2009年3月 热带农业科学 第29卷第3期 Mar.2009 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol29.No.3 长期施肥对土壤磷素影响研究进展① 曲均峰12@戴建军徐明岗李菊梅 (1中海石油化学股份有限公司工程技术中心海南东方572600： 2东北农业大学资源环境学院黑龙江哈尔滨150030： 3中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081) 摘要介绍长期施肥对农田士壤磷素状况的影响，述土壤磷库，磷素形态、土层磷素分布等方面的研究进展。 关键词长期施肥；土壤磷素：研究进展 分类号5143.2 Advances on Effects of Long-term Fertilization on Soil Phosphorus QU Junfeng"DAI Jianjun?XU Minggang LI Jumei (1 Engineering and Technical Centre,China Marine Petroleum Chemistry Co.Ld. Dongfang.Hainan 572600: 2 College of Resources and Environment,Northeast Agricultural University, Haerbin,Heilongjiang 150030: 3 Institute of Agricultural Resources and Regional Programming.Chinese Academy of Agricultural Sciences.Beijing 110016) Abstract It is estimated that the soil in about two thirds of cultivated land was deficient of phosphorus (P)in China,and that the average use efficiency of phosphorus was only 10%25%.Researches on the effects of long-term fertilization on cropland soil phosphorus are reviewed,and the developments on P sink,P forms,and P distribution in soil layers are described as well. Keywords long-term fertilization;soil phosphorus;research advances 磷是植物生长发有的必需营养元素之一，也是 士壤是个极为复杂的开放体系，因此.土壤性 植物体内许多重要化合物组成成分，是植物体生长 质和性能的变化是个漫长的过程。长期肥料试验是 代谢过程不可缺少的。供植物利用的磷素主要来源 研究土壤质量演变的经典手段，任何2或3a的短 于土壤，但是我国耕地土壤中有2/3的土壤缺磷。 期试验不可能说明土壤性能的变化，对农业可特续 有效磷含量低于10gkg的士壤普遍存在。磷肥 发展具有重要意义®~。而土壤肥料长期定位监测 施入土壤易形成难溶性的硫酸盐并迅速为粘土物 试验能克服气候和年度变化的影响，具有时间上的 吸附固定，或为微生物固特，其当季利用率一般仅 反复性，数据信息量丰富，资料系统可靠、解释力 为10%~25%。土壤缺磷以及磷肥利用率低的状 强，是揭示土壤肥力特征与肥料效应演变规律的有 况使得粮食的大幅度增产总是伴随若磷肥的大量 效手段历来为世界各国所重视。因此在长期定 投入，结果一方面导致农田径流中碳浓度提高引起水 位试验基础上研究土壤碳素的变化，不仅对现实衣 体富营养化另一方面造成有限磷肥资源极大浪费。 业生产有指导作用，而且对本地区今后农业的可持 ①国家-973”项目(o.2005CB121102):东北农业大学科学研究基金 :东北农业大学科技创新项目 收稿日期：2008-12-10。责任编辑/凌 王晓露编辑部E-mail:rdnkechinajournal.net.cn或rdnk@163.co。 昌件男，得生，表从主R光，：也细流 ,男，硕士，主要从事士壤施肥和磷素研究 75
磷是植物生长发育的必需营养元素之一， 也是 植物体内许多重要化合物组成成分， 是植物体生长 代谢过程不可缺少的。 供植物利用的磷素主要来源 于土壤， 但是我国耕地土壤中有 2/3 的土壤缺磷， 有效磷含量低于 10 mg·kg-1 的土壤普遍存在。 磷肥 施入土壤易形成难溶性的磷酸盐并迅速为粘土矿物 吸附固定， 或为微生物固持， 其当季利用率一般仅 为 10%～25%[1,2]。 土壤缺磷以及磷肥利用率低的状 况， 使得粮食的大幅度增产总是伴随着磷肥的大量 投入， 结果一方面导致农田径流中磷浓度提高引起水 体富营养化； 另一方面造成有限磷肥资源极大浪费。 土壤是个极为复杂的开放体系， 因此， 土壤性 质和性能的变化是个漫长的过程。 长期肥料试验是 研究土壤质量演变的经典手段， 任何 2 或 3 a 的短 期试验不可能说明土壤性能的变化， 对农业可持续 发展具有重要意义[3～5]。 而土壤肥料长期定位监测 试验能克服气候和年度变化的影响， 具有时间上的 反复性， 数据信息量丰富， 资料系统可靠、 解释力 强， 是揭示土壤肥力特征与肥料效应演变规律的有 效手段， 历来为世界各国所重视。 因此， 在长期定 位试验基础上研究土壤磷素的变化， 不仅对现实农 业生产有指导作用， 而且对本地区今后农业的可持 长期施肥对土壤磷素影响研究进展① 曲均峰 1, 2, 3)② 戴建军 2)③ 徐明岗 3) 李菊梅 3) (1 中海石油化学股份有限公司工程技术中心 海南东方 572600； 2 东北农业大学资源环境学院 黑龙江哈尔滨 150030； 3 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 北京 100081) 摘 要 介绍长期施肥对农田土壤磷素状况的影响， 阐述土壤磷库、 磷素形态、 土层磷素分布等方面的研究进展。 