马悦，张应榕，王娟红，张曼，车庆轩，陈波浪,3*

（1.新疆农业大学资源与环境学院，乌鲁木齐 830052；2.兴义市鲁屯镇农业服务中心，贵州兴义 562409；3.新疆土壤与植物生态过程实验室，乌鲁木齐 830052）

磷是植物体内许多重要有机和无机化合物的组分，并参与许多重要的代谢过程。 但当前作物对磷肥的利用效率不高（一般只有10%～25%）[1]，这主要是受磷肥类型、用量、施用方式等因素影响，磷肥移动性较差，易被固定而被转化为无效态磷，最终导致可供作物利用的有效磷不足[2]。 因此，合理施用磷肥，探索其在土壤中的转化过程并提高磷肥利用率是当前我国农业生产中急需解决的问题之一。

土壤中富集的磷的有效性主要取决于磷的形态。 磷在土壤中主要以无机磷的形态存在，一般占土壤全磷含量的60%～80%。 土壤中各形态无机磷的生物有效性不同[3]。 田怡等[4]研究发现，在旱地石灰性土壤中，不同形态无机磷的有效性表现为二钙磷（dicalcium phosphate, Ca2-P）＞铝结合态磷（aluminum bounded phosphate, Al-P）＞八钙磷（octa-calcium phosphate, Ca8-P）＞铁结合态磷 （iron bounded phosphate,Fe-P）＞闭蓄态磷（occluded phosphate,O-P）＞十钙磷（apatite,Ca10-P）； 施磷肥能够增加土壤中Ca2-P、Al-P、Ca8-P、Fe-P 和O-P 的含量。 有研究表明，施磷肥能增加土壤有效磷含量及有效性较高的无机态磷的含量[5]。 史静等[6]研究发现，不同施肥措施对山原红壤中无机磷组分也有一定影响， 其中对Fe-P 含量的影响最大。 此外，磷肥用量和施肥年限的增加能提高土壤中Ca2-P、Al-P 和Ca8-P 的累积量[4]。水肥一体化滴灌技术可有效提高水肥利用效率[7]。研究表明滴施磷肥能提高0～5 cm 土层的有效磷含量[5]。 甘浩天等[8]研究发现，滴施聚磷酸铵和清液型水溶肥能使土壤有效磷含量保持在较高水平，且清液型水溶肥有更强的磷迁移能力。 有机酸可以促进磷的释放，从而提高土壤养分有效性[9]。聚谷氨酸是一种环境友好的高分子物质，它不仅可以作为保水剂和肥料增效剂改善土壤特性，还可以作为一种植物生长调节剂，调控作物生理代谢，促进植株吸收养分，从而有效促进作物的生长发育和产量的提高[10]。然而，水肥一体化模式下土壤磷的形态变化以及聚谷氨酸与磷肥配合施用的效果还有待深入研究。

磷的解吸是土壤释放磷的一个重要途径，解吸能力的大小直接关系到土壤有效磷的含量，对植物的吸收利用具有重要影响[11]。 王琼等[12]研究发现，在长期施磷的黑土中，施用磷肥可显著降低土壤对磷的吸附能力，增强磷的解吸，提高土壤中磷的有效性。唐雪霞等[13]的研究也表明，增施磷肥能够提高棉田土壤贮存磷的能力，且随土层的加深，土壤磷的吸附特性受施肥水平的影响变小。 目前，关于磷肥施用方式（尤其是在水肥一体化模式下）对土壤磷的吸附解吸的影响还少有报道。

新疆是我国最大的棉花生产区，2022 年新疆棉花产量占全国棉花总产量的90.2%[14]。 水肥一体化和膜下滴灌是新疆棉花高产的重要技术保证[15]。 已有研究表明滴施水溶性磷肥可促进棉花增产和提高磷肥利用率[13,16]。 但针对磷肥滴施方式下棉田土壤磷的形态及吸附特征还有待进一步探索。 因此，本研究以新疆北部典型的膜下滴灌棉田为研究对象，设置田间试验，探究磷酸一铵（monoammonium phosphate,MAP）的不同施用方式下棉田土壤中磷形态的转化及磷的吸附-解吸特征，为新疆膜下滴灌棉田合理施用磷肥和提高磷肥利用率提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2021 年在新疆维吾尔自治区昌吉州昌吉市二六工镇（87°15′E,43°99′N）进行。试验区属于典型的温带大陆性干旱气候区，海拔740 m，10 ℃及以上稳定积温3 509 ℃，年均日照时间2 867 h，无霜期160～170 d，日平均气温5.7 ℃，年均降水量127.5 mm，年均蒸发量2 200 mm。试验区土壤为壤质灰漠土，pH 为7.63， 含有机质14.3 g·kg－1、碱解氮16.2 mg·kg－1、速效磷8.7 mg·kg－1、 速效钾282 mg·kg－1， 电导率为356.3 μs·cm－1。

