弥明言， 杜 超， 温小珊， 姚锋先， 纪玲玲， 李松涛， 王宵君， 程林秀

(1.赣南师范大学地理与环境工程学院/江西省城市固废低碳循环技术重点实验室，江西赣州 341000；2.国家脐橙工程技术研究中心，江西赣州 341000)

磷素是提高作物产量和品质的必要元素之一，对植物生长发育有着至关重要的作用[1]。但是，过量施入的磷素在红壤中以吸附、沉淀、同晶置换等方式被土壤中铁、铝氧化物固定并遗留[2]，导致磷肥在红壤中的当季利用率为10%～25%，75%～90%的磷肥被土壤吸附固持[3]。遗留磷在降水侵蚀等外营力驱动下的溶出，已经成为了环境污染尤其是农业面源污染的重要来源[4]。近年来，我国柑橘产业发展迅速，2018年的产量及栽培面积分别为4 138.14万t、248.7万hm2，已多年位居全球首位[5]。在农业部门的规划指导下，赣南-湘南-桂北柑橘带是我国特色柑橘生产重要基地之一，发展逐渐壮大，柑橘种植已成为我国南方农民增收的主要手段[6-7]。但是，过量施肥及施肥方式单一的问题在柑橘种植体系中广泛存在，严重限制了我国柑橘产业的持续健康发展[8-9]。赣南作为我国柑橘的主产区，脐橙园大多建在丘陵山地上，坡度在10°～30°的占比达83.5%[10]，机械化普及率不够，人工成本过高，常规传统施肥方式效率低下，极大地限制了脐橙产业发展。因此，探究水肥一体化施用模式下红壤磷素有效性及环境风险，对农业面源污染的调控具有迫切的理论和现实意义。

大量研究表明，有机肥的施用不仅提高了土壤保水保肥的能力，也可以提高土壤遗留磷的活化率，其中有机肥和无机肥配施可显著提高土壤全磷和有效磷含量，保障植物生长阶段磷的稳定供给[11-12]。有机肥施入土壤后，主要通过以下2种方式影响土壤磷有效性：其一，通过腐解产生的有机酸来提高土壤磷素的活化率；其二，有机肥分解出的高分子有机酸包被土壤黏粒，占据其吸附位点，来减少土壤矿物对遗留磷的吸附固持[13-14]。目前常见的有机肥施用方式多以撒施、沟施加浇灌等传统方式为主，导致水肥利用率较低[15]。与固态有机肥相比，液态有机肥具有流动性和生物活性等特点，它不仅可以调整微生物结构(氨基酸)、丰富群落结构、改善土壤理化性质，还可以有效改善土壤中氮磷等营养元素的分配和迁移。目前，相关学者围绕各种农业种植系统中液态有机肥灌溉施肥的影响开展了一些研究，主要在有机液肥来源、发酵方式、功能性成分特征以及有机肥施用后提升作物产量及品质，减轻农作物病虫害，降低劳动成本等方面[16-17]。但是，关于液态有机肥施用后影响磷有效性及可能导致的环境问题没有引起足够的重视。此外，关于液态有机肥在柑橘种植体系的研究也不多见，奚辉等研究了施用有机液肥对柑橘园土壤环境、柑橘经济效益的影响[18]，但同样缺乏相关环境效应的研究。

