趙蕓晨, 王治江, 孫曉娟, 付余業(yè)

(1.河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院, 甘肅 張掖734000; 2.甘肅省河西走廊特色資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 張掖 734000; 3.甘肅張掖市中天農(nóng)業(yè)科技有限公司, 甘肅 張掖 734000)

磷素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境安全中具有重要影響，磷肥當(dāng)季利用率低，在土壤中移動(dòng)性小，固定強(qiáng)烈[1]；磷素施用后的產(chǎn)量效應(yīng)逐漸降低，農(nóng)田土壤磷素環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大[2-3]，磷素已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要限制因素，研究表明隨著土壤磷素大量積累，土壤磷素逐漸由虧轉(zhuǎn)盈[4-5]，70%～90%的磷成為難以被作物吸收利用的固定形態(tài)[6]。石灰性土壤12 a磷肥施用，無機(jī)態(tài)磷大量增加[6]。棕壤26 a化學(xué)磷肥施用，除十鈣磷以外的其他磷素均增加[7]。

河西走廊張掖是全國(guó)玉米制種大區(qū)，玉米種子產(chǎn)量占全國(guó)用種量70%以上，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)提供了巨大貢獻(xiàn)。高利益驅(qū)動(dòng)下，使玉米制種地塊連作嚴(yán)重，且85%以上農(nóng)田采用恒量施肥模式，勢(shì)必會(huì)對(duì)玉米種子生產(chǎn)造成相應(yīng)的影響，因此研究制種玉米連作恒量施磷模式下土壤磷素動(dòng)態(tài)變化、土壤—植物磷素平衡，以及植物磷素吸收利用效率問題對(duì)該區(qū)玉米種子生產(chǎn)及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境變化都具有重要意義。作者前期研究表明10 a制種玉米連作生產(chǎn)，土壤總磷含量增加，速效磷先增后降[8]，但恒量施肥模式，長(zhǎng)期連作，不同土類土壤磷素遷移、分級(jí)的研究報(bào)道還未見，外源磷素進(jìn)入后在土體后發(fā)生的運(yùn)移、轉(zhuǎn)化、積累、吸收利用動(dòng)態(tài)，及其變化對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的研究也未見報(bào)道。基于此，本研究擬以當(dāng)?shù)?種代表性石灰性灌漠土與石灰性潮土為研究對(duì)象，玉米制種連作8 a，研究連作條件2種不同土類土壤磷素動(dòng)態(tài)變化特征及磷素養(yǎng)分虧缺、吸收利用規(guī)律，以期闡明制種玉米連作土壤磷素動(dòng)態(tài)變化情況，為合理施磷，提高磷肥利用率，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米種子生產(chǎn)提供合理的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省張掖市烏江鎮(zhèn)(海拔1 400 m，東經(jīng)106°33′—107°47′，北緯37°04′—38°10′，土壤類型灌漠土)與張掖市臨澤縣鴨暖鄉(xiāng)(海拔1 600 m，東經(jīng)99°51′—99°57′，北緯38°57′—39°02′，土壤類型潮土)，2種土壤基本理化性狀：灌漠土，pH值8.4，有機(jī)質(zhì)17.5 g/kg，全氮0.91 g/kg，全磷0.661 g/kg，堿解氮63 mg/kg，速效磷7.5 mg/kg，速效鉀160 mg/kg。潮土pH 8.7，有機(jī)質(zhì)13.5 g/kg，全氮0.83 g/kg，全磷0.635 g/kg，堿解氮56 mg/kg，速效磷7.1 mg/kg，速效鉀167 mg/kg。

1.2 供試品種

供試玉米品種為浚單22(河南秋樂種業(yè)集團(tuán)提供)，播前種子包衣，包衣劑代號(hào)Q23，種子成熟后收獲全株，籽粒與秸稈分別收獲，秸稈不還田，測(cè)定籽粒、秸稈產(chǎn)量及籽粒、秸稈全磷含量。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，連續(xù)定位恒量施肥模式，于2006年開始，小區(qū)面積30 m×20 m，3次重復(fù)，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行，制種玉米種植模式為“行比加滿天星”，播前覆膜。種植期間只施尿素與磷二銨，其中二銨用量525 kg/hm2(磷二胺，P2O548%)，氮肥用量675 kg/hm2(尿素，N 46%)，播前以底肥形式施入全部磷肥與1/3氮肥，拔節(jié)期及孕穗期追施剩余2/3尿素，通過藥劑防治紅蜘蛛及其他常見病蟲害，常規(guī)水肥管理，灌漠土小區(qū)代號(hào)A，潮土區(qū)代號(hào)B。