1.2 试验设计

设置不施磷肥（CK），基施MAP（以下简称为MAP-B），基施＋滴施MAP（基施50%，蕾期和花铃前期分别滴施25%， 以下简称为MAP-D），基施＋滴施MAP 和聚谷氨酸 （基施50%MAP，蕾期和花铃前期分别滴施25%MAP 和50%聚谷氨酸，以下简称为MAP-DS）共计4 个处理。 每个处理设4 次重复，田间随机区组排列，共计16 个小区，每个小区的面积为55.2 m2（8.0 m×6.9 m）。

纯氮用量为300 kg·hm－2，除MAP 以外的氮素用尿素补齐，氮肥以40%作为基肥，剩余60%分3 次在蕾期、花期和花铃前期等比例随水追施。 磷肥用MAP （N、P2O5的质量分数分别为12%、61%， 由什邡市康龙化工有限责任公司生产），折合P2O5用量均为100 kg·hm－2。 钾肥用硫酸钾，K2O 用量为75 kg·hm－2，50%作为基肥，剩余50%分别在蕾期和花铃前期等比例作为追肥施用。聚谷氨酸液体肥0 号（总养分含量为340 g·L－1，由新疆惠尔农业集团股份有限公司生产）用量为6 kg·hm－2， 分2 次在蕾期和花铃前期等比例随水追施。

棉花品种选用新陆早63 号。 于2021 年4 月中下旬播种，种植模式为1 膜3 管6 行。 其中膜宽2.2 m，膜间距离0.35 m。 采用（65＋12）cm 宽窄行种植，种植密度为19.5 万株·hm－2。灌水方式为膜下滴灌，采用“干播湿出”出苗方式。 初苗期（6 月10 日）开始灌水，苗期至收获期灌水周期为7～8 d，共滴灌11 次，总灌水量为3 500 m3·hm－2。每个小区均单独配备压差式施肥罐，容量为25 L。蕾期（7 月5 日）、花期（7 月25 日）、花铃前期（8月5 日）施肥前将各处理所需的氮磷钾肥及聚谷氨酸分别加入各小区施肥罐，然后将施肥罐灌满水并搅拌，待肥料完全溶解后打开施肥阀进行施肥，每次施肥时间为120 min，施肥后继续滴清水180 min。其他田间管理措施均与当地农户的管理习惯一致。

1.3 性状指标的调查测定

1.3.1土壤与棉株样品的采集及磷含量测定。 分别在棉花苗期（6 月20 日）和花铃期（8 月20 日）采集各小区的土样。 采样深度分别为0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm 和20～40 cm，样品采集采用“S”形五点取样法，各个小区的同一土层土壤样品采用四分法充分混合留存1 kg 装入自封袋，做好标记，带回实验室经自然风干后，手工拣去植物根系、动物残体和石块等杂物，研磨过筛（1 mm、0.5 mm 和0.25 mm）备用，分别用于测定土壤有效磷含量、磷吸附解吸特性和土壤全磷含量。

分别在棉花苗期（6 月20 日）和花铃期（8 月20 日）采集各小区的棉株样品。 每个小区随机选取长势一致的3 株棉花， 各个器官均完整保留。将棉株样品置于105 ℃烘箱内杀青，80 ℃烘干至质量恒定后称量，粉碎过筛（40 目）后备用。

土壤有效磷采用0.5 mol·L－1NaHCO3浸提，用钒钼蓝比色法测定其含量。 用HClO4-H2SO4钒钼蓝比色法测定土壤全磷含量[17]。土壤无机磷（Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P）分级浸提，采用顾益初等[18]的方法测定含量。 土壤无机磷总量为各形态无机磷含量之和，无机磷各组分的相对含量为各形态无机磷含量占无机磷总量的百分比。用钒钼黄比色法测定棉株全磷含量。

1.3.2棉花产量性状的测定。在棉花收获期（9 月23 日）进行测产。 在各小区内随机选取2 个面积均为4 m2的样方， 记录各样方内的棉花株数、单株铃数[19]，然后在棉株上部（第10 果枝以上）、中部（第6～10 果枝）和下部（第1～5 果枝）分别随机采集15 个棉铃，烘干后计算铃重。 根据收获密度、单株铃数和铃重计算籽棉产量。