关键词 长期施肥 ； 土壤磷素 ； 研究进展 分类号 S143.2 Advances on Effects of Long-term Fertilization on Soil Phosphorus QU Junfeng1) DAI Jianjun2) XU Minggang3) LI Jumei3) (1 Engineering and Technical Centre, China Marine Petroleum Chemistry Co. Ltd., Dongfang, Hainan 572600; 2 College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University, Haerbin, Heilongjiang 150030; 3 Institute of Agricultural Resources and Regional Programming, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 110016) Abstract It is estimated that the soil in about two thirds of cultivated land was deficient of phosphorus (P) in China, and that the average use efficiency of phosphorus was only 10%～25%. Researches on the effects of long-term fertilization on cropland soil phosphorus are reviewed, and the developments on P sink, P forms, and P distribution in soil layers are described as well. Keywords long-term fertilization ; soil phosphorus ; research advances ① 国家 “973” 项目(No.2005CB121102)； 东北农业大学科学研究基金； 东北农业大学科技创新项目。 收稿日期： 2008-12-10。 责任编辑/凌青根， 王哓露； 编辑部 E-mail: rdnk@chinajournal.net.cn 或 rdnk@163.com。 ② 曲均峰(1980～)， 男， 硕士， 主要从事土壤施肥和磷素研究。 E-mail: qjf_1980@163.com。 ③ 通讯作者： 戴建军(1968～)， 男， 博士， 副教授， 主要从事土壤与植物营养研究。 E-mail: daijianjunj@126.com。 Vol．29, No．3 2009 年 3 月 热 带 农 业 科 学 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE 第 29 卷第 3 期 Mar． 2009 - - 75
2009年3月 热带农业科学 第29卷第3期 续发展策略的制定也有重要的参考价值。 2.1长期施肥对土壤磷库的影响 大量试验表明，长期施用磷矿粉能显著提高士 」农田土壙磷素基本状况 壤全磷含量与有效磷含量，而且磷肥的残效期较 磷素的投入一直被认为是维持动植物产品产 长，施用1次其后效可以持续10a以上叫，回。沈善 量，满足全球食品需求的重要手段，对作物产量来 敏和刘杏兰等认为长期施磷或者施用有机肥可以显 说，氮、磷通常是最重要的限制因素，但目前磷素 著大土壤中的有效磷库2周。曹翠玉等研究了有 状况是不容乐观的a6刃。现在全世界13.19亿公顷 机肥及有机-无机肥配合施用对土蝶供磷的影响后 耕地中有43%缺磷，我国1.07亿公顷农田中大约 提出，15a连续施用有机肥后，土壤有效磷大幅度 就有2/3严重缺磷2)。据统计，我国缺磷[有效磷 提高，改善了作物的磷素营养。莫淑勋等认为长 (P)<10mgkg]的耕地面积占81.5%，其中严重 期施用有机肥，有机质的累积可形成土壤贮藏磷库 缺磷[有效磷(P)<5gkg]的耕地占总面积的 减少土壤对有效磷的固定，增加有效磷的含量回 50.5%。长江以北地区缺磷面积约占80%，其中严 谢林花等也得出长期施用概肥配施化肥能显著提高 重缺磷的面积约占总面积的50%。特别是黄淮海地 土壤有效磷含量[侧。石灰性菜园土壤在长期大量施 区缺磷面积达94%，严重缺磷的面积约占总面积的 入磷肥后，莱园土壤中磷素大量积累红调。iZ 67%。南方地区由于施用磷肥比较早，缺磷面积占 等在南方红壤稻田中开展的土壤肥力定位监测试验结 60%,严重缺磷的面积约占总面积的20%，主要是酸 果显示：持续施用磷肥可以促进土壤中磷的积累[。 性旱地和低产水田回：北方石灰性土速效磷含量 美国Moow长期肥料试验结果表明，连续79a不 也普遍较低。 施肥科的落薄士壤.一旦施用N、P、K矿质肥料科可 根据全国耕地地力监测点10余年监测结果表 以大幅度提高土壤生产力，说明即使是肥力低的土 明，随着有机肥投入量逐渐减低和化肥投入量稳中 壤，只要合理耕作施肥也能获得高产侧。其他一些 有升，常规施肥区土壤有机质、速效氮、速效钾年 长期施肥试验也表明，长期施用磷肥，氨磷钾或与 度间基本稳定，而速效磷稳中有升；养分收支平衡 有机肥混施均有不同程度的全磷、无机磷、有机磷 分析表明，氮磷盈余、钾亏缺。氮盈余量北方早地 的累积，有效磷状况也有所提高a,四」 南方旱地和水田随年度稳中有升，而北方水田逐渐下 Hao等在陕西黄土高原旱地施肥定位试验中发 降；磷盈余均稳中有升；钾亏缺南方水田在缓解，而 现：长期施用磷肥可以明显增加土壤中的有效磷积 其他农田在逐渐加大。在各种养分中磷积累最为显 累回。高亚军等研究表明，经过25季作物的消耗 著，特别是在大棚蔬菜等经济作物用地。根据我因 不施吧土壤速效磷含量降到了相当低的水平电。不施 统计资料，若按总用量的25%被作物吸收来计算， 磷的土壤，全磷下降，速效硫下降很快，在特续10 1949~2003年全国土壤积累9000×104t以上的 a左右的监测中，平均每年下降超过1gkg。23 P205.相当于积累P205362.5kg.hm2(耕地面积按 不施肥.黑土土壤全璘下降37.4%。