Influence Factor Analysis of Readily Desorbable Phosphorus in Upland Red Soil

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Journal of Modern Agriculture November 2015, Volume 4, Issue 4, PP.22-29

Influence Factor Analysis of Readily Desorbable Phosphorus in Upland Red Soil Yanling Wang1, 2†, Jingwei Wang1, Yonghui Zhang1, Jiangbin Xu1,2 1. School of Applied Meteorology, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China 2. State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China †

Email: ylwang@nuist.edu.cn; wangyl2117@hotmail.com

Abstract Soil samples were collected from the 7 treatments of a long-term upland fertilization field experiment, which started in 1988 for determination of soil readily desorbable phosphorus (RDP). The treatments include NPK and NK from the inorganic fertilization plot, and CK, CK+ pig manure (PM), CK+ peanuts straw (SR), CK+ fresh radish (FR) and CK+ rice straw (RS) from the combination of chemical and organic fertilizers. Combined with correlation analysis and correlation analysis, the relationship between RDP and soil organic matter (OM), iron-aluminum oxides, various inorganic phosphates (Pi), clay and soil pH were discussed in this study. Study results showed that soil organic matter, aluminum phosphate (Al-P), occluded phosphate (Oc-P) were significant increased by the addition of organic fertilizers based on the chemical fertilization. RDP was negatively correlated with iron-aluminum oxides (r=-0.442, p<0.05), and also significant correlated with the Pi and OM, the correlation coefficients (p<0.01) were in the order of Al-P(r=0.972) > Ca-P(r =0.910) > Fe-P(r=0.853) > Oc-P(r=0.684) > OM(r=0.570). Path analysis showed that the direct influence of Fe-P, Al-P and Ca-P to RDP were large. Therefore, effective measures and managements should be taken to control the contents of accumulated Pi in upland red soils to avoid soil P leaching and polluted soil water body. Keywords: Upland Red Soil; Matrix Chemical Component; Readily Desorbable Phosphorus; Correlation Analysis; Path Analysis

影响旱地红壤易解吸磷的因子分析 * 王艳玲 1,2,王经纬 1,章永辉 1,徐江兵 1,2 1. 南京信息工程大学 应用气象学院,江苏 南京 210044 2. 中国科学院南京土壤研究所 土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏 南京 210008 摘 要:在位于江西省鹰潭农田生态系统国家野外研究站内的肥料长期(始于 1988 年)定位试验中,选取了无机肥试验区 的 NPK 和 NK,有机肥试验区的对照(CK)、CK+花生秸秆(SR)、CK+绿肥(FR)、CK+稻秆(RS)和 CK+猪厩肥(PM)等 7 个 施肥处理。测定了长期施肥后旱地红壤中易解吸磷(Readily Desorbable Phosphorus, RDP)的含量,采用相关分析及通径分析 方法,探讨了土壤 pH 及土壤有机质、铁铝氧化物、无机磷组分、黏粒等基质组分对红壤 RDP 的影响程度及其对红壤磷 潜在淋失量的贡献率大小。结果表明:长期施肥的旱地红壤中 RDP 含量,随着土壤中有机质及各形态无机磷组分数量的 增加而显著增加(p<0.01),却随着无定型氧化铁数量的增加而显著减少(p<0.05)。通径分析进一步表明红壤各基本化学组分 对 RDP 的直接贡献率(绝对值)大小依次为 Al-P>Fe-P>Ca-P>Oc-P>游离氧化铁>有机质>游离氧化铝>无定型氧化铁>pH> 无定型氧化铝>黏粒,可见,无机磷组分对旱地红壤 RDP 及磷素潜在流失量影响较大。因此,有效调控旱地红壤中 Al-P、 Fe-P、Ca-P 的含量对降低土壤磷素的淋失及其对水体环境的污染具有重要作用。 *

基金资助:受国家自然科学基金项目(41571286)、土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)开放基 金项目(Y412201419)、江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目(201410300076)与江苏省高校优秀中青年教师和校长境外 研修项目资助。 - 22 www.jma-journal.org


