李 晶 白雨停 周雨锌 刘东旭 梁运江

（1.延边大学地理与海洋科学学院，吉林 珲春 133300；2.延边大学农学院，吉林 延吉 133002）

0 引言

土壤中被吸附、固定的磷在一定条件下可向有效态磷方向转化［1］。研究土壤中磷的吸附与解吸特性，有助于提高人们对土壤与磷肥反应本质上的认识，便于种植户依据研究结果科学施用磷肥［2-3］。20世纪80年代以来，我国学者对不同类型土壤中磷的吸附与解吸特性开展了较多的研究，但是有关保护地土壤中磷的吸附和解吸研究较少［4-9］。笔者通过试验研究保护地土壤对磷的吸附特性和解吸特性，以期为保护地合理施用磷肥、优化生态环境提供理论依据及技术支持。

1 试验材料与方法

1.1 供试土壤

供试土壤于2015年5月在吉林省延边朝鲜族自治州龙井市塑料大棚内获取，当地土壤为暗棕壤，按照X形采样法采集土样，并分0～20 cm和20～40 cm两个土壤层次。保护地采样点编号设置为1～6，同时采集塑料大棚外侧露地土壤作为对照（编号为7），每个采样点取5个样点重复，共计70份土样。土样经过晾晒、研磨、装袋处理后待测。

1.2 测定方法

1.2.1 等温吸附试验。称取风干土样1 g置于离心管后，分别于磷素浓度为0、10、20、30、40、50、60、70、80、90 mg/L和100 mg/L的50 mL离心管中准确加入20 mL（介质为pH值为7的0.01 mol/L氯化钠）溶液后，加盖并振荡30 min，将离心管置于25 ℃恒温箱中平衡3 h，然后在4 000 r/min的离心机中离心处理10 min。通过测定上清液中的磷含量，得到平衡后溶液中磷的浓度，据此计算吸磷量X值。

1.2.2 等温解吸试验。称取风干土样1 g置于离心管，加入10 mL（介质为pH值为7的0.01 mol/L氯化钠）溶液，用玻璃棒充分搅拌均匀，离心10 min，倒出上清液，反复2次，洗去土样中游离的磷酸盐，然后加入0.01 mol/L氯化钠溶液20 mL，充分搅匀后振荡30 min，置于25 ℃恒温箱中平衡3 h，在4 000 r/min的离心机中离心处理10 min，上清液中的磷即为解吸磷。

2 试验结果与分析

2.1 保护地土壤磷素的吸附特性

2.1.1 0～20 cm土层保护地土壤磷素的吸附特性

2.1.1.1 0～20 cm土层保护地土壤磷素的吸附量。将各取样点0～20 cm土层土壤磷的等温吸附曲线分2组进行对比，绘制成图1。

由图1可知，在磷素浓度小于50 mg/kg时，随着磷素浓度的提高，土壤对磷素的吸附量增加趋势相似，个别土样对磷素的吸附量变化幅度很小；在磷素浓度大于50 mg/kg时，随着磷素浓度的提高，不同取样点土壤对磷素的吸附量表现出差异性，有的土壤对磷素的吸附量继续增加，有的土样后期则呈减少趋势。

图1 0～20 cm土层土壤磷的等温吸附曲线

2.1.1.2 0～20 cm土层保护地土壤磷素的吸附率。磷的吸附率指磷的吸附量占添加磷量的百分数。将各取样点0～20 cm土层磷的吸附率曲线分2组进行对比，绘制成图2。

由图2可知，0～20 cm土层的土壤对磷素的吸附率在-16%～4%，不同土壤对磷素的吸附率有很大差异，露地土壤对磷素的吸附率明显大于保护地土壤。在磷添加量小于50 mg/kg时，保护地土壤对磷素的吸附率随加入磷素浓度的提高均不断提高，其中露地的吸附率最高。在磷添加量大于50 mg/kg时，随着磷素浓度的提高，土壤对磷素的吸附率变化不再明显。这与梁成华等［10］的研究结果类似。

图2 0～20 cm土层的土壤磷的吸附率曲线

2.1.2 20～40 cm土层保护地土壤磷素的吸附特性

2.1.2.1 20～40 cm土层保护地土壤磷素的吸附量。将各取样点20～40 cm土层土壤对磷的等温吸附曲线分2组进行对比，绘制成图3。

由图3可知，在磷素浓度小于60 mg/kg时，供试土壤对磷的吸附特与0～20 cm土层在磷素浓度为0～50 mg/kg时的吸附特征基本一致。在磷素浓度大于60 mg/kg时，土壤对磷素的吸附量明显高于0～20 cm土层土壤在磷素浓度为50～100 mg/kg时对磷素的吸附量，呈逐渐上升趋势。

