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施用磷肥是提高土壤磷水平、维持作物高产的重要手段。由于磷矿资源有限且不可再生,磷高效利用一直是科学研究热点之一。磷肥施入土壤后易被吸附固定,有效性降低,长期不同施肥显著影响土壤磷含量、形态及有效性。另外,土壤管理方式的改变,如农田撂荒或裸地休闲等也影响土壤磷形态及有效性。因此,理解施肥或土壤管理方式对土壤磷形态变化及有效性的影响是提高磷肥利用效率,延长磷资源使用寿命的基础。本研究基于陕西关中平原1990年开始的长期定位试验(冬小麦/夏休闲体系、冬小麦/夏玉米体系以及不同土壤管理方式)结合室内培养实验,利用蒋柏藩和顾益初磷素分级法(蒋柏藩-顾益初法)和Tiessen-Moir磷素分级法,研究:1)长期施肥和土壤管理方式下土壤磷素演变特征;2)长期施肥对土壤磷形态变化及其有效性的影响;3)长期施肥和土壤管理方式对团聚体磷形态的影响;4)施磷量和pH变化对不同肥力土壤无机磷形态及有效性的影响。长期肥料试验冬小麦/夏休闲体系包括7个处理,分别为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮钾化肥配施(NK)、磷钾化肥配施(PK)、氮磷化肥配施(NP)、氮磷钾化肥配施(NPK)和氮磷钾化肥配施有机肥(MNPK)。长期肥料试验冬小麦/夏玉米体系包括9个处理,分别为CK、N、NK、PK、NP、NPK、秸秆配合NPK(SNPK)、低量有机肥配合NPK(M1NPK)、高量有机肥配合NPK(M2NPK)。长期土壤管理方式包括3个处理,分别为冬小麦/夏玉米体系长期不施肥(CK)、裸地休闲(Fallow)和农田撂荒(Setaside)。室内培养实验选取冬小麦/夏玉米CK、NPK和M2NPK三个处理代表低、中、高肥力土壤,每个土壤酸化为5个pH梯度(6.4-8.4),每个pH梯度下5个水平施磷量(0-480 mg kg-1)。获得的主要结果及结论如下:(1)长期施磷显著增加了土壤全磷和无机磷含量,且随施磷年限的延长而显著增加,全磷和无机磷年均增幅分别为15.5-48.0 mg kg-1y-1和8.7-29.0 mg kg-1y-1;土壤有机磷含量随着试验年限延长有增加的趋势,但仅M1NPK和M2NPK处理显著增加,年均增幅分别为7.5 mg kg-1y-1和19.0 mg kg-1y-1。长期农田撂荒和裸地休闲处理的土壤全磷、无机磷和有机磷含量随试验年限的延长无明显变化,但有机磷占全磷的比例显著增加。(2)长期氮、磷肥配合施用(NP、NPK和MNPK)均较对照显著提高了冬小麦/夏休闲体系小麦产量,年平均增产在205-265 kg hm-2之间。长期施用磷肥提高了土壤磷素盈余,并显著提高了耕层树脂磷(Resin-P)、碳酸氢钠提取无机磷(Na HCO3-Pi)以及稀盐酸提取磷(D.HCl-Pi)的含量。与试验开始前相比,长期施用化学磷肥和有机肥主要增加了土壤Resin-P和Na HCO3-Pi的比例,降低了有机磷和浓盐酸提取无机磷(C.HCl-Pi)的比例。另外,土壤Resin-P、Na HCO3-Pi和C.HCl-Pi对小麦磷吸收起主要的贡献。(3)冬小麦/夏玉米体系下,与蒋柏藩-顾益初方法相比,Tiessen-Moir法能够提取更多的有效磷,但低估了铁铝结合态磷和总有机磷的含量。蒋柏藩-顾益初法的磷酸二钙(Ca2-P)和磷酸八钙(Ca8-P)对作物磷吸收量以及土壤Olsen P含量有直接贡献,其它磷形态表现为间接作用,其中磷酸十钙(Ca10-P)的间接作用最小。Tiessen-Moir法的Na HCO3-Pi和D.HCl-Pi对作物磷吸收量以及土壤Olsen P含量有直接贡献,其它磷形态间接影响磷吸收量和土壤Olsen P含量,其中Resin-P间接作用最大。