速效磷下降了 13333.3×104h9。以5%一10%转化为有效磷形态来计 60%：施用磷把的土壤全磷增加53.9%~65.7%.速 算，则全国土壤有效磷水平和1949年相比提高 效磷增加6~15倍圈。 3.55.5mg,kg。砖素累积最多的省区是福建、广 英国Rothamsted试验站小麦连作101a(1843~ 东、江苏等。1980-2003年，24a超过1200kghm2, 194)后，无肥区全磷含量为0.58gkg,而N、P 土壤有效磷水平和1980年相比提高12gkg以 K处理全磷含量则为1.079gkg。刘杏兰等认为 上.说明我国士壤磺素缺乏的局面得到一定绶解0间 长期施用有机肥，尤其是概肥能显著提高土壤全德 及有效磷含量，但其效果不如有机无机配施。施用 2长期施肥对土壤磷素的影响 有机肥增加土壤有效磷的原因在于：一方面有机肥 长期施用磺肥使土壤中全磺含量，有效碛含量 本身含有一定数量的陵，且以有机磷为主，这部分 磷素形态及不同士层磷素分布等均发生很大改变。 磷易于分解释放；另一方面是有机肥施入土壤后可 -76
2009 年 3 月 第 热带农业科学 29 卷第 3 期 续发展策略的制定也有重要的参考价值。 1 农田土壤磷素基本状况 磷素的投入 一直被认为 是维持动植 物产品产 量， 满足全球食品需求的重要手段， 对作物产量来 说， 氮、 磷通常是最重要的限制因素， 但目前磷素 状况是不容乐观的[3,6,7]。 现在全世界 13.19 亿公顷 耕地中有 43% 缺磷， 我国 1.07 亿公顷农田中大约 就有 2/3 严重缺磷[2,8]。 据统计， 我国缺磷[有效磷 (P)＜10 mg·kg-1]的耕地面积 占 81.5%， 其中严 重 缺 磷[有 效 磷(P)＜5 mg·kg-1]的 耕 地 占 总 面 积 的 50.5%。 长江以北地区缺磷面积约占 80%， 其中严 重缺磷的面积约占总面积的 50%。 特别是黄淮海地 区缺磷面积达 94%， 严重缺磷的面积约占总面积的 67%。 南方地区由于施用磷肥比较早， 缺磷面积占 60%， 严重缺磷的面积约占总面积的 20%， 主要是酸 性旱地和低产水田[2] ； 北方石灰性土壤速效磷含量 也普遍较低。 根据全国耕地地力监测点 10 余年监测结果表 明， 随着有机肥投入量逐渐减低和化肥投入量稳中 有升， 常规施肥区土壤有机质、 速效氮、 速效钾年 度间基本稳定， 而速效磷稳中有升； 养分收支平衡 分析表明， 氮磷盈余、 钾亏缺。 氮盈余量北方旱地、 南方旱地和水田随年度稳中有升， 而北方水田逐渐下 降； 磷盈余均稳中有升； 钾亏缺南方水田在缓解， 而 其他农田在逐渐加大。 在各种养分中磷积累最为显 著， 特别是在大棚蔬菜等经济作物用地[9]。 根据我国 统计资料， 若按总用量的 25% 被作物吸收来计算， 1949～2003 年 全国土壤积 累 9 000×104 t 以 上 的 P205， 相 当 于 积 累 P205 362.5 kg·hm-2(耕 地 面 积 按 13 333.3×104 hm2 )。 以 5%～10% 转化为有效磷形态来计 算， 则 全 国 土 壤 有 效 磷 水 平 和 1949 年 相 比 提 高 3.5～5.5 mg·kg-1。 磷素累积最多的省区是福建、 广 东、 江苏等。 1980～2003 年， 24 a 超过 1 200 kg·hm-2， 土壤有效磷 水平和 1980 年相 比提高 12 mg·kg-1 以 上， 说明我国土壤磷素缺乏的局面得到一定缓解[10]。 2 长期施肥对土壤磷素的影响 长期施用磷肥， 使土壤中全磷含量、 有效磷含量、 磷素形态及不同土层磷素分布等均发生很大改变。 2. 1 长期施肥对土壤磷库的影响 大量试验表明， 长期施用磷矿粉能显著提高土 壤全磷含量与有效磷含量， 而且磷肥 的残效期较 长， 施用 1 次其后效可以持续 10 a 以上[11,12]。 沈善 敏和刘杏兰等认为长期施磷或者施用有机肥可以显 著扩大土壤中的有效磷库[2,13]。 曹翠玉等研究了有 机肥及有机-无机肥配合施用对土壤供磷的影响后 提出， 15 a 连续施用有机肥后， 土壤有效磷大幅度 提高， 改善了作物的磷素营养[14]。 莫淑勋等认为长 期施用有机肥， 有机质的累积可形成土壤贮藏磷库， 减少土壤对有效磷的固定， 增加有效磷的含量[15]。 谢林花等也得出长期施用厩肥配施化肥能显著提高 土壤有效磷含量[16]。 石灰性菜园土壤在长期大量施 入磷肥后， 菜园土壤中磷素大量积累[17,18]。 Li Z.P. 等在南方红壤稻田中开展的土壤肥力定位监测试验结 果显示： 持续施用磷肥可以促进土壤中磷的积累[19]。 美国 Morrow 长期肥料试验结果表明， 连续 79 a 不 施肥料的瘠薄土壤， 一旦施用 N、 P、 K 矿质肥料可 以大幅度提高土壤生产力， 说明即使是肥力低的土 壤， 只要合理耕作施肥也能获得高产[20]。 其他一些 长期施肥试验也表明， 长期施用磷肥、 氮磷钾或与 有机肥混施均有不同程度的全磷、 无机磷、 有机磷 的累积， 有效磷状况也有所提高[21,22]。 Hao 等在陕西黄土高原旱地施肥定位试验中发 现： 长期施用磷肥可以明显增加土壤中的有效磷积 累[23]。 高亚军等研究表明， 经过 25 季作物的消耗， 不施肥土壤速效磷含量降到了相当低的水平[24]。 不施 磷的土壤， 全磷下降， 速效磷下降很快， 在持续 10 a 左右的监测中， 平均每年下降超过 1 mg·kg-1。 23 a 不施肥， 黑土土壤全磷下降 37.4%， 速效磷下降了 60%； 施用磷肥的土壤全磷增加 53.9%～65.7%， 速 效磷增加 6～15 倍[25]。 英国 Rothamsted 试验站小麦连作 101 a(1843～ 1944)后， 无肥区全磷含量为 0.58 g·kg-1， 而 N、 P、 K 处理全磷含量则为 1.079 g·kg-1。 刘杏兰等认为， 长期施用有机肥， 尤其是厩肥能显著提高土壤全磷 及有效磷含量， 但其效果不如有机无机配施。 施用 有机肥增加土壤有效磷的原因在于： 一方面有机肥 本身含有一定数量的磷， 且以有机磷为主， 这部分 磷易于分解释放； 另一方面是有机肥施入土壤后可 - - 76
