增碳控磷对设施土壤磷素有效性的影响

魏露露 平怀香 陈 硕 梁 斌 陈 清 郝祥蕊 崔建宇*

(1.中国农业大学 资源与环境学院/农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室,北京 100193; 2.青岛农业大学 农业资源与环境学院,山东 青岛 266000;3.上海农乐生物制品股份有限公司,上海 201419)

设施蔬菜生产具有高度集约化的特点[1],“十三五”期间我国设施蔬菜面积基本稳定在410万hm2,年均增长率1%左右[2]。设施菜田由于其高温高湿的环境特点,加快了土壤有机质的分解矿化从而导致土壤有机碳储量较低,限制作物的快速生长,因此,人们往往通过投入大量粪肥补充设施土壤有机质,进而提升土壤肥力。然而,在设施菜田等集约化生产体系中,粪肥的过量施用导致其投入的磷含量占总磷投入的54.3%[3]。已有研究表明,山东省寿光市不同类型蔬菜生产体系中每年的P投入为772～2 458 kg/hm2,蔬菜P吸收量为47.8～155.0 kg/hm2,P盈余量为711～2 303 kg/hm2[4];重庆市铜梁区蔬菜生产磷素平均施用量为140 kg/hm2,平均超过推荐用量的2.23倍,其中粪肥P用量为106 kg/hm2,占总磷投入的75.4%[5];黄淮海地区塑料棚黄瓜生产体系中单季P投入量为447 kg/hm2,其中有机肥中的P投入为271 kg/hm2,占总P投入的60.6%[6]。设施蔬菜种植过程中,往往以蔬菜氮需求作为肥料施用量的条件而导致大量磷素投入,不仅造成了严重的资源浪费,同时当土壤中的磷素累积超过某一临界值时,土壤磷素淋失量就会加剧,造成水体富营养化等环境问题[7-8]。

我国粮食作物资源庞大,秸秆和稻壳的年均产量约8.65亿t[9]。研究表明,秸秆/稻壳还田可以改善土壤理化性质、水分和热量条件,增加土壤养分含量和微生物数量,在很大程度上增加有机碳输入和固持[10-12]。土壤碳氮磷化学计量比(C∶N∶P)能够反映土壤肥力和养分限制状况,在一般情况下,土壤中的C∶N∶P比例越高,表明土壤有机质含量相对较高。相反,C∶N∶P比例较低,则表明土壤通常处于碳限制状态,不利于植物的生长[13]。全球土壤C∶N∶P为286∶17∶1[14],我国农田土壤C∶N∶P为60∶5∶1,其中表层土壤C∶N∶P为134∶9∶1[15]。部分集约化种植土壤的平均C∶N∶P比例只有25∶2∶1[16],显著低于其它土壤体系,呈现出土壤碳限制状态,不利于生物活性及其对磷素等养分的循环和周转。利用稻壳提高设施菜田C/P比值能够提高土壤磷素供应能力。施用稻壳对土壤磷转化的生物过程主要集中在短期时间内,具体表现为微生物分解稻壳中易溶的淀粉、氨基酸和糖类等从而获取碳源,并释放出矿质养分,同时微生物为保持自身碳氮磷化学计量比的平衡,通过分泌磷酸酶促进有机磷的矿化或是促进对无机磷的生物固持[17]。研究表明:稻壳还田不仅能够提高土壤有机磷库的含量,也能促进土壤中磷素的持续供应[17];稻壳还田通过提供丰富的易利用碳含量增加了土壤微生物的数量和活性,提高了土壤磷酸酶活性,促进有机磷进一步矿化为无机磷[18]。因此,在土壤有机碳为主要限制因子的土壤体系中,外源有机碳的投入可能通过刺激微生物活性提高微生物量库和磷酸酶活性,进而活化土壤磷素,提高磷素利用效率。