关键词:旱地红壤;土壤化学组分;易解吸磷;相关分析;通径分析

引言 磷既是农业生产中重要的养分元素,也是水体富营养化的环境诱导因素,长期施磷可显著增加土壤磷素 的累积量[1-3],且随着时间的推移,积累态磷逐渐转化成各种形态的磷酸盐或有机磷化物,当土壤磷累积量达 到某一临界阈值时,地表径流、渗漏淋溶液中的磷浓度也随之增加,从而引起受纳水体的富营养化[4-5]。因此, 土壤磷素的累积状态及其迁移流失行为一直是农业与环境领域的热点问题[6-7]。收集地下水或径流液来测定水 体中磷的含量,是确定土壤磷素流失与否的最为直接有效的手段与方法,但该方法较为费时费力,为此,英 国洛桑试验站提出并通过模拟实验证实了可以用 0.01 mol L-1 CaCl2 溶液浸提土壤后,测得溶液中磷的浓度, 即土壤易解吸磷(Readily Desorbable Phosphorus, RDP),可以预测土壤径流液、渗漏液中的磷浓度,并可用来 评估土壤磷素的流失潜力大小[6,8]。土壤的供磷水平、磷素的存在形态与数量及铁铝氧化物、有机质等有机无 机胶结物质都是影响土壤磷素流失的重要因素,但多数研究工作仅通过简单相关分析土壤中某一性质对磷素 淋失的影响,缺乏对土壤中各基本化学组分与 RDP 间直接关系与间接作用关系的综合分析,并明确土壤中各 基本化学组分对土壤磷素流失的贡献率大小。因此,本文以长期施肥(1988-)的旱地红壤为研究对象,结合相 关分析与通径分析方法,探讨了土壤有机质、铁铝氧化物、无机磷酸盐等化学组分及 pH 值对红壤 RDP 的影 响程度,旨在明确导致旱地红壤磷素累积及淋失的直接与间接影响因子,从而为红壤区磷素管理、磷肥的合 理施用、土壤磷素环境行为的有效控制提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 长期试验地概况 长期肥料定位试验于 1988 年建在江西省鹰潭农田生态系统国家野外研究站内(N 28°04′ ~ 28°37′,E 116°41′ ~ 117°09′)。供试土壤为第四纪红黏土发育的典型红壤。有机无机肥配施试验区设:CK(低量 NPK)、 CK+猪厩肥(PM)、CK+绿肥(FR)、CK+稻秆(RS)和 CK+花生秸秆本田还田(PS),共 5 个处理;无机肥试验区 设:NPKCaS、NPKCa、NPK、NP、PK 和 NK,共 6 个处理(Ca 代表施用石膏,S 代表施用微量元素) 。试 验小区面积为 33 m2,每个处理重复 3 次,随机排列。1995 年以前进行花生和油菜轮作,后改为一季花生, 冬季休田。

1.2 土壤样品采集 土壤样品采自于 NPK、NK 及 CK、CK+厩肥(PM)、CK+绿肥(FR)、CK+稻秆(RS)和 CK+花生秸秆本田 还田(PS)共 7 个小区的耕层(0 ~ 15 cm)土壤。2009 年秋季(花生收获一个月后)在每个小区内按“S”形采集 15 点样品,混匀后,用四分法取约 1.0 kg 土壤带回室内,风干,磨细后过筛备用。

1.3 土壤易解吸磷(RDP)的测定 称取 2.50 g 过 2mm 筛的风干土样,置于 50ml 离心管中,按液土比 20:1,加入 50 ml 0.01 mol L-1 的 CaCl2 溶液。将离心管加盖后,于 25±2℃的室温下,用往复振荡机振荡 2h 后,离心,将上清液过 0.45μm 微孔滤膜, 用钼蓝比色法测定滤液中磷的量[9]。

1.4 土壤化学组分测定 土壤有机质采用高温外热重铬酸钾氧化-容量法测定;无机磷分级采用张守敬和 Jackson(1957)提出的方法 将土壤无机磷分为 Al-P(铝结合的磷酸盐) 、Fe-P(铁结合的磷酸盐) 、Oc-P(闭蓄态磷酸盐)和 Ca-P(钙结 合的磷酸盐);游离铁铝氧化物采用二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠(DCB 法)浸提,用电感耦合等离子体 发射光谱仪(ICP)测定溶液中的铁、铝的量;非晶质铁铝氧化物采用酸性草酸铵法,浸提液为 0.2mol L-1 - 23 www.jma-journal.org


