王 蕾，王艷玲，李 歡，石嘉琦，周亦靖

（南京信息工程大學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)院，江蘇 南京 210044）

紅壤是我國南方熱帶、亞熱帶地區(qū)的典型土壤，具有酸性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)性差、養(yǎng)分含量低（尤其是磷素肥力低下）等特征［1］，而南方紅壤淋溶強(qiáng)烈，因富含鐵、鋁、錳極易使土壤發(fā)生固磷作用，磷肥利用率僅有10%左右［2］。因此，改良紅壤、培肥紅壤，特別是紅壤磷素肥力的定向培育一直是紅壤區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重點(diǎn)。長期施用磷肥或配施作物秸稈及糞肥是改善土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)、提高土壤磷素肥力的重要措施。有研究表明，長期施用磷肥雖然可以提高土壤磷素有效性，但土壤有效磷含量上升到一定水平，施磷增產(chǎn)效果則顯著降低［3］；也有研究發(fā)現(xiàn)，長期施用有機(jī)肥或配施無機(jī)肥均可顯著提高土壤全磷和有效磷含量，有利于土壤有效磷的穩(wěn)定供給［4］，而有機(jī)肥和土壤有機(jī)質(zhì)中富含的有機(jī)酸可以活化土壤中的磷酸根離子進(jìn)而提高土壤磷素有效性［3］。

土壤團(tuán)聚體是良好土壤結(jié)構(gòu)維護(hù)與恢復(fù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)與基本單元，也是土壤磷素固存與轉(zhuǎn)運(yùn)的重要載體，其粒徑組成與穩(wěn)定性對土壤磷素有效性發(fā)揮具有重要的調(diào)節(jié)作用。長期施用磷肥可以顯著增加紅壤旱地中＞1 mm粒級團(tuán)聚體比例，促進(jìn)小粒級團(tuán)聚體向大粒級轉(zhuǎn)化，微團(tuán)聚體由于具有較大的比表面積進(jìn)而能吸附更多有機(jī)質(zhì)，通過膠結(jié)作用附著在大團(tuán)聚體表面，提高了大團(tuán)聚體對土壤有機(jī)質(zhì)以及磷素的吸收［5］；配施豬廄肥不僅可以顯著增加紅壤旱地大小粒級團(tuán)聚體的全磷及有效磷含量，還能顯著降低各粒級團(tuán)聚體的固磷能力及磷素儲存容量［6-7］。紅壤具有兩性電荷特征，隨著土壤pH降低，表面正電荷增加、負(fù)電荷減少，會(huì)提高土壤中鐵、鋁氧化物對磷酸根的吸附作用，進(jìn)而降低土壤磷素有效性［4］。而長期施肥，尤其施氮肥易加劇土壤酸化，造成土壤磷庫消耗，增施有機(jī)肥能夠通過歸還部分堿性物質(zhì)及降低土壤交換性鋁的含量進(jìn)而改善紅壤酸度［8］。研究發(fā)現(xiàn)，土壤磷素有效性受土壤結(jié)構(gòu)組成、pH值、鐵鋁氧化物、陽離子交換量等諸多因素影響，關(guān)于各土壤因素與土壤有效磷簡單相關(guān)關(guān)系的研究較多，但對各種因子綜合影響的研究相對較少［9］。因此，為明確土壤各種測試指標(biāo)與土壤磷素有效性之間的耦合依存關(guān)系，本研究在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，采用冗余分析對二者間的關(guān)系進(jìn)行深入地分析與探討。

冗余分析（Redundancy analysis，RDA）是一種回歸分析結(jié)合主成分分析的排序方法，能夠反映響應(yīng)變量與解釋變量之間的相關(guān)關(guān)系［10］，近年來，廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)與土壤學(xué)的研究中［11-12］。因此，本文以長期施肥的紅壤旱地為研究對象，以土壤大小粒級團(tuán)聚體組成比例、土壤顆粒的機(jī)械組成、土壤pH值、鐵鋁氧化物、陽離子交換量（CEC）、分形維數(shù)（D）、平均重量直徑（MWD）及磷的測定值為研究變量，采用RDA方法探討長期施肥條件下土壤全磷（TP）及有效磷（Bray-P）含量對各種土壤測試指標(biāo)變化的響應(yīng)，旨在明確影響紅壤旱地磷素有效性的主控因子，從而為紅壤旱地磷素養(yǎng)分供應(yīng)能力的有效提升提供科學(xué)指導(dǎo)與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 長期肥料定位試驗(yàn)地概況