液态有机肥灌溉施用作为一种省工省力的施肥新模式，有望破解南方丘陵山地柑橘园传统有机肥施用面临的“用工荒”难题[19]。此外，液态有机肥灌溉施用会显著改变以土壤含水率为代表的土壤理化性质，可能影响土壤有机质及铁铝矿物与磷的相互作用，进而导致磷的有效性及环境流失风险的改变。目前，关于有机肥液态施用后的作用机制不清，须要深入研究。本研究通过施用不同液肥，探讨土壤磷素累积量及磷素环境指标变化，可为提高南方丘陵区柑橘种植产业红壤磷素有效性及防治面源污染提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本研究于2019年3月至2020年11月在国家脐橙工程技术研究中心基地(地理位置25°79′N，114°88′E)进行。土壤类型为丘陵红壤土，基础理化性质：pH值为4.50，黏粒含量为2.63%，粉粒含量为58.35%，砂粒含量为38.98%，比表面积(SSA)为23.19 m2/g，土壤有机质(SOM)含量为 6.94 g/kg，无定形氧化铁(Fe0)1.65 g/kg，无定形氧化铝(Al0)含量为1.37 g/kg，碱解氮含量为 46.43 mg/kg，有效磷(Olsen-P)含量为5.63 mg/kg，速效钾含量为159.67 mg/kg。

1.2 试验设计

本研究使用的液肥类型包括无机液肥、动物源有机液肥和植物源有机液肥。其中，动物源有机液肥由纯鸡粪沤制，植物源有机液肥由菜籽饼粕发酵而成，液态有机肥原液理化参数见表1。试验共有6个处理(表2)，CK为清水浇灌处理，T1处理为1.58倍Hoagland营养液，T2处理为单施动物源液态有机肥，T3处理为单施植物源液态有机肥，T4处理为动物源有机液肥与无机营养液等比例混合配施，T5处理为植物源有机液肥与无机营养液等比例混合配施。采用随机区组设计，每个处理重复6次，相邻小区间用水泥砖隔开，小区面积1.0 m×1.0 m，每个小区定植长势基本一致的1年生枳壳砧纽荷尔脐橙幼苗1株，嫁接时间为2018年8月，2019年3月定植，随机区组排列。为了符合当地脐橙产业以氮定肥的实际现状，试验采用等氮设计，2019年和2020年累积施氮量分别为50、100 g/株，试验结束时每株树总施氮量为150 g。具体施肥情况见表2。氮肥为尿素(N含量为46%)和磷酸二氢铵(N含量为12%，P2O5含量为61%)，磷肥为磷酸二氢铵(N含量为12%，P2O5含量为61%)，钾肥为硫酸钾(K2O含量为52%)。

2020年11月停止施肥后，每个处理随机选取3个小区进行土样采集，在脐橙树滴水线外随机选取3个点采集表层土壤(0～15 cm)并混匀，剔除根系后自然风干土样过2 mm筛备用。

表1 液态有机肥原液理化参数

1.3 分析项目与测定方法

1.3.1 常规理化指标 土壤pH值按电位法(土水质量比1 ∶2.5)[20]进行测定；土壤质地采用氢氧化钠分散-激光粒度仪[21]测定；土壤有机质含量采用油浴重铬酸钾法[22]测定；碱解氮含量采用碱解扩散法[23]测定；土壤比表面积采用氮气物理吸附法[24]测定；无定形氧化铁、无定形氧化铝含量采用酸性草酸铵缓冲液浸提-电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)[25]测定。

1.3.2 土壤磷素指标测定 土壤全磷含量采用H2SO4-HClO4消化-钼锑抗比色法[26]测定；土壤有效磷(速效磷)和土壤易解吸磷(RDP)含量分别采用NaHCO3和0.01 mg/L CaCl2浸提(土液质量比1 ∶20)，钼锑抗比色法[27]测定。

表2 不同液肥处理下氮磷钾的来源与构成

磷吸附指数(PSI)[28]，称取过60目风干土样2.00 g于50 mL离心管内，加入含磷浓度75 mg/L的0.01 mg/L CaCl2溶液25 mL(1 g土加磷量为1.50 mg)，加入2滴甲苯，25 ℃恒温摇床振荡24 h，5 000 r/min 离心8 min，收集上清液。采用钼锑抗比色法测定溶液磷含量(C，μmol/L)，并计算磷吸附量(X，mg/100 g)。

