谢国雄 阮弋飞 邬奇峰

摘要：为了解茶园土壤磷素化学形态特点及磷的生物有效性，从浙江省境内采集35个代表性茶园红壤，详细鉴定土壤磷素形态，并与周围的荒地红壤进行比较。结果表明，茶园红壤磷素以无机磷为主，有机磷与无机磷占全磷的比例平均分别为27.39%和72.61%，有机磷占全磷的比例与土壤有机碳含量呈正相关。茶园红壤有机磷主要为中度活性有机磷与中度稳定性有机磷为主，高度稳定性有机磷和活性有机磷占比较低；无机磷以闭蓄态磷为主，其次为铁磷和铝磷，钙结合态磷含量较低。Ca2-P、Al-P和Fe-P占全磷的比例随土壤磷素积累而提高，施用有机肥可促进茶园红壤有机磷、Ca2-P和Al-P的形成。与荒坡红壤比较，茶园红壤具较高的有机磷、Ca2-P和Al-P。土壤有效磷与Ca2-P、Al-P的相關性最高。

关键词：茶园红壤；磷形态；有机肥；成土母质；有效磷

中图分类号：S158文献标志码：A论文编号：cjas20190800169

Study on Phosphorus Forms and Their Influencing Factors in Tea Garden Red Soil

Xie Guoxiong1， Ruan Yifei2， Wu Qifeng2

（1Hangzhou Plant Protection and Soil-fertilizer Station， Hangzhou 310020， Zhejiang， China； 2Lin’an District Agricultural and Forestry Technology Extension Center of Hangzhou City， Hangzhou 311300， Zhejiang， China）

Abstract： To understand the chemical forms of phosphorus and the biological availability of phosphorus in tea garden soil， 35 samples of representative tea garden red soil were collected from Zhejiang Province， and the forms of phosphorus in soil were identified in detail， and compared with those in surrounding wasteland red soil. The results showed that inorganic phosphorus was the main phosphorus form in tea plantation red soil， and the average proportion of organic phosphorus and inorganic phosphorus in total phosphorus of the soil was 27.39% and 72.61%， respectively. The proportion of organic phosphorus in total phosphorus was positively correlated with the content of soil organic carbon. The organic phosphorus in tea garden red soil was mainly moderately active and moderately stable， and the proportion of highly stable and active organic phosphorus was relatively low. Meanwhile the occluded phosphate was the main inorganic phosphorus in the soil， followed by iron phosphorus and aluminium phosphorus， and calcium- bound phosphorus was relatively low. The proportions of Ca2-P， Al-P and Fe-P in total phosphorus increased with the accumulation of soil phosphorus. The application of organic fertilizer could promote the formation of organic phosphorus， Ca2-P and Al-P in tea garden red soil. Compared with wasteland red soil， tea garden red soil had higher organic phosphorus， Ca2-P and Al-P. Soil available phosphorus was well correlated with Ca2-P and Al-P.

Keywords： Tea Garden Red Soil； Phosphorus Form； Organic Fertilizer； Parent Material； Available Phosphorus

0引言

热带、亚热带地区水热丰富，矿物风化强烈，形成的土壤多为铁铝土（包括红壤、黄壤、赤红壤和砖红壤等），土壤显现酸性，适宜种植茶树等耐酸植物。强烈风化的铁铝土富含氧化铁、氧化铝和高岭石等矿物，它们对磷有强烈的固定作用，致使土壤有效磷低下[1-2]。为提高铁铝土的供磷能力，农业上常采取治酸与施肥相结合的方法，即在施用石灰物质提高土壤pH值的基础上，通过科学施肥和合理轮作等方法来提高土壤有效磷。但与一般的旱地和水田土壤不同，因茶树喜酸，茶园土壤一般不宜施用多量的石灰或不需要施用石灰来降酸，因此茶园土壤多数呈酸性至强酸性，其磷素化学形态与旱地和水田土壤也有较大的差异。自然铁铝土磷素较低，一般不能满足茶树正常生长的需要，因此，施用磷肥是茶园经营管理的重要措施，也是提高茶叶品质的重要手段。磷肥当季的利用率较低，磷素在土壤中移动性差，进入茶园的磷素多数残留在土壤中，因此，茶园长期施肥可促使土壤磷素的积累，从而改变土壤供磷能力。磷肥进入土壤后进行各种化学、物理和生物学过程[3-6]，但受土壤性状制约，在土壤中的化学行为也有差别，磷的生物有效性与土壤中存在的磷素形态密切相关[7-12]，因此了解土壤磷形态及变化规律有助于茶园土壤磷素管理[2，13-14]。近数十年来，有关土壤磷素形态与转化、固磷机制与积累规律及施肥、利用方式及农艺措施对土壤磷素演变的影响已有较多的研究[1，15-20]，但多数研究对象为微酸至石灰性的水田、旱地和果园土壤，对酸性至强酸性茶园铁铝土磷素形态特征及影响因素的关注较少。为此，本研究从浙江省境内采集35个代表性茶园红壤，详细鉴定土壤无机磷和有机磷各形态，并与茶园周围的荒地红壤进行比较，旨在了解红壤地区茶园土壤磷素的演变规律，为茶园科学施肥提供依据。