(NH4)2C2O4( pH= 3.0 ~ 3.2)液土比为 50:1,在 25℃闭光条件下恒温振荡 2h,离心后将浸提液稀释 10 倍,用 ICP 法测定溶液中的铁、铝含量;黏粒(粒径<0.002 mm)含量采用 Coulter LS230 激光粒度分析仪测定;土壤 pH 值采用电位法测定,液土比 2.5:1。上述项目具体测定方法参见鲁如坤主编《土壤农业化学分析方法》一书[9]。

1.5 通径分析 通径分析基本原理详见参考文献[10]。运用 DPS12.0 软件进行逐步回归分析及通径分析时输入如下分析参 数:Y:RDP;X1:游离氧化铝(Free aluminum oxides, AlFed);X2:游离氧化铁(Free iron oxides, FeFed);X3: 非晶质氧化铝(Amorphous aluminum oxides, Alox);X4:非晶质氧化铁(Amorphous iron oxides, Feox);X5:有机 质(Organic matter, OM);X6:磷酸铝(Al-P);X7:磷酸铁(Fe-P);X8:闭蓄态磷酸盐(Oc-P);X9:磷酸钙(Ca-P); X10:黏粒(Clay);X11:pH。

1.6 统计分析 数据整理与统计分析采用 SPSS 13.0 软件;绘图采用 ORIGIN 8.5 软件。

2 结果与讨论 2.1 长期施肥对旱地红壤基本化学组分的影响 磷肥长期耗竭的 NK 处理相比,长期均衡施肥的 NPK 处理可显著提高旱地红壤的 pH 值,显著降低无定 型铁铝氧化物及游离氧化铁铝的含量,并显著增加土壤有机质的含量(表 1) 。与 CK 处理相比,配施有机肥 对旱地红壤的 pH 值影响不显著(表 1) ,花生秸秆还田处理(PS)中土壤游离氧化铁含量高达 28.6 g kg-1,配施 稻秆处理(RS)的土壤中游离氧化铁、无定型氧化铝的量分别可达 27.5 g kg-1,2.07 g kg-1;配施猪厩肥(PM)可 以使旱地红壤有机质显著增加 37.3%,花生秸秆还田(PS)、配施稻秆(RS)及配施绿肥(FR)可使旱地红壤有机质 依次显著增加 17.5%,25.4%及 22.2%,但三个处理间无显著差异(表 1) 。 表 1 长期施肥条件下(1988-2009)旱地红壤的 pH 值、铁铝氧化物、有机质及黏粒含量变化

实验小区 Test plot

游离氧化铝

游离氧化铁

无 定 型 氧 化 铝

无定型氧化铁

有机质

黏粒

pH

肥料处理

Free

Free

Amorphous

Amorphous

Organic

Clay

(水:土

Fertilizer

aluminum

oxides

aluminum

iron oxides

matter

treatment

oxides

iron

=2.5:1)

oxides g kg-1

无机肥 Chemical

NK fertilizer

7.44

a

b

2.39a

1.80a

9.24b

14.5b

4.44b

b

b

b

a

a

5.13a

31.6 26.7

(%)

a

NPK

6.33

2.02

1.46

12.4

20.6

有机无机配施

对照(CK)

6.42a

27.2ab

1.94ab

1.62ab

12.6c

20.4a

5.57a

Combined application of

还田(PS)

ab

a

b

1.31

c

14.8

b

25.7

a

5.57a

organic-chemical

稻秆(RS)

1.67

a

15.8

b

26.0

a

5.47a

fertilizers

绿肥(FR)

15.4

b

22.3

a

5.59a

22.8

a

5.65a

application

厩肥(PM)

5.65

6.39

a

6.02

ab

5.92

ab

28.6 27.5

ab

25.5

b

26.2

b

1.70

2.07

a

1.43

c

1.71

b

1.45

bc

1.33

c

17.3

a

注:相同试验小区内数值后标有不同字母的表示不同施肥处理间的影响差异显著(p<0.05) Note: The difference between values followed by same letters in column is not significant at p < 0.05.