磷等温吸附[29]：称取过60目筛的风干土样2.00 g于50 mL离心管中，分别加入0、5、10、20、30、50、100 mg/L的0.01 mg/L CaCl2(pH值=7)溶液40 mL，加入3滴甲苯，在25 ℃恒温摇床振荡 24 h，5 000 r/min 离心8 min收集上清液，采用钼锑抗比色法测定溶液磷含量。

磷等温解吸[30]：将上述高速离心后残渣先用无水乙醇清洗2遍，再加入40 mL 0.01 mg/L CaCl2溶液，同上25 ℃恒温摇床振荡24 h、5 000 r/min离心8 min，测定上清液磷含量。

1.4 数据处理与分析

1.4.1 数据处理

(1)Langmuir方程拟合磷的等温吸附：

Ce/Qe=(K×Qmax)+Ce/Qmax。

(1)

式中：Ce为平衡液中的磷浓度，mg/L；Qe为土壤磷的吸附量，mg/kg；Qmax为磷最大吸附量，mg/g；K为吸附亲和力常数。

(2)土壤最大缓冲量(MBC)：

MBC=K×Qmax。

(2)

(3)磷吸持饱和度(DPS)：

DPS=速效磷/Qmax×100%。

(3)

式中：Qmax通过Langmuir方程拟合获得，mg/g；速效磷为有效磷含量(mg/kg)。

(4)磷吸附指数(PSI)：

PSI=X/lgC。

(4)

式中：C为平衡液中磷浓度，μmol/L；X为磷的吸附量，mg/100 g。

(5)磷素零点吸附平衡浓度(EPC0)：

EPC0(mg/L)值是通过Qe对Ce作图，其直线与Ce轴的交点即为EPC0值。其计算公式为

Qe=Kd×Ce-S0；

(5)

EPC0=S0/Kd。

(6)

式中：S0为初始状态下的吸磷量，mg/kg；Kd为线性吸附常数，L/kg。

1.4.2 数据分析 试验数据采用Excel 2016进行处理后用SPSS 21.0对数据进行差异显著性检验(LSD)，采用Origin 2021b进行拟合分析绘图，采用Canono 5.0进行冗余分析(RDA)。

2 结果与分析

2.1 液态有机肥灌溉施用对红壤理化性质及磷素累积的影响

2.1.1 液态有机肥灌溉施用对红壤理化性质的影响 在不同有机液肥的施用下，土壤理化性质具有显著性差异(表3)。土壤pH值为4.26～4.47，T2和T3处理与CK相比分别增加了0.09、0.05，但3个处理间均无显著差异，T1、T4和T5处理与CK相比分别显著减小了0.12、0.34、0.17，T1、T5处理之间无显著性差异，但显著高于T4处理。土壤黏粒占比在1.55%～2.58%，与CK相比均有所降低，CK、T5处理之间无显著差异，但均显著高于T1处理，其他处理间无显著差异；比表面积值在21.55～22.90 m2/g，5种施肥处理后比表面积与CK相比均降低；土壤碱解氮含量为69.50～143.50 mg/kg，T1、T2、T3、T4和T5处理与对照相比分别升高了36.63、4.33、78.63、18.83、52.66 mg/kg，各处理间均具有显著差异；土壤有机质含量为17.07～26.63 g/kg，T1和T5有机质与CK相比显著增加了4.17、7.89 g/kg，T2、T3和T4处理比CK显著降低了1.14、0.76、1.67 g/kg，T1、T3、T4、T5处理间均具有显著性差异，T2和T3处理间无显著差异；无定形氧化铁含量为1.18～2.17 g/kg，T2和T3处理与CK相比增加了0.52、0.08 g/kg，T1、T4和T5处理与CK相比降低0.23、0.45、0.09 g/kg，T2处理含量最高，但与CK和T5处理差异不显著，与其余处理差异显著。5种处理的无定形氧化铝含量与CK相比均降低，T5处理与CK无显著差异，其余处理与CK相比均差异显著。

