长期弃耕降低红壤稻田土壤磷库

摘要

【目的】施用磷肥会显著提升土壤磷的活性,弃耕不仅导致土地资源浪费还会带来环境风险。探讨弃耕后稻田土壤全磷、各磷素组分的变化规律及趋势,为弃耕土壤管理提供理论依据。【方法】红壤稻田弃耕长期定位试验于2007—2014年在湖南桃源进行,弃耕前(1991—2006年)为双季稻定位试验,包括不施肥对照(CK)、施氮钾(NK)和氮磷钾(NPK)化肥3个处理。分析了弃耕前后(2006和2014年)土壤全磷、速效磷(Olsen-P)、微生物生物量磷(MBP)及各个磷组分(Hedley法)含量。【结果】弃耕8年后,土壤全磷较弃耕初期下降了19.3~160.8 mg/kg,Olsen-P下降了0.7~14.1 mg/kg,下降幅度分别为5.4%~23.4%和11.0%~45.4%,其中NPK处理的全磷和Olsen-P分别显著下降了23.4%和45.4%(PNaOH-P_(o)>NaOH-P_(i)>Sonic-P_(i)>NaHCO_(3)-P_(o)>HCl-P>Sonic-P_(o)>NaHCO_(3)-P_(i)>Resin-P。除Resin-P和Sonic-P_(o)外,NPK处理土壤的其它磷组分含量均显著高于CK和NK处理(P0.05)。从磷组分的活性来看,稳定态磷含量(Residual-P)弃耕后基本不变;活性磷(Resin-P、NaHCO_(3)-P_(i)和NaHCO_(3)-P_(o))、中活性磷(NaOH-P_(i)、NaOH-P_(o)、Sonic-P_(i)、Sonic-P_(o))和低活性磷(HCl-P)含量在弃耕后都呈下降趋势,下降幅度最大的是中活性磷,含量下降了10.0~100.8 mg/kg,贡献了磷下降总量的51.7%~78.6%;其次为活性磷,下降了2.8~29.1 mg/kg,贡献了磷下降总量的14.5%~18.1%。中活性磷含量的下降主要源于无机态磷(NaOH-P_(i)和Sonic-P_(i))的显著降低,而只有NPK处理的有机态磷(NaOH-P_(o)和Sonic-P_(o))下降达到显著水平(P<0.05)。MBP含量较为稳定,维持在15.1~16.7 mg/kg,CK和NK处理的土壤MBP是Olsen-P的3倍左右。弃耕后杂草固持磷量为21.3~48.3 kg/hm^(2),分别能解释CK、NK处理土壤磷库损失的40.6%和54.9%,但仅能解释NPK处理土壤磷库损失的14.9%。【结论】弃耕降低稻田土壤磷库,与低磷背景土壤相比,高磷背景土壤(NPK处理)对弃耕更为敏感,弃耕后土壤全磷、Olsen-P和各活性组分都有显著降低(P<0.05);中活性磷含量的降低对磷库损失的贡献率最高,达64.3%,而中活性磷的下降主要源于其无机态磷组分的降低。弃耕后杂草带走的磷素对磷库损失的解释度较低,微生物固定磷却不受弃耕的影响。因此,提高土壤有机质含量是维持弃耕土壤磷库稳定的有效途径。