磷是作物生长发育所必需的大量营养元素，是作物主要的营养限制因子。作物吸收的磷基本来自土壤中的有效磷，而土壤中的磷素来源主要是肥料中带入的磷素，因此，施磷肥是增加土壤磷含量，提高作物产量和磷素有效性的主要方法[1-2]。由于磷肥在土壤中的移动性差，长期施入磷肥导致磷素在土壤中积累，磷肥利用率低，磷素当季利用率只有10%～25%[3-5]，且潮土是石灰性土壤，富含碳酸钙，对磷有强烈的固定作用，极大地降低了土壤中磷的有效性，过量的磷固定在土壤中还可能造成土壤磷素的淋失，加剧环境风险[6-9]，所以在农田施肥中，应根据土壤磷素状况科学施肥[10]。

而磷肥的有效性和作物产量与磷肥自身组成、形态以及施入土壤的特性及数量有关[11-14]，所以探究磷肥类型及磷肥施用量对作物产量及土壤磷含量的影响，对合理施用磷肥提高土壤磷有效性，既能保证我国粮食安全生产，又不破坏土壤及水环境具有重要意义。

大量研究表明，长期合理施用磷肥可显著提高土壤全磷含量，提高有效磷库、土壤无机态磷含量[15-20]。而不同外源磷形态及施肥方式对土壤磷素有效性及磷素在土壤中的累积和转化存在差异[15，21]。郭斗斗等[22]分析化肥、有机肥、秸秆作为主要外源磷素形态对潮土磷素有效性的影响，结果表明，化学磷素与有机肥磷素协同使用可促使无效态磷向有效态磷及缓效态磷转化，提升土壤磷素有效性；金亮等[23]研究结果表明，磷酸一铵施入石灰性土壤后，肥料磷具有较高的移动性和有效性，明显提高了土壤磷的有效利用；张皓禹等[12]研究不同种类的磷肥施用后土壤磷有效性的动态变化和分布特点，结果表明，水溶性聚磷酸铵在土壤中移动性较好，使土壤深层有效磷含量增加，利于根系生长和养分的吸收，提高产量；马丹等[24]田间试验结果表明，磷酸一铵和磷酸脲提高壤土土壤有效磷含量，作物产量及磷肥利用率的效果优于重过磷酸钙。已有研究表明，不同磷肥种类对土壤磷有效性的影响不同，但针对磷肥种类影响潮土土壤磷有效性的机理及磷肥种类对潮土磷形态的影响鲜有报道。

磷肥的有效性及作物产量与磷肥自身组成、形态及施用量有关，潮土作为黄淮海平原最主要的农业土壤，探究不同磷肥对潮土土壤作物产量及磷有效性影响的差异，为提高潮土磷有效性及作物产量提供理论依据，显得尤为重要。为此，于2016-2019年采用田间微区试验，分析磷酸一铵和过磷酸钙在不同施用量条件下，对作物产量和潮土土壤磷素有效性影响的差异，并通过对比不同磷肥对土壤有效磷、各形态无机磷含量的影响，进一步分析土壤磷素有效性差异的原因，以期为磷肥的合理施用提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验区概况及试验设计

试验设置在国家潮土土壤肥力和肥料效益长期监测基地，其属于温带季风气候，年均降雨量约660 mm，主要集中于7-9月。选择试验基地内原始磷水平(Olsen-P含量)为22.5 mg/kg的试验区，分割成1.20 m×0.60 m=0.72 m2的微区，每个微区用60 cm×40 cm×3 cm的石板隔开。选用过磷酸钙(标记为SSP)和磷酸一铵(标记为MAP)2个磷肥品种，分别设置3个磷肥水平(P1、P2、P3)，P2O5用量分别是，小麦季：55.1，82.5，110.0 kg/hm2，玉米季：62.6，93.8，125.0 kg/hm2；各处理N、K肥用量相同(小麦季N：165.0 kg/hm2，K2O：82.5 kg/hm2；玉米季N：187.5 kg/hm2，K2O：90.0 kg/hm2)，每个水平重复3次，对比施用过磷酸钙和磷酸一铵作为磷肥来源的效果。氮肥使用尿素，钾肥使用KCl试剂。