仅凭一个指标,无法准确反应任一种土壤的可用磷含量,因此有效评估土壤磷的可利用性对于农业生产力十分重要[19]。梯度扩散薄膜技术(Diffusive gradients in thin films, DGT)和生物有效磷分组(Biologically-based phosphorus)方法都可以用来表征土壤中磷素的有效性,但它们基于不同的原理和机制。DGT是一种原位被动采样技术,用于研究土壤中磷的生物有效性或迁移特性[20]。生物有效磷分组方法是Deluca等[21]根据生物有效性程度研究的一种磷素分级方法,主要考虑微生物分泌有机酸、酸性磷酸酶等活化的磷表征磷形态,蔡观等[22]在此基础上对该方法进行了优化,将生物有效磷分为4个组分:1)0.01 mol/L CaCl2提取的可溶性无机磷(CaCl2-P);2)10 mmol/L 柠檬酸提取的能被有机酸活化释放的潜在可溶性无机磷(Citrate-P);3)0.02 EU/mL 酶提取的易被酸性、碱性磷酸酶和植酸酶矿化的有机磷(Enzyme-P);4)1 mol/L 盐酸提取的氢质子活化的最大潜力磷库(HCl-P)。因此,这2种方法可以在不同的方面提供对土壤磷素有效性的信息,并相互补充。

目前对缓解设施菜田土壤磷素累积的研究主要集中在减施磷肥上[23-24],但在碳限制相对突出的设施菜田中很少有研究考虑碳磷耦合的关系。因此,本研究拟以设施菜田中的磷素管理措施为研究对象,设置了稻壳不还田施用磷肥(S0P52)、稻壳还田配施磷肥(S20P52)、稻壳不还田且不施用磷肥(S0P0)和稻壳还田不施用磷肥(S20P0)4个处理,采用梯度扩散薄膜技术和生物有效磷分组方法在山东寿光设施番茄定位试验中分析增碳控磷对设施土壤磷素有效性的影响,以期为集约化设施菜田精准施用磷肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验于2020年8月在山东省寿光市寨里村(36°55′ N, 118°45′ E)蔬菜标准中心的温室大棚开展,试验地北濒渤海,属暖温带季风区大陆性气候。全年平均日照总时数2 548.8 h,年平均气温12.7 ℃,年平均降水量593.8 mm,季节降水高度集中于夏季(6—8月)。土壤类型为潮土,且试验开展前无任何种植和施肥记录。试验前(2020年8月)采集0～20 cm基础土样,测定土壤pH为8.70,有机质为9.95 g/kg,全磷为0.60 g/kg,速效磷为13.70 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共布置4个施肥处理:1)稻壳不还田施用磷肥(S0P52);2)稻壳还田配施磷肥(S20P52);3)稻壳不还田且不施用磷肥(S0P0);4)稻壳还田不施用磷肥(S20P0)。常规粪肥和常规磷肥为当地传统的施肥方式,常规粪肥的用量为20 t/hm2,常规施磷量为52 kg/hm2。对粪肥施用量进行优化,即根据番茄(LycopersicumesculentumMill.)目标产量120 t/hm2(传统施肥平均产量)的需磷量确定粪肥施用量,为3.3 t/hm2,利用稻壳(20 t/hm2)补充有机碳。各处理施肥量见表1,所有处理施用等量粪肥,即鸡粪。供试肥料包括基肥和追肥,基肥为鸡粪(N、P、K质量分数分别为15.4、36.4和24.5 g/kg)和稻壳(N、P、K质量分数分别为4.80、3.20和2.70 g/kg),鸡粪和稻壳在作物种植前均匀撒施后翻耕,追肥为硝酸钾、硝酸钙、磷酸二氢钾和硫酸钾,在作物生长季随灌溉水施入土壤。每个处理重复3次,采用随机区组排列,单个小区面积31.5 m2。番茄于2021年2月份定植,8月份拉秧。番茄采用双行种植,起小垄栽培,垄长7.5 m,垄宽50 cm,垄距40 cm,株距40 cm,采用水肥一体化覆膜滴灌。田间管理采用当地常规栽培管理措施,滴灌追肥,3穗果打顶。

表1 本研究4个不同处理的碳投入和施肥量Table 1 This study investigates four different treatments of carbon input and fertilization rate

1.3 样品采集与测定

1.3.1土壤样品采集

2021年8月番茄收获完全后采集0～20 cm土壤样品,每小区随机取6点,土壤样品混匀后,一部分进行风干,另一部分置于4 ℃下鲜样保存。

1.3.2番茄产量的测定

每小区选取6株典型作物,在果实成熟后分批采收、称重并计数,直至采收结束,并算出平均值,结合株数,用以计算各小区的总产量。

1.3.3测定指标与方法

土壤pH:土壤样品混匀过2 mm筛后,称取5 g土样,加水浸提(土水质量比1∶5)后用pH计测定。土壤有机质(OM)采用重铬酸钾氧化法。土壤速效磷(Olsen-P)采用0.5 mol/L NaHCO3(pH=8.5)溶液提取(土水质量比1∶20)并用钼锑抗比色法测定[25]。土壤总磷(TP)利用浓H2SO4和HClO4消煮后钼锑抗比色法测定[26]。土壤微生物量碳和磷(MBC和MBP)通过氯仿熏蒸法,其中碳含量利用重铬酸钾氧化法测定,磷含量利用钼锑抗比色法测定[27-28]。土壤酸性磷酸单酯酶(ACP)和碱性磷酸单酯酶(ALP)均采用荧光微型板酶检测技术测定[29]。