紅壤旱地長期肥料定位試驗(yàn)地位于江西省鷹潭農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外研究站（116°41′～117°09′E，28°04′～28°37′N）院內(nèi)。無機(jī)肥試驗(yàn)區(qū)設(shè)：NPK、NP、PK、NK、NPKCa和NPKCaS，共6個(gè)處理（Ca代表施用石膏，S代表施用微量元素）；有機(jī)無機(jī)肥配施試驗(yàn)區(qū)設(shè)：CK（1/2NPK）、CK+豬廄肥（PM）、CK+綠肥（FR）、CK+稻稈（RS）和CK+花生秸稈本田還田（PS），共5個(gè)處理。其中，CK處理為常規(guī)NPK肥用量的一半，鮮豬糞、鮮蘿卜菜及風(fēng)干水稻稈的用量依次為30000、30000和3000 kg·hm-2，每個(gè)小區(qū)收獲后的花生秸稈全部本田還田，施用量視當(dāng)年收成而定。試驗(yàn)小區(qū)面積為33 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列。1995年以前該試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行花生和油菜輪作，后改為一季花生，冬季休田。1988～2014年各小區(qū)具體肥料用量及施肥歷史詳情參見文獻(xiàn)［6］。

1.2 測試指標(biāo)與分析方法

土壤pH采用電位法，液土比為2.5∶1；游離鐵鋁氧化物（f-Fe2O3，f-Al2O3）采用連二亞硫酸鈉-檸檬酸鈉-重碳酸鈉（DCB）法提取、非晶質(zhì)鐵鋁氧化物（a-Fe2O3，a-Al2O3）采用酸性草酸銨（pH=3.20）溶液提取，上述提取液中的鐵鋁濃度用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP）測定；陽離子交換量（CEC）采用醋酸銨法提取，凱氏定氮法測定；土壤全磷（TP）采用硫酸-高氯酸消煮，鉬藍(lán)比色法測定；有效磷（Bray-P）采用鹽酸氟化銨法提取，溶液中的磷采用鉬藍(lán)比色法測定。上述指標(biāo)的測定方法詳見魯如坤［13］的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》。采用水分散-濕篩法獲得土壤中粒級2～0.25 mm（1級）的團(tuán)聚體，再根據(jù)Stock’s定律，采用吸管法逐級提取獲得土壤中0.25～0.05 mm（2級）、0.05～0.01 mm（3級）、0.01～0.005 mm（4級）和＜0.005 mm（5級）粒級團(tuán)聚體，將各粒級團(tuán)聚體烘后計(jì)重；并采用以下公式計(jì)算各粒級團(tuán)聚體比例（PSAi）、土壤平均重量直徑（MWD）和土壤分形維數(shù)（D）［14］：

式中：wi為第i級團(tuán)聚體重量（g）；w為所有粒級團(tuán)聚體重量（g）；di為第i級團(tuán)聚體平均直徑（mm）；r為土壤顆粒直徑（mm）；Ri為第i級團(tuán)聚體的平均直徑（mm）；Rmax為團(tuán)聚體的最大直徑（mm）；V（r＜Ri）為直徑小于Ri的團(tuán)聚體體積（%）；VT為團(tuán)聚體總體積（%）。

