聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响

战威名，诸葛玉平，厍 元，于丽萍，娄燕宏，王 会，潘 红，杨忠臣，杨全刚

聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响

战威名1,2，诸葛玉平1,2，厍 元1,2，于丽萍3，娄燕宏1,2，王 会1,2，潘 红1,2，杨忠臣1,2，杨全刚1,2※

（1. 山东农业大学资源与环境学院，泰安 271018；
2. 土肥高效利用国家工程研究中心，泰安 271018；
3. 昌邑市农业农村发展服务中心，潍坊 261300）

为研究聚磷酸铵与生物炭、秸秆配施对滨海盐化潮土有效磷和无机磷形态转化特征的影响。利用室内培养试验，设置不施用聚磷酸铵（CK）、单施聚磷酸铵（OA）、聚磷酸铵配施生物炭（AB）、聚磷酸铵配施秸秆（AS）、聚磷酸铵配施生物炭及秸秆（ABS）5个处理。采用Tiessen修正后的Hedley磷素分级法研究了滨海盐化潮土中无机磷形态随时间的变化规律。结果表明：1）与CK相比，添加聚磷酸铵的处理有效磷含量显著提高了2.46～4.02倍（<0.05）。培养末期，ABS处理有效磷含量较AB、AS分别显著提高了15.01%和19.20%（<0.05）。2）随培养时间的延长，不同处理间树脂交换磷（Resin-P）含量变化趋势不同，OA和AB处理呈增加趋势，AS和ABS处理呈下降趋势，培养末期AS和ABS处理Resin-P含量较OA处理分别显著降低了39.98%和31.06%；
碳酸氢钠浸提态磷（NaHCO3-P）含量随时间先增加后降低，在培养第28天达到最大值，且ABS处理最高；
氢氧化钠浸提态磷（NaOH-P）和稀盐酸浸提态磷（D. HCl-P）含量随培养时间延长总体呈增加趋势，培养末期，ABS处理NaOH-P含量较OA显著提高了54.07%（<0.05）；
浓盐酸浸提态磷（C. HCl-P）和残渣态磷（Residue-P）含量整体呈下降趋势，AB和ABS处理Residue-P含量在培养末期较OA显著增加了34.01%和26.12%（<0.05）。3）滨海盐化潮土中磷素主要以HCl-P和Residue-P形式存在，约占88.60%～92.20%。相关分析表明，不同磷形态与土壤有效磷相关系数大小依次为D. HCl-P、Resin-P、NaOH-P、NaHCO3-P、Residue-P、C. HCl-P。综上，培养期内，单施聚磷酸铵或配施生物炭、秸秆能够增加NaOH-P和D. HCl-P含量，降低C. HCl-P和Residue-P含量。聚磷酸铵配施生物炭和秸秆（ABS）提高滨海盐化潮土磷素有效性的效果最好，Resin-P和D. HCl-P对有效磷贡献最大。研究结果对滨海盐化潮土磷素有效性提升和无机磷素形态转化研究具有重要意义。

土壤；
磷素；
配施；
聚磷酸铵；
无机磷形态

黄河三角洲是黄淮海平原土壤资源开发利用的重要后备基地，但有接近90%的土壤属于滨海盐化潮土，这严重制约着黄河三角洲地区的农业生产和社会经济发展[1-2]。滨海盐化潮土中较高的盐分含量使土壤多种酶和微生物活性降低，阻碍磷素的转化，导致磷素有效性降低[3-4]。磷是植物生长发育必不可少的养分元素，土壤中磷形态直接影响土壤磷素盈缺状况和农作物生产水平[5]。因此，明确土壤磷组分状况、提高滨海盐化潮土磷素养分有效性对黄河三角洲后备土地资源的可持续发展具有重要意义。

研究表明，生物炭、秸秆与磷肥配施能够改良土壤性质，促进难吸收有效性低的磷素形态向易吸收有效性高的磷素形态转化。Mahmoud等[6]对碱性土壤上磷肥与生物炭配合施用的研究发现，随磷肥施用量的增加盐酸浸提态磷（HCl-P）含量逐渐降低，但其他磷素形态含量逐渐增加王建伟[7]等对施用生物炭和磷酸二氢钠的土壤进行磷素Hedley分级后发现，施用生物炭有利于残渣态磷（Residue-P）向易被植物吸收的磷素形态转化。Cao等[8]在碱性沙壤土上连续4 a的定位试验结果表明，秸秆还田和过磷酸钙配施增加了中等活性态磷比例，降低稳定态磷比例，提高了土壤磷素供应能力，秸秆与过磷酸钙配施也能够提高设施蔬菜土壤的树脂交换磷（Resin-P）和盐酸浸提态磷（HCl-P）占比提高磷的有效性和磷肥的利用率[9]。

