２０１１年１０月 ０ｃｔ．２０１ｌ 热带农业科学 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＲＯＰＩＣＡＬ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥ 第３１卷第１０期 Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．１０ 套种不同牧草的果园土壤对磷的吸附与解吸特性① 郑域茹 ）② 李发林 ）③ 黄炎和 郑 涛 林晓兰 武 英 ） （１福建省热带作物科学研究所 福建漳，ｋｌ＇ｌ ３６３００１； ２福建农林大学资源与环境学院 福建福州３５０００２１ 摘要采用恒温培养法研究了蜜柚果园自然生草和套种不同牧草后土壤对磷的吸附和解析特性。结果表明： 果园土壤对磷的等温吸附、吸附量一解吸量曲线分别与常规的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程、二次函数方程吻合。几种牧草果 园土壤的最大吸附磷量依次为：圆叶决明＞百喜草＞自然生草ＣＫ、平托花生＞宽叶雀碑；供试的５种土壤中， 人工生草的果园土壤对磷的解吸率均小于自然生草。表明人工生草能改善果园土壤对磷的缓冲能力。 关键词分类号牧草；土壤；磷；吸附；解析 ￥６６：￥５３：Ｓｌ５８ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｏｒｃｈａｒｄｓ Ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｐａｓｔｕｒｅｓ ＺＨＥＮＧ Ｙｕｒｕ、 Ｌｌ Ｆａｌｉｎ ＨＵＡＮＧ Ｙａｎｈｅ ＺＨＥＮＧ Ｔａｏ、 ＬＩＮ Ｘｉａｏｌａｎ、 ＷＵ Ｙｉｎｇ ） （１ Ｆｕｊｉａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｃｒｏｐｓ，Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ ３６３００１； ２ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｆｕｊｉａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｆｕｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ ３５０００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌｓ ｉｎ Ｐｏｍｅｌｏ ｏｒｃｈａｒｄ ｗｈｉｃｈ ｉｎｔｅｒｐｌａｎｔｉｎｇ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒａｇｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ—ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｗｅｌｌ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ａｎｄ ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｏｒｃｈａｒｄ ｓｏｉｌｓ ｔｅｓｔｅｄ ｗｅｒｅ Ｃｈａｍａｅｃｒｉｓｔａ ｒｏｔｕｎｄｉｆｏｌｉａ＞ Ｐａｓｐａｌｕｍ ｎａｔａｔｕｍ＞Ｂｏ￣ｅｒｉａ ｌａｔｉｆｏｌｉａ＞Ｐａｓｐａｌｕｍ ｗｅｔｓｆｅｔｅｉｎｉ Ｈａｃｋｅ１．