1.4 分析項(xiàng)目及方法

土壤與植物樣品：分別在連作的第1，3，5，7 a地上部分分秸稈與籽粒分別取樣(因2014年鴨暖鄉(xiāng)試驗(yàn)地受蟲害影響沒有取樣，于連作第8 a取樣)為植物樣品，測(cè)定全磷含量，以末施磷區(qū)為空白對(duì)照CK。全株采收后利用5點(diǎn)法，每小區(qū)取6個(gè)樣點(diǎn)混合成一個(gè)土壤樣品，風(fēng)干后測(cè)定全磷、速效磷，并分析磷的活化系數(shù)，樣品名稱分別為A1,A3,A5,A7和B1,B3,B5,B8；在0—20,20—40,40—60 cm分層采樣，樣品名稱仍為A1,A3,A5,A7和B1,B3,B5,B8，分析無機(jī)與有機(jī)分級(jí)磷。

測(cè)定項(xiàng)目與方法：土壤全磷量采用碳酸鈉熔融—鉬銻抗比色法[9]。速效磷采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法。土壤無機(jī)磷分級(jí)采用顧益初和蔣柏藩法[10]，用0.25 mol/L的NaHCO3溶液浸提土壤二鈣磷，用0.5 mol/L的NH4OAC(pH=4.2)溶液浸提土壤八鈣磷，用0.5 mol/L的NH4F溶液浸提土壤鋁磷，用0.1 mol/L的NaOH與0.1 mol/L的Na2CO3混合溶液浸提鐵磷，用0.3 mol/L檸檬酸鈉-Na2S2O4溶液浸提閉蓄態(tài)磷，用0.5 mol/L的H2SO4溶液浸提十鈣磷，然后在分光光度計(jì)上采用硫酸鉬銻比色法測(cè)定。土壤有機(jī)磷分級(jí)采用Bowman-Cole法[11]，用0.5 mol/L的NaHCO3浸提活性有機(jī)磷，1 mol/L的H2SO4與1 mol/L的NaOH浸提中等活性有機(jī)磷，0.5 mol/L的NaOH浸提中穩(wěn)性有機(jī)磷，0.5 mol/L的NaOH浸提高穩(wěn)性有機(jī)磷，硫酸鉬銻抗比色法測(cè)定。玉米籽粒與秸稈中全磷含量采用H2O2—H2SO4消煮—鉬銻抗比色法測(cè)定[9]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

采用Excel 2007，SPSS 10.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理，采用單因素方差分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，采用Person法對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

表觀磷平衡(%)(SPB)[12]=(輸入磷-

輸出磷)/輸出磷×100%

(1)

磷素活化系數(shù)(%)(PAC)[13]=(土壤速效磷

含量/土壤全磷含量)×100%

(2)

作物磷素移出量(PTA)[14]=(籽粒全磷量×

籽粒產(chǎn)量)+(秸稈全磷量×秸稈產(chǎn)量)

(3)

磷肥表觀利用率(%)(APUE)[15]=

(施肥區(qū)作物養(yǎng)分含量-不施肥作物養(yǎng)分含量)×100/施肥量

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 制種玉米連作恒量施肥模式土壤磷素構(gòu)成特征

連作8 a，2種連作土壤全磷含量分別為719.82與705.24 mg/kg，較處理前(0.661與0.635 g/kg)增加，增加量分別為58.01與69.91 mg/kg，年平均增加量為8.28與8.75 mg/kg，增加率為8.76%～11.01%。灌漠土速效磷含量先增后降，潮土中速效磷含量持續(xù)增加，2種土類速效磷較處理前分別增加1.66～4.64與1.01～4.04 mg/kg。磷的活化系數(shù)(PAC)為1.274%～1.794%，均小于2%(表1)。