1.3 冗余分析原理及數(shù)據(jù)處理

冗余分析是生態(tài)學(xué)中解釋物種信息與環(huán)境變量之間關(guān)系的一種排序方法［15］，能夠綜合分析多個(gè)變量產(chǎn)生的影響［16］，有效評價(jià)一組變量對另一組變量的影響［17］。其計(jì)算原理如圖1，即先進(jìn)行矩陣Y（即中心化的響應(yīng)變量矩陣）與矩陣X（即中心化的解釋變量矩陣）間的多元回歸，得到對應(yīng)的擬合值矩陣Y*；再對Y*進(jìn)行主成分分析，得到含有特征根向量的矩陣Z；最后結(jié)合矩陣Z計(jì)算得出兩套樣方排序坐標(biāo)，由響應(yīng)變量矩陣Y定義的空間中生成一個(gè)排序，由解釋變量矩陣X定義的空間中生成另一個(gè)排序［18-19］。在排序過程中，要讓前面幾個(gè)排序軸盡可能包含大部分生態(tài)信息［20］。一般常用的排序圖為二維圖，以此為例，若要分析含有P個(gè)物種的N個(gè)樣方之間的關(guān)系，排序時(shí)會(huì)在P維空間內(nèi)找到一個(gè)平面，使得N個(gè)樣方投影到該平面上的點(diǎn)的位置能夠最大程度與原來樣方的位置一致，良好的排序方法能使投影過程中損失的信息盡可能減少［20］。

首先，利用Excel 2013與SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)作預(yù)處理和統(tǒng)計(jì)分析；然后，采用RDA方法對各施肥處理的土壤TP、Bray-P、pH值、PSAi、鐵鋁氧化物、CEC等指標(biāo)進(jìn)行排序。冗余分析涉及兩個(gè)矩陣即響應(yīng)變量矩陣與解釋變量矩陣，本研究中分別對應(yīng)紅壤磷素（TP、Bray-P）數(shù)據(jù)矩陣與土壤pH值、PSAi、鐵鋁氧化物、CEC等土壤測試指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣。紅壤磷素?cái)?shù)據(jù)矩陣為P×N維，P是各進(jìn)行3次重復(fù)的11種施肥處理，共33次，N代表紅壤磷素含量。土壤測試指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣為P×Q維，Q為各項(xiàng)土壤測試指標(biāo)。排序前對所有不同量綱的變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，排序后的RDA圖中射線代表土壤磷素含量及土壤測試指標(biāo)，土壤測試指標(biāo)所在射線的長短表示其對土壤磷素含量影響的大小，射線之間的夾角代表土壤測試指標(biāo)與土壤磷素含量之間的相關(guān)關(guān)系，夾角越小，表示相關(guān)性越大。射線越長代表該種土壤測試指標(biāo)與土壤磷素含量的相關(guān)性越大，反之則越?。?0］。射線所處象限代表土壤磷素含量和土壤測試指標(biāo)與排序軸的正負(fù)相關(guān)性。橫軸為第一排序軸，縱軸為第二排序軸，射線在排序軸上投影的長短表示某個(gè)土壤測試指標(biāo)與排序軸的相關(guān)性大小，投影長度越長，則表示相關(guān)性越大。

本研究采用R語言中的Vegan軟件包［19］進(jìn)行RDA分析。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 20.0軟件，繪圖采用Origin 2018軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 長期施肥對紅壤旱地團(tuán)聚體粒級分布特征的影響

長期施肥對紅壤旱地大小團(tuán)聚體的分布比例具有明顯的調(diào)控作用。在有機(jī)無機(jī)肥配施區(qū)，與CK處理相比，F(xiàn)R處理的紅壤旱地中2～0.25 mm粒級團(tuán)聚體比例（PSA1）顯著增加了2.3%，其他處理無顯著變化；PS、RS、FR和PM處理的紅壤旱地中0.25～0.05mm粒級團(tuán)聚體比例（PSA2）分別顯著降低了1.2%、1.2%、3.0%和5.1%；PS和PM處理的紅壤旱地中0.05～0.01 mm粒級微團(tuán)聚體比例（PSA3）分別顯著提高了1.0%和1.9%，而RS和FR處理無顯著變化；只有PM處理的紅壤旱地中0.01～0.005 mm和＜0.005 mm兩個(gè)粒級微團(tuán)聚體比例（PSA4和PSA5）分別顯著提高了1.0%和2.7%，而其它處理無顯著變化（表1）。在無機(jī)肥區(qū)，與NPK處理相比，NPKCaS、NPKCa、PK和NK處理的紅壤旱地中PSA1分別顯著降低了7.5%、10.3%、5.3%和3.2%，NP處理無顯著變化；NK處理的紅壤旱地中PSA2顯著提高了1.6%，其他處理無顯著變化；NPKCaS、NPKCa、PK和NK處理的紅壤旱地中PSA3分別顯著提高了4.8%、5.3%、2.8%和6.3%，NP處理無顯著變化；NPKCaS、NPKCa和PK處理均顯著提高了PSA4和PSA5，分別比NPK處理提高了1.7%、1.9%、0.8%和1.3%、2.3%、0.9%，而NP處理對PSA4和PSA5均無顯著影響，NK處理的紅壤旱地中PSA4和PSA5分別顯著降低了2.0%和2.8%（表1）。