2.2 长期施肥对旱地红壤中无机磷组分的影响 施入到土壤中的磷肥利用率通常只有 10%~25%,即有 75%~90%的磷肥将被土壤颗粒吸附固定并转化形 成不同形态的磷酸盐。无机磷酸盐是作物所需磷素的主要来源,长期不施磷肥的 NK 处理中闭蓄态磷酸盐 (Oc-P)含量最高,其次为铁结合态磷酸盐(Fe-P),钙结合态磷酸盐(Ca-P)及铝结合态磷酸盐(Al-P)(表 2);而 配施猪厩肥的处理中 Fe-P 含量最高,其次为 Al-P>Oc-P>Ca-P;其它施肥处理的旱地红壤中各形态无机磷酸 盐的含量变化大小依次为 Fe-P>Oc-P>Al-P>Ca-P(表 2)。与 NK 处理相比,NPK 处理的旱地红壤中各形态 - 24 www.jma-journal.org


无机磷的含量及组成比例(Ca-P 除外)均显著增加(表 2)。与 CK 处理相比,配施猪厩肥(PM)可以显著增 加各种无机磷酸盐的含量及 Al-P 的组成比例,但却显著降低了 Fe-P 及 Oc-P 的组成比例;配施绿肥(FR)只显 著影响了 Al-P 的含量及 Fe-P 的组成比例;然而,所有的处理对 Ca-P 的组成比例均无显著影响(表 2)。 表 2 长期施肥(1988-2009)对旱地红壤中无机磷组分的影响 实验小区 Test plot

肥料处理

Al-P

Fe-P

Fertilizer treatment 无机肥

NPK

有机无机配施

4.35Da

66.8Ba

92.6Aa

14.5Ca

Cb

234

Ab

159

Bb

37.1Db

189

Ab

142

Bb

26.5Db

176

Ab

154

Bb

24.6Db

169

Ab

137

Bb

23.9Db

188

Ab

160

Bb

26.2Db

Ba

64.2Ca

89.9

对照(CK) 还田(PS)

Combined application of organic-chemical fertilizers

Ca-P

mg kg

NK

Chemical fertilizer application

Oc-P -1

稻秆(RS) 绿肥(FR)

56.4

Cc

48.0

Cc

38.4

Cc

84.5

厩肥(PM)

377

Cb

Aa

386

Al-P

Aa

204

Fe-P

Oc-P

Ca-P

% 2.47Db

37.1Bb

51.5Ab

8.07Ca

17.1

Ca

45.0

Aa

30.4

Ba

7.13Da

13.5

Cc

45.4

Aa

34.4

Ba

6.36Da

还田(PS)

11.9

Cc

38.1

Ba

6.11Da

稻秆(RS)

10.3Cc

45.5Aa

37.2Ba

6.44Da

绿肥(FR)

18.3

Cb

Ab

Ba

5.68Da

厩肥(PM)

36.0Aa

19.5Bb

6.11Ca

无机肥

NK

Chemical fertilizer application

NPK

有机无机配施

对照(CK)

Combined application of organic-chemical fertilizers

43.6

Aab

40.9

34.8

36.9Ac

注:Al-P, 铝结合态磷酸盐;Fe-P,铁结合态磷酸盐;Oc-P,闭蓄态磷酸盐;Ca-P,钙结合态磷酸盐。††相同试验小区数值后标有相同小写字母的表示试验处理影响不显著(p<0.05); 标有相同大写字母的表示同一试验处理的影响不显著(p<0.05);Means and standard deviation within one column followed by the same lowercase letters are not significantly different at P < 0.05 between different fertilizer treatments in the same tested plot. Values within one row followed by the same upper case letters are not significantly different at P < 0.05 within the same fertilizer treatment.

2.3 长期施肥对旱地红壤中易解吸磷浓度的影响 0.020

0.20

a b 0.016

0.16

易解吸磷 Readily desorbable P (mg kg-1)

易解吸磷 Readily desorbable P (mg kg-1)

a

0.012

0.008

0.004

0.12

0.08

0.04

0.000

b

b

b

b

CK

PS

RS

FR

0.00 NK

NPK

施肥处理 Fertilizer Treatment

PM

施肥处理 Fertilizer Treatment

图 1 长期施肥(1988-2009)对旱地红壤中易解吸磷含量的影响 注:不同字母表示不同施肥处理间的影响差异显著(p < 0.05)