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｗｈｉｃｈ ｉｎｔｅｒｐｌａｎｔｉｎｇ ｏｆ Ｂｏ＝ｅｒｉａ ｌａｔｉｏｌｆｉａ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｓｏｉｌｓ．Ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎａｌｙ－ ｓｉｓ ｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｎ ｆｏｒａｇｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｎｔｈ ｗｉｈ ｔｈｅｔ ｓｅａｓｏｎｓ ｃｈａｎｇｅ ｏｖｅｒ ｊａｇｇｅｄ．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅｌｅａｓｅｄ ｗａｓ Ｂｏ￣ｅｆｉａ ｌａｔｉｆｏｌｉａ ｒｅｓｉｄｕｅ．Ｉｎ ｍｏｓｔ ｏｆ ｈｅ ｍｏｎｔｔｈ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｔｈｒｅｅ ｆｏｒａｇｅｓ ｒｅｓｉｄｕｅ ｗｅｒｅ ｗｉｔｈｉｎ ｍａｘｉ— ｍｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐａｓｔｕｒｅ；ｓｏｉｌ；ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ 磷是植物生长必需的营养元素．为了获得作物 能很好的吸收土壤中累积的磷肥转化为牧草体内的 物质．当草被枯死后．枯死物残体中丰富的磷便逐 步缓慢释放到土壤中，有效提高土壤有机质含量， 的高产．大量磷肥的施用远远超过作物的需求量。 导致土壤磷素的累积．从而引起地表水体富营养化 等环境问题。果园生草栽培作为现代耕作技术．已 被证实能有效促进果实生长、提高果实品质和防止 果园水土流失，而且在提高果园土壤肥力、改善果 园环境过程扮演着重要的角色［１－３］ 果园种植牧草 丰富土壤耕层的养分 土壤再通过吸附一解吸的过 程源源不断的向作物提供磷素．从而有效利用土壤 养分．实现周年物质循环利用．有效防治果园磷流 失 近年来有关生草对防止果园养分流失的报道日 ①基金项目：福建省生态学重点学科（Ｎｏ．０６０８５３７）；福建省水利厅２００７年度科技项目；２００９年省属公益类科研院所基 本科研专项项目（Ｎｏ．２００９Ｒ１００１０—２）。 收稿日期：２０１卜０９一Ｏ５；责任编辑／凌青根；编辑部Ｅ－ｍａｉ１：ｒｄｎｋ＠１６３．ｔｏｍ。 ②郑域茹，女，硕士，实习研究员。 ③通讯作者：李发林，男，副研究员。 ５１— ２０１１年１０月 热带农业科学 第３１卷第ｌ０期 益增多，但有关不同牧草对于防止果园磷流失的影 响，国内外研究较少。本文研究了瑁溪蜜柚自然生 草和人工生草后土壤对磷的吸附和解析特性．为解 释果园生草控制农业污染积累资料．并为探明套种 不同牧草的果园土壤对磷素的吸附和解析特征以及 指导果园合理施用磷肥提供参考 １材料与方法 １．１ 试验区概况 试验区地设于龙海水土保持站实验站珀溪蜜柚园 （２００２年春季定植．地处龙海市程溪镇下庄村）．位于龙海市 西部的低山丘陵区，地处东经１１７。３２ ４５ 、北纬 ２４。１９ ４０”。气候温和．属南亚热带海洋性季风湿 润气候，年平均气温２１℃，年平均日照２ ｌ１６ ｈ．有 效积温７６６６℃．无霜期３３０ｄ．年均降雨量１ ３７０ｒａｍ 左右。土壤属花岗岩母质发育的赤红壤．基本理化性 质：有机质含量９．３７ ｇ／ｋｇ、碱解氮４５．３４ｍｇ／ｋｇ、速 效磷２．４４ｍｇ／ｋｇ、速效钾６４．３８ｍｇ／ｋｇ、土壤的含水 量１５．７１％ １．２ 方法 １．２．