與CK處理相比，只有PM處理的土壤D值顯著增加了0.13，而其它處理無顯著變化；有機(jī)無機(jī)肥配施區(qū)所有處理的土壤MWD均無顯著差異（表1）。在無機(jī)肥區(qū)，與NPK處理相比，NPKCaS和NPKCa處理顯著降低了紅壤旱地MWD，NK處理的紅壤旱地D值顯著降低了0.51，其它處理的MWD與D均無顯著變化（表1）。

2.2 長期施肥對紅壤旱地pH值、CEC及鐵鋁氧化物的影響

與CK處理相比，長期配施有機(jī)肥對紅壤旱地pH值均無顯著影響；在無機(jī)肥區(qū)，與NPK處理相比，NPKCaS、NPKCa和PK處理的紅壤旱地pH分別顯著提高了0.77、0.68和0.46，而NK處理使土壤pH顯著降低了0.61，NP處理則無顯著變化；總體來看，與長期施化肥相比，長期配施有機(jī)肥可以明顯降低土壤pH值（表1）。與CK處理相比，F(xiàn)R處理的紅壤旱地CEC顯著降低了0.93 cmol/kg，而PM處理卻顯著增加了1.40 cmol/kg，PS和RS處理則無顯著影響；在無機(jī)肥區(qū)，與NPK處理相比，NPKCaS和NK處理的紅壤旱地中CEC分別顯著降低了0.72和0.81 cmol/kg，其他處理則無顯著影響（表1）。

表1 長期施肥（1988～2014年）紅壤旱地土壤物理化學(xué)性質(zhì)

鐵鋁氧化物是紅壤中重要的無機(jī)膠結(jié)物質(zhì)，對于紅壤旱地團(tuán)聚結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及土壤磷素轉(zhuǎn)化與供應(yīng)影響作用顯著。在有機(jī)無機(jī)肥配施區(qū)，與CK處理相比，F(xiàn)R和RS處理的紅壤旱地中游離氧化鐵（f-Fe2O3）和游離氧化鋁（f-Al2O3）含量分別顯著降低了1.69 g/kg與顯著提高了0.66 g/kg；PS、RS與FR處理的紅壤旱地中非晶質(zhì)鐵鋁氧化物（a-Al2O3與a-Fe2O3）含量均顯著降低，但游離鐵鋁氧化物無顯著變化；PM處理中f-Fe2O3與f-Al2O3分別顯著降低了2.08和1.63 g/kg，而a-Fe2O3含量顯著提高了0.29 g/kg，但a-Al2O3無顯著變化（圖2）。

在無機(jī)肥區(qū)，NPKCaS和NP處理的紅壤旱地中f-Fe2O3和f-Al2O3含量分別顯著降低了1.67、1.46 g/kg與1.22、0.82 g/kg，而a-Fe2O3含量分別顯著增加了0.65和0.25 g/kg，但a-Al2O3含量分別顯著降低了0.41和0.20 g/kg；NPKCa處理的紅壤旱地中f-Fe2O3無顯著變化，f-Al2O3含量顯著提高了0.98 g/kg，而a-Fe2O3含量顯著增加了0.27 g/kg，但a-Al2O3含量顯著降低了0.23 g/kg；PK處理的紅壤旱地中f-Fe2O3和f-Al2O3含量分別顯著增加了1.99和0.99 g/kg，而a-Fe2O3含量顯著提高了0.65 g/kg，但a-Al2O3含量顯著降低了0.34 g/kg；NK處理的紅壤旱地中f-Fe2O3顯著降低了1.49 g/kg，f-Al2O3無 顯著 變化，而a-Fe2O3含 量顯著降低了0.31 g/kg，但a-Al2O3含量顯著提高了0.68 g/kg（圖2）。