曲均峰等长期施肥对土壤磷素影响研究进展 增加土壤有机质含量，而有机质腐解过程中产生的 高的有机磷，燕麦一一野豌豆/压米一一真豆轮作 有机酸类等物质可减少无机磷的固定，并促进无机 有利于有机磷积累图。Wager等研究表明，耕作方 磷的溶解，增加磷的有效性国。 式的改变有助于有机磷的积累倒。 2.2长期施肥对磷素形态的影响 2.2.2长期施肥对无机磷的影响 土壤磷素分为无机态和有机态两大类。土壤无 很多研究结果显示，长期施用化学磷肥，各形 机磷是植物所需磷的主要来源，对大多数耕地而 态无机磷均有不同程度的积累，但主要是CaP的 言，无机磷占土壤总磷量的60%~80%。有机磷经 变化。林治安等对黄淮海平原鲁西北地区土壤的研 过矿化后是植物磷重要的潜在磷源。有机磷含量与 究表明，化学硫肥施入土壤后，主要以Ca。P 土壤有机质呈正相关，平均约占土壤全磷量的10% Fe-P、A-P等缓效态保存于土壤中，施肥对土壤 ~50%,有少数耕地可达土壤全磷的50%圆 有效态和缓效态磷均有不同程度的影响，而与无效 2.2.1长期施肥对有机磷的影响 态磷关系不大回。郑铁军报道，经过15a长期施 长期施用化学磷肥或有机肥可增加士壤有机磷 肥试验，土壤无机磷组分中，闭蓄态磷降低，而 和无机磷含量，但化肥主要是增加无机磷含量，有 Ca-P、A-P增加B圆。刘建玲以北方耕地土壤为试 机肥则以增加有机港为主，测曹翠玉等在黄湖 样，研究发现施入土壤中的城肥除被作物吸收外 土上的试验结果表明，在施用化学磷肥的基础上， 主要以Ca-P、Ca-P形态累积，其次为Al-P利 连年施用有机肥，土壤有机磷各组分均有不同程度 Fe-P。张漱茗等在石灰性土壤上的试验则认为施 的提高，其中活性、中活性及中稳性有机磷提高得 化学磺肥能提高Ca-P、Ca.-P和Al-P的数量，但 较多，而高稳性有机磷提高幅度较小围。尹金来等 F-P相对稳定，受施肥影响小圆。顾益初等对潮 在石灰性土壤上施用猪粪和磷肥研究土壤有机磷组 土的试验结果也表明，施入的磷肥在短期内主要向 分的变化，结果表明，施用猪粪和磷肥显著增加了 Ca-P转化.继而再间Ca。-P和Al-PFe-P转化 活性、中活性和中稳性有机磷的含量，其中以中稳 长期施用磷肥主要增加了土壤无机磷库，而无机磷 性有机磷的增幅最大，而高稳性有机磷的变化没有 的增加主要以不稳定态-P、树脂交换-P,NaHCO3-P 明显规律网。嫂土高原早地长期施肥条件下土壤有 和NaOH-P为主[回。石灰性土壤长期大量施用磷肥 机磷的组成变化研究表明，有机无机肥配施可明显 主要增加土壤Ca-P和Caw-P,Fe-P和Al-P也有 增加土壤有机磷及活性、中等活性有机磷、中等稳 定增加幽；其中Ca-P和Ca。-P对黑麦草吸磷的 定性有机砖令量减少高等稳定性有机陵含量可 贡献大于Fe-P和A1-p网。Kumar(1992)研究酸性土 张漱茗研究发现，化肥有利于土壤活性有机磷的提 壤不同组分磷酸盐对小麦的有效性顺序为：Ca-P> 高和积累，有机肥配施氮磷钾，有利于中等活性有 A1-P>Fe-p@。 机磷的积累，而不利于中稳性有机磷的积累叫。张 2.3长期施肥对不同土层磷素的影响 为政报道，多年施用有机肥后，土壤有机磷总量增 长期施肥对不同土层磷素的影响不一致，有许 加，活性、中稳性有机磷下降，中活性和高稳性有 多研究表明，施入土壤中的磷一般累积在土壤上 机磷增加网。Sharpley在美国俄克拉马州和得克萨 层。如Roscoe在永久草地上的研究认为磷没有移 斯州的试验指出，施肥后士壤有机磷的变化主要是 动倒。长期高量施磷利于0~30cm土层中磷的积 中度活性有机磷的变化，而活性和非活性有机磷保 累而对以下土层磷的积累影响不大；Sharpley等 持不变回。 研究了5a和8a长期施肥农田（粘土）的全磷、无机 国外的一些长期轮作试验表明，施用有机肥可 磷、有机磷和有效磷分布，多数磷累积在上部45cm 明显增加土壤无机磷，但对土壤有机磷影响不大 土壤剖面((Eray P1),还报道12~35a施鸡粪草地磷的 Tuim在采伐后的森林土壤上放牧l0a左右后的结 分布，早地磷的下移深度也只有30cm圆。Lindo的 果表明，放牧使士壤有机磷占全磷的比例增加了 研究证实Mehlich3-P与土层深度反相关，0~15cm 17%。Rheinheimer等研究认为，未开垦土壤含较 最高，75~90cm最小，0~15cm,15~30cm土层 77
曲均峰 等 长期施肥对土壤磷素影响研究进展 增加土壤有机质含量， 而有机质腐解过程中产生的 有机酸类等物质可减少无机磷的固定， 并促进无机 磷的溶解， 增加磷的有效性[13]。 2. 2 长期施肥对磷素形态的影响 土壤磷素分为无机态和有机态两大类。 土壤无 机磷是植物所需磷的主要来源， 对大 多数耕地而 言， 无机磷占土壤总磷量的 6O%～8O%。 有机磷经 过矿化后是植物磷重要的潜在磷源。 有机磷含量与 土壤有机质呈正相关， 平均约占土壤全磷量的 10% ～50%， 有少数耕地可达土壤全磷的 50%[26]。 2. 2. 1 长期施肥对有机磷的影响 长期施用化学磷肥或有机肥可增加土壤有机磷 和无机磷含量， 但化肥主要是增加无机磷含量， 有 机肥则以增加有机磷为主[27， 28]。 曹翠玉等在黄潮 土上的试验结果表明， 在施用化学磷肥的基础上， 连年施用有机肥， 土壤有机磷各组分均有不同程度 的提高， 其中活性、 中活性及中稳性有机磷提高得 较多， 而高稳性有机磷提高幅度较小[14]。 尹金来等 在石灰性土壤上施用猪粪和磷肥研究土壤有机磷组 分的变化， 结果表明， 施用猪粪和磷肥显著增加了 活性、 中活性和中稳性有机磷的含量， 其中以中稳 性有机磷的增幅最大， 而高稳性有机磷的变化没有 明显规律[29]。 塿土高原旱地长期施肥条件下土壤有 机磷的组成变化研究表明， 有机无机肥配施可明显 增加土壤有机磷及活性、 中等活性有机磷、 中等稳 定性有机磷含量， 减少高等稳定性有机磷含量[30]。 张漱茗研究发现， 化肥有利于土壤活性有机磷的提 高和积累， 有机肥配施氮磷钾， 有利于中等活性有 机磷的积累， 而不利于中稳性有机磷的积累[31]。 张 为政报道， 多年施用有机肥后， 土壤有机磷总量增 加， 活性、 中稳性有机磷下降， 中活性和高稳性有 机磷增加[32]。 Sharpley 在美国俄克拉马州和得克萨 斯州的试验指出， 施肥后土壤有机磷的变化主要是 中度活性有机磷的变化， 而活性和非活性有机磷保 持不变[33]。 