１ 试验设计 ２００２年５月．试验区域全园清除杂草．翻土 （２０ ｃｍ）整平．全园按株行距３ ｍ×２ ｍ栽植瑁溪蜜 柚。按照随机区组设计．设置５个处理区，并在树 冠滴水线区域外．按１０ ｃｍ×１０ ｃｍ规格分别种植百 喜草、宽叶雀碑、平托花生和圆叶决明，每个处理 ３个重复．以自然生草作为对照。果园每年在春夏 两季按每公顷７５０ ｋｇ／次各施１次复合肥．牧草周 年不割，平时拔除其他杂草，其他管理同常规。 １．２．２ 土壤磷的测定 ２００８年９月．在果园各试验小区果树树冠滴 水线区域外．用土钻多点采集土壤（０－２０ ｃｍ），自然 风干后过０．５ｍｍ筛，备用。 土壤磷的等温吸附测定：称取土样２．５０ ｇ于 １００ ｍＬ塑料离心管中，分别准确加入含磷为０、 １０、２０、３０、４０、５０ ｍｇ／Ｌ的磷酸二氢钾溶液（以ｐＨ ７．０的０．Ｏ１ ｍｏ１／Ｌ ＫＣ１为解质）５０ ｍＬ。每管加氯仿３滴． 以防微生物活动．密封后于２５℃下震荡３０ ｍｉｎ， 置于２５℃保温箱培育平衡６ ｄ，每天早、晚各震荡 ３０ ｍｉｎ。离心后测定清液中的磷。 ５２一 土壤磷的等温解吸测定：用饱和的ＮａＣ１溶液 洗涤已做过等温吸附试验后的土样２次 然后加入 ５０ ｍＬ ｐＨ ７．０的０．Ｏ１ ｍｏｌ／Ｌ ＫＣ１溶液．２５℃震荡半 小时，继续培养６ ｄ．振荡方法同上，离心后测定 清夜中的磷：清夜中磷的’？贝０定均采用过磷酸钾氧化 一钼蓝比色法Ｅ ２结果与分析 ２．１ 不同牧草果园土壤磷素等温吸附特征 根据５种果园土壤对磷的吸附资料绘制的等温 吸附曲线见图１。 ｂｏ ｂＤ ＼ 皿瞄｛ 莲 搭 平衡液磷浓度／（ｍｇ・Ｌ。） 图１ 不同牧草果园土壤磷的等温吸附曲线 从图中可以看出，随着磷浓度的提高．土壤对 磷的吸附量也逐渐增加．但不同土壤又有一定的差 异。在磷浓度较低的时候，差异并不明显．但随着 磷浓度的提高．各处理的差异也逐渐增大 当磷浓 度为３０ ｍｇ／Ｌ时。宽叶雀稗、平托花生和自然生草 ＣＫ处理的等温吸附线斜率明显变小．吸附量增加变 慢：而百喜草和圆叶决明处理的吸附线还是保持较 大的斜率．吸附线均接近直线。Ｓｙｅｒｓ等同曾将等温 吸附线分为３个吸附能级区域，第１、Ｉ１个区域南 很陡的曲线组成．统称为化学吸附．主要靠共价键 吸附，吸附量较强；第１Ｉ１个区域是平缓的曲线，其吸 附能低于共价键．称为物理吸附。本试验中百喜草 和圆叶决明处理的在试验的浓度范围均无明显拐点 出现．保持一条直线．说明它们吸附磷能力较强。 据有关研究表明．Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程是磷在吸附 研究中应用最广的等温吸附方程．它能从数量上描 述土壤对磷的吸附特性．其方程式为ｃ／ｏ＝ ｃ／ｑ ＋１／ＫＯ ［ 。表１显示各土壤样品的磷素吸附 状况均符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程 郑域茹等 套种不同牧草的果园土壤对磷的吸附与解吸特性 表１ 不同牧草果园土壤对磷的吸附特性 方程式中ｐ 为土壤对磷的最大吸附量，是一 种容量因子．反应土壤磷库的大小．只有磷库充满 到一定程度．土壤才能向作物提供磷素。本试验中 圆叶决明＞百喜草＞ＣＫ、平托花生＞宽叶雀碑．套 理从９．９３％提高到ｌ７．２６％．宽叶雀稗从１１．９８％提 高到１９，０５％．圆叶决明从９．６０％提高到１６．０３％。 而自然生草ＣＫ的土壤则随着平衡液浓度的提高， 解吸率明显提高．由１７．２％提高到５５．７％：而且自 然生草土壤的解吸率不管在哪个浓度下与人工生草 相比．解析率都是最高的。 吸附量一解吸量曲线能很好的体现土壤对磷的 缓冲能力大小．多年来不同研究者对吸附量一解吸 种圆叶决明的土壤磷吸附量最大．每公斤土壤要吸 附９０９．０９ ｍｇ的磷才能达到饱和．