2.3 長期施肥對紅壤旱地全磷及有效磷的影響

在有機(jī)無機(jī)肥配施區(qū)，與CK處理相比，只有PM處理可以顯著增加紅壤旱地及各粒級團(tuán)聚體中的TP及Bray-P含量（4級粒級團(tuán)聚體除外），而其它處理無顯著影響；所有有機(jī)肥處理均顯著降低了4級粒級團(tuán)聚體的Bray-P含量，而同一處理下均為3級粒級團(tuán)聚體的Bray-P含量最高（表2）。

在無機(jī)肥區(qū)，與NPK處理相比，NK處理顯著降低了紅壤旱地及各粒級團(tuán)聚體中的TP及Bray-P含量（4級粒級團(tuán)聚體除外）；所有無機(jī)肥處理的紅壤旱地各粒級團(tuán)聚體的Bray-P含量均呈現(xiàn)出1級粒級團(tuán)聚體的Bray-P含量最低（表2）。

2.4 紅壤旱地磷素有效性影響因子的冗余分析

表2 長期施肥（1988～2014年）紅壤旱地各粒級團(tuán)聚體全磷及有效磷的含量變化

相關(guān)分析表明，紅壤旱地TP與土壤pH、PSA4、PSA5、CEC及D均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系（表3），而與PSA2呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；Bray-P與PSA5、CEC呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），而與PSA2和f- Al2O3則呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。整體來看，與TP和Bray-P均有極顯著相關(guān)關(guān)系的土壤測試指標(biāo)為PSA2、PSA5和CEC（P＜0.01）（表3）。

表3 紅壤旱地磷素含量主要影響因子的相關(guān)性分析

以土壤TP和Bray-P為響應(yīng)變量，土壤pH、PSAi、f-Fe2O3、f-Al2O3、a-Fe2O3、a-Al2O3、MWD、CEC和D等土壤測試指標(biāo)為解釋變量進(jìn)行冗余分析（圖3）。結(jié)果表明，RDA第1和第2排序軸累計(jì)解釋了上述土壤測試指標(biāo)對紅壤旱地碳氮含量變化影響程度的79.73%（表4），且第1軸包含了大部分磷素有效性影響因子信息。RDA排序圖中（圖3），第1排序軸中CEC、PSA2、PSA5和f-Al2O3與第1軸的關(guān)系最為密切，其相關(guān)系數(shù)分別為-0.710、0.555、-0.553和0.507（P＜0.01）（表4），說明第1軸主要反映了CEC、PSA2、PSA5和f-Al2O3的梯度變化，此外，f-Fe2O3和D與第一軸的相關(guān)性也較大，相關(guān)系數(shù)分別為0.384和-0.372（P＜0.01）。土壤測試指標(biāo)與第2軸相關(guān)性最大的是土壤pH，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.758（P＜0.001），其次為D、PSA4、PSA5、f-Fe2O3、f-Al2O3和a-Fe2O3，其相關(guān)系數(shù)分別為-0.682、-0.613、-0.544、-0.500、-0.442和-0.608（P＜0.01）（表4）。圖3中TP和Bray-P各自所在射線與各土壤測試指標(biāo)所在射線之間的夾角大小及其射線長度說明了各土壤測試指標(biāo)對紅壤旱地磷素有效性的影響程度：TP和Bray-P最易受到pH、CEC、PSA2、PSA4、PSA5、D、f-Fe2O3、f-Al2O3和a-Fe2O3的影響，且對TP和Bray-P均有正面影響的土壤測試指標(biāo)為pH、CEC、PSA4、PSA5、D和a-Fe2O3，均有負(fù)面影響的土壤測試指標(biāo)為PSA2，其中，pH對TP的影響程度最大，CEC對Bray-P的影響程度最大。由此可見，紅壤旱地磷素有效性的影響因子并不是單一的，這與上述相關(guān)分析所得到的僅有PSA2、PSA5、CEC各自與磷素含量有關(guān)的結(jié)果存在一定區(qū)別，說明冗余分析可以更全面直觀地反映出彼此相關(guān)的土壤測試指標(biāo)對磷素有效性的影響及影響程度。此外，從圖3還可以看出，不同施肥處理的影響差異顯著，其中，PM處理占據(jù)第2象限且聚類程度較好，與Bray-P所在射線關(guān)系密切，而PK、NPKCa和NPKCaS處理均與TP所在射線關(guān)系較為密切，說明長期配施廄肥或者增施磷肥可以顯著影響紅壤旱地磷素有效性。