表1 制種玉米連作總磷與速效磷的變化

注：同行不同小寫字母表明差異顯著性(p<0.05); T-P代表總磷; Av-P代表速效性磷; PA代表磷活化系數(shù)。下同。

連作8 a，土壤磷素組成以無機(jī)磷為主，占全磷總量65.3%～70.2%，無機(jī)磷主要以鈣磷(Ca-P)為主，其次為鋁磷(Al-P)和鐵磷(Fe-P)，而閉蓄態(tài)磷(O-P)只占全磷很少部分。鈣磷中十鈣磷(Ca10-P)含量最高，其次為八鈣磷(Ca8-P)， 最后為二鈣磷(Ca2-P)(表2)。總有機(jī)磷占全磷含量的6.3%～11.4%，主要以中度活性有機(jī)磷(MLO-P)為主，其次為中穩(wěn)性(MRO-P)和高穩(wěn)性有機(jī)磷(HPO-P)，活性有機(jī)磷(LO-P)含量最低(表3)。隨連作年限增加、無機(jī)化肥連續(xù)施用，土壤不同磷素：Al-P,Fe-P,Ca8-P,Ca10-P,LO-P,MLO-P均增加(表2—3)。制種玉米連作8 a，灌漠土中T-P,Ca10-P,Ca2-P,Av-P,LO-P含量較潮土高，而Fe-P,Ca8-P,MLO-P,HPO-P與MRO-P含量較潮土低，O-P相差不大(表2—3)。

表2 研究區(qū)不同連作年限土壤無機(jī)磷在不同土層含量特征 mg/kg

注：表中不同小寫字母表明差異顯著性(p<0.05); Ca2-P代表二鈣磷; Ca8-P代表八鈣磷; Al-P代表鋁磷，F(xiàn)e-P代表鐵磷; O-P代表閉蓄態(tài)磷; Ca10-P代表十鈣磷; T-IP代表總無機(jī)磷。下同。

表3 研究區(qū)制種玉米連作有機(jī)磷在不同土層的分部特征 mg/kg

注：LO-P代表活性有機(jī)磷; MLO-P代表中度活性有機(jī)磷； MRO-P代表中穩(wěn)性有機(jī)磷; HRO-P代表高穩(wěn)性有機(jī)磷; T-OP代表總有機(jī)磷。下同。

2.2 制種玉米連作無機(jī)磷動(dòng)態(tài)變化特征

恒量施磷模式下，隨著施肥年限增加，無機(jī)磷總量增加，增加比率為14%～18%。無機(jī)磷分級(jí)鈣磷所占比重最大，占無機(jī)磷總量81.15%～88.16%，其次為鋁磷，占無機(jī)磷總量10.73%～16.20%，閉蓄態(tài)磷含量最小，只占0.36%～0.64%。鈣磷中Ca2-P，Ca8-P，Ca10-P分別占無機(jī)磷總量5.32～9.95%，15.50～23.52%，55.66～64.19%，Ca10-P所占比重最大。2種不同土類隨磷肥施用年限增加：除Ca2-P顯著減少外， Ca8-P，Ca10-P，Al-P，F(xiàn)e-P，O-P均增加；Fe-P在連作第3 a降至最低；灌漠土Ca10-P在連作第5 a，潮土Ca10-P在連作第8 a達(dá)最大，Ca8-P動(dòng)態(tài)變化。灌漠土Ca2-P下降速率較潮土大，Ca10-P增加量較潮土高，Ca8-P與Al-P增加量較潮土低。不同剖面土層由上至下，各分級(jí)無機(jī)磷均呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)(表4)，但各形態(tài)無機(jī)磷在不同土層所占總無機(jī)磷比例不同，Ca-P在20—40 cm土層比例最高，其次為0—20 cm土層，40—60 cm土層最低，O-P在40—60 cm土層比例最高，Al-P在20—40 cm土層比例最低，F(xiàn)e-P在0—20 cm 比例最高。

Ca-P中，Ca10-P在40—60 cm土層比例最高，Ca2-P在0—20 cm土層比例最高，Ca8-P在20—40 cm土層最高(表4)。無機(jī)磷增加主要以Ca8-P與Ca10-P增加，呈現(xiàn)Ca10-P,O-P底聚，Ca2-P,Fe-P,Al-P表聚在0—20 cm，Ca8-P中層(20—40 cm)聚集現(xiàn)象(表4)。