自然生草ＣＫ的 土壤只需吸附７１４．２９ ｍｇ的磷即达饱和．而套种宽 叶雀稗的磷吸附量最小，仅为６２５．Ｏ０ ｍｇ／ｋｇ。方程 式中Ｋ是吸附常数．是反映土壤对磷素吸附能力 强弱的重要指标 度． 的大小反映吸附反映的自发程 ＼ 越大，反应的自发程度越强，生成物越稳 褂 定．对磷的吸附能级越强，供磷能力越弱。本试验 中套种圆叶决明的土壤的Ｋ值最大，说明其对磷 的吸附能级较强．而ＣＫ的 值则最小．表明其供 磷能力最强 土壤最大缓冲容量（ＭＢＣ）是由Ｈｏｌ— ｆｏｒｄ和Ｍａｔｔｉｎｇｌｙ提出的一个概念［７］．它能很好的 平衡液磷浓度／（ｍｇ・Ｌ ） 图２不同牧草果园土壤磷的解吸率曲线 反映土壤吸磷和供磷特性，ＭＢＣ＝Ｑ ・Ｋｔｓ）。ＭＢＣ 值大的土壤（如套种圆叶决明的土壤）．磷肥用量也必须 量采用的拟合方程存在差异 有些研究者采用一次 线性函数［１０］．有的采用Ｓ型曲线［１１］，还有的采用指 大，土壤才有能力向作物提供磷素，其供磷持续的时 间较长：ＭＢＣ值小的土壤（如ｃＫ和宽叶雀碑的土壤）。供 磷能力则较高．持续的时间较短。 ２．２不同牧草土壤磷素等温解吸特征 土壤磷的解吸是吸附过程的逆反应．不仅关系 到被吸附磷的再利用。也涉及到环境问题．是一个 比吸附更为重要的过程［ｇ］ 以平衡液浓度和解吸率 作图得到的解吸率曲线见图２．所有土壤的解吸率 曲线的趋势是一致的．即解吸率随平衡液浓度的提 数方程 ］．而高秀美等口。 采用二次函数方程且拟合 函数的相关系数在０．９７７ ０～０．９９８ ５ 本试验也采 用二次方程拟合吸附量与解吸量．相关系数在 ０．９６４￣０．９９４（图３） 从图３可看出．随着吸附量的增加。人工生草 的４种土壤的解吸量缓慢增加．而自然生草土壤解 吸量呈加速上升趋势 而且在相同吸附量的条件 下．自然生草土壤的磷解吸量始终都高于人工生草 的土壤．反映出了自然生草土壤的供磷量最大。对 高都有不同程度的提高．这可能是平衡液浓度较低 时，土壤胶体的磷吸附位点充足．多数磷都被高健 能结合．解吸较困难，随着浓度的提高。吸附结合 能降低．磷较容易解吸 从图２中可看出．人工生草的４种土壤在试验 磷的缓冲能力较弱．这与ＭＢＣ值的讨论结果一致。 ３小结与讨论 本试验中５种瑁溪蜜柚果园土壤对磷的等温吸 附特征与常规的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程有很好的相关性． 一浓度内．解吸率均保持非常缓慢的提高．百喜草处 ５３— ２０１１年１０月 热带农业科学 第３１卷第１０期 辛 ｂｏ ｂｏ ＼ 皿圈１ 醛 磷吸附量／（ｍｇ・ｋｇ ） 图３不同牧草果园土壤磷的吸附一解吸曲线 根据该方程可计算出代表各种土壤吸附磷及供磷的 数量与强度指标，指导磷肥的合理使用。供试土壤 中，套种圆叶决明的最大吸附量Ｑ～吸附常数Ｋ 和最大缓冲容量ＭＢＣ都最大．而套种宽叶雀稗的 果园土壤的指标都最小．甚至都小于自然生长日本 草的ＣＫ对照 说明在本试验的果园中．人工生草 与自然生草的果园土壤对磷的吸附能力相差较大． 但是人工生草土壤对磷的吸附能力是增强还是减弱 还因草种而异．因此对不同生草果园应制定不同的 施肥方案．例如套种圆叶决明的果园土壤对磷的吸 附能力强，吸附量大．对磷的缓冲能力强，供磷能 力弱．供磷时间长．对该土壤可适当增加磷肥施 用．反之．对于宽叶雀稗的果园土壤应减少单次施 用量．避免磷肥流失 但是有关果园种植不同牧草 后如何改变土壤的吸附特性有待深入研究 土壤对磷的解吸特征直接影响磷在土壤中有效 性．反应出土壤对磷的缓冲能力．能有效帮助指导 农田磷肥的施用．在保证作物对磷肥需求量的同时 减少不合理施肥对环境造成的负效应［１ 试验中土 壤对磷的解吸量和解吸率都随吸附量的增加而增 大 除自然生草ＣＫ外．其他４种土壤对磷的解吸 率均较低．