试验从2016年10月开始，小麦玉米轮作，连续种植。各年度依据土壤和天气状况播种，小麦播种时间为10月中旬，玉米为6月上旬。施肥时间为播种前一天，施肥后，各小区深翻一次。各年度依据土壤状况适当灌溉，保证作物正常生长。

1.2 样品采集及测定方法

冬小麦6月上旬收获，收获方法为贴地面收割各小区地上部全部小麦，整捆装网袋，测产。夏玉米9月下旬收获，收获方法为各小区地上部玉米全部收割，放入网袋风干后测产。小麦、玉米收获后采集土壤样品，使用取土钻在各小区内随机取两点混合为一个土样，取土深度为0～20 cm，土样带回实验室风干，拣去杂物后研磨，过2 mm筛测定土壤有效磷含量，过0.149 mm筛测定土壤无机磷形态。试验开始连续4季试验取耕层土样后，从第4季开始，每周年取一次耕层土样。基础供试土壤有效钾含量为62.6 mg/kg、有效磷22.5 mg/kg、碱解氮79.9 mg/kg、有机质13.6 g/kg、全磷0.64 g/kg、全氮0.75 g/kg。

土壤有效磷含量使用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定[25]，土壤无机磷形态分级使用顾益初等[26]的无机磷分级法测定。

1.3 数据计算及处理

磷肥偏生产力(kg/kg)=施磷处理产量/施肥量，无机磷相对含量(%)=(某一形态无机磷含量(mg/kg))/(无机磷总量(mg/kg))×100%。

试验数据采用Microsoft Excel和Origin 2018进行分析和制图。

2 结果与分析

2.1 不同磷肥对小麦、玉米产量的影响

在各施磷水平下，小麦、玉米产量除2018年外，均表现为磷酸一铵处理高于过磷酸钙处理(表1)。与过磷酸钙处理相比，磷酸一铵处理在3种施磷水平(P1、P2、P3)下，小麦平均产量分别增加24.9%，19.7%，22.0%，玉米平均产量分别增加29.6%，28.7%，32.2%。磷酸一铵对玉米平均产量的提高效果整体大于小麦。受年际间产量变化的影响，2018年和2019年小麦、玉米产量较2017年均有所降低，但在产量降低的情况下，磷酸一铵处理小麦、玉米产量仍高于过磷酸钙处理。

对小麦玉米年均总产量分析，过磷酸钙处理在3种施磷水平(P1、P2、P3)下，小麦玉米年均总产量分别为15 728，14 736，16 872 kg/hm2，磷酸一铵处理分别为20 063，18 348，21 334 kg/hm2。与P1水平相比，P3水平下过磷酸钙和磷酸一铵处理的小麦玉米年均总产量分别提高7.3%，6.3%，与P2水平相比分别提高14.5%，16.3%。

2.2 不同磷肥对潮土磷肥偏生产力的影响

由表2可知，不同施磷水平下，过磷酸钙和磷酸一铵处理小麦、玉米磷肥偏生产力存在差异。对小麦、玉米年均磷肥偏生产力分析，其随施磷水平的增加呈降低趋势。过磷酸钙处理在3种施磷水平(P1、P2、P3)下，小麦季磷肥年平均偏生产力分别为124.2，82.7，62.0 kg/kg，玉米季分别为142.1，84.4，78.8 kg/kg；磷酸一铵处理小麦季磷肥年平均偏生产力分别为155.2，98.9，75.7 kg/kg，玉米季分别为184.2，108.6，104.2 kg/kg。与过磷酸钙处理相比，在P1、P2、P3水平下磷酸一铵处理小麦季磷肥年平均偏生产力分别提高31.0，16.2，13.6 kg/kg，玉米季磷肥年平均偏生产力分别提高42.1，24.2，25.4 kg/kg。不同施磷量下小麦、玉米的磷肥偏生产力表现为磷酸一铵处理高于过磷酸钙处理，磷酸一铵对玉米磷肥偏生产力的提高效果优于小麦。

