷（NaOH-Pi）、盐酸提取态磷（HCl-P）和残余态磷（Residual-P）等组分含量均显著增加，但碳酸氢钠提取态有机磷（NaHCO3-Po）和氢氧化钠提取态有机磷（NaOH-Po）不受施磷影响；干物质重和吸磷总量均与土壤Resin-P、NaHCO3-Pi和NaOH-Pi呈显著的正相关关系；磷矿粉施用11个月后，平均33.1%磷矿粉溶解在土壤中，平均43.5%的磷矿粉残留在土壤Residual-P组分中。为改善玄武岩发育砖红壤上有效磷及橡胶树磷素营养状况，应选择施用高活性磷矿粉以降低磷矿粉颗粒被大量包被的风险。

关键词 磷矿粉；橡胶树幼苗；砖红壤；Hedley磷分组

中图分类号 S153.6 文献标识码 A

Abstract The effects of different sources of phosphorus fertilizer application on rubber tree seedling growth and soil phosphorus fractions on Latosol derived from basalt were studied in a pot experiment. Hedley's sequential extraction method was used to investigate the effect of different P fertilization on the changes of the inorganic and organic P fractions. The Kunyang Phosphate Rock（KPR， as P）was added to obtain rates of 0 mg/kg soil（CK）， 100 mg/kg soil（PR100）， and 250 mg/kg soil（PR250）and superphosphate at 100 mg/kg soil（SSP100）. The results showed that the application of phosphate rock（PR）and superphosphate significantly increased the rubber tree seedling dry weight， plant height， stem diameter， and total phosphorus uptake， and leaf P concentration of the rubber tree seedling under PR250 and SSP100 treatments significantly decreased. After PR application， soil Resin-P， NaHCO3-Pi and NaOH-Pi， HCl-P and Residual-P were significantly increased， and NaHCO3-Po and NaOH-Po were stable and not affected. Plant dry weight and total phosphorus uptake were both positively correlated with soil Resin-P， NaHCO3-Pi and NaOH-Pi at 0.05 level. At the end of the experiment， it was found that 33.1% of KPR was dissolved into soils， and 43.5% of the KPR existed in the soil as the form of Residual-P under the two rates of the KPR applications. In order to improve soil P availability and P nutrition status of rubber tree on soils derived from basalt， it is highly recommended to select and use high reactive PR for direct application， which may reduce the risk of coating of PR particles by soil iron， aluminum and manganese oxide.

Key words Phosphate rock； Rubber tree seedlings； Latosol； Hedley's phosphorus sequential fraction

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.01.001

磷（P）是植物生长发育不可缺少的营养元素之一。研究发现，磷素供应充分与否在很大程度上影响橡胶树的生长发育状况和干胶产量[1]。施用磷肥是保障橡胶树速生、高产的重要措施之一，也是胶园土壤肥力改良的基础工作。有研究结果表明，在大多数热带地区酸性土壤上施用磷矿粉能够取得与水溶性磷肥相当的效果[2-3]。目前中国热带地区橡胶树等多年生經济作物施肥实践中基本以施用水溶性磷肥为主，而磷矿粉在胶园土壤上的施用并未得到相应的重视。因地制宜地在胶园土壤中应用磷矿粉，既可以节约制造水溶性磷肥所需的硫资源，又可以在一定程度上降低投入成本，进而增加农民收入，对推进矿产资源综合利用、降低水体富营养化风险、实现农业可持续发展具有重要的意义[4-5]。有关胶园磷肥目前主要集中研究水溶性磷肥在热带土壤中的转化规律及残效、水溶性磷肥不同施用方法以及不同施磷浓度对橡胶幼苗根系生长的影响[6-7]，而有关磷矿粉在胶园土壤上应用研究较少，且不够系统。

海南省胶园土壤主要由花岗岩、玄武岩、浅海沉积物、变质岩和砂质岩等几种母质发育而成，分别形成硅铝质砖红壤、铁质砖红壤、硅质砖红壤和铁铝质砖红壤[8]。笔者对磷矿粉在胶园不同母质砖红壤溶解特性的研究发现，土壤游离氧化铁含量可能是决定磷矿粉在砖红壤中最大溶解量的主要因素，磷矿粉在玄武岩发育砖红壤溶解和有效性最高[9]。磷矿粉在砖红壤上溶解特征已被揭示，但磷矿粉施用对橡胶树生长、磷矿粉施用后土壤磷素组分变化特征及在土壤中的去向和残留的研究相对较少。为此，本研究通过在玄武岩发育砖红壤进行盆栽试验，探索施用不同磷源（磷矿粉及普通过磷酸钙）对橡胶树幼苗生长的影响及土壤磷素组分的变化，为橡胶树合理施用磷肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试土壤 供试土壤为玄武岩发育的铁质砖红壤，采自海南省国营红华农场表层（0～20 cm）土壤。土壤经风干、磨碎过2 mm筛。土壤理化性质按常规方法测定[10]，具体为：pH4.18，有机质22.58 g/kg，有效磷（P）5.3 mg/kg，全磷（P）0.52 g/kg，粘粒含量59.2%。参考Hedley等[11]的方法进行土壤磷素组分分级，土壤磷素各组分含量见表1。