传统磷肥中的磷主要以正磷酸盐的形式存在，施用后大部分被土壤固定，移动性差，利用率低[10-12]。近年来，聚磷酸铵作为一种含有氮磷养分的新型化学肥料备受关注，而聚磷酸盐较正磷酸盐土壤中有更好的移动性，更易到达植物根系表面，提高磷肥利用率[13]。研究表明聚磷酸铵能够提高石灰性土壤、酸性棕壤和黑土等多种土壤上有效磷的含量和土壤磷库中活性磷的占比来增加植物对磷肥的利用[14-16]。

磷素分级对研究土壤磷素形态、土壤磷素供应状况及评估磷流失风险具有重要作用[17]。目前广泛采用Tiessen修正后的Hedley磷素分级方法[18]，该方法将土壤磷素分为6个大类：树脂交换磷（Resin-P）、NaHCO3提取态磷（NaHCO3-P）、NaOH提取态磷（NaOH-P）、1 mol/L HCl提取态磷（D. HCl-P）、浓盐酸提取态磷（C. HCl-P）及残渣态磷（Residue-P）。前人更多利用Hedley磷素分级方法研究生物炭、秸秆等改良材料与传统磷肥配施对土壤磷有效性和磷形态的影响，而有关聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土无机磷形态转化的报道较少。本研究以黄河三角洲滨海盐化潮土为研究对象，通过室内培养试验，研究聚磷酸铵配施生物炭、秸秆对滨海盐化潮土有效磷及不同形态磷素的影响，以期为提高滨海盐化潮土磷肥利用率和磷素形态转化的研究提供参考。

1.1 供试土壤与材料

1.1.1 供试土壤

供试土壤于2021年11月取自山东省滨州市无棣县“渤海粮仓”工程项目示范区（117°55′～117°57′E, 37°55′～37°56′N），土壤类型为滨海盐化潮土，在中国土壤系统分类中为弱盐淡色潮湿雏形土。土壤基本理化性质为容重1.30 g/cm3，含盐量2.00 g/kg，pH值8.50，有机质15.19 g/kg，全氮1.07 g/kg，有效磷11.20 mg/kg，速效钾158.21 mg/kg。

1.1.2 供试材料

聚磷酸铵（APP）为水溶性低聚磷酸铵（N-P2O5-K：17-57-0），pH值7.20；
供试生物炭为小麦秸秆在无氧条件下450 ℃碳化1 h，pH值9.24，全碳539.23 g/kg，全氮11.56 g/kg，全磷0.91 g/kg，全钾34.04 g/kg，有效磷397.20 mg/kg，过0.15 mm筛备用；
供试秸秆为玉米秸秆，pH值7.56，全碳465.82 g/k，全氮13.38 g/kg，全磷1.22 g/kg，全钾15.48 g/kg，有效磷410.40 mg/kg，粉碎后过0.42 mm筛备用。

1.2 试验方案

试验于2022年1月在山东农业大学土壤生态实验室进行。试验共设置不添加聚磷酸铵（CK）、单施聚磷酸铵（OA）、聚磷酸铵+生物炭（AB）、聚磷酸铵+秸秆（AS）、聚磷酸铵+1/2生物炭+1/2秸秆（ABS）5个处理。试验开始前，将风干土壤过2 mm筛，混匀装入广口玻璃培养瓶，每瓶装200 g风干土，调节土壤水分为田间持水量60%，用厚度为127m的薄膜封口后打8个直径约为1 mm孔，将培养瓶置于25 ℃恒温避光培养箱中进行预培养7 d，采用称重法测定土壤含水率，定期补水。预培养结束后，参考山东滨州市年平均施肥量（N 230.00 kg/hm2、P2O5220.00 kg/hm2、K2O 36.60 kg/hm2）及各物料有效磷含量[19]，各试验处理添加N 88.46 mg/kg（尿素N 质量分数46%）、K 11.54 mg/kg（硫酸钾K2O质量分数52%），CK不添加磷，其余处理磷添加量为63.84 mg/kg（聚磷酸铵P2O5质量分数57%），生物炭、秸秆添加量均为10 g/kg。将肥料、改良物料与土壤充分混匀，按照预培养方法进行培养，分别在培养0、14、28、56、84 d进行破坏性取样（每次取3个重复）用于试验分析。