表4 不同無機(jī)磷在不同土層占總無機(jī)磷的比例 %

2.3 制種玉米連作有機(jī)磷組分動(dòng)態(tài)變化特征

如表5所示，有機(jī)磷各組分以MLO-P含量最高，占總有機(jī)磷52.10%～79.49%，其次為HRO-P，占9.31%～38.01%，MRO-P和LO-P含量較低，分別占6.64%～10.31%和3.21%～8.18%，隨連作年限增加，2種不同土類，土壤總有機(jī)磷各組分均增加，其中灌漠土中增加幅度最大的是MLO-P，其次為MRO-P和LO-P，HRO-P有下降趨勢(shì)，LO-P,MLO-P與MRO-P持續(xù)增加。

而潮土中有機(jī)磷各組分含量均隨連作年限增加而持續(xù)增加。在不同剖面土層中，2種不同土類各不同有機(jī)磷組分均呈現(xiàn)表層含量最高—表聚現(xiàn)象，但不同組分在不同土層中所占比例不同，灌漠土LO-P在20—40 cm土層最高,HRO-P在0—20 cm土層最高，MLO-P，MRO-P在40—60 cm土層最高，而潮土LO-P，MRO-P在40—60 cm土層最高，MLO-P在20—40 cm土層最高，HRO-P在0—20 cm土層最高。

表5 各有機(jī)磷在不同土層占總有機(jī)磷的分布比例 %

2.4 制種玉米連作土壤磷素動(dòng)態(tài)平衡變化

依據(jù)不同連作年限制種玉米籽粒與秸稈產(chǎn)量，籽粒與秸稈中磷素含量，磷肥施入量以及土壤中磷素含量，得出土壤磷素收支表觀利用率等特征(表6)。由表6可以看出，當(dāng)前恒量施肥模式，外源磷肥進(jìn)入土壤產(chǎn)生173.10～175.65 kg/(hm2·a)的磷肥盈余量。灌漠土在連作第5 a，潮土在連作第3 a植物磷素帶走量最大，分別達(dá)到79.05與78.15 kg/hm2，隨后下降；而灌漠土在連作第3 a，潮土在連作第5 a磷素吸收量達(dá)到最大，分別為147.60與145.2 kg/hm2，然后下降，磷素的表觀利用率只有2.08%～4.89%，磷素表觀平衡系數(shù)均超過200%以上。

表6 不同土類作物磷素的帶走、吸收及可及性

注：籽粒/秸稈磷帶走量=籽粒/秸稈產(chǎn)量×籽粒/秸稈全磷量，總磷=籽粒磷+秸稈磷，剩余磷=施入磷肥量-總磷，磷肥表觀利用率=(施肥區(qū)作物養(yǎng)分含量-不施肥作物養(yǎng)分含量)×100/施肥量。

長(zhǎng)期單施化肥使土壤磷素的可及性在一定程度上增加，但其增加量有限，分別在灌漠土上連作第3 a，潮土上連作第5 a達(dá)到最高，隨后下降，作物磷素吸收量也呈現(xiàn)相同規(guī)律，先增后降，制種玉米種子生產(chǎn)，總體磷肥利用率極低，大量磷肥在土體中盈余。

2.5 制種玉米連作土壤磷素間相關(guān)性分析

土壤各形態(tài)磷的相關(guān)關(guān)系如表7—8所示。由表7可知，在恒量施磷模式，制種玉米連作8 a，土壤全磷與土壤速效磷、總無機(jī)磷，八鈣磷、十鈣磷、鋁磷均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.958,0.798,0.875,0.896,0.766，土壤中磷素總量的增加與上述不同形態(tài)磷素增加關(guān)系密切，土壤無機(jī)磷總量與土壤中八鈣磷、十鈣磷關(guān)系密切。土壤速效磷與土壤中全磷、二鈣磷、鋁磷、八鈣磷4項(xiàng)指標(biāo)關(guān)系密切，說明土壤中速效磷的增加與上述磷密切相關(guān)。

如表8所示，速效磷與活性有機(jī)磷和中度活性有機(jī)磷也顯著相關(guān)。有機(jī)磷總量與中活性有機(jī)磷、高穩(wěn)性有機(jī)磷關(guān)系密切，中活性有機(jī)磷與全磷間關(guān)系密切。

表7 各無機(jī)磷素間的相關(guān)系數(shù)