易解吸磷(Readily Desorbable Phosphorus, RDP)是土壤样品在蒸馏水或稀电解质溶液作用下,从土壤固相 部分进入液相部分的磷的数量,代表在一定条件下易溶磷从土壤进入溶液或地表径流的难易程度。通常用接 近于土壤溶液离子强度的稀电解质溶液(如 0.01mol L-1 CaCl2 或 0.02 mol L-1 KCl)提取出,该法所提取的磷 即易解吸磷,与径流中的磷含量相关性最好[8],且不受降雨强度、坡度和季节变化等因素的影响。与 NK 处 - 25 www.jma-journal.org


理相比,NPK 处理可以使旱地红壤中 RDP 的浓度显著增加 21.4%;与 CK 处理相比,配施猪厩肥(PM)可以 使旱地红壤 CaCl2-P 浓度增加 1004.5%,而花生秸秆还田(PS)、配施稻秆(RS)及配施绿肥(FR)的影响不显著(图 1) 。可以,长期配施猪厩肥可以显著增加旱地红壤磷素的流失潜力、增强其对水体环境安全的威胁与危害, 其主要原因有两点,1)施入的有机肥增加了土壤胶体含量,土壤胶体可以与 HPO42-、H2PO41-竞争吸附点位, 减少了磷的吸附量,且有机肥中的碳水化合物对磷吸附点位也有掩蔽作用;2)有机肥分解产生的有机酸会降 低土壤对磷的吸附,溶解并活化土壤矿质中本身的磷,使得土壤磷素易解吸、被淋失[11-13]。

2.4 影响旱地红壤中易解吸磷的因子分析 2.4.1 相关分析 ,即有机 长期施肥的旱地红壤有机质与土壤易解吸磷(RDP)呈极显著的指数相关关系(R2= 0.716**)(图 2) 质含量越高旱地红壤中易解吸磷的含量也越高,土壤磷素流失的可能性就越大[14]。常带负电荷的土壤有机质 与磷酸根阴离子竞争吸附点位,随着有机质含量的增加,在土壤胶体表面可供磷酸根吸附的点位减少,易淋 失态磷增加[11-13]。从图 2 可以看出,当有机质含量达 17.0 g kg-1 左右时,RDP 含量突跃至 4.0 mg kg-1;另一 方面,土壤中有机酸含量随着有机质的不断积累而增加,土壤的酸性增强,使得土壤矿质中的难溶性磷被溶 解活化,增加土磷含量,提高了磷素流失风险[13,15]。当红壤有机质去除后,土壤的团粒结构受到破坏,土壤 颗粒的比表面积急剧增大,吸附点位增多,表面正电荷数量增加,从而导致土壤吸磷能力增强[16]。 4.0 3.5

易解吸磷 Readily desorbable P (mg kg-1)

3.0 2.5 2.0 1.95X

Y=7.21*10-15e 2 R =0.9986

1.5

+0.31

1.0 0.5 0.0 8

10

12

14 有机质 Organic matter (g kg-1)

16

18

图 2 土壤有机质与旱地红壤中易解吸磷(RDP)的相关关系

红壤中各形态铁铝氧化物与易解吸磷(RDP)含量均呈负相关关系(表 3),相关性大小依次为:无定型氧化 铁(r=-0.442*)>游离氧化铝(r=-0.312)>游离氧化铁(r =-0.304)>无定型氧化铝(r=-0.295)。铁铝氧化物具有高表面 活性吸附能力,其表面带有大量正电荷,对土壤中的磷酸根等阴离子有相当强的吸附能力,并可通过配位交 换的方式固定土壤磷素,且能与磷酸根形成难溶解的磷酸铁与磷酸铝[17]。因此,随着铁铝氧化物含量的增加, 土壤对磷的吸附固定能力增强,土壤 RDP 减少。 表 3 长期施肥条件下(1988 - 2009)旱地红壤中易解吸磷(RDP)与铁铝氧化物的相关关系 X:铁铝氧化物 Iron-aluminum oxides 游离氧化铝(AlFed) 游离氧化铁(FeFed) 无定型氧化铝(Alox) 无定型氧化铁(Feox)

Y: 易解吸磷 Readily desorbable P 相关方程 Correlation equation Y = -0.030X+0.228 Y = -0.008X+0.274 Y = -0.053X+0.141 Y = -0.128X+0.236

相关系数 Correlation coefficient -0.312 -0.304 -0.295 -0.442

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显著性 Significance ns ns ns P < 0.05 *