1.3.3磷吸附解吸参数计算。 取过0.5 mm 筛的风干土样2.00 g 放入50 mL 离心管，每个土层称20 份； 向离心管中分别加入40 mL 浓度分别为5、10、20、30、40、50、75、100、150、200 mg·L－1的磷标准溶液（含0.01 mol·L－1CaCl2），加入甲苯150 μL，封好盖子后于25 ℃、200 r·min－1振荡2 h；然后于25 ℃恒温箱中放置24 h，每隔12 h 于200r·min－1振荡30min；4000r·min－1离心10 min。吸取适量上清液用钼锑抗比色法测定磷含量，得到平衡溶液中磷的质量浓度。 土壤吸附磷含量为加入的标准溶液磷含量与平衡溶液中的磷含量之差。 去掉上清液，用30 mL 饱和NaCl 溶液洗涤，使土样与溶液充分混合；重复洗涤1 次，加入0.02 mol·L－1的KCl 溶液40 mL，200 r·min－1振荡1 h 后于25 ℃恒温箱放置48 h，每隔12 h 振荡1 次，每次30 min；48 h 后于4 000 r·min－1离心10 min，取上清液用钼锑抗比色法测定磷含量，得到土壤解吸磷含量[13]。

以平衡溶液磷浓度为横坐标，以土壤吸附磷含量为纵坐标作图，得到土壤磷的等温吸附曲线。

以标准溶液磷浓度为横坐标，以土壤磷解吸率为纵坐标绘图，得到土壤磷的等温解吸曲线。

采用Langmuir 等[20]温吸附模型对土壤磷素的吸附特征进行拟合。

式中，C为平衡溶液磷浓度 （mg·L－1），Q为土壤吸附磷含量（mg·kg－1），Qm为土壤磷最大吸附量（mg·kg－1），K为土壤吸附常数（L·mg－1）。

土壤最大缓冲容量（maximum buffer capacity,MBC,mg·kg－1）是Qm与K的乘积。

1.3.4磷肥利用率的计算。 不同磷肥利用效率评价的计算公式如下[21-22]：

1.4 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2017 进行整理与百分比数据转换， 用SPSS 19.0 统计分析软件进行单因素方差分析与正态分布检验，采用邓肯氏新复极差法（Duncan）进行多重比较。 采用Origin 2021 软件进行等温吸附模型的构建、不同形态的土壤磷含量与磷吸附解吸特征之间的皮尔逊（Pearson）相关分析，并绘图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤全磷含量的影响

苗期各施磷处理对10～20 cm 土层全磷含量有显著影响，MAP-DS 处理的10～20 cm 土层全磷含量显著高于CK， 其余土层的土壤全磷含量在各处理间无显著差异（图1A）。

图1 不同处理下棉田不同土层全磷和有效磷含量的比较Fig.1 Comparison of total phosphorus content and available phosphorus content in different soil layers of cottonfield under different treatments

花铃期，MAP-B、MAP-D 和MAP-DS 处理0～5 cm 土层的土壤全磷含量分别比CK 增加5.59%、4.85%和10.28%， 其中MAP-DS 处理与CK 差异显著。5～10 cm 土层，MAP-B 和MAP-D处理的土壤全磷含量与CK 无显著差异，MAP-DS 处理的土壤全磷含量较CK 显著提高17.26%。 不同处理间10～20 cm 及20～40 cm 土层的全磷含量无显著差异（图1B）。

从垂直方向上看， 花铃期随着土壤深度的增加，MAP-B 处理的土壤全磷含量呈现逐渐降低的趋势，而苗期各处理的土壤全磷含量无明显变化。

2.2 不同处理对土壤有效磷含量的影响

苗期施磷处理的0～5 cm 土层和花铃期施磷处理的0～5 cm、5～10 cm 和10～20 cm 土层的有效磷含量与CK 均存在明显差异。 苗期和花铃期各施磷处理的土壤有效磷含量均高于CK：苗期较CK 增加81.22%～113.42%； 花铃期，MAP-D 和MAP-DS 处理0～5 cm 土层的有效磷含量分别比CK 显著提高106.20%和114.00%，MAP-DS 处理0～20 cm 土层的有效磷含量均高于MAP-D 处理（图1C～D）。

从垂直方向上看， 在0～40 cm 土层， 苗期CK 处理的有效磷含量总体随土层深度的增加呈先增后减的趋势，MAP-B、MAP-D 和MAP-DS 处理的有效磷含量均呈先减小后增加再减小的趋势；花铃期除MAP-D 处理外，其余处理的土壤有效磷含量均随土壤深度的增加呈降低趋势。