注：*表示顯著相關(guān)； **表示極顯著相關(guān)。下同。

表8 各有機(jī)磷素間的相關(guān)關(guān)系

3 討 論

3.1 衡量施肥模式對(duì)連作制種玉米各形態(tài)磷庫的影響

外源磷進(jìn)入土壤后被有機(jī)、無機(jī)組分吸持，并最終以不同形態(tài)賦存于土壤，表現(xiàn)出不同的移動(dòng)性和生物活性[16]。在本研究中，恒量施磷肥，制種玉米連作8 a，除Ca2-P以外的其他分級(jí)磷，全磷、速效磷均不同程度增加，說明外源無機(jī)磷肥施用可使土壤磷素增加，這與裴瑞娜及劉建玲長(zhǎng)期施用無機(jī)磷均能顯著增加土壤中Olsen-P含量的研究結(jié)論相符[17,6]，但不同分級(jí)磷在不同土層所占比例不同，說明種子連作生產(chǎn)過程，不同分級(jí)磷在土體中轉(zhuǎn)化、累積、移動(dòng)與被利用的程度不同。其中活性較高的Ca2-P含量顯著減少，表明其在連作過程被持續(xù)利用，是玉米種子生產(chǎn)主要的有效磷源，特別生產(chǎn)力較高的灌漠土消耗比例較潮土高。本研究中，Ca8-P與Ca10-P的量呈現(xiàn)積累—消耗—再積累模式，其中Ca8-P層聚在20—40 cm，Ca10-P在40—60 cm底聚，說明Ca8-P潛在被利用程度較Ca10-P高，Ca10-P被利用程度低。Al-P，F(xiàn)e-P，O-P穩(wěn)步增加，F(xiàn)e-P呈現(xiàn)表聚現(xiàn)象，有被潛在利用的可能性。Al-P隨連作年限由表聚變底聚，可利用性由大變小。前人研究表明，Al-P是石灰性土壤中一種相當(dāng)有效磷源[18-20]，Ca8-P，Al-P與Fe-P是作物第2有效磷源，無機(jī)磷對(duì)玉米有效性表現(xiàn)為Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P>Ca10-P[20]。O-P與Ca10-P被認(rèn)為是土壤中非活性磷的賦存形態(tài)[21]。本研究中，從相關(guān)系數(shù)的大小可以看出，各種形態(tài)磷對(duì)總磷的貢獻(xiàn)為：Ca10-P>Ca8-P>Ca2-P>Al-P>Fe-P >O-P，各形態(tài)磷對(duì)速效磷的貢獻(xiàn)為Ca8-P>Ca2-P>Al-P>Fe-P>Ca10-P>O-P，這說明本研究石灰性土壤中可有效增加土壤磷含量，但其底聚趨勢(shì)使其潛在有效被利用程度低，Ca8-P，Al-P，F(xiàn)e-P分布在植物根系較豐富的區(qū)域，潛在被利用的程度較大，為潛在有效磷源，但其活性不同，在土壤中移動(dòng)性也不同，在不同土層的積累量之間存在差異。由無機(jī)磷、速效磷的增加比率可以看出，河西走廊石灰性土壤恒量施磷，速效磷轉(zhuǎn)化比率小，有部分磷轉(zhuǎn)化為潛在植物磷源，還有大部分磷轉(zhuǎn)化成難利用性無機(jī)磷，如Ca10-P，逐漸向土壤下層移動(dòng)，造成土壤中磷的累積。O-P也是作物潛在磷源[22]，但在本研究中，閉蓄態(tài)磷在土壤剖面中含量最低，且呈現(xiàn)明顯底聚現(xiàn)象，潛在被轉(zhuǎn)化利用的可能性較小。由上可以看出，不同磷素增加，但主要以難溶性磷增加為主，且磷土壤中的移動(dòng)性都較小，造成土壤磷空間分布不均，土體剖面磷素動(dòng)態(tài)分布不平衡現(xiàn)象，從而影響作物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，使所施磷肥的空間有效性降低。