3 討論

長期施化肥或配施有機(jī)肥可以顯著影響紅壤旱地的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)、改變大小團(tuán)聚體磷素的儲量及周轉(zhuǎn)；紅壤旱地物理化學(xué)性質(zhì)的改變是長期施肥的直接作用。與長期施用化肥相比，長期配施有機(jī)肥可以明顯降低紅壤旱地pH（表1）；在無機(jī)肥區(qū)，長期施用石灰、石膏等堿性物料是提高紅壤旱地pH的直接原因；長期未施磷肥的NK處理中土壤pH和CEC含量均顯著降低，這與長期施入土壤的銨態(tài)氮肥超過作物所需范圍時(shí)，銨根離子的硝化以及硝酸根的淋洗會(huì)引起土壤酸化有關(guān)［8］。有研究表明，長期施用化學(xué)氮肥（包括單施氮肥、氮磷配施和氮磷鉀配施）會(huì)降低紅壤pH，加劇土壤酸化，尤其是單施化學(xué)氮肥時(shí)土壤pH降幅較大，而在氮肥基礎(chǔ)上配施磷肥能夠增加土壤對氮和水分的吸收作用，使得土壤酸度有所緩和［21］，這與本研究中NPKCaS、NPKCa和PK處理可以顯著增加土壤pH一致。此外，pH值的降低會(huì)減少土壤膠體微粒表面所載電荷，導(dǎo)致CEC也會(huì)降低，因此NK處理下CEC顯著降低（表1）。對于有機(jī)無機(jī)肥配施區(qū)，其處理下的土壤平均pH與CK處理對比并無顯著差異，但對pH值的提升有一定效果。蔡澤江等［8］認(rèn)為，施用有機(jī)肥（化學(xué)肥料配施有機(jī)肥和單施有機(jī)肥）能使土壤 pH保持穩(wěn)定或較試驗(yàn)開始有所升高，具有較顯著的延緩?fù)寥浪峄男Ч?。本研究也發(fā)現(xiàn)，與CK處理相比，配施有機(jī)肥處理的土壤pH均有所提高，尤其是PM處理提升程度較大，這與廄肥具有腐殖化系數(shù)高的特征有關(guān)，通過降低土壤容重和緊實(shí)度，提高土壤pH值［22］。由于pH值的提高，相應(yīng)地PM處理可以顯著增加土壤CEC（表1）。

長期配施豬廄肥還可以顯著增加紅壤旱地及各粒級團(tuán)聚體的TP與Bray-P含量（表2），這與富含有機(jī)質(zhì)與微生物的豬糞在腐解、礦化過程中釋放大量有機(jī)酸進(jìn)而活化土壤中積累態(tài)磷，提高土壤有效磷含量有關(guān)［23-24］。本研究中，NK處理由于長期缺外源磷而使土壤磷素累積量顯著降低。相關(guān)分析表明，土壤pH、CEC、PSA2、PSA4、PSA5、D、f-Fe2O3、f-Al2O3和a-Fe2O3對紅壤旱地TP及Bray-P的影響較為顯著；其中，土壤pH對紅壤旱地TP影響最大，CEC對紅壤旱地Bray-P影響最大。土壤pH變化直接影響著土壤溶液中磷酸根離子的解離，在偏酸性環(huán)境中，磷易與鐵、鋁化合形成磷酸鐵、磷酸鋁，從而導(dǎo)致紅壤固磷能力增強(qiáng)、磷素有效性降低［25］。李杰等［2］認(rèn)為，南方酸性紅壤中限制磷素有效性發(fā)揮的主要原因就是土壤pH偏低，當(dāng)土壤酸度變大時(shí)，鐵鋁氧化物受到的溶蝕作用增強(qiáng)進(jìn)而破壞磷素的專屬性吸附。有研究認(rèn)為，酸性土壤施用石灰后，代換性鋁被聚合態(tài)鋁取代附著在土壤膠體表面，而代換性鋁的負(fù)電性和聚合態(tài)鋁的正電性會(huì)減少土壤的負(fù)電荷數(shù)量，同時(shí)聚合態(tài)鋁Al-OH表面可以增強(qiáng)對磷的吸附［8］。