2.3 不同处理对土壤无机磷形态的影响

苗期，与CK 相比，各施磷处理0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm 和20～40 cm 土层的Ca2-P 含量均显著增加，且均以MAP-B 处理的含量最高，较CK 处理分别提高了23.73%、25.09%、25.64%和19.98%（图2A）。 花铃期施磷处理仅对0～10 cm 土层Ca2-P 含量有显著影响，0～10 cm 土层的Ca2-P 含量高于10 cm 以下土层，除5～10 cm土层外， 其余土层均以MAP-D 处理的Ca2-P 含量最高（图2B）。

图2 不同处理对棉田土壤Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 含量的影响Fig.2 Effects of different treatments on the content of Ca2-P, Ca8-P and Al-P in the soil of cotton fields

苗期MAP-B 处理0 ～5 cm、5 ～10 cm 和20 ～40 cm 土层的Ca8-P 含量显著高于CK，MAP-DS 处理的20～40 cm 土层Ca8-P 含量显著高于CK （图2C）。 花铃期， 在0～5 cm 土层，MAP-D 处理的Ca8-P 含量较CK 处理显著提高39.26%，在5～10 cm 土层，MAP-B、MAP-D 处理的Ca8-P 含量显著高于CK（图2D）。

苗期施用磷肥处理较CK 显著提高0～40 cm 土层的Al-P 含量，且MAP-B 处理的Al-P含量最高， 在各土层比CK 处理分别显著提高36.80%、39.29%、35.52%和37.59%（图2E）。 花铃期5～10 cm 土层，MAP-DS 处理的Al-P 含量显著高于CK；在10～20 cm 土层，施磷处理的Al-P含量均显著高于CK， 其中，MAP-D 处理的Al-P含量比CK 提高20.90%，且显著高于其他2 个施磷处理（图2F）。

与CK 相比，施磷提高了苗期和花铃期各土层Fe-P 含量（图3A～B）。 在垂直方向上，苗期MAP-B 处理的土壤Fe-P 含量随土层深度增加呈下降趋势， 其余处理的Fe-P 含量则表现为先增后减趋势（图3A）。

图3 不同处理对棉田土壤Fe-P、O-P 和Ca10-P 含量的影响Fig.3 Effects of different treatments on the content of Fe-P, O-P and Ca10-P in soil of cotton fields

施磷处理对苗期0～5 cm 与10～20 cm 土层和花铃期5～10 cm、10～20 cm 和20～40 cm土层的O-P 含量有显著影响。 苗期在0～5 cm 土层，MAP-B 处理的O-P 含量较CK 处理显著提高24.44%（图3C）。 花铃期在10～20 cm 土层，MAP-D 处理的O-P 含量较CK 显著提高35.86%（图3D）。

施用磷肥对苗期0～20 cm 土层Ca10-P 含量有显著影响，在0～5 cm、5～10 cm 和10～20 cm土层，MAP-B 处理的Ca10-P 含量显著高于其余处理 （图3E）。 花铃期除10～20 cm 土层外，MAP-D 处理其余土层的Ca10-P 含量均显著高于CK 处理；在20～40 cm 土层，MAP-D 处理的Ca10-P 含量显著高于其他处理，较CK 显著增加24.89%（图3F）。 在垂直方向上，苗期除CK 处理外，其余处理的Ca10-P 含量均随土层深度增加整体呈略下降趋势（图3E）；花铃期，随土层深度的增加，CK 处理和MAP-DS 处理的Ca10-P 含量呈先升后降的趋势，MAP-B 处理的Ca10-P 含量呈先降后升再降低的趋势，MAP-D 处理的Ca10-P含量呈先减少后增加的趋势（图3F）。

如图4 所示，0～40 cm 土层各形态无机磷中均以Ca10-P 的含量占比最大，分别占无机磷总量的54.90%～59.47%（苗期）和58.54%～63.99%（花铃期）；其次为O-P 和Al-P，分别占无机磷总量的14.51%～15.76%（苗期）、11.13%～15.65%（花铃期） 和8.83%～11.11%（苗期）、10.59%～14.27%（花铃期）；Ca8-P 和Fe-P 所占比例接近，分别为7.30%～9.28%（苗期）、6.81%～9.49%（花铃期） 和6.62%～7.66%（苗期）、3.64%～5.46%（花铃期）；Ca2-P 含量占比最小， 分别为2.10%～2.47%（苗期）和1.19%～2.85%（花铃期）。