1.3 测定指标与方法

pH值采用电位法测定（水土比2.5∶1，25 ℃）；
有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定；
土壤全磷采用HClO4-H2SO4消煮—钼锑抗比色法测定；
田间持水量采用环刀法测定；
土壤磷素分级采用Tiessen修正后的Hedley磷素分级法进行[18]，其基本步骤如下：称取1.000 0 g风干土（过0.15 mm筛）于50 mL离心管中，依次用加入717氯型阴离子树脂的去离子水、0.5 mol/L NaHCO3溶液、0.1 mol/L NaOH、1.0 mol/L HCl连续浸提，每种浸提剂加入后连续震荡16 h（25 ℃，180 r/min），取出后离心10 min（0 ℃，25 000 g），所得上清液采用钼锑抗比色法测定Resin-P、NaHCO3-P、NaOH-P和D. HCl-P共4种无机磷含量，再向样品中加入浓盐酸后80 ℃水浴10 min，离心后取浸提液测定C. HCl-P，将连续浸提后的土壤用H2SO4-H2O2消化后测定残渣态磷（Residue-P）。

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2018和SPSS 26统计分析软件进行数据整理和方差分析，使用Origin 2022软件做图，邓肯比较法进行方差分析。

2.1 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土pH值的影响

图1表明，在培养时期内，所有处理pH值随时间的增加整体呈下降趋势，且均低于CK。OA处理在培养末期（第84天）较第0天分别显著降低了0.30（<0.05）；
AB、AS处理pH值，都在第56天降到最低，较第0天显著降低了0.30和0.36（<0.05），但与培养末期（第84天）差异不显著；
ABS处理pH值先迅速下降后保持稳定，在第14天pH值降到最低。

注：CK：空白；
OA：单施聚磷酸铵；
AB：聚磷酸铵配施生物炭；
AS：聚磷酸铵配施秸秆；
ABS：聚磷酸铵配施生物炭及秸秆。下同。

在培养末期（第84天），添加了聚磷酸铵及配施不同物料处理的pH值较CK均显著下降（<0.05），降低了0.20～0.40。与OA处理相比，AS处理pH值降低了0.16，pH值大小依次为：CK＞AB > OA＞ABS > AS（图1）。

2.2 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土有效磷含量的影响

在培养时期内，CK、AS处理有效磷含量无显著变化；
OA、AB和ABS处理有效磷含量呈现先下降后上升的趋势，第14天最低，培养末期（第84天）OA、AB和ABS处理有效磷含量较第0天分别显著增加21.36%、21.98%和15.12%（<0.05）。

从表1可以看出，与CK相比，添加了聚磷酸铵及配施不同物料处理的有效磷含量显著高于CK（<0.05），提高了2.46～4.02倍。培养56 d后，与OA相比，AB、AS、ABS处理有效磷含量无显著差异，而培养末期，ABS处理有效磷含量较AB、AS分别显著提高了15.01%和19.20%（<0.05）。

表1 不同处理土壤有效磷含量

注：不同大写字母表示同一处理不同培养时间差异显著（<0.05），不同小写字母表示相同培养时间不同处理之间的差异显著（<0.05）。

Note: Different uppercase letters indicate that the difference between the same treatment and different incubation time is significant (<0.05), and different lowercase letters indicate that the difference between the same treatment and different incubation time is significant (<0.05).

