不等量翻压紫云英处理下黄泥田土壤磷组分的变化

刘彩玲，王 瑞，李 昱，王利民，何春梅*

（1．福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2．湖北省当阳市农业局，湖北 当阳 444100）

黄泥田是一种典型渗育型水稻土，广泛分布于南方省份，福建黄泥田面积占全省水田的40%［1］。黄泥田多数呈现为酸性至弱碱性，不利于土壤中养分元素的保存，特别是易造成有效磷的流失。磷是主要营养元素，参与作物生长过程中多种化合物组分的合成，包括能量转化、养分的运输等过程，对提高作物抗逆性和适应能力同样具有重要的作用［2］。传统耕作施肥方式很大程度上会降低磷的利用率，试验发现其当季利用率一般只有10%～25%，剩余的75%～90%则被土壤固定，不能被作物利用。黄泥田独特的理化性质使得土壤中磷素很容易被铁、铝固定，更不易被作物所吸收利用［3-5］。豆科作物的根系分泌物能够提高土壤磷素有效性，促进植物活化吸收难溶性磷酸盐的能力［6］。紫云英属于越年生的豆科绿肥，多在秋季套播于晚稻田中，作为基肥，是中国稻田最主要的绿肥作物。兰忠明等［7］研究表明紫云英根系可分泌大量的有机酸，这些酸有利于可溶性磷的溶解活化，提高土壤磷的有效性。此外，研究还发现施用有机肥不仅可增加土壤总磷库、有机磷库和无机磷库，而且影响着土壤无机和有机形态磷的组成和分布［8-12］。为此，本文基于3 年定位肥料试验，探讨翻压紫云英绿肥对土壤磷库及其形态影响，以期深入认识黄泥田土壤的磷库演变与紫云英绿肥的关系，为紫云英合理翻压量提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验设在福建省农业科学院研究野外观测站红壤肥力与生态环境福州试验站长期定位试验田，位于闽侯县白沙镇溪头村，始于2013 年。成土母质为低丘红壤坡积物，土壤类型为黄泥田。土壤基础理化性质：pH 值4.88，有机质21.3g·kg-1，碱 解 氮（N）134.1mg·kg-1， 有 效 磷（P）24.9mg·kg-1，速效钾（K）45.2mg·kg-1。紫云英品种为“闽紫7 号”，其鲜草干物质的养分含量为全氮（N）2.62%，全磷（P）0.31%，全钾（K）3.69%，有机质59.50%。水稻试验品种为“宜香优2292”。

1.2 试验设计

在施用等化肥条件下，根据绿肥紫云英不同翻压量设计5 个处理，即：①不翻压紫云英，100%化肥（NPK）；②翻压紫云英12000kg·hm-2+100%化肥（NPK+MV1）；③翻压紫云英24000kg·hm-2+100%化肥（NPK+MV2）；④翻压紫云英36000kg·hm-2+100%化肥（NPK+MV3）；⑤翻压紫云英48000kg·hm-2+100%化肥（NPK+MV4）。每处理3 次重复，随机区组排列，每小区面积3m×6m=18m2。各小区除紫云英翻压量不一致外，其他农业措施一致。化肥每公顷施氮（N）120kg，N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.7，氮肥用尿素，磷肥用过磷酸钙，钾肥用氯化钾。基肥施60%，分蘖肥施25%，穗肥施15%。

1.3 土壤样品采集与处理方法

于2016 年10 月，在水稻收割后按S 形多点分别采集0～20cm 土壤混合样。在自然条件下风干后按测定项目要求研磨过筛，分别测定土壤各磷素形态含量。

1.4 测定方法

土壤无机磷的分组采用顾益初等［13］的土壤有机磷分组方法，全磷用碱熔-钼锑抗比色法，有效磷用Olsen 法测定［14］，全磷与无机磷差值即为有机磷。

1.5 数据处理

利用Excel2003 与Origin8 软件进行数据处理，利用SPSS21.0 中的one-way ANOVA 进行单因素方差检验。

2 结果与分析

2.1 不同紫云英翻压量对土壤有效磷、全磷含量的影响

土壤有效磷是土壤供磷能力的指标，有效磷含量越高，供磷能力就越强。由图1 可知，不同紫云英翻压量与化肥配施土壤有效磷含量较单施化肥处理均有较明显的积累，翻压紫云英与化肥配施处理间有效磷含量大小顺序为NPK+MV2＞NPK+MV3＞NPK+MV1＞NPK+MV4，较NPK 处理增幅分别达22.69%、15.53%、12.82%和10.23%。其中NPK+MV1、NPK+MV2、NPK+MV3 处理均表现为显著差异。