国外的一些长期轮作试验表明， 施用有机肥可 明显增加土壤无机磷， 但对土壤有机磷影响不大。 Turrin 在采伐后的森林土壤上放牧 10 a 左右后的结 果表明， 放牧使土壤有机磷占全磷的 比例增加了 17%[34]。 Rheinheimer 等研究认为， 未开垦土壤含较 高的有机磷， 燕麦——野豌豆／玉米——豇豆轮作 有利于有机磷积累[35]。 Wager 等研究表明， 耕作方 式的改变有助于有机磷的积累[36]。 2. 2. 2 长期施肥对无机磷的影响 很多研究结果显示， 长期施用化学磷肥， 各形 态无机磷均有不同程度的积累， 但主要是 Ca-P 的 变化。 林治安等对黄淮海平原鲁西北地区土壤的研 究 表 明 ， 化 学 磷 肥 施 入 土 壤 后 ， 主 要 以 Ca8-P、 Fe-P、 Al-P 等缓效态保 存于土壤 中， 施肥对土 壤 有效态和缓效态磷均有不同程度的影响， 而与无效 态磷关系不大[37]。 郑铁军报道， 经过 15 a 长期施 肥试验， 土壤无机磷组分中， 闭蓄 态磷降低， 而 Ca-P、 Al-P 增加[38]。 刘建玲 以 北 方 耕 地 土 壤 为 试 样， 研究发现施入土壤中的磷肥除被作物吸收外， 主 要 以 Ca2-P、 Ca8-P 形 态 累 积 ， 其 次 为 Al-P 和 Fe-P[39]。 张漱茗等在石灰性土壤上的试验则认为施 化学磷肥能提高 Ca2-P、 Ca8-P 和 Al-P 的数量， 但 Fe-P 相对稳定， 受施肥影响小[40]。 顾益初等对潮 土的试验结果也表明， 施入的磷肥在短期内主要向 Ca2-P 转化， 继而再向 Ca8-P 和 Al-P、 Fe-P 转化[41]。 长期施用磷肥主要增加了土壤无机磷库， 而无机磷 的增加主要以不稳定态-P、 树脂交换-P， NaHCO3-P 和 NaOH-P 为主[42]。 石灰性土壤长期大量施用磷肥 主要增加土壤 Ca2-P 和 Ca8-P， Fe-P 和 Al-P 也有一 定增加[39,41]； 其中 Ca2-P 和 Ca8-P 对黑 麦草吸磷 的 贡献大于 Fe-P 和 A1-P[29]。 Kumar(1992)研究酸性土 壤不同组分磷酸盐对小麦的有效性顺序为： Ca-P＞ A1-P＞Fe-P[43]。 2. 3 长期施肥对不同土层磷素的影响 长期施肥对不同土层磷素的影响不一致， 有许 多研究表明， 施入土壤中的磷一般累 积在土壤上 层。 如 Roscoe 在永久草地上的研究认为磷没有移 动[44]。 长期高量施磷利于 0～30 cm 土层中磷的积 累而对以下土层磷的积累影响不大[45] ； Sharpley 等 研究了 5 a 和 8 a 长期施肥农田(粘土)的全磷、 无机 磷、 有机磷和有效磷分布， 多数磷累积在上部 45 cm 土壤剖面(Bray P1)， 还报道 12～35 a 施鸡粪草地磷的 分布， 旱地磷的下移深度也只有 30 cm[46]。 Lindo 的 研究证实 Mehlich 3-P 与土层深度反相关， 0～15cm 最高， 75～90 cm 最小， 0～15 cm， 15～30 cm 土层 - - 77
2009年3月 热带农业科学 第29卷第3期 的Mehlich3-P与污泥处理显著相关，磷主要累积 水体系统中的迁移、转化、损失等过程，相关参数 在表层，可能移动到15~30cm,30cm以下含量较 和迁移通量，定量分析和模拟相结合，揭示磷迁移 对照高，但是没有相关性，认为磷没有淋失田。 和转化的主要过程及其对环境的影南」 Fiske11等发现，不论施无机或有机肥，38cm (②)重视跨区域的长期肥料试验的联网研究。任 以下磷没有显著增加倒。黄土高原旱地长期施肥条 何 个地点的长期试验所得出的结论只代表了试验 件下施肥对有机磷各组分剖面分布规律影响不大， 所在地区特定环境条件下的某些科学规律，一般不 23a陕西关中黄土研究表明，不同施肥处理，与无 能用来解释环境条件不同的其它地区。以中国农科 肥处理相比，其土壤磷素增量在0~100m土壤剖 院长期试验监测基地为平台实现区域联网研究，将 面中的分布特点是，全磷增量剖面分布可为3层： 整合不同地区的试验结果，对试验数据进行分析归 耕层0~20cm)为显著累积层，20~60cm土层为微 纳，在更宏观的角度揭示更广泛、更普遍的科学规 增一亏损层，60~100cm土层为轻度累积层创。速 律，为我国磷素的宏观管理提供重要的科学依据。 效磷增量剖面分布趋势与全磷增量分布趋势基本相 同，仅在60~100cm土层累积较弱。 参考文献 然而，也有人认为长期施磷肥有利于磷在 1沈普敏.中国土壤肥力[].北京：中国农业出版社 50~80cm土层中的积累【倒：而Hountin等人则认为 1998.80-83 0~100cm土层中均有积累侧。原因可能与磷肥的种 2黄敏，吴金水.土壤磷素微生物作用的研究进展[J】 生环200312(3).366-370 类、土壤性质、土壤水分状况等因素有关。另外， 3沈善敏.国外的长期肥料试验[.土壤通报（一）（仁） 长期施肥土壤对磷的吸附方式也受一定的影响5圆。 (三)，1984(3).85-91 4沈善敏。论我国磷肥的生产与应用[]. 土壤通报 3问题与展望 1995(3):97-103:(4):145-161 综上所述，长期施用磷肥及有机肥等，均使土 5张桃林，陈爱国.热带胶园土磷素形态和生物有效性 壤中全磷含量、有效磷含量、磷素形态及不同土层 [J1.土壤与环境，1999,8(4)：284~286 磷素分布等有相应提高。国内外对于长期试验土壤 6 Tandon HL s.Phosphorus Research and agricultural 磷素变化的研究很多，但仍然存在很多问题有待解 Production in India.Fertilizer Development 决。目前农业中的施肥技术在磷肥使用方面侧重于 Consultation Organization,New Delhi,India,1987 160 施肥量或施肥方法等的研究，很少综合考虑其它因 Santhy P,Muthuvel P,Murugappan V,et al.Land 素，诸如深层土壤的磷素有效性的影响、长期施用 degradation due to P depletion under intensive 磷肥的残效问题等。