长期施肥的旱地红壤无机磷含量对土壤 RDP 的影响相对较大,各形态无机磷酸盐含量与 RDP 含量均呈 极显著正相关关系(表 4),相关系数大小依次为:Al-P(r=0.971**)>Ca-P(r=0.910**)>Fe-P(r=0.853**)>Oc-P(r= 0.684**)。长期施用化学磷肥及配施有机肥虽可显著提高土壤磷素水平,增加各形态无机结合态磷酸盐含量, 并改变其组成比例,提高土壤磷素的有效性,但也增大了土磷的淋失风险[11,18]。红壤中铁铝氧化含量,磷素 吸附能力强,随着磷素水平的提高、尤其是 Fe-P 和 Al-P 含量的增加及其形态转化过程的加快,使得 Oc-P 的数量增加显著[17-19];另一方面,当磷的投入量大于作物的吸收或单施磷肥时,由于缺少氮、钾的供应而抑 制了作物对磷的吸收,残留的磷也会在短期内转化为 Oc-P[20]。所以,土壤中 Oc-P 的增加也可显著增加旱地 红壤 RDP 的数量。 表 4 长期施肥条件下(1988 - 2009)旱地红壤中易解吸磷(RDP)与无机磷组分的相关关系 X: 无机磷酸盐 Inorganic phosphate Al-P Fe-P Oc-P Ca-P

Y: 易解吸磷 Readily desorbable P 相关方程 Correlation equation Y=0.001X-0.006 Y=0.001X-0.066 Y=0.001X-0.131 Y=0.003X-0.064

相关系数 Correlation coefficient 0.971 0.853 0.684 0.910

显著性 Significance ** ** P<0.01 ** **

有机肥的配施显著增加土壤有机质的含量的同时,也导致了土壤酸化作用明显,且随着时间的推移,土 壤中结晶态铁铝氧化物易转化成游离态铁铝氧化物,而游离铁铝氧化物在酸化作用下被大量溶出土体,且有 机质含量越高,铁铝氧化物结晶转化抑制作用越明显[17];另外,有机质的胶结作用可将土壤矿物颗粒与金属 氧化物结合形成黏粒[21],但在本试验中有机无机配施对红壤中黏粒的含量影响不显著(表 1) 。长期施肥下的 旱地红壤中 RDP 含量与黏粒、pH 之间的回归方程分别为:YRDP= 0.001XClay+0.019,YRDP= 0.040XpH-0.176, 相关系数分别为 0.102、0.136,RDP 含量与黏粒、pH 之间的相关性较小。说明在本试验中长期施肥处理下, 红壤中的黏粒百分含量与土壤 pH 的变化对红壤磷素淋失的影响不显著。 2.4.2 通径分析 表 5 长期施肥条件下(1988 - 2009)旱地红壤各化学组分对易解吸磷(RDP)的通径系数 因子 Factors