分别用0.01 mol/L的CaCl2、0.01 mol/L的柠檬酸、0.02 EU/mL的酶液和1 mol/L的HCl溶液对土样进行浸提,然后用孔雀石绿法和钼锑抗比色法对磷组分进行测定[21-22]。

1.3.4土壤磷素表观盈余及DGT-P测定和计算方法

土壤磷素表观盈余(Soil phosphorus apparent surplus,SPAS)是指土壤中磷素的积累量,是土壤中磷素含量与植物对磷素的需求量之间的差值[23]。土壤磷素盈余是衡量土壤磷素水平的重要指标之一,旨在评估土壤中磷素的供应能力,为土壤的施肥管理提供重要的参考,具体计算公式如下:

SPAS=PI-PUF-PUB

式中:PI为磷投入量,kg/hm2;PUF为果实携出量,kg/hm2;PUB为植物携出量,kg/hm2。植物和果实磷含量采用硫酸消解-钒钼黄分光光度法测算[26]。

为测定土壤DGT-P含量,称取约30 g过2 mm筛的风干土壤样品于准备好的塑料小盒子中,加水至饱和,于室温下放置24 h。将DGT装置垂直小心压入土壤中,使其和土壤充分接触,盖好塑料盖。24 h后取出DGT装置,用蒸馏水冲洗其表面泥土直至清洁,拆开DGT装置,将吸附胶放入10 mL离心管中,加1 mL 1 mol/L HCl,静置16 h以上将吸附胶上吸附的磷洗涤下来。待测液中的磷用钼蓝比色法测定。测量期间DGT与土壤界面的平均浓度CDGT(μg/L)的计算公式为:

式中:M为待测物质在吸附胶上的积累量,ng;Δg为扩散胶与滤纸的距离,cm;t为吸附时间,s;D为待测元素在扩散胶里的扩散系数,cm2/s。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016进行数据的整理,数据的柱状图用Origin 2016绘制,指标之间的差异性检验在SPSS中采用单因素方差分析(ANOVA)进行,对于影响磷素组分的显著相关的因子筛选通过ADONIS进行(vegan包,R 3.5.1),其中显著相关的因子(P<0.05)进一步进行冗余分析,同时排除存在多重共线性的因子(VIF>10),最后,利用ANOVA再对RDA进行检验,得出其中最重要的关键影响因素。土壤理化性质间的相关性利用Pearson通过R(Hmisc包,R 3.5.1)检验。

2 结果与分析

2.1 增碳控磷对番茄产量和磷素盈余的影响

增碳控磷对番茄产量和磷素盈余影响的结果见图1。可知增碳控磷对设施番茄产量影响不显著:各个施肥处理的番茄产量为130～153 t/hm2,均达到120 t/hm2的目标产量;土壤磷素表观盈余量为47.3～153.0 kg/hm2,且不同处理间均存在显著差异,其中S20P52>S20P0>S0P52>S0P0。

柱形图上方不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。Different lowercase letters indicate significant difference in different treatments (P<0.05). The same below.图1 增碳控磷对番茄产量(a)和磷素盈余(b)的影响Fig.1 Effects of increasing C with P reduction on tomato yield (a) and P surplus (b)

2.2 增碳控磷对土壤基本理化性质的影响

表2为增碳控磷措施对土壤基本理化性质的影响。可知:不同处理土壤pH为8.25～8.45,其中施磷处理(S0P52和S20P52)显著高于稻壳不还田且不施用磷肥处理S0P0;不同处理有机质含量变化范围为8.47～14.60 g/kg,其中施用稻壳(S20P52、S20P0)显著提高表层土壤有机质含量;全磷含量变化与速效磷相似,范围分别为0.31～0.68 g/kg、29.5～49.0 mg/kg,其中稻壳不还田施用磷肥处理S0P52磷水平显著低于其它处理;不同施肥处理土壤C/P范围为8.85～15.60,其中稻壳不还田施用磷肥S0P52和稻壳还田不施用磷肥S20P0处理显著高于稻壳不还田且不施用磷肥处理S0P0。