1.1.2 磷肥品种 供试磷矿石采自云南省昆阳磷矿（KPR），磨碎过100目筛，全磷（P）含量138.5 g/kg，2%柠檬酸提取态磷（P）含量29.1 g/kg；同时采用Phillips-PW1732 X衍射分析仪对磷矿粉进行X衍射分析，磷矿中磷灰石的分子式为Ca9.83Na0.12Mg0.05（PO4）5.50（CO3）0.50F2.20。供试水溶性磷肥为普通过磷酸钙（SSP），其有效磷（P）含量69.8 g/kg。

1.1.3 橡胶树幼苗 供试橡胶树幼苗为长势均匀的2蓬叶龄热研7-33-97组培苗，移栽前测定橡胶树幼苗的株高和茎粗作为本底值。

1.2 方法

试验设4个处理：不施磷（CK）、施KPR 100 mg/kg（PR100，以全P量计，下同）、施KPR 250 mg/kg（PR250）和施用SSP 100 mg/kg（SSP100），每处理设3次重复，随机排列。每盆用土量2.0 kg，氮肥为尿素（含N 46%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%）。K2O施用量为150 mg/kg，磷钾肥料一次性施入土壤，并与土壤充分混匀；橡胶树幼苗移栽至盆中后，定期浇去离子水，初始N施用量为150 mg/kg，橡胶苗生长过程中定期补充氮肥。其他按照常规措施进行管理。

1.3 样品采集及指标测定

橡胶苗移栽11个月后测定橡胶树幼苗株高和茎粗，将植株分为叶片、叶柄、茎和根4个部分，各部分用去离子水洗净后70 ℃烘干48 h，称重，磨碎过1 mm筛。植株各部分重量之和为干物重。植株全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，连续流动分析仪测定[12]。植株采样后，采集盆中土样，风干混匀磨碎过100目筛，按Hedley等[11]方法进行土壤磷素组分分级，其中Resin-P、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po之和为土壤中植物有效态磷含量[13]；根据Apthorp方法[14]即施磷矿粉处理Resin-P、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi和NaOH-Po这5个磷素组分之和减去对照处理中这5个磷素组分之和来估算磷矿粉溶解量。

1.4 数据分析

利用SPSS 19.0进行统计分析，多重比较（ANOVA）采用最小显著差异法（LSD），采用Pearson方法进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥处理对橡胶树幼苗生长的影响

从表2可以看出：与不施磷CK和PR100处理相比，高磷矿粉施用量处理PR250和水溶性磷肥处理SSP100橡胶树叶片含磷量显著下降；各处理间橡胶树幼苗叶柄含磷量差异不显著；SSP100处理橡胶树幼苗茎的含磷量显著低于PR100及CK处理；SSP100处理橡胶树幼苗根含磷量显著低于其他处理。

从表3可以看出，与不施磷处理相比，各施磷处理显著增加了橡胶树幼苗干物质、吸磷总量、株高增量和茎粗增量。其中PR100和PR250处理干物质重分别为SSP100处理的88%和92%，总吸磷量分别是SSP100处理的89%和96%，株高增量分别是SSP100处理的94%和103%，茎粗增量分别是SSP100处理的80%和73%。高磷矿粉施用量取得了与水溶性磷肥相当的效果。

2.2 土壤磷素组分的变化特征

由表4可知，与不施磷处理相比，磷矿粉处理后（PR100和PR250），土壤Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、HCl-P和Residual-P含量均显著增加，水溶性磷肥处理SSP100仅显著增加了土壤Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi的组分含量。各施磷处理的NaHCO3-Po、NaOH-Po有机磷组分则比较稳定，不受磷肥施用和橡胶树幼苗种植的显著影响。

与不施磷处理相比，施磷处理PR100、PR250和SSP100土壤Resin-P含量分别增加了8.76、13.43和16.12 mg/kg，土壤NaHCO3-Pi含量分别增加了9.76、14.67和22.60 mg/kg，土壤NaOH-Pi含量分别增加了18.31、41.14和51.99 mg/kg。通过计算发现，施磷处理PR100、PR250和SSP100土壤中植物有效態磷含量分别比不施磷处理增加了18.61、29.48和38.12 mg/kg，其中PR100、PR250处理相当于水溶性磷肥100 mg/kg（SSP100）施用后土壤中植物有效态磷增加量的48.82%和77.33%。磷矿粉处理PR100和PR250的HCl-P含量分别比不施磷处理增加了12.70和68.35 mg/kg，Residual-P含量分别比不施磷处理增加了45.92、102.62 mg/kg。

通过计算不同磷肥施用后土壤磷素各组分增加量占总施磷量的百分比发现，磷矿粉处理PR100和PR250施入土壤后，分别有39.20%和26.97%磷矿粉溶解在土壤中，12.70%和27.34%磷矿粉存在于盐酸提取态磷组分中，45.92%和41.05%磷矿粉存在于残余态磷组分中。磷肥处理SSP100施入土壤后，88.14%水溶性磷肥溶解在土壤中，分别有4.60%和1.46%存在于盐酸提取态磷和残余态磷组分中（图1）。