为９．２９％～１９．０５％。自然生草果园土 壤对磷的解析率达到５５％．而且在相同吸附量．自 然生草土壤对磷的解吸量也远远高于人工生草土 壤．说明该地区自然生草果园土壤对磷的缓冲能力 较弱．而经人工种植牧草均明显的提高土壤对磷的 缓冲能力．因此在果园管理过程中，对于未人工生 草的果园应合理施肥．减少磷肥的流失和淋失，而 一５４一 对于人工生草后解吸率较低的土壤应采取合理措施． 如增施有机肥以促进土壤磷的活化．以满足作物生 长的需要ｎ。 。本研究中，人工生草能很好的改善土 壤对磷的缓冲能力．其机理尚需要进一步研究。 参考文献 ［１］郑洁．王义详．翁伯奇．合理套种牧草对山地果园生 物环境和土壤肥力的影响．福建农业学报．２００５．２０ （Ｓ１）：１３４—１３８． ［２］徐雄．．生草和生物覆盖对果园土壤肥力的影 响．四川Ｉ农业大学学报．２００４，２２（１）：８８—９１． ［３］张树生．套种牧草对改良园地土壤的作用．浙江万里学 院学报．２０００，１３（３）：１８—２０． ［４］鲁如坤．土壤农业化学分析方法．中国农业科技出版 社．２０００．１３５． ［５］Ｓｙｅｒｓ Ｊ Ｋ．Ｉｓｋａｎｄｅｒ Ｉ ｋ．Ｓｏｉ １ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｔｈｅｍ— ｉ ｓｔｒｙ ｍｏｄｅｌ ｉｎｇ Ｗａｓｔｗｅｔｅｒ Ｒｅｓｅｒｖａｔ ｉｏｎ［Ｊ］．（Ｅ．ａｎｄ Ｆ．Ｎ Ｓｐｏｎ Ｌｔｄ），Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８１：５７卜５９９． ［６］Ｑ１ｓｅｎ Ｓ Ｒ． Ｗａｔａｎａｂｅ Ｆ Ｓ．Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ａ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｓｏｌ１Ｓ ａｓ ｍｅａ— ｓｕｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｉｓｏｔｈｅｒｍ．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉ．Ａｍ． Ｐｒｏ．１９５７，２１：１４４～１４９． ［７］Ｈｏｌｆｏｒｄ Ｒ Ｄ．Ｍａｔｔｉｎｇｌｙ Ｇ Ｅ Ｇ．Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｐ— ｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｌａｎｔ ａｖａｉｌａｂｉ１ｉｔｙ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ．Ｐｌａｎｔ Ｓｏｉ】．１９７６，４４：３７７—３８９． ［８］Ｈｏｌｆｏｒｄ Ｒ．Ｄ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ａｄｓｏｒｂｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎ ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ ｓｏｉｌ．Ｓｏｌｌ Ｓｃｉ． １９７５，２６：４０７—４１７． ［９］郭晓东．张雪琴。杨玲．甘肃省主要农业区土壤对磷 的吸附与解吸特性．西北农业学报．１９９７，６（２）：７－１２． ［１Ｏ］夏瑶．娄运生．几种水稻土对磷的吸附与解吸特性 研究．中国农业科学．２００２，３５（１１）：１ 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