图1 紫云英翻压对土壤有效磷、全磷含量的影响

土壤全磷则是土壤磷素总体水平的体现，能反映土壤磷库大小和潜在的供磷能力。从图1 中可以看出，土壤全磷变化与有效磷整体变化趋势相似。翻压紫云英与化肥配施处理土壤全磷含量分别为272.02、286.56、271.86、260.71mg·kg-1，与NPK处理相比增幅分别为7.56%、13.31%、7.50%、3.09%，其中NPK+MV1、NPK+MV2、NPK+MV3 处理均达到极显著水平。

此外，从图中还发现紫云英翻压量少于NPK+MV2 处理，土壤有效磷和全磷含量呈增长趋势，并且在NPK+MV2 增长幅度最大；翻压量超过NPK+MV2 处理后，随着紫云英翻压量的增多，有效磷和全磷含量呈现递减趋势。由此可见，在黄泥田中，翻压紫云英与化肥配施能够提高黄泥田土壤磷库，并且紫云英较适宜的翻压量为24000kg·hm-2。

2.2 不同紫云英翻压量对土壤无机磷组分含量的影响

土壤无机磷是植物所需磷的主要来源［15］。表1结果表明，在黄泥田中翻压紫云英与化肥配施可以有效提高黄泥田中无机磷的含量，与NPK 处理相比，土壤中的无机磷总量NPK+MV1 处理增长了26.38mg·kg-1、NPK+MV2 处 理 增 长 了30.51mg·kg-1、NPK+MV3 处 理 增 长 了8.29mg·kg-1、NPK+MV4 处 理 增 长 了6.19mg·kg-1， 以NPK+MV2 处理增长幅度最大，增加了20.85%。此外，黄泥田土壤中无机磷含量最高的是Fe-P，占无机磷总量的54.98%～61.28%；其次是O-P，为29.78%～35.00%；Al-P 和Ca-P 含量占无机磷总量相似。翻压量小于NPK+MV2 处理时，无机磷组分含量均显著增加；翻压量大于NPK+MV2 处理，土壤中无机磷的组分含量呈现下降的趋势，与NPK 处理相比又略有提高，但差异不显著。综上所述，黄泥田中土壤无机磷组分主要以Fe-P 和O-P为主；翻压紫云英与化肥结合能够提高土壤中无机磷含量。以24000kg·hm-2翻压量为较适宜翻压量。

表1 不等量翻压紫云英处理下土壤无机磷组分含量的变化

2.3 不同紫云英翻压量对土壤无机磷、有机磷含量的影响

从表2 中可知，不同紫云英翻压量处理土壤中 的 总 磷 含 量 为252.90～286.56mg·kg-1，有机磷占总磷含量的36.52%～43.14%，无机磷占56.86%～63.48%。这表明了本试验中，黄泥田土壤磷素以无机磷为主。此外，紫云英翻压量少于NPK+MV2 处理，土壤有机磷含量占全磷较少，无机磷较多；翻压量大于NPK+MV2 处理，则为土壤无机磷含量所占比例较小，有机磷较多。这说明在土壤磷素组成中，土壤无机磷和有机磷之间处于一个动态平衡的过程，存在相互影响和制约的关系。

表2 不等量翻压紫云英处理下土壤有机磷、无机磷以及总磷含量的变化

2.4 不同紫云英翻压量对单季水稻产量的影响

土壤有效磷较容易被植物吸收利用，与作物生长关系极为密切。将土壤有效磷与单季稻产量拟合发现（图2），单季稻产量与有效磷呈显著线性相关，说明在南方黄泥田上，随着土壤有效磷水平的提高，水稻产量可呈增加趋势。

从表3 可以看出，翻压紫云英与化肥配施均能提高单季稻产量，以NPK+MV2 处理水稻产量最高，NPK+MV3 处理次之，NPK+MV4 处理第3，NPK+MV1 处 理 第4，较NPK 分 别 增 产1345.7、882.6、793.1 和731.3kg·hm-2， 增 产 率 分 别 为23.01%、15.09%、13.56%和12.51%。NPK+MV2处理水稻产量增幅最大，差异显著。这些结果说明，在黄泥田中，翻压紫云英与化肥配施模式可以提高单季稻产量，并且在此模式施肥条件下，紫云英较宜翻压量为24000kg·hm-2。