表2 增碳控磷对土壤基本理化性质的影响Table 2 Effects of increasing C with P reduction on soil basic nutrient characteristics

2.3 增碳控磷对土壤DGT-P和生物有效磷组分的影响

增碳控磷处理对土壤DGT-P影响的结果见图2。可知:增碳控磷措施对土壤DGT-P和各生物有效磷组分的影响各不相同。不同施肥处理土壤DGT-P含量变化范围为46.7～200.0 μg/L,其中S20P52>S20P0>S0P52>S0P0。与稻壳不还田施用磷肥处理S0P52相比,增碳显著提高土壤DGT-P含量;与稻壳还田配施磷肥处理S20P52相比,减磷(S20P0)对DGT-P没有显著影响。增碳控磷对土壤各生物有效磷组分的影响各不相同(图3)。不同施肥处理土壤CaCl2-P含量较低,且处理间差异不显著;不同施肥处理土壤Enzyme-P含量为13.0～23.1 mg/kg,其中S20P52>S20P0>S0P0>S0P52,施用磷肥条件下,稻壳还田与不还田处理(S20P52、S0P52)的土壤Enzyme-P含量差异显著;不同施肥处理土壤Citrate-P含量为60.0～109.0 mg/kg,其中S20P52>S0P52>S0P0>S20P0,稻壳还田条件下,施磷肥与不施磷肥处理(S20P52、S20P0)的土壤Citrate-P含量差异显著;不同施肥处理土壤HCl-P含量为449～629 mg/kg,其中S20P0>S20P52>S0P0>S0P52,稻壳还田不施用磷肥处理S20P0与无论是否施用磷肥,稻壳不还田处理(S0P52、S0P0)的土壤HCl-P含量差异显著。不同稻壳和磷肥投入对土壤中的磷素组成和含量产生了一定影响(除了CaCl2-P)。在不增碳条件下,与施用磷肥相比,减施磷肥对各生物有效磷组分的影响均不显著;在增碳条件下,与施用磷肥相比,减施磷肥使土壤Citrate-P含量显著降低了45.0%而对其它生物有效磷组分无显著影响。

图2 增碳控磷对土壤DGT-P的影响Fig.2 Effects of increasing C with P reduction on soil DGT-P

图3 增碳控磷对土壤生物有效磷含量的影响Fig.3 Effects of increasing C with P reduction on soil biologically-based phosphorus

2.4 增碳控磷对土壤微生物量和酶活性的影响

增碳控磷处理对土壤微生物量碳磷及微生物量碳磷比影响的结果见图4。可知:不同处理土壤微生物量碳含量为25.1～80.0 mg/kg,其中S20P52>S20P0>S0P0>S0P52,其中稻壳还田配施磷肥处理S20P52显著高于其它处理,稻壳还田不施用磷肥处理S20P0显著高于减碳处理(S0P52和S0P0);土壤微生物量磷含量为2.96～14.80 mg/kg,其中S20P0>S20P52>S0P52>S0P0,其中稻壳还田不施用磷肥处理S20P0显著高于减碳处理(S0P52和S0P0)。不同施肥处理土壤MBC/MBP变化范围为2.20～14.40,其中稻壳还田不施用磷肥处理S20P0是4种处理中最低的。

不同小写字母代表不同处理间土壤微生物量碳差异显著,不同大写字母代表不同处理间微生物量磷差异显著(P<0.05)。Different lowercase letters indicate significant difference of MBC and MBC/MBP in different treatments, different capital letters indicate significant difference of MBP in different treatments (P<0.05).图4 增碳控磷对土壤微生物量(a)及微生物量碳磷比(b)的影响Fig.4 Effects of increasing C with P reduction on soil microbial biomass (a) and MBC/MBP (b)

增碳控磷处理对土壤碱性和酸性磷酸酶活性影响的结果见图5。可知:不同施肥处理土壤碱性磷酸酶活性为65.6～120.0 nmol/(g · h),其中S20P0>S0P0>S20P52>S0P52,稻壳还田不施用磷肥处理S20P0显著高于其它处理,稻壳还田配施磷肥处理S20P52和稻壳不还田且不施用磷肥处理S0P0显著高于稻壳不还田施用磷肥处理S0P52;不同施肥处理土壤酸性磷酸酶活性为336.0～467.0 nmol/(g·h),其中S0P52>S20P0>S0P0>S20P52,稻壳不还田施用磷肥处理S0P52显著高于稻壳还田配施磷肥处理S20P52和稻壳不还田且不施用磷肥处理S0P0。