本研究中，有機(jī)磷各形態(tài)增加，且均呈現(xiàn)表層含量較高現(xiàn)象，可以作為潛在磷源。中活性與活性有機(jī)磷可以作為植物有效磷供應(yīng)的指標(biāo)之一。從相關(guān)系數(shù)可以看出，長(zhǎng)期單施化肥能促進(jìn)植物難以利用的高穩(wěn)性有機(jī)磷向活性、中活性有機(jī)磷轉(zhuǎn)化，施肥處理有利于增加耕層活性、中活性有機(jī)磷的含量。

3.2 衡量施磷模式制種玉米連作磷素動(dòng)態(tài)利用與磷肥施用關(guān)系

作物對(duì)磷素的吸收利用不僅取決于土壤磷的含量和形態(tài)，還取決于磷素在土壤中的運(yùn)移，無機(jī)磷是作物吸收利用的主要磷源，其在土壤中的含量和形態(tài)影響作物對(duì)磷素的吸收與利用，而有機(jī)磷對(duì)作物磷素的吸收也具有一定的影響。土壤全磷的變化與許多因素有關(guān)，許多研究表明長(zhǎng)期過量施肥會(huì)導(dǎo)致土壤全磷含量升高[23]，本研究中，磷的增加量與土壤全磷變化線性相關(guān)，每年在土體中盈余較多磷肥，外源輸入磷量遠(yuǎn)大于產(chǎn)品磷輸出量，說明全磷增加與外源磷肥進(jìn)入直接相關(guān)，外源磷肥施入導(dǎo)致磷素在土壤中的積累，這與孫寧科等[24]24 a田間定位研究結(jié)果相似。本研究不同分級(jí)磷不同土層增加程度不同，說明肥料磷進(jìn)行了部分轉(zhuǎn)化與移動(dòng)。施入土壤的無機(jī)磷肥，主要向植物難利用的Ca10-P,MRO-P,HRO-P轉(zhuǎn)化，這可能與二銨的效應(yīng)有關(guān)，二銨施入土壤后，會(huì)引起土壤磷酸鹽及土壤原有鐵鋁礦物發(fā)生分解，釋放鐵鋁，減少對(duì)肥料磷的固定和限制磷肥遷移有關(guān)[25]，不過金亮等[25]認(rèn)為短時(shí)間內(nèi)肥料磷不會(huì)轉(zhuǎn)化形成結(jié)晶態(tài)的難溶性含磷礦物，仍以水溶態(tài)存在，可以得出水溶態(tài)磷肥短期肥料效應(yīng)與長(zhǎng)期肥料效應(yīng)不同，這造成不同連作年限外源磷肥的轉(zhuǎn)化效應(yīng)在土體中進(jìn)行了不同的表征。另外，本研究中2種土壤類型均為典型石灰性土壤，理論上存在碳酸鈣對(duì)磷素固定現(xiàn)象，使鈣磷有效性降低。有研究表明，當(dāng)土壤磷素負(fù)荷超過一定的臨界點(diǎn)，磷的釋放能力將迅速增加，產(chǎn)生磷素在土體中的垂直遷移[26-28,14]，且Eghball等[29]認(rèn)為外源化肥在土壤中的遷移距離為1.1 m，一旦超過，將進(jìn)入其他循環(huán)中，磷素向下累積，超過農(nóng)作物的需求水平，下層土壤對(duì)遷移的磷素具有很強(qiáng)的吸附能力[29]。本研究中，雖然土壤速效磷含量< 57 mg/kg，各分級(jí)磷在土體中垂直遷移性較小，但外源磷肥殘余量較大，有部分成為結(jié)合態(tài)磷，有部分成為潛在磷源，且活性很低的Ca10-P與O-P在土體下層呈現(xiàn)底聚趨勢(shì)，磷素活化系數(shù)<2%，磷素表觀利用率<5%，被利用的肥料磷只占到施用磷肥的15%左右，且磷肥一次性以基肥形式施入。Djodjic等研究表明，即使土壤固磷能力末達(dá)到飽和，若土壤中存在大孔隙，水溶性磷與吸附磷也會(huì)向下移[30],且磷肥后效較高[31]，超過磷素利用的臨界點(diǎn)，將使土壤磷極度不平衡，造成植物對(duì)磷的吸收發(fā)生紊亂。說明本試驗(yàn)制種玉米連作恒量施磷水平條件下，全磷很難轉(zhuǎn)化為速效磷，其有效性不高[29]，在土壤中形成殘留，并向下積累，超過農(nóng)作物的需求水平，土壤中磷素負(fù)荷正在逐漸加重，形成土壤磷空間分布不均狀態(tài)，使磷肥的空間有效性降低，從而造成植物磷素吸收紊亂，極有可能進(jìn)入其它循環(huán)。恒量施磷是制種區(qū)長(zhǎng)期制種玉米生產(chǎn)過程中一種保護(hù)產(chǎn)地穩(wěn)定的政策，但其磷肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過農(nóng)田植物獲取經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量實(shí)際所需要磷素水平，具有極大的潛在環(huán)境威脅性，其模式不利于生產(chǎn)區(qū)土壤磷素的合理循環(huán)與利用，增加了磷素離開土體，向水體或生態(tài)環(huán)境中遷移的可能，必將使生產(chǎn)區(qū)面臨巨大面源污染，導(dǎo)致相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境隱患。同時(shí)，磷素過量施用又會(huì)引起作物早熟，誘發(fā)土壤缺鋅，缺鉬，有害重金屬如鎘元素的富集[8]，使土壤堿性加重，理化性狀惡化。在今后的制種生產(chǎn)過程中，本區(qū)制種田磷素施用應(yīng)減量或基本停止施用，進(jìn)一步研究如何有效轉(zhuǎn)化土壤中殘余磷素。