表3 不同液态有机肥施用下红壤的理化性质

2.1.2 液态有机肥灌溉施用对红壤磷素累积的影响 土壤有效磷和全磷的变化可以反映出土壤磷素的积累情况。由图1可知，不同有机液肥的灌溉施用均可以提高土壤有效磷和全磷的含量，但施肥对土壤有效磷的影响程度显著大于对土壤全磷的影响程度，且因有机液肥的配施比例不同增加幅度也有所不同。通过不同液态有机肥的灌溉施用，不同处理之间具有显著性差异，其中T5处理的速效磷显著高于其他处理，与CK相比提高了12.90倍，T1、T2、T3、T4处理分别增加了1.66、2.45、2.96、2.28倍。T5处理的全磷含量显著高于其他处理，与CK相比提高了2.60倍，T1、T2、T3、T4处理分别增加了0.23、0.77、0.57、0.33倍。植物源液肥与无机液肥配施可以显著提高土壤中有效磷的含量，同时磷素在土壤中累积富集。

土壤有效磷累积含量的高低，不仅可以反映土壤磷素的肥力水平，而且在一定程度上可以反映通过降水径流产生的磷素环境效应。从6种施肥处理可以看出，在同等施氮的条件下，随着施磷量的增加，土壤中有效磷和全磷含量呈现增加的趋势，同时有效磷在全磷中的占比也发生了相应变化，5种处理均增大了有效磷的占比，范围为2.08%～4.11%，与CK相比，分别增加了1.23、1.02、1.62、1.55、3.05百分点，其中T5处理速效磷占比最大，T2处理最小。

2.2 液态有机肥灌溉施用对红壤磷素吸附解吸特征及环境学指标的影响

2.2.1 液态有机肥灌溉施用对红壤磷素吸附解吸特征的影响 不同有机液肥土壤磷等温吸附曲线见图2-a，各处理间存在较大差异。在低磷浓度时，外源磷在土壤表面的吸附急剧增加；高磷浓度时，吸附趋于稳定，外源磷在土壤表面的吸附量随外源磷浓度的升高而降低。其中，T5处理吸附曲线的位置与其他处理相比最低，表明在相同的溶液磷浓度下，T5处理下土壤对磷的吸附量最小。T2处理在平衡液磷浓度0～30 mg/L时，曲线位置较高，反映了T2处理下土壤对磷素吸附较强。CK处理下土壤磷吸附量最大，可能是因为在清水浇灌的处理下土壤磷素含量亏缺，造成土壤对磷的吸附能力增强，吸附量显著增加。土壤磷吸附量与平衡液磷浓度的关系用Langmuir等温吸附方程有较好的拟合效果，Langmuir回归方程拟合出的决定系数在0.91～0.96之间，均达到极显著水平，由回归方程估算得出相关参数可表征土壤磷吸附的基本特征。由表4可知，不同有机液肥处理的亲和力常数(K)为0.02～0.21，除T4处理外，其他施肥处理的K值均小于CK；不同有机液肥处理Qmax为0.62～1.55 mg/g，其中T1、T2和T4处理均比CK值小，T3和T5处理均比CK值大，而T5的Qmax值小于T3，表明在不同液肥处理下，植物源有机液肥与无机液肥配施土壤的吸附能力小于单施植物源液肥处理。

由图2-b可知，T4处理解吸曲线位置在T1之上，T2、T3和T5处理曲线趋于中间位置，而CK处理曲线在最下面。说明有机液肥与无机液肥配施处理的土壤对磷的吸附能力较弱，外源加入的磷更易被解吸出来进入液相；单施动物源液肥的土壤对磷的吸附较强，新加入的磷更难解吸出来。从吸附曲线的趋势可以看出，在外源磷浓度较低时，解吸曲线增长趋势较为平缓，而当外源磷浓度较高时，解吸曲线明显变陡。表明在不同外源磷浓度下，土壤对磷的吸附能力也有所不同，高磷浓度下吸附固持的磷素更易解吸出来，土壤对磷的吸附能力降低。