图4 不同处理下苗期（A）和花铃期（B）不同土层各形态无机磷含量的相对占比Fig.4 Relative proportion of inorganic phosphorus content in different soil layers of cotton field at seedling stage(A) and flowering and boll development stage (B) under different treatments

与CK 相比，施用磷肥显著降低苗期0～40 cm各土层Ca10-P 含量占比， 显著提高苗期0～40 cm各土层Ca2-P 含量占比和Al-P 含量占比，显著提高苗期0～5 cm、5～10 cm 和20～40 cm 土层Fe-P 和Ca8-P 含量占比，显著提高花铃期5～10 cm和20～40 cm 土层Fe-P 含量占比以及0～5 cm和5～10 cm 土层Ca2-P 含量占比。 与MAP-B 处理相比，磷肥滴施显著提高了花铃期0～5 cm 土层O-P、Fe-P、Ca8-P 和Ca2-P 的含量占比、5 ～10 cm 土层Ca10-P 含量占比、10～20 cm 和20～40 cm 土层Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 含量占比以及20～40 cm 土层的Fe-P 含量占比，显著降低了花铃期0～5 cm 土层Ca10-P 和Al-P 含量占比、5～10 cm 土层Ca2-P 和Ca8-P 含量占比、10～20 cm土层Ca10-P 和Fe-P 含量占比、20～40 cm 土层O-P 含量占比。

2.4 不同处理对土壤磷吸附与解吸特性的影响

2.4.1不同处理对棉田土壤磷吸附特征的影响。不同处理下苗期各土层磷的等温吸附曲线呈现较为相似的变化趋势，即随着平衡溶液磷浓度的增加，土壤磷吸附量呈先快速增加后缓慢上升的趋势。 当平衡溶液磷浓度小于40 mg·L－1时，土壤对磷的吸附量增长较快；当平衡溶液磷浓度超过90 mg·L－1时，各处理磷吸附量的增加速率均有不同程度的减缓（图5A）。

图5 不同处理苗期（A）和花铃期（B）棉田土壤磷等温吸附曲线Fig.5 Isothermal adsorption curves of phosphorus in soil of cotton fields at seedling stage (A) and flowering and boll development stage (B) under different treatments

不同处理在各土层的土壤磷吸附量存在差异。 在0～5 cm 土层，CK 和MAP-B 处理的磷吸附量在平衡溶液磷浓度小于90 mg·L－1时明显高于其余处理， 在平衡溶液磷浓度超过110 mg·L－1时，CK、MAP-D 和MAP-DS 处理的土壤磷吸附量明显高于MAP-B 处理；MAP-D 和MAP-DS处理的土壤磷吸附量差异较小。 5～10 cm 土层，CK 和MAP-D 处理的土壤磷吸附量在平衡溶液磷浓度小于60 mg·L－1时增长较快，而后逐渐减缓趋于饱和。 当平衡溶液磷浓度高于120 mg·L－1时，CK 处理的土壤磷吸附量明显低于其余处理。 在10～20 cm 土层，当平衡溶液磷浓度低于120 mg·L－1时，CK、MAP-B 和MAP-D 处理的土壤磷吸附量均高于MAP-DS 处理。 20～40 cm 土层，CK 和MAP-B 处理的土壤磷吸附量在平衡溶液磷浓度低于60 mg·L－1时均增长较快，且均高于MAP-D 和MAP-DS 处理。 当平衡溶液磷浓度高于90 mg·L－1时，MAP-B 处理的土壤磷吸附量明显低于其余处理。 MAP-D 和MAP-DS 处理的土壤磷吸附量差异较小。

如图5B 所示， 花铃期不同处理下各土层土壤磷吸附量的变化规律较为一致，即土壤磷吸附量随平衡溶液磷浓度的增加呈先快速上升后缓慢增加的趋势。 当平衡溶液磷浓度为0～60 mg·L－1时，土壤对磷有较强的吸附作用。 在0～10 cm土层，CK 和MAP-B 处理的土壤磷吸附量明显高于MAP-D 和MAP-DS 处理。10～20 cm 土层，当平衡溶液磷浓度大于30 mg·L－1时，CK 处理的土壤磷吸附量明显高于其余处理。 在20～40 cm土层，各处理的土壤磷吸附量差异较小。

由表1 可得，在0～5 cm、10～20 cm 和20～40 cm 土层， 苗期CK、MAP-D 和MAP-DS 处理的Qm均大于MAP-B 处理。 苗期各处理的K值均大于0。 在5～10 cm 土层，MAP-DS 处理的MBC 最小，比CK 降低62.34%。

表1 不同处理苗期土壤磷的等温吸附参数Table 1 Isothermal adsorption parameters of soil phosphorus at seedling stage under different treatments