图5 增碳控磷对土壤碱性(a)和酸性(b)磷酸酶活性的影响Fig.5 Effects of increasing C with P reduction on soil alkaline (a) and acid (b) phosphatase activities

2.5 土壤磷组分与相关土壤性质的关系

以土壤磷的不同形态(Olsen-P、MBP、HCl-P、Citrate-P、Enzyme-P和CaCl2-P)为响应变量,土壤pH、DOC、SOC、MBC、ACP和ALP等土壤测试指标为解释变量进行冗余分析(图6),结果表明RDA第一排序轴和第二排序轴分别解释了上述测试指标对土壤磷组分含量变化影响程度的36.2%和19.1%。其中:MBC对土壤磷组分的影响最显著,解释了土壤磷变化的20.5%;其次是ACP(12.0%)、OC(11.4%)和ALP(11.1%)。

3 讨 论

3.1 增碳控磷影响设施番茄产量、磷素盈余和土壤理化性质分析

本研究发现不同施肥处理番茄产量无显著差异且均达到了目标产量120 t/hm2(图1),这表明即使不施用磷肥,粪肥所含有的磷素,以及稻壳对土壤磷素的活化作用,已经能够满足整个生育期内作物生长的需求,这与Yu等[30]的研究结果一致。即使降低化学磷肥的投入(S0P0、S20P0)也能保持番茄产量,主要原因有:首先,设施蔬菜长期处于相对较高的温度、水分和频繁的干湿交替环境中,有利于提高土壤磷素有效性[17];其次,稻壳的施用也可以通过提高微生物量磷(图4)和碱性磷酸酶活性(图5)来提升微生物对磷素的周转进而在一定程度上提高了残留磷的利用[31]。不同处理磷素表观盈余均存在显著差异(图1),与稻壳不还田且不施用磷肥处理S0P0相比施用稻壳和磷肥都会显著提高土壤磷素表观盈余,其中稻壳还田配施磷肥S20P52最为明显,稻壳还田不施用磷肥S20P0和稻壳不还田施用磷肥S0P52次之,这主要是因为肥料的投入为土壤带入了部分外源磷素。且在稻壳还田配施磷肥的基础上减少磷肥,即稻壳还田不施用磷肥处理S20P0能在保证番茄产量的基础上降低土壤磷素盈余。

土壤理化性质能够反映土壤环境和对植物的养分供应能力。与稻壳不还田且不施用磷肥处理S0P0相比,增碳控磷(S20P0、S20P52)处理可以改变土壤pH,并显著提高了土壤有机碳和速效磷含量(表2),这种变化一方面是肥料投入的养分差异性造成的,另一方面是这种差异性带动土壤内部养分循环改变造成的。本研究中施磷和不施磷条件下施用稻壳即增碳显著提高表层土壤有机质含量,这与Yu等[30]研究结果一致。例如Luan等[33]的研究通过10年长期试验验证了有机物料的添加能够促进土壤有机碳封存,而单独施用化肥则不利于土壤有机碳的积累。这主要是因为稻壳是一种高C/P比有机物料,在土壤有机碳为主要限制因子的设施菜田土壤体系中,稻壳施用能在显著提升高活性有机碳含量的同时增加稳定性有机碳的比例,协调有机碳的矿化与固持,增加有机碳固存[32]。

3.2 增碳控磷影响土壤磷素有效性分析

在施磷条件下,增碳显著提高土壤全磷和速效磷含量(表2)。一方面,施用稻壳能够提高土壤团聚体含量,改善土壤结构[34],这在一定程度上影响着土壤磷素形态转化;另一方面,稻壳施用极大地增加土壤有机碳储量,对于促进磷素的循环以及在活化土壤磷的生物与非生物过程起着直接或间接的作用,最终提高了土壤磷有效性[35]。而不施磷肥条件下稻壳的施用对于土壤速效磷含量的影响不大,这与 Yang等[36]的部分研究结果一致。这可能是因为,施用稻壳后,促进了微生物的生长代谢,微生物会进一步利用磷素来合成自身的微生物生物量,因此微生物会与植物根系竞争土壤中可利用的磷素[37]。