2.3 不同磷肥对潮土土壤有效磷的影响

由表3可知，在不同施磷水平下，土壤有效磷含量总体随施磷量的增加呈增加趋势。对连续3 a施用不同磷肥的土壤有效磷平均含量进行分析，P3水平下过磷酸钙和磷酸一铵处理的土壤有效磷平均含量分别比P1水平提高34.1%，29.0%，分别比P2水平提高9.9%，20.0%。与施用过磷酸钙处理相比，磷酸一铵处理在施磷水平P1、P3下，土壤有效磷平均含量分别提高9.6%，5.4%；在施磷水平P2下土壤有效磷平均含量降低3.4%，磷酸一铵对土壤有效磷含量的提高效果总体优于过磷酸钙。

在本试验条件下，通过对施用不同磷肥土壤pH值与有效磷含量相关关系进行分析，土壤有效磷含量与pH值呈负相关，相关方程为：YSSP=-6.225 1X+70.08，YMAP=-21.214X+198.17，土壤pH值每降低1个单位，过磷酸钙处理土壤有效磷约增加6.23 mg/kg，磷酸一铵处理土壤有效磷约增加21.21 mg/kg，也证明了磷酸一铵提高土壤磷素有效性的能力强于过磷酸钙。

2.4 不同磷肥对潮土无机磷组分的影响

由表4可知，施用不同磷肥土壤无机磷组分转化不同。施用过磷酸钙和磷酸一铵均能增加土壤无机磷总量，与2017年相比，2019年过磷酸钙处理在3种施磷水平(P1、P2、P3)下土壤无机磷总量分别增加70.5，42.2，134.5 mg/kg，以Al-P、Fe-P增加为主，其中土壤Al-P含量分别增加19.1%，23.7%，23.1%，Fe-P含量分别增加24.9%，23.3%，32.6%；磷酸一铵处理土壤无机磷总量分别增加22.2，26.0，37.2 mg/kg，以Ca2-P、Ca8-P增加为主，其中土壤Ca2-P含量分别增加13.4%，18.5%，26.1%，Ca8-P含量分别增加17.2%，21.3%，15.8%。磷酸一铵处理土壤Ca10-P、O-P平均含量分别减少2.8%，14.5%，过磷酸钙处理土壤Ca10-P、O-P平均含量分别增加2.1%，10.9%。磷酸一铵对土壤Ca2-P、Ca8-P的提高程度高于过磷酸钙处理，且降低了无效态的Ca10-P、O-P的含量，故磷酸一铵提高土壤磷素有效性的能力高于过磷酸钙。

过磷酸钙和磷酸一铵处理土壤Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P含量均随施磷量的增加而增加。与过磷酸钙处理相比，2019年磷酸一铵处理在不同施磷水平(P1、P2、P3)下，土壤Ca2-P含量分别提高18.5%，9.4%，14.9%，土壤Ca8-P含量在P1、P3水平下分别提高4.0%，8.9%，在P2水平下降低4.1%；与磷酸一铵处理相比，过磷酸钙处理在不同施磷水平(P1、P2、P3)下，土壤Al-P含量分别提高21.1%，22.6%，19.9%，土壤Fe-P含量分别提高27.9%，36.4%，31.0%。磷酸一铵处理土壤无机磷增加以Ca2-P、Ca8-P为主，过磷酸钙处理以Al-P、Fe-P为主，且过磷酸钙对土壤Al-P、Fe-P的增加幅度高于磷酸一铵对Ca2-P、Ca8-P的增加幅度，所以与过磷酸钙相比，磷酸一铵更能提高土壤中有效性较高的无机磷含量。