由于磷素的化学行为在农业生 eropping in inceptisols.Fert News,2001,46(5) 产上的重要地位，加之与人类生态环境密切相关 65-67 这方面的研究需要继续深入，需要采用综合的系统 8刘建中，利用植物自身潜力提高土壤中碳的有效性[刀 分析方法和长期跟踪进行研究。主要应该加强以下 生态农业研究，1994(2)：16~23 方面的研究： 9高样照，马文奇，相勇，等.我国耕地土壤养分变化 (1)中国主要农田生态系统磷的迁移、转化规 与肥料投入状况[J刀，植物营养与肥料学，2000,6(4) 律与优化管理的研究，将以分布于我国主要农田类 363-369 10马文奇.化肥产业关乎我国资源与可持续发展[U】.中 型区的中国农科院长期定位实验站为研究平台，结 国农资，2006(9)：18-19 合相关区域磷肥使用与磷素平衡特征的调查，建立 11 Bolland M D A,Weatherley A J,Gilkes R I.The 养分循环信息系统，定量估算农田生态系统磷养分 long-term residual value of rock phosphate and su- 使用和循环（特别是损失）的区域时空分布特征及其影 per phosphate fertilizers for various species un 响因素。利用长期定位实验站已有的长期定位试职 der field conditions.Fertilizer Research.1989 和将建立的定位试验，研究磺在土壤一 一作物 20(2)：89100 -78
2009 年 3 月 第 热带农业科学 29 卷第 3 期 的 Mehlich3-P 与污泥处理显著相关， 磷主要累积 在表层， 可能移动到 15～30 cm， 30 cm 以下含量较 对照高， 但是没有相关性， 认为磷没有淋失[47]。 Fiskell 等发现， 不论施无机或有机肥， 38 cm 以下磷没有显著增加[48]。 黄土高原旱地长期施肥条 件下施肥对有机磷各组分剖面分布规律影响不大， 23 a 陕西关中黄土研究表明， 不同施肥处理， 与无 肥处理相比， 其土壤磷素增量在 0～100 m 土壤剖 面中的分布特点是， 全磷增量剖面分布可为 3 层： 耕层(0～20 cm)为显著累积层， 20～60 cm 土层为微 增一亏损层， 60～100 cm 土层为轻度累积层[31]。 速 效磷增量剖面分布趋势与全磷增量分布趋势基本相 同， 仅在 60～100 cm 土层累积较弱[17]。 然 而 ， 也 有 人 认 为 长 期 施 磷 肥 有 利 于 磷 在 50～80 cm 土层中的积累[49] ； 而 Hountin 等人则认为 0～100 cm 土层中均有积累[50]。 原因可能与磷肥的种 类、 土壤性质、 土壤水分状况等因素有关。 另外， 长期施肥土壤对磷的吸附方式也受一定的影响[51]。 3 问题与展望 综上所述， 长期施用磷肥及有机肥等， 均使土 壤中全磷含量、 有效磷含量、 磷素形态及不同土层 磷素分布等有相应提高。 国内外对于长期试验土壤 磷素变化的研究很多， 但仍然存在很多问题有待解 决。 目前农业中的施肥技术在磷肥使用方面侧重于 施肥量或施肥方法等的研究， 很少综合考虑其它因 素， 诸如深层土壤的磷素有效性的影响、 长期施用 磷肥的残效问题等。 由于磷素的化学行为在农业生 产上的重要地位， 加之与人类生态环境密切相关， 这方面的研究需要继续深入， 需要采用综合的系统 分析方法和长期跟踪进行研究。 主要应该加强以下 方面的研究： (1)中国主要农田生态系统磷的迁移、 转化规 律与优化管理的研究， 将以分布于我国主要农田类 型区的中国农科院长期定位实验站为研究平台， 结 合相关区域磷肥使用与磷素平衡特征的调查， 建立 养分循环信息系统， 定量估算农田生态系统磷养分 使用和循环(特别是损失)的区域时空分布特征及其影 响因素。 利用长期定位实验站已有的长期定位试验 和将建立的定位试验， 研究磷在土壤——作物—— 水体系统中的迁移、 转化、 损失等过程， 相关参数 和迁移通量， 定量分析和模拟相结合， 揭示磷迁移 和转化的主要过程及其对环境的影响。 (2)重视跨区域的长期肥料试验的联网研究。 任 何一个地点的长期试验所得出的结论只代表了试验 所在地区特定环境条件下的某些科学规律， 一般不 能用来解释环境条件不同的其它地区。 以中国农科 院长期试验监测基地为平台实现区域联网研究， 将 整合不同地区的试验结果， 对试验数据进行分析归 纳， 在更宏观的角度揭示更广泛、 更普遍的科学规 律， 为我国磷素的宏观管理提供重要的科学依据。 参考文献 1 沈 善 敏. 中 国 土 壤 肥 力[M]. 北 京： 中 国 农 业 出 版 社， 1998. 80～83 2 黄 敏， 吴金水. 土壤磷素微生物作用的研究进展[J]. 生态环境， 2003， 12(3)： 366～370 3 沈善敏. 国外的长期肥 料 试 验[J]. 土 壤 通 报(一)(二) (三)， 1984(3)： 85～91 4 沈 善 敏. 论 我 国 磷 肥 的 生 产 与 应 用[J]. 土 壤 通 报 ， 1995(3)： 97～103； (4)： 145～161 5 张桃林， 陈爱国. 热带胶园土壤磷素形态和生物有效性 [J]. 土壤与环境， 1999， 8(4)： 284～286 6 Tandon H L S. Phosphorus Research and Agricultural Production in India. Fertilizer Development and Consultation Organization, New Delhi, India, 1987. 160 7 Santhy P, Muthuvel P, Murugappan V, et al. Land degradation due to P depletion under intensive cropping in inceptisols. Fert News, 2001, 46 (5): 65～67 8 刘建中. 利用植物自身潜力提高土壤中磷的有效性[J]. 生态农业研究， 1994(2)： 16～23 9 高祥 照， 马文 奇， 崔 勇， 等.我 国 耕地 土 壤 养分 变 化 与肥料投入状况[J] .植物营养与肥料学， 2000， 6(4)： 363～369 10 马文奇. 化肥 产 业 关乎 我 国 资源 与 可 持续 发 展[J]. 中 国农资， 2006(9)： 18～19 11 Bolland M D A, Weatherley A J, Gilkes R J. The long-term residual value of rock phosphate and super phosphate fertilizers for various species under field conditions. Fertilizer Research, 1989, 20(2): 89～100 - - 78