图2 土壤有效磷含量与作物产量的相关性

表3 不等量翻压紫云英处理下水稻产量的变化

3 结论与讨论

翻压紫云英与化肥配施，土壤有效磷和全磷含量都有显著的增加，并且两者的积累趋势相一致，其中土壤有效磷含量增长了10.23%～22.69%，土壤全磷含量增长了3.09%～13.31%。翻压量为24000kg·hm-2时，土壤有效磷和全磷含量比单施化肥处理差异均为极显著，这与曾希柏［16］、史吉平等［17］、赵少华等［18］的试验结果相似，即化肥与有机肥配施影响土壤磷库的积累，是培肥土壤的有效措施。当紫云英翻压量少于24000kg·hm-2，土壤中磷总量显著提高，主要原因可能是：第一，紫云英根部具有聚磷能力，作为绿肥还田，再经过腐解、积累，增加了磷素的投入量，土壤磷总量提高［19］。第二，紫云英根系分泌的磷酸酶，能够促进土壤潜在磷的生物转化。通过提高土壤中磷的解吸速率的方式，从而减少了土壤对磷的吸附固定［20］。翻压量大于24000kg·hm-2，随着紫云英翻压量的增多，土壤磷含量呈现下降趋势。经研究发现，翻压紫云英对土壤有效磷的影响时效较短，一般在翻压后20d内，此后由于土壤胶体对有效磷具有调节作用，使土壤速效磷含量保持在相对稳定的区域内。此外，若翻压量过多，有机酸只在植株体间迅速增加，与土壤真正接触的并不多，对难溶性磷活化的可能性降低［21］。本研究结果表明，黄泥田土壤磷含量并不是随着紫云英翻压量增多呈增长趋势，翻压紫云英24000kg·hm-2与化肥配施是较适宜的施肥模式。

本研究结果表明，在南方黄泥田土壤中的磷素以无机磷为主，根据紫云英翻压量的不同，无机磷与有机磷占总磷比例不相同。土壤有机磷占全磷比率的变化范围为36.52%～43.14%，无机磷为56.86%～63.48%，两者比率的变化不大，这说明在土壤磷素组成中，土壤无机磷和有机磷之间存在着动态平衡，共同影响着土壤磷库。关于长期施肥对土壤有机磷和无机磷占全磷百分比的影响的报道并不一致，林诚等［22］研究发现在黄泥田中长期施肥无机磷相对量表现为下降，有机磷比重则表现为提高。可能是由于施肥方式、施肥量及肥料的种类等多种因素影响了二者所占的比例。此外，紫云英翻压后，在厌氧条件下，通过微生物的分解作用，有机磷转化成无机磷［23］。因此，土壤磷素组分中各形态磷之间互相迁移转化，并保持动态平衡。

就黄泥田中无机磷各形态来看，Fe-P 含量最高，占无机磷总量的54.98%～61.28%；其次O-P为29.78%～35%。可见，在黄泥田中无机磷组分以Fe-P、O-P 为主，这与林诚等［22］研究结果一致。大多数研究认为Ca-P、Al-P、Fe-P 是植物能利用的磷素形态，O-P 属于闭蓄态磷，是无效磷。在本次研究中发现O-P 所占比例较高，戚瑞生等［24］、韩晓日等［25］、卜玉山等［26］研究发现O-P形态磷素与有效磷含量表现为显著正相关，说明这些形态的磷对有效磷的贡献可能是间接的，是通过影响其他形态的磷来影响有效磷的。

从本试验结果可知，在黄泥田中进行有机无机配施后能获得比单施化肥的水稻产量高，以化肥配施翻压24000kg·hm-2紫云英，水稻增产效果最明显，增产1345.7kg·hm-2，增产率达23.01%。分析其主要原因：第一，紫云英压青还田配施化肥既满足了水稻对速效养分的吸收利用，又利用了紫云英缓慢释放养分的特点，持续不断地提供水稻生长所需养分，有利于水稻的营养生长和生殖生长，达到提高水稻产量的效果［27-28］。第二，水稻吸收的磷主要来自于Fe-P、Al-P［29］，综上可知，不同紫云英翻压量与化肥配施土壤中Fe-P 含量与单施化肥相比，差异达到了显著水平，这可能是水稻增产的原因之一。此外，并不是紫云英翻压量越多，水稻产量就越高。所以研究连续施肥下以及施用有机肥对土壤磷素水平及形态分布的影响，确定合理的施肥方案，因地制宜，对维持和提高土壤的供磷能力，提高作物产量具有重要意义。