2.5 不同磷肥对潮土无机磷组分分布的影响

对施用不同磷肥土壤各形态无机磷的相对含量变化进行分析(图1)，在3种施磷水平(过磷酸钙处理标记为SSP-1、SSP-2、SSP-3，磷酸一铵处理标记为MAP-1、MAP-2、MAP-3)下，2019年磷酸一铵处理土壤Ca2-P相对含量分别为1.4%，2.0%，2.1%，比过磷酸钙处理提高0.25，0.30，0.33百分点，土壤Ca8-P相对含量分别为28.7%，30.3%，33.1%，比过磷酸钙处理提高1.73，0.80，3.60百分点；而过磷酸钙处理土壤Al-P相对含量分别为6.6%，7.0%，7.2%，比磷酸一铵处理提高1.27，1.19，1.26百分点，土壤Fe-P相对含量分别为8.1%，9.0%，8.6%，比磷酸一铵处理提高2.12，2.87，2.49百分点。磷酸一铵处理增加Ca2-P、Ca8-P相对含量的效果优于过磷酸钙处理，而过磷酸钙处理增加土壤Al-P、Fe-P相对含量的效果强于磷酸一铵处理。与2017年相比，过磷酸钙处理土壤Ca10-P相对含量平均减少2.87百分点，O-P相对含量平均提高0.19百分点；磷酸一铵处理土壤Ca10-P、O-P相对含量分别平均减少2.47，2.07百分点，磷酸一铵处理降低O-P相对含量的效果优于过磷酸钙处理。过磷酸钙主要提高土壤中Al-P、Fe-P相对含量，而磷酸一铵可以提高有效性强的Ca2-P、Ca8-P相对含量，减少Ca10-P、O-P相对含量，从而减少磷在潮土中的固定和沉淀，所以磷酸一铵提高土壤磷有效性的能力强于过磷酸钙。

3 结论与讨论

与过磷酸钙处理相比，磷酸一铵能够提高潮土土壤作物产量及磷肥偏生产力。施用磷酸一铵与过磷酸钙均能提高土壤有效磷、无机磷含量，且施磷水平越高提高程度越大。磷酸一铵对土壤有效磷、Ca2-P、Ca8-P的提高程度均高于过磷酸钙处理，过磷酸钙对土壤Al-P、Fe-P的增加幅度高于磷酸一铵处理，磷酸一铵提高潮土磷素有效性的能力高于过磷酸钙。

在磷肥施用量相同的前提下，不同的磷肥种类对作物产量和磷肥有效性的影响存在差异，应从土壤类型、肥料的酸碱度和水溶性等因素综合考虑[27-29]。本试验结果表明，磷酸一铵在潮土的施用效果优于过磷酸钙，其原因可能包括：由于磷在土壤中的不易移动性和易固定性，肥料在土壤中的溶解度对其是否易被吸收显得尤为重要，磷酸一铵的溶解度高于过磷酸钙，故磷酸一铵施入土壤后，能够较快地溶解并被作物吸收，被土壤固定下来的量减少，其有效性高于过磷酸钙，最终磷酸一铵的磷肥利用率显著高于过磷酸钙；也有可能与土壤的酸碱度有关，苏同庆等[30]结果表明，土壤Olsen-P含量与pH值呈明显的负相关，此结果与本试验结论一致。

在潮土各形态无机磷组分中，以Ca2-P最容易被作物吸收利用，有效性最高，其次是Ca8-P；Al-P、Fe-P的有效性低于Ca2-P和Ca8-P，Ca10-P和O-P有效性最低。对本试验条件下，不同磷肥种类对土壤各形态无机磷的影响分析可知，与过磷酸钙处理相比，磷酸一铵处理能提高土壤Ca2-P、Ca8-P含量及相对含量，降低Ca10-P、O-P含量及相对含量，在作物带走土壤磷基础上，通过提高土壤有效性较高的无机磷含量，保持土壤中有效磷含量高于过磷酸钙处理，增加作物产量，此结果与金亮等[23]提出的MAP施用后，土壤各种形态无机磷以有效性较高的Ca2-P、Ca8-P的增幅较大的结论基本一致。