表4 不同液态有机肥施用下红壤吸附特征参数

2.2.2 液态有机肥灌溉施用对红壤磷素环境学指标的影响 在不同有机液肥处理下，土壤中的磷素风险值发生了显著变化(表5)。RDP、EPC0和DPS参数表征环境风险意义一致，均与土壤磷累积量呈显著正相关。与CK相比，T5处理RDP含量增加了3.23 mg/kg，其他处理(T1、T2、T3、T4)分别降低了12.05%、4.01%、5.61%、20.14%，T5处理与其他处理之间具有显著性差异，T1、T2、T3、T4之间无显著性差异，说明不同有机液肥处理下，T5处理更易发生磷的流失，流失风险较大；EPC0是在平衡溶液中土壤磷素达到吸附与解吸的动态平衡时的浓度，表明在此浓度下土壤既不发生吸附，也不发生解吸。不同处理的EPC0为0.11～1.68 mg/L，与CK相比，T4、T5处理的EPC0分别增大0.21、1.38 mg/L，T1、T2、T3处理分别降低了0.06、0.04、0.19 mg/L，T3、T5处理间相差1.57 mg/L。DPS反映土壤吸附磷位点的饱和状态，不同施肥处理下DPS为0.29%～3.72%；与CK相比，5种施肥处理的DPS值均增大，其中T5的DPS值显著增大，是CK的11.83倍，T1、T2、T4处理间无显著性差异。MBC和PSI参数表征环境风险意义一致，均与土壤磷累积量呈负相关关系。Qmax和K的乘积代表MBC，是判断土壤供磷能力的综合参数。不同有机液肥处理MBC为0.03～0.23，其中，CK处理最高，T5处理最低，表明CK处理下土壤对磷素的缓冲能力最大，而T5处理最小，T1、T2、T3和T4处理的土壤对外源磷的缓冲能力大小介于二者之间。PSI用于表征土壤中磷的吸持或释放的可能性。不同处理的PSI值为 32.29～44.88 mg/kg。与CK相比，不同液态有机肥灌溉处理后土壤PSI值均显著降低，其中T5处理的PSI值最小。

表5 不同液态有机肥施用下红壤磷素环境学指标

2.3 液态有机肥灌溉施用下红壤理化性质与磷环境学指标的关系

2.3.1 液态有机肥灌溉施用下磷素环境学指标与理化性质的相关性 由表6可知，RDP与SOM存在显著正相关关系(r=0.83*)，与全磷和速效磷存在极显著正相关关系(r=0.95**、r=0.96**)。EPC0与黏粒、SOM存在正相关关系(r=0.58，r=0.78)，与全磷和速效磷存在极显著正相关关系(r=0.91**，r=0.94**)。DPS与SOM存在显著正相关关系(r=0.82*)，与全磷和速效磷存在极显著正相关关系(r=0.95**，r=0.96**)。Qmax与碱解氮存在正相关关系(r=0.62)，K值与SSA存在正相关关系(r=0.55)，与SOM、全磷、速效磷存在负相关关系(r=-0.54，r=-0.67，r=-0.70)，与碱解氮存在极显著负相关关系(r=-0.92**)。MBC与SSA存在正相关关系(r=0.74)，与SOM、全磷、速效磷存在负相关关系(r=-0.59，r=-0.64，r=-0.68)，与碱解氮存在极显著负相关关系(r=-0.94**)。PSI与pH值存在正相关关系(r=0.74)，与SOM和速效磷存在负相关关系(r=-0.50，r=-0.53)。