如表2 所示， 花铃期在0～20 cm 各土层，CK 和MAP-B 处理的Qm高于MAP-D 和MAPDS 处理，在20～40 cm 土层，MAP-DS 处理的Qm最大，比CK 提高11.61%。各处理的K值均大于0。 在0～5 cm 土层，MAP-D 和MAP-DS 处理的K值及其MBC 均低于MAP-B 处理。 在20～40 cm 土层，MAP-D 处理的K值和MBC 均最大。

表2 不同处理花铃期土壤磷的等温吸附参数Table 2 Isothermal adsorption parameters of soil phosphorus at flowering and boll development stage under different treatments

2.4.2不同处理对棉田土壤磷解吸特征的影响。如图6A 所示，苗期各处理0～40 cm 土层土壤磷解吸率变化趋势基本一致，即在标准溶液磷浓度低于10 mg·L－1时快速降低，后缓慢降低趋于稳定。 在0～5 cm 土层， 当标准溶液磷浓度超过15 mg·L－1时，MAP-D 和MAP-DS 处理的磷解吸率明显高于CK 和MAP-B 处理。 在5～10 cm 和10～20 cm 土层，MAP-B 处理的磷解吸率一直处于较高水平。 在20～40 cm 土层，各处理的磷解吸率无明显差异。

图6 不同处理下苗期（A）和花铃期（B）棉田土壤磷等温解吸曲线Fig.6 Isothermal desorption curves of soil phosphorus in cotton fields at seedling stage (A) and flowering and bolldevelopment stage (B) under different treatments

如图6B 所示， 不同处理下花铃期棉田0～40 cm 土层土壤磷解吸率在标准溶液磷浓度为0～10 mg·L－1时呈快速降低趋势，当磷浓度大于20 mg·L－1时呈现缓慢降低后趋于平缓趋势。 各处理土壤磷解吸率的差异在0～20 cm 土层明显高于20～40 cm 土层。 0～5 cm、5～10 cm 和10～20 cm 土层， 当磷浓度大于20 mg·L－1时，MAP-D 和MAP-DS 处理的磷解吸率均明显高于CK 和MAP-B 处理，MAP-DS 处理的磷解吸率最高。 20～40 cm 土层不同处理土壤磷的解吸率整体表现为MAP-DS＞MAP-D、MAP-B＞CK。

2.5 土壤磷含量与磷吸附- 解吸特征参数的相关性分析

由图7A 可知，苗期在0～5 cm 土层，Al-P 含量与全磷（T-P）、Ca2-P 和Ca8-P 的含量均呈显著正相关关系；Ca8-P 含量与Fe-P、Ca10-P 的含量显著正相关，与O-P 含量极显著正相关；Ca10-P 含量与Fe-P、O-P 的含量显著正相关；O-P 和Ca10-P 的含量均与磷最大吸附量（Qm）显著负相关。 在5～10 cm 土层，有效磷（A-P）含量与T-P 含量显著正相关，与Qm极显著正相关；T-P 含量与Qm显著正相关；Ca2-P 含量与Al-P、O-P 含量表现出极显著的正相关关系， 与Fe-P 含量显著正相关；Al-P和O-P 的含量显著正相关；K（土壤吸附常数）与Qm、Fe-P、Al-P 和Ca2-P 含量显著负相关。 在10～20 cm 土层，A-P 含量与Ca2-P 和Al-P 的含量显著正相关，Ca2-P 含量与Al-P 含量呈极显著正相关关系，Al-P 与O-P 的含量显著正相关；Ca10-P 含量与Qm显著负相关。 在20～40 cm 土层，T-P 含量与MBC 显著负相关，Ca2-P 含量与Al-P、Fe-P 含量显著正相关，Ca8-P 含量与Fe-P、O-P 含量显著正相关，Al-P 含量与Ca10-P 含量显著正相关。

图7 不同处理下苗期（A）和花铃期（B）棉田土壤磷含量与磷吸附-解吸特征参数的关系Fig.7 Relationship between soil phosphorus content and phosphorus adsorption-desorption characteristic parameters in cotton field at seedling stage (A) and flowering and boll development stage (B) under different treatments