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Effects of Different Phosphate Fertilizers on Phosphorus Forms and Availability in Fuvo-aquic Soil

WANG Bohan，GUO Doudou，HUANG Shaomin，XU Qihao，ZHANG Keke

(Institute of Plant Nutrition and Resource Environment，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China)

Abstract： This study compared the effects of superphosphate and monoammonium phosphate as phosphate fertilizer sources on the availability of phosphorus in fluvo-aquic soil，and analyzed the reasons why phosphate fertilizer varieties changed the availability of phosphorus in soil.Using a micro-area experiment，two phosphate fertilizer varieties，superphosphate and monoammonium phosphate，were set on the fluvo-aquic soil，and the effects of three different phosphate fertilizer rates on wheat and corn yield，phosphate partial productivity，soil available phosphorus，and soil inorganic phosphorus were analyzed after three consecutive years.Results showed that under the three levels of phosphorus application(P1，P2，P3)，compared with the application of superphosphate，the average yield of wheat in monoammonium phosphate treatment increased by 24.9%，19.7%，22.0%，and the average partial productivity increased by 31.0，16.2，13.6 kg/kg，respectively；the average yield of corn increased by 29.6%，28.7%，32.2%，and the average partial productivity increased by 42.1，24.2，25.4 kg/kg，and the average content of soil available phosphorus increased by 9.6%，-3.4%，5.4%.The inorganic phosphorus of the soil treated with monoammonium phosphate increased mainly by Ca2-P and Ca8-P，Ca2-P increased by 13.4%，18.5%，26.1%，and Ca8-P increased by 17.2%，21.3%，and 15.8%.Compared with superphosphate treatment，the relative content of Ca2-P in soil treated with monoammonium phosphate increased by 0.25, 0.30, 0.33 percentage points,and the relative content of Ca8-P increased by 1.73, 0.80, 3.60 percentage points under the three phosphorus application levels.Superphosphate treatment was mainly based on the increase of Al-P and Fe-P，Al-P increased by 19.1%，23.7%，23.1%，and Fe-P increased by 24.9%，23.3%，32.6%.The relative content of Al-P in soil treated with superphosphate was increased by 1.27, 1.19, 1.26 percentage points，and the relative content of Fe-P was increased by 2.12, 2.87, 2.49 percentage points,compared with monoammonium phosphate treatment.Monoammonium phosphate and superphosphate had no significant effect on soil Ca10-P and O-P content，but monoammonium phosphate could reduce the relative content of Ca10-P and O-P by 2.47, 2.07 percentage points respectively.Compared with superphosphate treatment，monoammonium phosphate can increase the yield of wheat and corn，the partial productivity of phosphate fertilizer，and the soil available phosphorus content in fluvo-aquic soil.Monoammonium phosphate improves the availability of soil phosphorus by increasing the content and relative content of Ca2-P and Ca8-P，which are highly available in fluvo-aquic soil.

Key words： Fluvo-aquic soil；Phosphorus availability；Phosphate fertilizer varieties；Inorganic phosphorus；Superphosphate；Monoammonium phosphate

收稿日期：2021-09-22

基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFD0301103-3;2016YFD0200109-07)；河南省农业科学院自主创新项目(2021ZC31)

作者简介：王柏寒(1993-)，女，河南商丘人，研究实习员，硕士，主要从事土壤磷素研究。

通讯作者：郭斗斗(1983-)，女，河南三门峡人，副研究员，硕士，主要从事土壤养分演变规律研究。

中图分类号：S158.5

文献标识码：A

文章编号：1000-7091(2021)06-0171-07

doi：10.7668/hbnxb.20192447