DGT技术所测得的土壤中经扩散的可溶性磷的量可以比较准确地反映植物对磷的需求[38]。增碳显著提高表层土壤DGT-P含量(图2),可能是由于稻壳覆盖提高土壤保水控肥能力,降低磷移动性[20];稻壳还田不施用磷肥处理S20P0对DGT-P含量影响不显著,可证明该措施是降低磷投入的可行措施。Deluca 等[21]和蔡观等[22]基于生物利用磷素难易程度提出了基于磷素生物有效性的分级方法,利用不同的提取剂区分磷的生物活性。农田生态系统中磷含量表现为:CaCl2-P

施磷条件下增碳显著提高了Enzyme-P含量(图3),这说明稻壳还田主要增加了土壤有机磷库,更有利于土壤中磷素的持续供应[17];另外一方面,稻壳还田经微生物分解产生易溶的淀粉、氨基酸和糖类等提供丰富的易利用碳含量,因此微生物代谢活动加强,微生物量库尤其是微生物量碳的含量显著提升(图4)[40],同时进一步刺激了土壤碱性磷酸酶活性(图5),促进有机磷矿化为无机磷。因此在增碳控磷模式下微生物量碳解释了土壤磷含量变化的20.5%。此外,稻壳具有较高的表面积,可以吸附酶促反应的底物从而增加碱性磷酸酶活性[41]。而减施磷肥的情况下,施用稻壳显著提高土壤HCl-P含量,这是因为微生物和根系分泌产生的大量质子(H+)活化了土壤中难溶性矿物质磷,使得HCl-P含量显著提升,且稻壳还田不施用磷肥处理S20P0显著提高了土壤微生物量磷含量和碱性磷酸酶活性,磷酸酶活性的增加是对缺磷的重要应答机制[42]。在缺磷土壤中,稻壳的施用显著提高土壤有机质水平,为微生物活动提供了丰富的碳源和能源。微生物分配更多的资源用于磷素的转化,因此会增强对土壤磷素的生物固定,提高微生物量磷含量,并分泌更多的磷酸酶,将有机养分转化为供植物吸收利用的无机养分,从而在不施磷肥下维持土壤磷素有效性水平。因此,在增碳控磷模式下,微生物量、磷酸酶活性和土壤有机质是影响土壤磷素变化的显著因子。

4 结 论

本研究旨在探究外加碳源的同时控制磷肥投入对设施番茄产量及土壤磷素盈余、土壤基本理化性质和磷素有效性的影响。主要结论如下:在稻壳还田条件下,与施用磷肥处理相比,不施磷肥处理在保证番茄产量的同时能够通过降低磷肥的施用量,从源头上减少磷素投入而维持土壤有机质水平,使土壤中的磷素含量不同程度地降低,磷素盈余量从153.0 kg/hm2降至47.3 kg/hm2。因此,该措施在农业生产中,特别是在高投入和灌水量较高的集约化生产体系中,为磷素管理提供了新的思路。无论是施磷肥或不施磷肥情况下,稻壳还田都显著提高了土壤有机质含量。施磷肥和不施磷肥情况下,稻壳还田对于土壤磷含量的影响存在差异:在施用磷肥条件下,增碳使表层土壤TP含量提高了2.15倍,表层土壤Olsen-P含量提高了1.66倍,表层土壤 Enzyme-P含量提高了1.78倍而其它生物有效性磷组分和土壤 MBP含量无显著变化; 在不施磷肥条件下,增碳主要是通过提高HCl-P含量(1.15倍)和土壤MBP含量(4.93倍)增加了土壤磷素盈余。稻壳还田不施用磷肥处理S20P0通过显著提高MBP和碱性磷酸酶活性,加快土壤有机磷的矿化周转过程,维持CaCl2-P、Enzyme-P和HCl-P水平,满足作物生长需求。稻壳还田不施用磷肥模式下影响土壤磷素含量变化的主要因素是土壤MBC(20.5%)和ACP(12.0%)。

土壤磷库具有十分巨大的利用潜力,通过改变施肥物料的碳磷投入,缓解设施菜田碳限制状况,调节微生物生物量库,促进其分泌更多与磷素循环相关的磷酸酶,是活化土壤磷素的重要过程。增碳有助于提高磷素生物有效性,而增碳条件下不施磷肥则是在此基础上兼顾土壤健康,实现可持续农业发展的有效措施。