由图7B 可知， 花铃期在0～5 cm 土层，A-P含量、O-P 含量均与Qm显著负相关。在5～10 cm土层，Qm与T-P 含量显著负相关，与A-P 含量极显著负相关；Al-P 含量与Fe-P 含量呈显著正相关关系，MBC 与Ca2-P 含量极显著负相关。 在10～20 cm 土层，A-P 含量与Ca8-P 含量显著负相关，Ca2-P 含量与Qm显著负相关，Al-P 含量与O-P 含量显著正相关。在20～40 cm 土层，A-P 含量与Al-P、Fe-P 含量呈显著正相关关系，Ca10-P含量与Ca2-P、Al-P 的含量显著正相关，T-P 含量与O-P 含量显著负相关。

2.6 不同施磷方式对棉株磷含量、磷肥利用率及籽棉产量的影响

花铃期MAP-D 和MAP-DS 处理的棉株磷素积累量显著高于CK 处理，MAP-DS 处理的棉株磷素积累量显著高于MAP-D、MAP-B 处理（图8A）。

在同一养分水平下，磷肥随水滴施的肥料利用率高于基施。 MAP-DS 处理的磷肥利用率和磷肥累积利用率均显著高于MAP-B 和MAP-D 处理；MAP-DS 处理的磷肥农学利用率和磷肥偏生产力均高于MAP-B 和MAP-D 处理，但是3 个处理间无显著差异。 从整体上看，在膜下滴灌水肥一体化模式下，MAP 与聚谷氨酸的配施能促进棉花对磷素的吸收利用（图8B～E）。

不同施磷处理下棉花籽棉产量差异显著。 与CK 相比，施用磷肥显著提高了籽棉产量，且MAP-DS 处理的籽棉产量最高（6 829.75 kg·hm－2）。MAP-B、MAP-D 和MAP-DS 处理的籽棉产量较CK 分别提高16.31%、19.36%和31.80%（图8F）。

3 讨论

3.1 水肥一体化模式下不同施磷方式对棉田土壤有效磷、全磷含量的影响

土壤磷的有效性与磷肥的组成、形态和施用方式密切相关[23]。 李青军等[24]对滴灌条件下磷肥利用率的研究表明，MAP 的利用率高于磷酸二铵。 相关研究发现，通过水肥一体化技术将磷肥施于作物根部，能够有效减少磷素损失，促进肥料的转化与吸收[25]。本研究中，各处理0～5 cm 土层有效磷含量差异显著，这与李廷亮等[26]的研究结果一致。 MAP-D 和MAP-DS 处理在苗期的0～20 cm 土层有效磷含量与MAP-B 处理无明显差异，这可能是由于苗期棉花植株幼小，对土壤磷吸收较少，导致土壤有效磷含量无明显变化，这与王海东等[27]的研究结果一致。 MAP-D 和MAP-DS 处理花铃期0～40 cm 土层的有效磷含量高于其余处理。 在等量施磷条件下，磷肥滴施处理的土壤有效磷含量显著高于基施。

土壤全磷含量是各种形态磷素的总和，能反映土壤磷库大小和潜在的供磷能力[28]。本研究结果表明，花铃期0～40 cm 土层，施磷处理的土壤全磷含量均高于CK， 其中MAP-DS 处理的0～10 cm 土层全磷显著高于CK 处理。 从不同土层来看，各施磷处理的土壤全磷含量变化幅度较小，说明在不同土层土壤全磷含量相对稳定。 戚瑞生[29]研究发现，施用磷肥可以提高土壤全磷含量和有效磷含量， 但对全磷含量的影响程度较小，本研究的结果也证实这一观点。

3.2 水肥一体化模式下不同施磷方式对棉田土壤无机磷形态的影响

不同形态磷的生物有效性不同，其养分循环的过程也存在差异，并影响土壤磷素的有效性[30]。与CK 相比，施用磷肥显著提高苗期0～40 cm土层Ca2-P 含量占比和Al-P 含量占比， 这与赵靓等[31]的研究结果一致。 与不施磷肥和基施磷肥相比，磷肥滴施显著提高了花铃期10～20 cm 土层Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 的含量占比及20～40 cm 土层Ca2-P、Ca8-P、Al-P 和Fe-P 的含量占比，与基施磷肥相比， 滴施磷肥显著降低了花铃期0～5 cm和10～20 cm 土层Ca10-P 的含量占比。

苗期和花铃期，各处理土壤无机磷含量占比以Ca10-P 和O-P 为主， 其次是Ca8-P、Al-P 和Fe-P，Ca2-P 含量占比最小。 苗期，Ca8-P、Al-P 和Fe-P 含量占比接近， 花铃期Al-P 含量占比高于苗期，而Fe-P 含量占比较苗期明显降低，这与前人的研究结果一致[5,32]。