1材料与方法

1.1供试土壤

供试土壤分2类，一类为茶园红壤，共35个样品，采自浙江省茶龄在10年以上典型茶园；另一类为茶园周围的荒地红壤，共12个，代表种植茶树之前的状况。2类土壤的采样深度均为0～30 cm，成土母岩包括玄武岩、Q2红土、变质岩、砂岩和泥页岩等。

1.2分析方法

采集的土壤样品经室内混匀、风干处理后全部磨细过2 mm土筛，部分样品过0.15 mm，供土壤分析。同时对土壤中的无机磷和有机磷形态进行分析，其中，土壤无机磷形态按蒋柏藩等[21]提出的方法测定，把土壤无机磷分为Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P（铁磷）、Al-P（铝磷）和O-P（闭蓄态磷），Ca2-P和Al-P是无机磷中有效性较高的磷形态；土壤有机磷的分组采用Bowman和Cole改进方法[22]，根据其可分解释放的能力和对植物生物有效性的大小，把有机磷分为活性有机磷、中度活性有机磷、中稳性有机磷和高稳性有机磷等4种形态。土壤pH值、全磷和有效磷含量用常规方法测定[23]。

1.3统计分析

所有数据采用Microsoft Excel 2003处理，统计分析采用SPSS 12.0软件完成。不同处理之间变量的显著性检验采用最小显著差异法（LSD）。

2结果与分析

2.1茶园土壤磷积累的变化及组成特点

2.1.1土壤磷積累的变化35个茶园土壤pH 3.79～ 5.21，平均为pH 4.66，变异系数6.54%；有机碳含量在7.65～29.65 g/kg之间（表1），平均为18.66 g/kg，变异系数28.74%；全磷在214～876 mg/kg之间，平均为521 mg/kg，变异系数35.28%。各态磷含量也有较大的变化，Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P、Al-P和O-P含量分别在42.50～287.61、1.06～22.07、0.45～9.20、16.90～ 54.28、10.13～265.58、4.58～28.47、113.96～351.60 mg/kg之间变化。

2.1.2土壤磷的组成特点对35个不同母质发育的茶园土壤磷形态的鉴定表明，茶园红壤无机磷明显高于有机磷，有机磷和无机磷分别占总磷的16.54%～ 41.25%和58.75% ～83.46%，平均分别为27.39%和72.61%。无机磷由Ca2-P、Ca8-P、Ca10-P、Fe-P、Al-P和O-P等形态组成，茶园红壤的无机磷主要以O-P形式存在，其占总磷的31.44%～62.15%，平均达44.76%；其次为Fe-P，占总磷的3.71%～31.43%，平均为18.73%；Al-P的含量较低，占总磷的1.78%～3.32%，平均为2.68%。3种钙结合的无机磷均较低，并以Ca10-P相对较高，占总磷的4.95%～8.65%，平均为6.93%；其次为Ca2-P，占总磷的0.39%～2.65%，平均为1.53%；Ca8-P是含量最低的磷形态，仅占总磷的0.21%～1.31%，平均为0.67%。土壤中的有机态磷可根据其生物有效性进一步分为活性有机磷、中度活性有机磷、中稳性有机磷和高稳性有机磷等4种形态（生物活性顺次下降）。统计（表2）表明，茶园土壤中的有机磷主要以中度活性有机磷形态存在，其占有机磷总量的40.38%～59.68%，平均占比为49.06%；其次为中稳性有机磷，占有机磷总量的28.51%～50.50%，平均占比为38.33%；活性有机磷和高稳性有机磷的数量较小，分别占有机磷总量的1.78% ～7.35%和3.56% ～17.52%，平均占比分别为3.89%和8.71%。

2.2茶园土壤磷形态演变及影响因素分析

2.2.1土壤磷积累对各态磷的影响相关分析（表3）表明，土壤中各形态磷的绝对含量均与其全磷呈正相关，表明随着茶园红壤磷素的积累，各形态的磷均有增加的趋势，其中Ca2-P和Al-P受土壤全磷的影响最为显著。

由表3结果还可知，茶园红壤有效磷与各形态的磷均存在着相关，但相关系数最高的为Ca2-P和Al-P，表明这2种形态的磷是影响土壤有效磷的主要形态。

2.2.2影响磷形态百分组成的因素分析由表4可知，有机磷的比例与土壤有机碳的相关性最高，表明其主要受土壤有机碳积累的影响。Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P的比例与土壤全磷的相关性高，并呈现正相关，而Ca10-P和O-P的比例与全磷呈显著的负相关，表明茶园土壤磷素积累的增加，更有利于Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、AlP的形成，而Ca10-P和O-P的比例趋向下降。表4结果还表明，土壤有机质的积累可在一定程度上降低O-P的比例。另外，土壤pH值的提高可促进Ca2-P、Ca8-P、Al-P的形成，而降低O-P的比例。