表6 不同液态有机肥施用对红壤理化性质与磷流失风险参数的相关性分析

2.3.2 液态有机肥灌溉施用下磷素环境学指标与理化性质的冗余分析 土壤理化性质(环境因子)显著影响磷素的环境学指标，本研究通过RDA分析环境学指标与土壤理化性质之间的关系。由图3可见，RDA分析图中磷素指标的箭头与环境因子箭头的夹角及连线长度可以看出理化性质对磷环境风险参数的影响。结果表明，RDA第1轴和第2轴累计解释了土壤理化性质对红壤旱地磷素含量变化影响程度的92.20%(P<0.01)，且第一轴包含了大部分磷环境风险影响因子信息，能解释78.20%(P<0.01)。第一象限内的Qmax、RDP和EPC0与pH值、黏粒、Al0、碱解氮、全磷和速效磷呈正相关关系；第二象限内的PSI与SSA和Fe0呈正相关关系；DPS与SOM、全磷、速效磷和呈正相关关系。另外第二象限的PSI与SOM、全磷和速效磷呈负相关关系；第三象限的MBC和K值与黏粒、Al0、碱解氮、全磷、速效磷呈负相关关系。

3 讨论与结论

3.1 液态有机肥灌溉施用对红壤磷素累积的影响

本研究通过施用无机液肥和有机液肥或者两者配施，来探究液态有机肥对红壤磷素累积的影响。结果表明，施用液态有机肥可以显著增加土壤磷素累积量，降低土壤对外源磷的固持能力。戚瑞生等[31]对黄土旱塬地区长期定位施肥处理下土壤磷素累积的研究结果表明，当土壤速效磷含量超过62.00 mg/kg时，磷素就容易发生地表径流，造成环境污染。本试验结果表明，速效磷含量在8.49～44.37 mg/kg之间，均不会发生地表径流等环境风险问题。与动物源液肥处理相比，植物源液肥处理磷素累积量显著增加，这可能是因为植物源液肥中含有大量的速效无机磷和有机磷，土壤在一定程度上固定了液肥中的磷素[32]。与单施植物源液肥相比，植物源液肥与无机液肥配施能更好地提高土壤有效磷含量，一方面可能是因为单施植物源有机肥中磷素起效慢，而与无机液肥配施迅速加快了肥料中磷素的利用率。另一方面，植物源液肥与无机液肥配施增加了土壤中有机质的含量，有机质进而转化为腐殖酸，在酸性土壤中腐殖酸中的柠檬酸对磷的活化效果最好，因为酸性土壤中无机磷主要以磷酸铁、铝盐的形式存在，柠檬酸与酸性土壤中铁铝离子络合能力最好，抑制土壤对无机磷的固定，加大了土壤遗留磷的活性，影响磷素的转化[33]。Kim等研究结果也表明在施用化肥的基础上施加有机液肥，有利于土壤形成稳定团聚体，增加胶体物质，改善土壤理化特性，提高土壤含水率和透气性能，提高土壤养分的利用率，为植物创造良好的生长环境[34]。

3.2 液态有机肥灌溉施用对红壤磷素吸附解吸特征及环境学指标的影响

本研究表明，红壤对磷的等温吸附特征符合Langmuir方程，不同液肥灌溉施用会明显影响红壤对磷的吸附特性。当外源磷溶液浓度在0～30 mg/L时，吸附曲线具有较大的斜率，此阶段为磷的快速吸附阶段，原因可能有2个方面：其一可能是因为土壤中无定形铁铝氧化物对磷的化学吸附，其二可能是因为土壤中的黏粒上的盐基离子对磷的共价吸附。当外源磷浓度大于30 mg/L时曲线特征趋于平缓，吸附量增加较慢，土壤磷素吸附量逐渐达到饱和，这一阶段为慢速吸附阶段，可能与土壤对磷的物理化学吸附有关[35]。本研究还表明，在整个等温吸附过程中，植物源液肥处理的吸附曲线位置低于动物源液肥处理，其中植物源液肥与无机液肥配施的吸附曲线的位置最低，原因可能是随着土壤磷素的积累，磷素表面的吸附位点被土壤遗留磷占位，从而降低了磷的吸附能力[36]。土壤磷解吸特征是土壤吸附的固态磷被一部分解吸进入溶液中，本研究表明，动物源液肥与无机液肥配施处理的土壤对磷的吸附较弱，可能是因为有机液肥的施用降低了土壤黏粒占比，导致土壤对磷的吸附结合能减少，进而土壤更容易解吸出已经被吸附固持的磷素[37]。因此，土壤磷解吸特征也是评价土壤磷环境风险大小的重要指标，同时也涉及到环境方面的问题。