2.3 橡胶树幼苗生长与土壤磷素各组分的相关性分析

从表5可以看出，橡胶树幼苗干物重和吸磷总量与土壤Resin-P、NaHCO3-Pi和NaOH-Pi呈显著或极显著的正相关关系，而根系含磷量与土壤Resin-P、NaHCO3-Pi和NaOH-Pi呈显著或极显著的负相关关系。株高增量仅与土壤Resin-P呈显著正相关关系。

3 讨论

本研究结果发现，磷肥施用显著增加了橡胶树幼苗的生物量、株高、茎粗和总吸磷量，且高磷矿粉施用量（250 mg/kg）取得了与水溶性磷肥相当的效果。与不施磷对照和低磷矿粉施用量（100 mg/kg）相比，高磷矿粉处理和普通过磷酸钙处理后，橡胶树幼苗叶片磷素含量反而显著降低，这可能是由养分的“组织稀释”效应引起的，当土壤中养分和水分供应充足时，叶片中的养分往往会被分配用于增加植物干物重，从而引起叶片养分含量显著下降[15]。与不施磷处理相比，施用磷矿粉处理显著增加了土壤中植物有效态磷含量，磷矿粉施用量250 mg/kg情况下，土壤中植物有效态磷增加量相当于施用水溶性磷肥100 mg/kg后土壤中植物有效态磷增加量的77.33%，这也部分解释了高磷矿粉施用量情况下橡胶树幼苗的生长状况接近水溶性磷肥处理。

本研究发现施用水溶性磷肥后土壤中NaOH-Pi显著增加，即50.0%的水溶性磷转化为NaOH-Pi（图1），而NaOH-Pi是通过化学吸附紧密结合在土壤铁铝化合物表面的无机磷，其对植物的有效性较低[11，13]，这在一定程度上反映了磷由水溶态向难溶性铁铝化合物结合态的转化。

与不施磷和水溶性磷肥处理相比，施磷矿粉后土壤HCl-P和残余态磷含量显著增加，HCl-P通常被认为是钙结合态磷[13]，HCl-P的显著增加可能是由于施入土壤的部分未溶解磷矿粉所引起。残余态磷素组分通常指无法被树脂、碳酸氢钠、氢氧化钠和盐酸等提取剂浸提的比较稳定的磷组分，主要含土壤铁、铝氧化物包被态磷、其他矿物包被的钙结合态磷和不可提取态有机磷组分[16]。本研究磷矿粉施用后残余态磷显著增加，两个磷矿粉处理后平均有43.5%磷矿粉存在于残余态磷组分中。而同样施用KPR，在水稻土种植黑麦草后，KPR施用并未显著增加残余态磷素组分[17]。在强固磷酸性火山灰土辐射松种植园中施用摩洛哥磷矿粉2 a后，Rivaie等[18]也发现施用磷矿粉不会对土壤残余态磷素组分产生影响。本研究中残余态磷素组分的显著增加可能来源于磷矿粉颗粒被土壤中铁、铝等氧化物包被，变得难以被提取剂浸提而残留在土壤残余态磷组分中。玄武岩发育的砖红壤经热带地区强度富铁铝化与高度生物富集的成土过程，土壤游离氧化铁含量较高[19]，而有研究发现，在水分变化的情况下，土壤氧化-还原作用交替出现，铁、锰氧化物易在细小的土壤颗粒和矿物表面形成胶膜[20-21]。磷矿粉施入土壤后，磷矿粉溶解释放的磷以及未溶解的磷矿粉均可为植物生长提供有效磷[22]，但若磷矿粉颗粒被土壤铁、铝、锰氧化物胶膜所包被、闭蓄而转化为土壤残余态磷将很难被植物再次利用，除非改旱地为水田[3]。另外，与可直接施用的商用级别磷矿粉相比[23]，本研究中所用磷矿粉活性相对较低，磷矿粉较低的活性及其自身缓慢释放磷特性可能会加剧磷矿粉被玄武岩发育砖红壤中铁、铝、锰化合物大量包被，从而影响磷矿粉的后效。

4 结论

本研究发现磷矿粉施用显著增加了橡胶树幼苗的干重、株高、茎粗和总吸磷量，磷矿粉施用量250 mg/kg处理取得了与水溶性磷肥相当的效果。磷矿粉施用后显著提高了土壤中植物有效态磷水平，且磷矿粉施用量越大，土壤中植物有效态磷水平增加越大。磷矿粉施用后平均33.1%溶解在土壤中，但同时发现平均43.5%的磷矿粉存在于土壤残余态磷组分中。为改善玄武岩发育砖红壤上有效磷状况，应优先选择施用高活性的磷矿粉或施用水溶性磷肥，以减小磷矿粉颗粒被大量包被的风险。

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责任编辑：赵军明