曲均峰等长期施肥对土壤磷素影响研究进展 12林继雄。林模艾卫.酸肥后效与利用率的定位试 waste.Enveronmental Quality,1984,13(2):211~ 验.土壤肥料，195(6)：1~5 245 13刘杏兰，高宗，刘存寿，等有机一无机肥配施的增 27林炎金，林曾泉，连续十年施用不同肥料对十壤养分积 产效应及对土坡肥力影响的定位研究[】.土蝶学报 累的研究[J].福建省农科院学报，1994,9(3)：3~5 1996,33(2):138~147 28 Motavalli PP,Miles R J.Soil phosphorus fractions 14曹捉玉张亚丽沈其荣等，有机肥料对黄湖土有效 after 111 years of animal manure and fertilizer ap- 磷库的影响[】.土壤.1998.29(5)：235~238 plication.Biology and Fertility of Soils,2002 15莫淑助，钱菊芳，钱承梁.猪粪等有机肥料中磷素养分 (36):35-42 环再利用的研究[】.土壤学报，1991.28(3)：309~ 29尹金来，沈其荣，周春霖，等猪粪和磷肥对石灰性士 6 壤有机磷组分及有效性的影响U].土壤学报，2001 16谢林花，吕家珑，张一平.长期施肥对石灰性土壤磷素 38(3).2530 肥力的影响I有机质全磷和速效磷[】.应用生态 30来璐，郝明德，彭令发，等.黄土高原早地长期施肥 学报，2004,15(5⑤)：787~789 条件下土壤有机磷的变化[J.土壤，2003,35（⑤）： 17 Hooch P S.Movnagh M.Svoboda I F.et al.Phosphorus 413-418 loss in drain flow intensively managed grassland 31张激茗，于淑芳，刘毅志。施肥对石灰性土壤磷素形态 soils.Enveronmental Quality,1999,28:1235~1242 的影响[J1.土壤，1992,24(2)：68~70 18 Su D C.Yang F.Zhang F S.Profile characterics and 32张为政，陈县朗有机巴对土壤有机磷组分及其有效性 potential environmental effect of accumulated 的影响].东北农业大学学报，1988,19（②）：112 phosphorus in soils of vegetable fields in Beijing. 118 Pedosphere.2002,12(2):179-184 33 Sharpley A N.Phosphorus cycling in unfertilized 19 Li Z P.Zhang TL.Li D C.et al.Changes in soil and fertilized agricultural soils.Soil Science properties of paddy fields across a cultivation Society of American Journal,1985,49:905~911 chronosequence in subtropical china.pedosphere. 34 Turrin M B.Glaser B.Solomon D.et al.Effects of 2005,15():110~119 deforestation on phosphorus pools in mountair 20 Juo.Long-term.Soil Fertility Experiments,1990 soils of the Alay Range,Biol Fert Soils,2000(31): (4)：4-8 134142 21 Lwkin LY,Kosilova AN,DubaninaG V.The effect of 35 Rheinheimer DD,Anghinoni 1.Accumulation of soil long-term application of fertilizers on soil fer- organic phosphorus by soil tillage and cropping tility and winter hardiness and productivity of systems under sub tropical conditions.Communica winter wheat on typical chernozen.Agrokhimiya. tion in Soil Science and Plant Analysis,2003(34) 1994(1）：38-43 2339-2354 2兰晓泉，郭贤仕.早地长期施肥对土地生产力和肥力的 36 Wager BI.Stewart JWB.Moir.Changes with time in 影响[J门.土壤通报，2001,32(3)：102106 the form and availability of residual fertilizer 23 Hao M D.Fan I.Wei X R.et al.Effect of fertiliza- phosphorus on Chernozemic soils.Canadian Journal tion on soil fertility and wheat yield of dryland of Soil5 cience,1986(66):115~119 in the Loess Plateau.Pedosphere,2005,15(2): 37林治安，谢承陶，张振山，等.