钙镁磷肥对水稻土和砖红壤土壤化学性状的动态影响

余小兰 杨福锁 周丹 刘琴 戚志强 李晓亮

摘要：研究添加钙镁磷肥对土壤理化性状的动态影响，从侧面反映其转化过程，为生产应用提供理论依据。采用土壤培養方法，以酸性砖红壤和水稻土为材料，分别按每1kg干土添加0mg、50mg、100mg P205的量加入钙镁磷肥，置于22℃培养10d、30d、60d、120d后取样，分析土壤pH、有效磷、碱解氮、有机质和有效钾的动态变化，研究钙镁磷肥对土壤理化性状的影响，从侧面反映钙镁磷肥的转化规律。结果表明，土壤pH和碳酸氢钠提取的有效磷含量随培养时间的延长显著提高，碱解氮在培养60d后开始快速提高。土壤有机质除了在培养30d时略微降低外，其他培养时间之间无显著差异。钙镁磷肥添加量和培养时间均对土壤有效钾含量无显著影响。因此，在南方酸性土壤中施用钙镁磷肥，可逐渐提高土壤pH和有效磷含量，有利于改善土壤质量，提高磷肥利用率。

关键词：钙镁磷肥;酸性土壤;水稻土;砖红壤;化学性状

中图分类号：S153

文献标识码：A

文章编号： 1000-4440（2018） 05-1042-06

磷是植物生长发育的必要元素。近年来，中国农业生产中的磷肥投入急剧增加，各种磷肥、磷复肥实物产量5.127x107 t，P2051.795xl07 t，其中水溶性磷肥达到99.1%，枸溶性磷肥（钙镁磷肥）仅占0.9%。然而，中国南方土壤以酸性为主，水溶性磷肥易与土壤中丰富的铁、铝结合，并转化为难溶性磷，导致磷的利用率下降。近年来南方蔬菜产业快速发展，2013年的栽培面积达1.20x l07hm2，远超北方的9.02xl06hm2。由于科学施肥技术普及程度不高，农民过量施肥和不合理施肥的现象非常普遍，例如，福建省叶菜类蔬菜土壤有效磷高产临界指标为52 mg/kg，而81.3%的菜田土壤超过这个临界指标。因此，土壤有效磷过量积累，造成资源浪费和环境污染，如何提高磷肥利用效率是南方土壤面临的重要问题。

钙镁磷肥是碱性枸溶性磷肥，肥效平缓，磷素利用率高，同时可以提高土壤pH以及钙、镁等南方土壤普遍缺乏的营养元素含量，具有较大应用潜力。然而，目前的研究主要关注施用钙镁磷肥对作物收获后土壤理化性状的影响，对其在土壤中的转化规律仍不清楚，无法将钙镁磷肥养分释放规律与作物需肥规律匹配，限制了其在南方农业生产中的应用。因此，本研究以南方酸性水稻土和旱地砖红壤为材料，采用土壤培养的方法，研究添加钙镁磷肥对土壤理化性状的动态影响，从侧面反映其转化过程，为钙镁磷肥生产应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

砖红壤和水稻土分别采自位于海南省的中国热带农业科学院五队和二队试验基地，基本理化性状详见表1。钙镁磷肥中的P205含量为10%。

1.2 试验设计

本试验采用砖红壤和水稻土为供试土壤。土壤风干后过2 mm筛，分别按每lkg干土添加0mg、50 mg、100 mg P205的添加量加入钙镁磷肥。取300 g拌匀的土壤装入玻璃瓶中，每种土壤的每个磷水平分别装16瓶，共计96瓶。向瓶中加入去离子水至其最大持水量的70%.用封口膜封口，置于22℃培养，分别在10 d、30 d、60 d、120 d取样。每个处理每次取4瓶，将土壤样品风干，用于测定土壤养分。

1.3 样品分析

土壤pH测定采用土水比为1∶10（质量体积比）进行测定：使用重铬酸钾外加热法测定土壤有机质含量;使用碱解扩散法测定土壤碱解氮;使用乙酸铵提取土壤，用火焰光度计测定有效钾含量：由于氟化铵提取剂会将钙镁磷肥中的枸溶性磷溶解，不能反映土壤中有效磷的变化动态，因此本研究分别使用碳酸氢钠（AP-NaHCO₃）和氟化铵一盐酸（AP-NH4F）提取土壤，并用钼蓝比色法测定土壤有效磷含量。

1.4 数据处理

在SPSS 18.0中使用One-way ANOVA分析各采样时期的土壤理化性状，采用Tukey's HSD进行多重比较，使用Two-way ANOVA分析采样时期、磷水平及其交互效应对土壤理化性状的影响。

2 结果与分析

2.1 添加钙镁磷肥对土壤理化性状的影响

由表2可知，添加钙镁磷肥显著影响水稻土土壤pH、碱解氮、有效磷和有机质的含量，培养时间显著影响土壤pH、碱解氮、AP-NaHC03和有机质，二者的交互效应显著影响pH、碱解氮和AP-NaHCO₃。对于砖红壤，添加钙镁磷肥对土壤理化性状的影响与水稻土一致，培养时间显著影响土壤pH、碱解氮和AP-NaHCO₃，二者交互效应显著影响pH、碱解氮和有效磷。