3.3 衡量施肥模式2種不同土類磷素動(dòng)態(tài)變化特征

石灰性潮土與灌漠土上定位施用磷肥，無論是分級(jí)磷含量還是分級(jí)磷在不同土層變化趨勢(shì)間均存在一定的差異性，從產(chǎn)量水平可以看出，灌漠土生產(chǎn)力較潮土高，從磷素的分級(jí)積累看，Ca8-P在潮土中移動(dòng)性較灌漠土中強(qiáng)，灌漠土Ca10-P達(dá)到最高年限較潮土中早，潮土中除HRO-P外其他有機(jī)磷均向下移動(dòng)性增加，2種不同土類磷素的移動(dòng)性特征及磷素含量高低可能與土壤本身的肥力特征、水文運(yùn)動(dòng)特性及與地下水相連有關(guān)。研究表明，土壤水分條件與土壤中各個(gè)形態(tài)磷的相對(duì)含量有關(guān)，隨著水分的增加和還原作用的加強(qiáng)，會(huì)對(duì)土壤磷的吸附發(fā)生改變[32-33]。灌漠土發(fā)自于漠土綱，水分條件較差，在后期灌耕過程中，肥力逐漸增加，而潮土多源發(fā)于較低濕洼且地下水位較高的地方，水分動(dòng)態(tài)較灌漠土活躍，因此其磷素運(yùn)移特性較灌漠土更明顯，磷素的累積量也較灌漠土中明顯，但水文動(dòng)態(tài)特性增加了磷素向土體下部遷移且進(jìn)入水體及其他生態(tài)環(huán)境的危險(xiǎn)性，潮土中磷素的施用更應(yīng)該關(guān)注磷素的累積問題。

4 結(jié) 論

制種玉米連作恒量施磷8 a土體含磷量增加。2種不同農(nóng)業(yè)土壤，除Ca2-P下降外，其他總磷及各分級(jí)磷均不同程度增加。Ca10-P及MLO-P含量最高，增加量最大，O-P及LO-P相對(duì)含量最低?？偭邹D(zhuǎn)化率低，磷素在土體中移動(dòng)性較小，磷肥表觀利用率小于5%，磷素活化系數(shù)<2%,外源輸入磷肥以174.16 kg/(hm2·a)量殘余在土壤中，大部分磷以低溶解態(tài)形式聚積在土壤表層。但隨連作年限增加，表層土壤對(duì)磷素特別對(duì)鈣磷及有機(jī)磷的固持及轉(zhuǎn)化率下降，賦存容量下降，呈現(xiàn)底聚趨勢(shì)，對(duì)生態(tài)環(huán)境健康存在極大威脅，應(yīng)減量或停止施磷。潮土磷肥施用需更加精細(xì)化。

致謝：本研究在實(shí)施過程中，受秋樂種業(yè)生產(chǎn)部經(jīng)理魯銀國(guó)大力支持，在土樣采集與管理過程受中天種業(yè)的大力支持，在此表示衷心的感謝！

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