两种磷素分级方法均显示了无机磷形态对作物磷吸收的重要贡献,但蒋柏藩-顾益初法可以更好地表征无机磷形态及其有效性。(4)长期施用化学磷肥、化肥有机肥配施显著增加了土壤团聚体及粉粘粒组分的无机磷含量,以化肥有机肥配施增幅最大。长期施用化学磷肥仅增加了大团聚体(>2mm和2-0.25 mm)以及粉粘粒组分(<0.053 mm)氢氧化钠提取有机磷(Na OH-Po)的含量。而化肥有机肥配施不仅增加了2-0.25 mm和0.25-0.053 mm团聚体碳酸氢钠提取有机磷(Na HCO3-Po)的含量,而且增加了>2 mm和0.25-0.053 mm团聚体Na OH-Po的含量。施化学磷肥和化肥有机肥配施均提高了Na OH-Po和浓盐酸提取有机磷(C.HCl-Po)在大团聚体中的分配比例,降低了其它团聚体及粉粘粒组分中各形态磷的比例,化肥有机肥配施更明显。Resin-P、Na HCO3-Pi、Na HCO3-Po、氢氧化钠提取无机磷(Na OH-Pi)、D.HCl-Pi、C.HCl-Pi、残余态磷(Residual-P)和土壤有机碳之间均呈显著的正相关关系。因此,长期施肥显著影响团聚体磷形态及有效性与土壤有机碳及团聚体分布变化有关。(5)与长期种植作物不施肥处理相比,农田撂荒增加了微团聚体(0.25-0.053 mm)Resin-P、大团聚体(>2 mm)Na OH-Po和各团聚体Na HCO3-Pi&-Po、Na OH-Pi含量;提高了不同磷形态在微团聚体的分配比例,降低了Resin-P、Na OH-Po和D.HCl-Pi在较大团聚体(2-0.25 mm)的分配比例。长期裸地休闲仅提高了大团聚体Na HCO3-Pi和粉粘粒组分Na OH-Pi的含量,降低了大团聚体C.HCl-Pi和D.HCl-Pi的含量;提高了不同磷形态在2-0.25 mm和<0.053 mm组分的分配比例,降低了在>2 mm团聚体的分配比例。Resin-P、Na HCO3-Pi、Na OH-Pi、Residual-P、Na HCO3-Po、Na OH-Pi和有机碳之间均呈正相关关系,D.HCl-Pi和有机碳之间呈负相关关系。因此,长期不同土壤管理方式也影响了土壤有机碳,改变团聚体磷素形态及其有效性。(6)不同肥力水平和pH条件下,土壤Olsen P含量随着施磷量的提高显著上升,低肥力土壤增幅最大。另外,不同肥力水平和pH值条件下,无机磷组分中Ca2-P和Ca8-P含量随着施磷量的增加呈显著上升趋势,Ca2-P含量在低肥力土壤上增幅最高,Ca8-P含量在高肥力土壤上增幅最高。铝磷酸盐(Al-P)和铁磷酸盐(Fe-P)仅在低肥力土壤随着施磷量的增加而显著升高,在中肥力和高肥力土壤上变化不明显。闭蓄态磷(O-P)和Ca10-P不受施磷量影响。随着施磷量的增加,低肥力土壤主要增加了Ca2-P和Ca8-P占全磷比例,减少了Ca10-P的比例,中肥力土壤主要增加了Ca2-P占全磷比例,而高肥力土壤基本没有改变磷形态的比例。pH值的下降仅明显增加了低肥力土壤不施磷条件下Fe-P含量,降低了施磷条件下Fe-P的比例。其它肥力水平和施磷水平下,pH值变化没有显著影响无机磷的含量和比例。综上所述,长期施磷显著提高了土壤全磷和无机磷含量,化肥有机肥配施还显著提高了土壤有机磷含量,且随施磷年限的延长均显著增加。冬小麦/夏休闲体系长期施用磷肥显著提高了耕层Resin-P、Na HCO3-Pi和D.HCl-Pi的含量,其中Resin-P和Na HCO3-Pi对小麦磷吸收起主要的贡献。冬小麦/夏玉米体系Ca2-P和Ca8-P或Na HCO3-Pi和D.HCl-Pi对磷吸收及土壤Olsen P起主要的贡献。长期施肥显著影响团聚体磷形态及有效性与土壤有机碳及团聚体分布变化有关。此外,施用磷肥的情况下,降低pH没有明显提高土壤磷有效性。长期农田撂荒和裸地休闲较不施肥种植作物没有明显影响土壤全磷、无机磷和有机磷含量。但是农田撂荒增加了团聚体磷有效性。长期裸地休闲对团聚体的磷形态影响较小。