土壤磷素形态组成变化及有效性研究

摘 要：土壤中无机磷的形态历来是人们关注的问题之一。在大部分土壤中，无机磷含量占有主导地位，是植物所需磷的主要来源。通过土壤中磷的化学形态、磷化合物的性质可判断其土壤环境行为，从而进行土壤磷素形态的分级。本文围绕土壤磷素形态的组成变化对土壤供磷状态，提高磷素的再循环利用率等提出了建议，为今后指导磷肥的合理施用提供参考。

关键词：土层；无机磷；含量；有效性

近年来，我国磷矿资源正在快速枯竭，工业上大量磷肥的生产、农业上过量磷肥的施用是磷矿资源枯竭的重要原因。由于土壤中长期大量磷肥的投入导致了土壤磷素水平提高，土壤土层处于富磷状态，土壤磷通过地表径流、土壤侵蚀、淋洗等途径，加速向水体迁移的速度，造成非点源性磷素污染加剧。施用磷肥的当季利用率低，有效磷的缺乏，严重限制着作物产量的提高。为了提高作物产量，满足作物生长需要，须维持土壤较高的速效磷水平，因此大量施用磷肥成为解决这些问题的主要措施之一。我国北方地区分布着大面积的石灰性土壤，尤其是黃淮海地区广泛分布的潮土，由于石灰性土壤富含石灰质，大部分施用的磷肥被固定为作物难以利用的钙磷，其在当季作物的利用率仅为10%～25%。国内外许多土壤学家、植物营养学家都曾对石灰性土壤中的磷以及肥料磷施入土壤后的动态变化做了大量研究。1989年，蒋柏藩和顾益初提出石灰性土壤无机磷分级体系，其主要特点是在分离技术上将石灰性土壤中占主导地位的磷酸钙盐按其溶解度和有效性的不同进一步分成磷酸二钙、磷酸八钙和磷灰石三种类型，同时在磷酸铁的分离技术上也做了有益的改进，为石灰性土壤中的磷素形态、转化及有效性研究开辟了新的途径。

一、不同利用方式下土壤各形态磷的空间分布特点

土壤全磷主要来自于地壳表层的风化释放以及成土过程中磷在土壤表层的生物富集和施用的肥料，它的含量可以反映土壤潜在的供磷能力和土壤磷库大小，因此了解我国土壤全磷含量情况有助于土壤磷肥管理。土壤有效磷含量是决定磷肥有无效果以及效果大小的主要因素。想要利用好磷肥，必须根据土壤有效磷的含量区别对待。在我国的多数土壤中，土壤有机磷在土壤磷素中所占的比重较大，土壤有机磷直接关系到土壤中有效磷的丰缺。它可以通过矿化作用转化为可供植物直接利用的磷。因此有必要了解土壤中全磷、速效磷、有机磷及无机磷的空间分布状况，为以后的合理施肥、促进高产提供理论依据。

由于水溶态磷进入土壤后，很容易发生化学固定或吸附固定，所以无机磷在土壤中移动性较差。相比较而言，土壤有机磷移动性要高，因此大田和温室中出现土壤耕作层无机磷积累高于有机磷以及底层土壤无机磷积累低于有机磷的现象。全磷、无机磷和速效磷各土层含量均以温室土壤最高，且表层至下层呈明显的下降趋势，原因在于当施磷量超过作物磷吸收量时，磷素在土壤中积累，温室土壤集约化程度高、施肥量大，磷素的积累更加普遍。这说明精耕细作和肥料的大量施用使速效磷通过生物和化学固定致使土壤全磷和有机磷得到大量积累。一般来说，与化肥相比，长期向土壤中施用等量的有机肥更能提高土壤中的速效磷含量。许多研究表明，向土壤中施入有机肥，在增加土壤有机质的同时，土壤速效磷含量也得到了很大程度的提高，因此在肥料施用中建议有机肥与化肥混合施用。另外，因速效磷等有耕层聚集现象，所以建议磷肥深施，以满足作物中后期对磷素营养的需要。

二、无机磷形态的空间变异特征

土壤无机磷化合物几乎全部为正磷酸盐，除去少量水溶态外，绝大部分以吸附态和固体矿物态存在于土壤中，主要包含二钙磷、八钙磷、铝磷、铁磷、闭蓄态磷以及十钙磷。了解各形态无机磷的空间分布特征，以期为农业生产上磷肥高效利用提供理论依据。