石灰性土壤无机磷形 189-195 态、转化及其有效性研究[].土城通报，1997,28 24高亚军，黄东迈，朱培立，等稻麦轮作条件下长期不 (6):274~276 同土壤管理对氮素肥力影响[】.土壤学报，2000,37 38郑铁军.黑土长期施肥对土壤磷的影响[】.土壤肥料 (4).456463 1998(1):39-41 25周宝库，张喜林.长期施肥对黑土磷素积累、形态转化 39刘建玲，张福琐.小麦-玉米轮作长期肥料定位试脸中 及其有效性彩响的研究[山】.植物营养与肥料学报。 土壤磷库的变化II.土壤01sen-P及各形态无机磷的动 2005,11(2):143-147 态变化[.应用生态学报，2000,1(3)：365~368 26 Sharpley A N,Smith S J,Stewart B A,et al.Forms 40张漱茗，于淑芳。刘毂志.施肥对石灰性土壤磷煮形态 of phosphorus in soil receiving cattle feedlot 的影响[1.土壤.1992.24(2)：6870 79
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2009年3月 热带农业科学 第29卷第3期 41顺益初，软绳式。长期施用磷肥条件下糊土中磷素的积 Accumulation and movement of residual phosphorus 累、形态转化和有效性[.土壤.1997.28(1)：13~17 in sludge treateddecatur silty clay loam soil.Com 42 Rubaek H,Erik.Soil phosphorous dynamics in a munication in Soil Science and Plant Analysis. long-term field experiment at Askov.Biology and 1993.24(15~16):1805-1816 Fertility of Soils,1995(20):86~92 48 Fiskel I G A.Pritchett W L.Profile distribution 43 Kumar V.Gilkes R J.Bollang M D A.Phosphate fer of phosphate and metals in a forest soil amende tilizer placement and tillage system on phospho- with garbage ca-npost Soil and Crop.Soc.of Florida rous distribution in soil.Communication in Soil Proc.1979.39:23-28 Science and Plant Analysis, 1992 23(13-14 49 Sekulic P D.Changes of chemical soil properties 1462-1477 under the effect of long-term application of miner 44 Roscoe B.The distribution and condition of soil al fertilizers.Bulgarian Journal of Agricultura hate under old permanent pasture.Plant and Science,1997,3(6):705-712 Soi1XIL.1960(1)·17-29 50 Hountin I A.Couillard D.A.Aram Soil carbon.ni- 45 Knaflewski M Malachowski A.Fiedorow Z.Effects of rogen and phosphorus contents in maize plots after long-term application of different rates of fertil- 14 years of pig slurry application.Journal of A izers in an asparagus plantation on the yield and gricultural Science,1997.129(2):187~194 chemical properties of soil.Roczniki Akademii Rol- 51 Ghosh G K,Sarkar A K.Sanyal S K.Effect of nicze.W Poznaniu,Ogrodmictwo,1998(27):145~149 long-term application of fertilizers on phosphate 46 Sharpley A N.Smith S I.Bain W R.Nitrogen and adsorption and desorption behaviour of some acid phosphorus fate from long-term poultry litter ap- soil 1.Phosphate adsorption behaviour.Journal of plications to Oklahoma soils.Soil Sci.Soc.Am I, Research.Birsa Agricultural University.1999.11 1993(57)：1131-1137 (②)：123-133 47 Pauline V,Lindo Robert W,Taylor James W,et al. -80-
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