图3 20～40 cm土层土壤磷的等温吸附曲线

2.1.2.2 20～40 cm土层保护地土壤磷素的吸附率。将各取样点20～40 cm土层土壤对磷的吸附率曲线分2组进行对比，绘制成图4。

图4 20～40 cm土层的土壤磷的吸附率曲线

由图4可知，20～40 cm土层不同土壤对磷的吸附率在-6%～4%。其中，磷素浓度小于20 mg/kg时，土壤对磷素的吸附率明显增大，曲线斜率较大；磷素浓度大于20 mg/kg时，随着磷素浓度的增大，土壤对磷素的吸附率无明显变化，并且曲线斜率很小。

2.2 不同保护地土壤磷素的解吸特性

2.2.1 0～20 cm土层保护地土壤磷素的解吸特性。将各取样点0～20 cm土层土壤对磷的等温解吸曲线分为2组进行对比，绘制成图5。

由图5可知，0～20 cm土层中，露地土壤对磷素的解吸量普遍高于保护地土壤，但是其解吸特征一致，大致可以分为两个阶段。第一个阶段是快速解吸阶段（磷素浓度0～80 mg/kg）。在这个阶段中，随磷素浓度的增大，土壤对磷素的解吸量整体呈增加趋势。第二个阶段是缓慢解吸阶段（磷素浓度80～100 mg/kg）。这一阶段中，随着磷素浓度的增大，土壤对磷素的解吸量基本呈缓慢增加趋势，而且还将能级较低的共价键吸附的磷解吸下来［11］。

图5 0～20 cm土层土壤磷的等温解吸曲线

2.2.2 20～40 cm土层保护地土壤磷素的解吸特性。各取样点20～40 cm土层土壤对磷的等温解吸曲线分为2组进行对比，绘制成图6。

图6 20～40 cm土层土壤磷的等温解吸曲线

由图6可知，20～40 cm土层的土壤对磷素的解吸量大部分随加入磷量的增大而提高。在解吸特征上，20～40 cm土层与0～20 cm土层土壤的解吸特征基本一致，主要分为两个阶段。第一个阶段（磷素浓度0～80 mg/kg）为快速解吸区，随着磷素浓度的增大，土壤对磷素的解吸量整体呈增加趋势；第二阶段（磷素浓度80～100 mg/kg）为缓慢解吸区，随着磷素浓度的增大，土壤对磷素的解吸量变化不明显，保护地1、保护地4和露地土壤的解吸量甚至还有下降趋势。同时，在第一阶段，露地土壤对磷素的解吸量与保护地土壤的解吸量差异不大；在第二阶段，露地土壤对磷素的解吸量略大于保护地土壤的解吸量。

2.3 不同保护地土壤磷素的解吸量与吸附量之间的关系

以土壤对磷素的吸附量为横坐标、解吸量为纵坐标，将同一层次的所有土壤为一组，绘制点线图，结果见图7和图8。

根据方程拟合土壤对磷素的解吸量与吸附量，0～20 cm土层土壤对磷的吸附量和解吸量拟合方程为y=35.19+0.13x，20～40 cm土层土壤对磷的吸附量和解吸量的拟合方程为y=20.55+0.06x，以上拟合的直线相关系数均达到了极显著水平，且土壤对磷的吸附量与解吸量呈正相关。斜率b表示单位吸附量中的解吸量，b值越大，土壤对磷的吸附作用越弱，反之解吸作用越强［4］。对比图7和图8可知，0～20 cm土层的土壤对磷吸附作用较20～40 cm土层的土壤弱，但对磷的解吸作用强。

图7 0～20 cm土层土壤磷的解吸量（y）与吸附量（x）之间的关系

图8 20～40 cm土层土壤磷的解吸量（y）与吸附量（x）之间的关系

3 结论

随着加磷量的增加，保护地土壤对磷素的吸附量和解吸量逐渐增大，等温曲线可分为两个阶段；20～40 cm土层的保护地土壤的磷素吸附量高于0～20 cm土层的保护地土壤，但20～40 cm土层的保护地土壤对磷素的解吸量小于0～20 cm土层的保护地土壤；磷素浓度较低时，保护地土壤对磷素的吸附率曲线上升较快，但随着加入磷的浓度增大，又逐渐趋于平缓；保护地土壤对磷素的吸附量与解吸量呈正相关。保护地土壤对磷的吸附量和解吸量均低于露地，因此保护地应比露地加大磷肥施肥量，并注意不同肥料的合理配施，以促进土壤中磷素的活化。