由于磷肥利用率低，且磷素在土壤中不易移动，长期施肥会导致磷在土壤0～20cm耕层中大量积累，只有土壤中的磷素达到一定浓度才会随降水或灌溉水向下层土壤淋失或随地表径流流失。温室土壤由于长期大量施用水溶性磷肥，土壤磷酸根离子的浓度明显增加，土壤磷素处于过饱和状态，造成土壤磷素随灌水向下淋失，大量施用有机肥可以降低土壤对磷素的吸附量，从而增加土壤磷素的渗漏率便于磷素下移，这在地下水位较浅的地区有可能造成地下水体污染。因此在实际施肥中，应注意施肥量的合理控制，要积极推行平衡施肥和计划施肥，以减少磷素在土壤中的累积，从而减少对水体的污染。

三、温室棚龄对无机磷形态及含量的影响

不同棚龄对土壤全磷的影响也必然改变土壤中各种磷组分的含量和比例关系。施肥方式是影响农田土壤磷素有效性的主要因素之一，未来应注重有机肥和化肥的混合施用以提高农田土壤磷素有效性，并关注可能导致的环境影响。施肥对土壤磷素状况及形态转化的影响方面的研究，一直受到人们广泛的重视。自从蒋柏藩-顾益初突出石灰性土壤无机磷分级方法以来，国内许多报道认为：施肥对土壤各形态无机磷的含量影响很大，长期施肥而积累于土壤的无机磷主要以二钙磷和八钙磷形态存在，然而施肥对十钙磷和闭蓄态磷的影响很小或没有明显的规律。

有研究分析了各无机磷组分的生物有效性，其中二钙磷为有效磷，八钙磷、铁磷、铝磷为缓效磷，十钙磷、闭蓄态磷为无效磷，2～4年棚龄土壤中各形态无机磷占无机磷总量的比列关系为：十钙磷>闭蓄态磷>八钙磷>铁磷>铝磷>二钙磷；6年棚龄土壤中各形态无机磷占无机磷总量的比例关系为：八钙磷>十钙磷>闭蓄态磷>二钙磷>铝磷>铁磷。在石灰性土壤的无机磷组成中，无效态的十钙磷和缓效态的八钙磷的相对含量较高，从而构成全磷含量高，又由于速效态的二钙磷含量相对较低，使土壤有效磷供应能力低下。

四、结语

一般来说，土壤的酸碱环境会影响土壤中无机磷的存在形态与生物有效性，pH值下降可以促进八钙磷向二钙磷的转化，甚至可以导致向十钙磷转化，对于碱性过强的土壤需采取特殊的改良措施，而对于一般的土壤，通过施用酸性和生理酸性肥料即可以在一定程度上起到调节pH的作用。另外增施有机肥料也可以提高磷的有效性，这不仅是因为它含有部分磷，还因为不溶性的钙磷、铁磷、铝磷在有机质和有机质分解过程中产生的有机整合物的作用下，会释放出可溶性磷，而且有机质在分解过程中会产生CO2，难溶性的钙磷会因CO2进一步形成的H2CO3而溶解，形成磷-腐殖酸盐复合体，也可以防止有效磷的无效化，从而提高土壤磷的有效性。

参考文献：

[1].黄昌勇，徐建明.土壤学（第3版）[M].北京：中国农业出版社，2010，9，203.

[2].吕福堂，张秀省，赵燕等.日光温室土壤磷素积累、淋移和形态组成变化研究[J].西北农业学报，2010，19（2）：203-206.

[3].王永壮，陈欣，史奕.农田土壤中磷素有效性及影响因素[J].Chinese Journal of Applied Ecology，2013，24（1）：260-268.

[4].余海英，李廷轩，张锡洲等.温室栽培条件下土壤无机磷组分的累积、迁移特征[J].中国农业科学，2011，44（5）：956-962.

[5].赵吴琼，李菊梅，周连仁等.长期不同施肥下灰漠土有机磷组分的变化[J].生态环境，2007，16（2）：569-572.

[6].丁怀香，宇万太.土壤无机磷分级及生物有效性研究进展[J].土壤通报，2008，39（3）：681-686.

作者简介：朱奕豪（1992-），男，汉族，山东潍坊人，硕士研究生，单位：聊城大学农学院2014级风景园林学专业，研究方向：园林生态修复与有害生物防治。