2.2 土壤pH和碱解氮的动态变化

总体来说，随培养时间的延长，50mg/kg和100mg/kg添加量对2种土壤的理化性状的影响趋势一致，但100 mg/kg处理对各项指标的影响更加明显。对于水稻土，50 mg/kg和100 mg/kg处理，土壤pH随着培养时间的延长逐渐升高，从培养前的5.81逐渐上升到6.36（图1）。碱解氮在前30d无明显变化，60d后开始显著提升，分别达到223.0mg/kg和240.0mg/kg（图1）。对于砖红壤，土壤pH从培养前的5.67分别上升到6.38和6.48（图1），碱解氮分别提高到156.0mg/kg和189.7mg/kg（图1）。

2.3 土壤有效磷的动态变化

由于氟化铵浸提剂会将钙镁磷肥中的枸溶性磷溶解，不能反映土壤中有效磷的变化动态，因此本研究同时采用NaHCO3提取剂测定土壤有效磷。对于水稻土，在各种磷添加量下，AP-NH4F在不同培养时间之间均无显著差异（图2）。对于砖红壤，随培养时间的延长，不添加钙镁磷肥和100mg/kg处理在各培养时期之间AP-NH4F无显著变化，50mg/kg处理中AP-NH4F随培养时间的延长显著下降（图2）。

添加钙镁磷肥后，水稻土和砖红壤中的AP-NaHCO₃均随培养时间的延长显著提升，而不添加处理则无明显的变化规律。培养120 d后，50 mg/kg和100 mg/kg处理的水稻土中AP-NaHCO₃分别比不添加处理提升了19.46mg/kg和44.08 mg/kg（图2），砖红壤中AP-NaHCO3分别提升了14.07mg/kg和28.37mg/kg（图2）。

2.4 土壤有机质和有效钾的动态变化

总体来说，除水稻土中50 mg/kg处理下的有机质随培养时间的延长显著降低外，其他添加量处理随培养时间的延长无显著变化（图3）。50 mg/kg处理下水稻土的有效钾在30 d时有显著提升，砖红壤中的有效钾在60 d时最高，在30 d和120 d时最低（图3）。

3 讨论

本研究发现水稻土和旱地砖红壤添加钙镁磷肥后，土壤pH缓慢升高，表明钙镁磷肥施人土壤后是逐渐转化的。土壤培养120 d后，水稻土和旱地砖红壤pH分别提升了0.55和0.81，该结果与之前的很多研究结果一致，施用钙镁磷肥普遍能提高酸性土壤pH，主要是由于钙镁磷肥属于碱性肥料，对酸性土壤具有一定的改良效果。在广西红壤上栽培玉米，土壤pH随钙镁磷肥施用量的增加而升高，而且当施磷量达到600kg/hm时，土壤pH比对照提高了0.55。在湖南酸性水稻土中每lkg土壤添加3g钙镁磷肥，种植油菜后的土壤pH比对照提升0.53。在江西，每lkg菜田土壤中添加12g钙镁磷肥，种植叶菜后土壤pH可提高1个单位。此外，本研究在保持较高土壤湿度的条件下培养土壤，并使用封口膜避免水分蒸发，由此可能导致土壤处于一定的厌氧条件，从而对土壤pH提升有一定促进作用。土壤pH的提升，有利于土壤细菌、放线菌数量的增加，降低真菌数量，同时提高土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶活性，进而促进土壤中氮磷等养分的活化。

2种有效磷提取条件下的土壤有效磷含量差异显著，表明在分析施用钙镁磷肥土壤中的有效磷含量时，使用NH4F-HCl提取液会将钙镁磷肥中的磷提取出来，不能準确反映磷的有效性。因此，在开展相关研究时有必要同时采用NaHCO，提取液同时测定。培养120d后，50mg/kg和100mg/kg处理的水稻土中AP-NaHCO₃分别比不添加处理提升了19.46mg/kg和44.08mg/kg，砖红壤中AP-NaHCO3分别提升了14.07mg/kg和28.37mg/kg。该结果表明，水稻土中AP-NaHCO₃的提升幅度比砖红壤更高，可能是由于砖红壤中有效磷本底值过低，枸溶性磷活化以后更易被土壤中的活性铁、铝固定。因此，在相同的生产条件下，砖红壤耕地中的钙镁磷肥用量要高于水稻土，才能满足作物需求。

通过对土壤有效磷的动态监测发现，砖红壤不添加钙镁磷肥和100 mg/kg添加量的AP-NH4F，在不同采样期之间均无显著差异，50 mg/kg处理随着培养时间延长显著降低。该结果表明，由于砖红壤属于铁铝土，在土壤有效磷浓度较高的条件下，会将土壤中的有效磷固定，形成植物难以利用的磷酸铁、磷酸铝和闭蓄态磷导致磷的有效性下降。