土壤易解吸磷(RDP)是指土壤遗留磷容易进入液相的磷素，表征土壤磷素通过地表径流流入水体的难易程度[38]。本试验结果表明，除植物源与无机液肥处理外，其他处理的RDP含量均降低。一方面可能是因为液态肥料挥发性较强，另一方面液态肥料具有肥效快、流动性强等特点，更有利于在短期时间内供给植物更多的可溶性磷，残留在土壤中的易解吸磷含量减少[39]。王敏峰等研究菜地中土壤磷素累积的结果表明，施用沼液后RDP含量达到了20.20 mg/kg，显著提高土壤可溶性磷的累积，加大了环境风险[40]，与其相比本试验风险较小。磷零点吸持平衡浓度(EPC0)用来表征土水界面磷交换的方向和含量，土壤磷素处于动态平衡时，其EPC0值越小土壤固相中的磷素较难进入液相，而EPC0值越大，则土壤固相中的也就更容易进入液相[41]。本研究表明，单施植物源液肥的植物源EPC0值最低，与无机配施处理的EPC0值最高，与有效磷含量呈显著正相关。王艳玲等的研究结果也表明，与CK相比，施用无机肥和有机肥处理的EPC0呈增大趋势，说明施用有机肥和无机肥均导致土壤磷素流失风险增大[42]。不仅如此，本试验结果表明不同有机液肥的施用土壤磷吸持饱和度(DPS)也有不同程度的升高，因此将DPS能力来表征随径流或被淋溶的流失风险。Sekhon等认为当DPS大于25%，土壤磷素就容易流失[43]。本研究结果表明，与对照相比，在不同的液肥灌溉处理后，DPS值均增大，其中有机与无机液肥配施的DPS值大于单施有机液肥，但5种处理均未超出环境阈值。

土壤磷素的最大缓冲量(MBC)主要受土壤质地、有机物质和施肥模式等因素的影响[44]。本研究结果显示，植物源液肥处理的最大缓冲量小于动物源液肥处理，且植物源液肥与无机液肥配施小于各处理，原因可能是一方面植物源液肥能有明显提高有机质含量，有机质具有显著的凝胶性质，显著降低了土壤铁铝矿物对磷的吸附能力。另一方面可能是，液肥中含有大量的有机酸，而有机酸可以通过促进高稳性磷向活性磷转化，显著提高土壤速效磷含量，提高的幅度可达10～1 000倍，增大磷素的活化率，降低土壤磷素最大缓冲量[45]。土壤磷吸附指数(PSI)用于评判土壤磷素的吸持或释放能力，评估磷素从固相磷向液相释放的概率。本研究结果表明，与CK相比，5种施肥处理的土壤PSI值均显著降低，有机与无机液肥配施的PSI值小于单施有机液肥，说明有机无机配施会显著增大磷的流失风险，其中植物源与无机液肥配施风险较大。魏红安等探究了红壤磷素的环境临界值，研究结果表明PSI的临界值为23.46 mg/kg[46]，但本研究结果中5种施肥处理均未超出环境阈值。本试验为探究短期内液态有机肥的灌溉施用对土壤磷素流失风险的影响，但由于液态肥料肥效时间较短，土壤中磷素含量累积不高，试验中5种施肥处理均未超出环境阈值。如果在长期施肥模式下，随着土壤吸磷量的增多，土壤固磷能力受限，磷素进入水体的可能性也将增大，因此液态有机肥灌溉施用对土壤磷素环境风险的影响值得关注。

