磷素是污水灌溉利用的主要营养元素,其在土壤剖面中的运移变化也是影响环境的重要因子。本文以华北地区主栽作物冬小麦为试验材料,在天津市西青区杨柳青镇益利来养殖场内开展田间试验。试验采用3种不同处理程度猪场废水(原水、厌氧出水和仿生态塘水)和地下水共4种水进行灌溉,3种不同处理程度出水与地下水按1:5进行混合后灌溉,灌水定额为830m3·hm-2;厌氧出水灌溉设置3个灌水定额,分别为:830m3·hm-2、500m3·hm-2和160m3·hm-2。在以上处理条件下,对土壤速效磷和全磷在0~100cm土层中的垂直分布特征、土壤磷素各形态在0~40cm土层中的转化特征、0~20cm土层土壤磷素吸附解吸特性以及小麦产量和吸磷量的变化进行研究,为制定科学的养殖废水灌溉制度提供理论依据。研究结果表明:(1)各处理土壤磷素在0~100cm土层有相似的分布特征:主要在耕层(0~40cm)累积,其后随深度增加含量逐渐减少。厌氧出水、仿生态塘水混水灌溉耕层土壤速效磷水平在小麦生育各时期都能够达到正常施加磷肥效果;耕层土壤磷素累积量与厌氧出水灌水量呈正比关系,并随小麦生育期的推进而增加。收获后,各处理土壤耕层速效磷和全磷累积量较试验前均有所增加,磷素活化系数明显增大。收获后,原水混水灌溉处理明显出现过量磷素向下层土壤淋溶现象;厌氧出水高水量灌溉虽然能充分满足作物生长对磷素的需求,但对耕层土壤的活化作用增加了磷素随地表径流污染周围水体的风险。(2)猪场废水灌溉均不同程度提高了土壤中Ca2-P、Ca8-P、Fe-P和Al-P这些潜在有效磷源的绝对含量和相对含量,促进了土壤中植物难以利用的无机磷形态向植物可以利用的形态转化。这种促进能力因灌溉水水质和水量的不同,其作用大小顺序为:原水>仿生态塘水>厌氧水,高水量>中水量>低水量。不同处理程度混水灌溉显著影响0~20cm土层有机磷含量,增加的程度表现为原水>仿生态塘水>厌氧水;20~40cm土层有机磷占全磷比例随厌氧出水灌溉量的增加而升高。(3)通过Langmuir方程求得土壤磷吸附参数,表明猪场废水灌溉各处理均可使土壤对磷的吸附能力降低,其中,厌氧水中水量灌溉土壤表现出较好的供磷能力和磷素平衡。厌氧出水高水量灌溉和原水混水灌溉处理的土壤对磷素表现出较强的解吸能力,这种过度活化状态将导致耕层土壤过量磷素的淋溶损失。(4)厌氧出水不同水量灌溉条件下,冬小麦地上生物量和产量均表现为厌氧水中水量灌溉处理最高。厌氧出水、仿生态塘水混水灌溉对冬小麦地上生物量和产量也有明显的提高作用。原水灌溉处理养分供应不协调,以及提供的有效态养分与作物生长发育需求不同步,导致小麦产量明显降低。综合考虑以上因素,中量厌氧水(500m3·hm-2)灌溉和厌氧出水、仿生态塘水混水灌溉在冬小麦获得高产的前提下,保证环境不受到污染,是较为理想的灌溉模式。考虑到大田试验影响因素的复杂性,建议开展长期实验研究水质适宜的灌溉水中磷素各形态及进入土壤后的迁移转化。