表5是根据施肥不同对土壤磷素组成比例的统计结果，由于各样地磷素组成变化较大，总体上两者之间的磷素组成不存在显著差异，但从平均值的差异可以看出，施用有机肥有利于土壤有机磷的形成，不利于Fe-P和O-P的形成，这可能是因为施有机肥可提高土壤有机质的积累，促进了生物循环和有机磷的形成，降低了土壤磷的固定，从而减少了Fe-P和O-P的形成。

另外，母岩类型对茶园土壤磷素组成也有轻微的影响（表6），砂岩、泥页岩、玄武岩形成的茶园土壤有机磷比例较高，玄武岩和变质岩形成的茶园土壤Ca2-P比例较低，玄武岩形成的茶园土壤Fe-P较低，但O-P比例较高，砂岩形成的茶园土壤Fe-P较高，但O-P比例较低。

2.3茶园与荒地土壤磷素组成的差异

由表7可知，与茶园周围的荒地比较，由于總磷的增加和有机碳的积累，茶园土壤O-P明显下降，而相应地有机磷、Ca2-P、Al-P的比例显著地增加。同时，铁磷也有轻微的增加，Ca2-P和Ca8-P有轻微下降。这一结果表明，荒地红壤开垦种植茶树后，土壤磷素的积累更有利于有效性较高的磷形态（有机磷、Ca2-P、Al-P）转化。

3结论

（1）荒坡红壤种植茶树后经过长期施肥培育，土壤有机磷、Ca2-P和Al-P呈现显著的增加。

（2）茶园红壤磷素以无机磷为主，有机磷与无机磷占全磷的比例平均分别为27.39%和72.61%，有机磷占全磷的比例与土壤有机碳含量呈正相关。茶园红壤有机磷主要为中度活性有机磷和中度稳定性有机磷为主，高度稳定性有机磷和活性有机磷占比较低，表明有机磷的生物有效性以中等为主；无机磷以闭蓄态磷为主，其次为铁磷和铝磷，钙结合态磷含量较低。

（3）茶园红壤有效磷与Ca2-P、Al-P的相关性最高；Ca2-P、Al-P和Fe-P占全磷的比例随土壤磷素积累而提高；施用有机肥可促进茶园红壤有机磷、Ca2-P和Al-P的形成。

4讨论

4.1茶园土壤磷的组分

本研究结果表明，茶园红壤无机磷明显高于有机磷，这与红壤为高度风化的土壤有关。红壤含有丰富的氧化铁和氧化铝及高岭石等矿物[24]，后者对磷有强烈的固定作用，易形成各类无机态磷。茶园红壤的无机磷主要以O-P和Fe-P形式存在，其占总磷的比例平均分别达44.76%和18.73%，这也是茶园红壤高量氧化铁对土壤磷素强烈固定的结果。茶园土壤中钙结合态磷含量较低，这与茶园土壤多呈酸性和强酸性、钙含量普遍较低有关。以上结果表明茶园土壤对磷素有较强的固定作用，这在一定程度上影响了磷肥的肥效。

4.2磷素积累对茶园土壤磷组分的影响

磷素过度积累已成为农业土壤磷素管理的重要问题[4-5]。磷素进入茶园土壤后可与土壤中的各种组分发生化学作用[25]，其作用方式及强度与土壤的化学组成、土壤性状等有关。本研究结果表明，土壤中各形态磷的绝对含量均与土壤磷素积累呈正相关，随着茶园红壤磷素的积累各形态的磷均有增加的趋势，表明进入茶园土壤中的磷素可与土壤中各类无机和有机成分同时发生作用。相关分析表明，有机磷的比例与土壤有机碳的相关性最高，这说明有机磷的形成与茶园土壤有机磷的积累密切相关。结果还表明，Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P的比例与土壤全磷呈正相关，而Ca10-P和OP的比例与全磷呈显著的负相关，这说明茶园土壤磷素积累的增加有利于Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P的形成，Ca2-P和Al-P是土壤中有效性较高的磷形态，所以茶园土壤磷素积累可显著增加土壤中的有效磷水平，这与文献上报道的随着磷积累的增加土壤磷释放会发生明显增加的结果一致[18]。

本研究初步提示了茶园土壤的磷素组成受母岩类别、磷素积累及有机碳的影响，明确了高富铝化特性和低土壤pH值是导致茶园土壤磷有效性较低的主要原因。但因研究中没有涉及不同茶园年龄土壤磷素的比较，也没有考虑不同类型化肥种类对磷形态的影响，有关红壤植茶过程中土壤磷素的演变及化学肥料种类对土壤磷形态的影响还有待进一步研究。另外，研究中主要采用化学方法对无机磷和有机磷形态进行鉴定，有关茶园土壤中更详细的磷存在形态还需采用矿物学和光谱学方法作进一步探讨。

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