Y (RDP) X1(AlFed)→

相关系数

直接通径系数 Direct path coefficient

间接通径系数 Xi→Y Indirect path coefficient

Correlation coefficient

X1 →

0.164

X2 → 0.116

X2(FeFed)→

0.174

-0.109

X3(Alox)→

0.128

-0.132

X4(Feox)→

0.147

-0.137

X5(OM)→

0.163

X6(Al-P)→

1.100

X7(Fe-P)→

-1.033

X8(Oc-P)→

0.225

X9(Ca-P)→

0.688

X10(Clay)→

- 0.108

X11(pH)→

0.143

0.119 0.063 0.094 0.115 0.075 0.057 0.124

X3 →

X4 →

X5 →

X6 →

X7 →

X8 →

X9 →

X10→

X11→

∑rijρi→y

0.102

0.123

-0.118

-0.422

0.594

-0.158

-0.315

0.038

-0.108

-0.312

0.080

0.073

-0.109

-0.497

0.662

-0.148

-0.351

0.028

-0.108

-0.304

0.109

-0.108

-0.422

0.511

-0.149

-0.274

0.033

-0.101

-0.295

-0.093

-0.572

0.640

-0.179

-0.380

0.023

-0.071

-0.442*

-0.681

-0.732

0.161

0.414

-0.062

0.112

0.570**

-0.961

0.175

0.660

-0.174

0.056

0.972**

0.199

0.669

-0.033

0.083

0.853**

0.558

-0.047

0.091

0.684**

-0.023

0.061

0.910**

0.069

0.102

0.110 0.086

0.094

-0.116

-0.085

-0.084

-0.079

-0.049

-0.076

0.101

-0.112

-0.063

-0.091

0.115

1.023

-0.115

-0.085

-0.117

0.117

0.858

-0.916

-0.089

-0.051

-0.081

0.098

1.054

-1.005

0.182

-0.045

-0.039

-0.032

0.093

0.178

-0.314

0.097

0.146

-0.131

-0.089

-0.073

0.127

0.430

-0.570

0.143

0.292

-0.052

复相关系数: R=0.995 调整后复相关系 数: Ra=0.988 决 定 系 数 : R2=0.990 F=78.03 P=0.00

0.316

注:1)Y:RDP;X1:游离氧化铝(AlFed);X2:游离氧化铁(FeFed);X3:无定型氧化铝(Alox);X4:无定型氧化铁(Feox);X5:有机质(OM);X6:Al-P;X7:Fe-P;X8:Oc-P;X9: Ca-P;X10:黏粒(Clay);X11:pH;2)*表示在 0. 05 水平上显著相关;**表示在 0. 01 水平上显著相关 Note: 1) Y:RDP;X1:Free aluminum oxides (AlFed);X2:Free iron oxides (FeFed); X3:Amorphous aluminum oxides (Alox);X4:Amorphous iron oxides (Feox);X5:Orgenic matter (OM);X6:Al-P;X7:Fe-P;X8:Oc-P;X9:Ca-P;X10:Clay;X11:pH; 2)* Correlation is significant at the 0. 05 level ( 2-tailed);** Correlation is significant at the 0. 01 level (2-tailed)

相关分析只是探讨了旱地红壤基本化学组分与 RDP 含量之间的简单数学依存关系,并不能揭示它们之间 - 27 www.jma-journal.org


真实的因果关系,因此,在简单相关分析和回归分析的基础上,借助通径分析方法,进一步定量描述了红壤 中各化学组分对 RDP 的影响程度大小。从表 5 可以看出,土壤 Al-P、Fe-P 对 RDP 直接影响最显著,其直接 通径系数依次为 ρ6=1.100、ρ7=-1.033;而其他各类组分的直接影响作用虽不显著,但它们可以通过影响 Fe-P(X7) 的含量来间接影响 RDP(Y),其中游离氧化铝(AlFed)、游离氧化铁(FeFed)、无定型氧化铝(Alox)和无定型氧化铁 (Feox)对 RDP 的间接通径系数分别为 0.594、0.662、0.511 和 0.640,有机质、Oc-P 和 Ca-P 对 RDP 的间接通 径系数分别为-0.732、-0.916 和-1.005,黏粒和 pH 对 RDP 的间接通径系数分别为 0.314、-0.570。由此可见, Fe-P 是红壤中各基本化学组分影响易解吸磷的主要中间媒介。

3 结论 长期配施有机肥,尤其是配施猪厩肥可以显著增加旱地红壤中易解吸磷的量;而易解吸磷的量随着土壤 有机质及无机磷组分的增加、铁铝氧化物含量的降低而显著增加。通径分析表明,旱地红壤中 Fe-P 与 Al-P 对易解吸磷的直接影响作用最大,而 Fe-P 是其它因子影响易解吸磷的重要媒介与载体。因此,有效施磷、合 理调控土壤无机磷组分含量,尤其是 Fe-P 含量,对减少旱地红壤中易解吸磷的数量、降低土壤磷的淋失及其 对水体环境安全的威胁具有重要作用。

REFERENCES [1] Trenkel M E. Improving fertilizer use efficiency: controlled-release and stabilized fertilizers in agriculture

[M]. Paris:

International Fertilizer Industry Association (IFA), 1997: 99-104 [2] Pizzeghello D, Berti A, Nardi S, et al. Phosphorus-related properties in the profiles of three Italian soils after long-term mineral and manure applications[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2014, 189: 216-228 [3] Zhao Y J, Chen X, Shi Y, et al. Impact of fertilization and soil phosphorus status on phosphorus leaching from soil in vegetable greenhouse [J]. Advanced Materials Research , 2013, 610: 2968-2973 [4] Wang L Q, Liang T, Chong Z Y, et al. Effect of soil type on leaching and runoff transport of rare earth elements and phosphorous in laboratory experiments [J]. Environment Science and Pollution Research. 2011, 18(1): 38-45 [5] Zhang H J, Liang C H, Liang T, et al. The impacts of fertilization on transportation behaviors of rare earth elements and phosphorus in soil[J]. Guangdong Agricultural Science. 2011(9): 45-49 [6] Heckrath G, Brookes P C, Poulton P R, et al. Phosphorus leaching from soils containing different phosphorus concentrations in the Broadbalk Experiment [J]. Journal of Environmental Quality. 1995, 24: 904-910 [7] Yan X, Wang D J. Zhang G, et al. Soil phosphorus accumulation in long-term P fertilization paddy field and its environmental effects [J]. Chines Journal of Eco-Agriculture. 2013, 21(4): 393-400 [8] Pote D H, Daniel T C, Sharpley A N, et al. Relating extractable soil phosphorous to phosphorous losses in runoff [J]. Soil Science Society of America Journal, 1996, 60: 855-859 [9] Lu R K. Analytical methods for soil and agro-chemistry. Beijing: China Agricultural Science and Technology Press. 2000, pp. 60-73 [10] Tang Q Y. DPS Data Processing System [M]. Beijing: Science Press. 2010 [11] Wu Y Q, Li Y. Effects of phosphorus fertilizers application on potential leach ability of phosphorus [J]. Anhui Agri. Sci. Bull. 2011, 17(23): 103-106 [12] Zhao X Q, Lu R K. Effect of organic manures on soil phosphorus adsorption [J]. Acta Pedologica Sinca. 1991, 28(1): 7-13 [13] Xue S L, Wang R P, Li S Y, et al. Effects of exogenous dissolved organic matter on soil pH and soluble phosphate in Latosol [J]. Ecology and Environmental Sciences. 2013, 22(2): 283-287 [14] Moshi A O, Wild A, Greenland D J. Effect of organic matter on the charge and phosphate adsorption characteristics of Kikuyu red clay from Kenya[J]. Geoderma. 1974, 11(4): 275-285 [15] Yu Y H, Zhang T L, Li Q M, et al. Adsorption of low molecular weight organic acids by main soil components of Red Soil [J] Acta - 28 www.jma-journal.org


Pedologica Sinca. 2010, 47(6): 1144-1150 [16] Li Z Y, Xu M G, Li J M, et al. Changes of inorganic phosphorus in typical soils of China under long-term combined application of chemical and organic fertilizer[J]. Chinese Journal of Soil Science. 2010, 41(6): 1434-1439 [17] Guo X M, Wu H H, Luo M, et al. The morphological change of Fe/Al-oxide minerals in red soils in the process of acidification and its environmental significance[J]. Acta Petrologica et Mineralogica. 2007, 26(6): 515-521 [18] Gong S G, Wang X X, Zhang T L, et al. Release of inorganic phosphorus from Red Soils induced by low molecular weight organic acids [J]. Acta Pedologica Sinica. 2010, 47(4): 692-697 [19] Li C Y, Wang Y, Dang T H, et al. Effect of fertilizing proportion on the distribution of phosphorus between solid and liquid phase in long term experiment [J]. China Environmental Science. 2011, 31(2): 265-270 [20] Zhao M Q, Chen X, Shi Y F. Influence of phosphorus fertilizer application on available phosphorus and easy-loss phosphorus content in Red Soil [J]. Journal of Anhui Agri. Sci. 2012, 40(6): 3335-3338 [21] Zhang M K, He Z L, Cheng G C, et al. Formation and water stability of aggregates in red soil as affected by organic matter [J]. Pedosphere. 1996, 61(1): 39-45

【作者简介】 1

王艳玲(1976-) ,女,汉族,博士,副教授,主要从事土壤

3

章永辉(1990-) ,男,汉,研究生在读,主要从事农业气象

磷素的环境行为、生态系统碳循环及植物物候方面的研究工

研究。Email: yhzhangnuist@gmail.com

作。Email: ylwang@nuist.edu.cn

4

2

物方面的研究工作。Email: jiangbxu@126.com

王经纬(1992-) ,男,汉,研究生在读,主要从事土壤磷素

徐江兵(1981-) ,男,汉,博士,讲师,主要从事土壤微生

的环境行为研究。Email: 408670110@qq.com

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