CEC與土壤有效磷含量關(guān)系最為密切，其實(shí)就是與土壤pH有關(guān)，因?yàn)橥寥滥z體微粒表面羥基的解離會(huì)受介質(zhì)pH值的影響，當(dāng)pH值升高時(shí)，土壤膠體微粒表面所載電荷會(huì)增加，進(jìn)而CEC也會(huì)增加。紅壤旱地磷素有效性還與PSA2、PSA4、PSA5、f-Fe2O3、f-Al2O3、a-Fe2O3和D存在相關(guān)關(guān)系，這是因?yàn)榱姿岣x子極易被鐵、鋁氧化物以及黏粒礦物所吸附固定，且受微團(tuán)聚體影響較大［26］。f-Fe2O3、f-Al2O3、a-Fe2O3都 是 良 好 的 土壤礦質(zhì)膠體，具有比表面積大、反應(yīng)活性和吸附性高、離子交換性強(qiáng)等特征，對于土壤的吸收性能起重要作用，是磷的主要吸附基質(zhì)，吸附在鐵鋁氧化物表面的磷可以向更穩(wěn)定的化學(xué)吸附態(tài)磷轉(zhuǎn)變［2，27］。賴慶旺等［28］發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥料可以維持土壤有機(jī)碳素平衡，通過降低鐵鋁氧化物表面對磷吸附位點(diǎn)來提高磷肥的有效性。PSA4、PSA5與紅壤旱地磷素有效性的正相關(guān)關(guān)系表明，土壤中小粒級微團(tuán)聚體具有較強(qiáng)的磷素存儲能力，尤其在配施豬廄肥處理下團(tuán)聚體供磷水平較高，這與微團(tuán)聚體具有較大的比表面積而具有較強(qiáng)的吸附能力有關(guān)［29］，不同粒級團(tuán)聚體對磷酸根的吸附與解吸性能不同，一般微團(tuán)聚體粒級越小，則對磷素的吸附保存能力越強(qiáng)，黏土礦物對磷有固定作用，隨著微團(tuán)聚體粒級的增大，對磷酸根的吸附量明顯減少［21］，而PSA2與紅壤旱地磷素有效性的負(fù)相關(guān)關(guān)系則表明較大粒級的微團(tuán)聚體內(nèi)磷素釋供能力強(qiáng)，且本研究中長期配施有機(jī)肥顯著降低了PSA2，也會(huì)引起該粒級微團(tuán)聚體內(nèi)磷素含量下降（表1），PSA2、PSA4、PSA5與土壤磷素含量存在相關(guān)性說明，以PSA2、PSA4、PSA5為代表的土壤微團(tuán)聚體在構(gòu)成土壤磷素供應(yīng)水平的基礎(chǔ)中存在重要作用。D可以較好地衡量土壤肥力特性，反映土壤顆粒對土壤空間填充能力的大小，一般土壤顆粒越細(xì)，D就越大；土壤顆粒細(xì)?；^程中，土壤磷素等營養(yǎng)物質(zhì)所在細(xì)粒比重增加，土壤肥力相應(yīng)增加［30-31］。

4 結(jié)論

長期施磷或配施豬糞可以顯著增加紅壤旱地及各粒級團(tuán)聚體的全磷及有效磷含量。土壤pH、CEC、鐵鋁氧化物及0.25～0.05、0.001～0.005、＜0.005 mm粒級團(tuán)聚體的組成比例及土壤分形維數(shù)是影響紅壤旱地磷素有效性的主控因子；其中，pH和CEC的影響最大。因此，有效地改善紅壤旱地的酸性環(huán)境與調(diào)節(jié)土壤陽離子交換量是提高紅壤旱地磷素供應(yīng)效率的關(guān)鍵。