3.3 水肥一体化模式下不同施磷方式对棉田土壤磷吸附-解吸特性的影响

本研究发现，苗期和花铃期不同施磷处理下0～40 cm 土层磷的等温吸附曲线呈现相似的变化趋势，即随着平衡溶液磷浓度的增加，土壤磷吸附量呈先快速增加后缓慢上升的趋势，这与前人的研究结果[12,33]一致。 当土壤平衡溶液磷浓度较低时，磷的吸附以化学吸附为主导过程，离子交换和配位交换是其吸附率高的主要机制；而在平衡溶液磷浓度较高的情况下，随着土壤中磷的吸附位点逐渐饱和，溶液中的磷会以较慢的物理-化学吸附形式被土壤固定[34]。

本研究中，CK 处理在花铃期0～20 cm 土层的Qm高于施磷处理，这与王斌等[35]的研究结果一致，即施磷能够降低土壤对磷的吸附，增加磷的解吸率，提高磷肥有效性。 花铃期MAP-DS 处理20～40 cm 土层的Qm明显高于其余处理，说明MAP-DS 处理对扩大土壤磷库容量具有一定促进作用。

磷的解吸是土壤释放磷的重要途径，解吸能力的大小直接关系到土壤固相和液相之间磷交换的速率以及土壤磷的含量，对磷的有效性具有重要影响。 磷的解吸率是表征土壤磷解吸特征的重要参数[36]。 土壤磷解吸率随着标准溶液磷浓度的增加先快速降低后趋于稳定，这与邱亚群等[37]的研究结果一致。苗期，各处理0～10 cm 土层磷解吸率存在明显差异。 花铃期，标准溶液磷浓度大于20 mg·L－1时，0～20 cm 土层MAP-D 和MAP-DS 处理的土壤磷解吸率明显高于CK 和MAP-B 处理。 在垂直方向上，随着土壤深度的增加，各处理土壤磷的解吸率整体呈降低趋势，高秀美等[38]对蔬菜地的相关研究也表明深层土壤对磷的吸附能力较大，固持性强，其解吸磷的能力相应较弱。 此外，本研究中苗期和花铃期各处理的磷解吸率相对较低， 可能受当地气候类型、土壤质地等因素的影响，导致土壤对磷的解吸存在滞后现象[39]。

3.4 不同处理对磷肥利用率及籽棉产量的影响

本研究发现，MAP-DS 处理的磷肥利用率较MAP-B 和MAP-D 处理显著提高。 马丹等[16]的研究也表明，相较于基施处理，滴施处理会提高磷肥的有效性和作物的产量。 施用磷肥有利于提高棉花产量[40-42]。本研究发现，磷肥基施（MAP-B）和滴施（MAP-D 和MAP-DS）处理下的籽棉产量均显著高于CK， 并且磷肥滴施处理的籽棉产量高于磷肥基施处理。 说明水肥一体化模式下磷肥随水滴施有利于提高土壤磷有效性， 促进棉花对磷的吸收及籽棉产量的提高，与李青军等[24]和马丹等[16]的研究结果一致。 此外，MAP-DS 处理的籽棉产量比MAP-D 处理提高10.42%， 说明随水滴施MAP 和聚谷氨酸能够提高籽棉产量，与前人在棉花[16]、玉米[43]等作物中的研究结果相符。

4 结论

施磷能够增加苗期和花铃期棉田土壤0～40 cm 土层有效磷和全磷含量， 花铃期磷肥滴施（MAP-D 和MAP-DS 处理） 的0～40 cm 土层有效磷含量明显高于磷肥基施和对照处理。 施磷对花铃期不同形态的无机磷含量影响较大。 与磷肥基施相比，磷肥滴施显著提高了花铃期10～20 cm土层Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 的含量占比， 降低了Ca10-P 和Fe-p 的含量占比。 苗期和花铃期不同施磷处理下各土层磷的等温吸附曲线和解吸曲线呈现较为相似的变化趋势，即随着平衡溶液磷浓度的增加，土壤磷吸附量呈先快速增加后缓慢上升的趋势；随着标准溶液磷浓度的增加，土壤磷的解吸率呈先快速降低后趋于平稳的趋势。 施用磷酸一铵可提高新陆早63 号的籽棉产量，并且磷肥滴施处理的籽棉产量高于磷肥基施处理，磷肥配合聚谷氨酸滴施的籽棉产量最高。 磷肥的施用方式对棉田土壤无机磷形态与磷吸附解吸特征均有一定的影响。 在水肥一体化条件下，磷肥的滴施优于基施， 磷肥结合聚谷氨酸的滴施更有利于棉株对土壤磷素的吸收与利用，进一步提高磷肥利用率与籽棉产量。