本研究表明，不同的施肥模式直接影响土壤理化性质及土壤磷素的吸附、转化和解吸的特征，间接影响着磷素环境学指标。因此，列举不同施肥模式影响下速效磷、RDP、PSI和DPS相关环境风险值(表7)。研究结果表明，施肥可以迅速增加土壤中速效磷和RDP的含量，各处理PSI值远远超出环境阈值，部分处理的DPS也严重超出环境阈值，其中有机肥混合施用PSI超出阈值20.75 mg/kg，DPS超出环境阈值131.95%。液体猪粪处理PSI值超出阈值21.50 mg/kg，DPS也超过了9.00%，严重威胁到环境安全。本研究数据表明，植物源与无机液肥配施不仅提高了土壤中速效磷的含量，PSI与临界值相比大7.29 mg/kg，DPS也比临界值小21.58%，磷素环境风险较小。

3.3 液态有机肥灌溉施用下红壤磷素环境学指标对理化性质变化的响应

不同液态有机肥灌溉施用下影响着土壤的理化性质(如pH值、土壤质地、铁铝氧化物、有机质等)进而间接影响土壤磷素的累积与释放。本试验中，易解吸磷(RDP)、磷零点吸持平衡浓度(EPC0)和磷吸附饱和度(DPS)与土壤磷素累积量呈正相关，表明当土壤磷素累积量增加时，风险参数值增大，加大土壤磷素的环境风险。一方面土壤磷素含量的累积是影响RDP、EPC0和DPS的主要因素，另一方面黏粒与其呈显著正相关，可能是因为土壤黏粒含量越大，对磷的吸附能力增大，土壤黏粒含量的增大可增加土壤对磷的结合能，造成被土壤吸附的磷更容易被固持，再者土壤铁铝氧化物也与其具有较大的正相关性。陈波浪等在耕型红壤上进行的12年长期肥力定位试验结果表明，土壤中结晶态铁铝化合物被有机质通过溶解、络合和还原的方式，提高铁铝化合物的活性使非晶质铁铝化合物增多，加大对磷的吸附能力[58]。土壤最大缓冲量(MBC)和磷吸附指数(PSI)与土壤累积量呈负相关，表明当土壤磷素累积量增加时，风险参数值减小，环境风险加大。SSA和有机质是影响MBC和PSI的主要因素，SSA与MBC和PSI具有较大的显著正相关性，可能是因为土壤比表面积较小，土壤固持磷的能力减小[59]。研究结果也表明，pH值与PSI具有显著负相关，可能是因为pH值与有机质呈显著负相关关系，有机质含量增加可能会致使土壤pH值降低，而酸化的土壤更容易引发磷的流失，此外土壤中交换性铝的含量也极易受到土壤pH值的影响，影响磷吸附指数[60]。

表7 不同有机肥处理下磷素环境学指标对比

3.4 结论

不同液态有机肥灌溉施用均可以显著增加红壤中磷素的累积和提高磷素有效性，其中植物源有机液肥与无机液肥配施在磷素累积和提升磷素有效性方面更有优势。但是，植物源有机液肥与无机液肥配施下，土壤易解吸磷(RDP)、土壤磷素零点吸附平衡浓度(EPC0)和吸附饱和度(DPS)等环境磷指标也显著增加，虽然目前还没有超过环境阈值，但也表明这种施肥模式下红壤磷的潜在流失风险最大。综合看来，在南方红壤橘园种植系统，植物源有机液肥与无机液肥配施具有节省劳动力和短期内迅速提高磷素有效性的显著优势，但是相应的面源磷流失风险也显著高于其他施肥模式。短期看来，该种施肥模式下环境风险虽在阈值范围内，但随着施肥的继续进行，长期环境效应仍值得持续关注。