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受施肥量、磷肥种类、磷盈亏、土壤性质等的影响,长期不同施肥处理土壤有效磷含量的变化规律不同。土壤有效磷含量主要受到土壤磷盈亏的影响,且二者呈现显著直线正相关关系。长期施肥一段时间后减少施肥量,土壤累积磷转变为有效磷含量的大小(土壤有效磷效率)发生变化。了解长期施肥过程中减少施肥后土壤有效磷效率发生不同变化的原因,可以为合理施用磷肥提供理论依据。本文以河南郑州潮土为例,比较了长期不同施肥处理(不施磷肥CK,化学氮钾肥NK,化学氮磷钾肥NPK,化学氮磷钾肥配施秸秆NPKS和化学氮磷钾肥配施有机肥NPKM)下有效磷效率变化的差异,运用先进的磷分级方法,从吸附-解吸特征、磷形态和土壤性质三方面,解释土壤有效磷效率产生差异的机理。主要研究结果如下:(1)郑州潮土有效磷含量与土壤磷盈亏呈现极显著直线正相关关系(P<0.01)。土壤每亏缺100 kg ha-1 P,土壤有效磷下降0.1-0.4 mg kg-1。土壤每盈余100 kg ha-11 P(P2O5),土壤有效磷含量上升的大小顺序为NPKM(5.5 mg kg-1)>NPK(4.8 mg kg-1)>NPKS(3.5 mg kg-1)。与单施化学磷肥、化肥配施秸秆相比,有机肥的施用能够显著提高土壤累积磷的有效性。Mehlich-Al3+是土壤有效磷的主要影响因素,对土壤有效磷效率的解释率高达69.5%(P<0.01)。(2)Langmuir方程能较好的模拟出土壤磷的吸附过程(0.95<R2<1)。施用磷肥能够显著提高土壤磷的吸附饱和度(DPS),降低磷的最大吸附量(Qm)、吸附能常数(K)、最大缓冲容量(MBC),NPK和NPKS处理土壤磷吸附解吸参数差异不大。NPKM处理土壤Qm、K和MBC显著低于其它处理,DPS、易解吸磷量(RDP)、解吸率(DPR)显著高于其它处理。MBC,DPR,K,RDP是影响土壤有效磷效率的主要因素,解释率分别为70.1%、15.9%、10.9%、1.8%(P<0.01)。胶体比表面积(S)是影响土壤磷吸附-解吸的主要因素,解释率为77.3%(P<0.01)。有机质通过与胶体比表面积和pH的关系来影响磷的吸附-解吸,从而影响土壤有效磷效率。(3)长期不施磷肥处理下,土壤活性、中活性无机、有机磷(Resin-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、NaOH-Po)随时间显著下降。长期不施磷肥28年,稳定态无机磷Conc.HCl.Pi和有机磷Conc.HCl.Po含量下降显著。因此认为长期施肥较长时间后,土壤能够利用土壤活性较低的磷形态。(4)施用不同磷肥的处理,NPK和NPKS处理之间,土壤各活性磷形态差异不明显,NPKM处理中各磷形态高于NPK和NPKS处理。长期施用磷肥后,土壤活性、中活性磷(Resin-P、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)随时间显著上升。有效磷效率最高的NPKM处理下高活性磷形态(Resin-P,NaHCO3-P)和中活性(NaOH-P,Dil.HCl-P)显著高于NPK和NPKS处理。(5)NaOH-Pi是影响土壤有效磷效率的主要因素,对土壤有效磷效率变异的解释率为63.2%(P<0.01)。长期施肥NPK和NPKS处理下,土壤NaOH-Pi含量先上升后下降,与土壤有效磷含量的变化趋势一致,因此认为中活性的NaOH-Pi与高活性磷形态(Resin-P、NaHCO3-Pi)一样,是减少磷肥施入量后作物生长的重要磷源。综上所述,与单施化学磷肥(NPK)相比,化肥配施有机肥(NPKM)能够提高土壤累积磷向有效磷转化的效率,即土壤有效磷效率。NPK和NPKS处理下,土壤性质、磷吸附-解吸特征、磷形态含量差异不大。利用31P核磁共振和同步辐射技术进一步探究分子水平上的磷形态,结合浸提方法(Hedley磷素分级,蒋柏藩-顾益初无机磷分级)的结果发现,不同处理下土壤中活性无机磷含量(Con.HCl-Pi、Ca8-P、正磷酸盐、磷酸三钙)所占总磷比例最高,钙磷是郑州潮土的主要存在形态。长期不施磷肥下,土壤各活性磷形态下降,土壤有效磷效率最低。NPK和NPKS处理下,2003年以前,磷肥投入量较大,高活性磷磷为作物主要磷源,土壤有效磷含量一直升高,土壤有效磷效率较高;2003年以后,磷肥投入量减小,中活性的NaOH-Pi能够转化为高活性磷形态,使土壤有效磷含量不会太低,因此土壤有效磷效率较低。NPKM处理土壤有效磷效率最高的原因是,施用有机肥能提高土壤磷的易解吸量和解吸率,以及高活性、中活性无机磷含量。