2.3 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土各无机磷形态的影响

2.3.1 对树脂交换磷的影响

如图2所示，在培养期内OA、AB处理Resin-P含量随培养时间呈上升趋势，在培养末期（第84天）达到最大值；
AS和ABS处理Resin-P含量呈先下降后上升再下降的波动变化，在第14天Resin-P含量降到最低，但仍较CK显著提高了1.26和1.55倍（<0.05）。

在培养末期（第84天），与OA相比，AS和ABS处理Resin-P含量显著降低了39.98%和31.06%（<0.05），Resin-P含量从大到小依次为：OA>AB>ABS>AS>CK。

2.3.2 对碳酸氢钠浸提态磷的影响

由图3可知，在培养期内NaHCO3-P的含量呈先升高后下降的趋势，在培养第28天时达到最大值，OA、AB、AS和ABS分别较第0天显著增加25.90%、30.04%、24.95%和22.71%，其中ABS处理的NaHCO3-P含量最高。

图2 不同处理树脂交换磷含量随时间变化

图3 不同处理碳酸氢钠浸提态磷含量随时间变化

在培养末期（第84天），与OA相比，AB和AS处理NaHCO3-P含量分别降低2.01%和4.64%；
ABS处理中NaHCO3-P含量增加了10.32%，均无显著变化。

2.3.3 对氢氧化钠浸提态磷的影响

如图4所示，在培养时期内，AB、AS和ABS处理NaOH-P含量随培养时间呈上升趋势，在培养末期（第84天）达到最大值，AB和ABS处理较第0天显著增加61.95%和86.23%（<0.05），OA与AS处理较第0天差异不显著。

图4 不同处理氢氧化钠浸提态磷含量随时间变化

在培养末期（第84天），与OA相比，AB和ABS处理NaOH-P含量显著增加了37.29%和54.07%（<0.05），NaOH-P含量从大到小依次为：ABS>AB>AS> OA>CK。

2.3.4 对稀盐酸浸提态磷影响

在培养时期内，CK、OA和AB处理D. HCl-P含量随培养时间呈上升趋势，在培养末期（第84天）达到最大值，分别较第0天显著增加31.28%、37.01%和21.72%；
AS和ABS处理D. HCl-P含量现先下降后上升，在第14天降到最低，但仍较CK提高了14.46%和18.86%，差异不显著（图5）。

图5 不同处理1 mol·L-1盐酸浸提态磷含量随时间变化

在培养末期（第84天），与OA相比，AB、AS和ABS处理D. HCl-P含量无显著差异。

2.3.5 对浓盐酸浸提态磷的影响

由图6可知，在培养时期内，所有处理C. HCl-P含量呈现先上升后下降再上升的趋势，在第14天达到最大值，其中ABS处理C. HCl-P含量最高，较CK显著提高了35.74%（<0.05），在第56天时下降到最小值，其中AS处理C. HCl-P含量最低。

图6 不同处理浓盐酸浸提态磷含量随时间变化

在培养末期（第84天），与OA相比，ABS处理C. HCl-P含量增加了6.07%，差异不显著；
AB、AS处理C. HCl-P含量降低了5.12%和7.02%，差异不显著。

2.3.6 对残渣态磷的影响

在培养时期内，各处理Residue-P含量均显著高于CK（<0.05），所有处理在14 d内呈升高趋势，随后在第28天降至最低值，此时Residue-P含量大小依次为AB>OA>ABS>AS>CK，但仍较CK提高了94.56%、86.01%、76.78%和58.28%（图7）。

图7 不同处理残渣态磷含量随时间变化

在培养第84天，与OA相比，AB和ABS处理Residue-P含量显著增加了34.01%和26.12%（<0.05）；
AS处理Residue-P含量增加了3.39%，差异不显著。

2.4 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土无机磷形态分配比例的影响

分析图8可知，滨海盐化潮土中磷素主要以HCl-P和Residue-P形式存在，约占88.60%～92.20%，而Resin-P、NaHCO3-P和NaOH-P仅占7.80%～11.40%。在培养末期（第84天），与CK相比，施用聚磷酸铵后Resin-P占比显著增加50.72%～70.22%（<0.05），C. HCl-P占比下降了9.25%～29.44%。与OA相比，AB、AS和ABS处理Resin-P分别显著下降26.37%、39.58%和38.93%（<0.05），NaHCO3-P、D. HCl-P和C. HCl-P占比无显著差异，其中AB和ABS处理Residue-P占比较OA显著提高23.82%和22.42%（<0.05）。

图8 不同处理下滨海盐化潮土磷形态分配特征

Fig 8 Distribution characteristics of phosphorus forms in coastal saline soil under different treatments

2.5 pH值、有效磷及无机磷形态间相关性分析

表2为培养期内pH值、有效磷及无机磷各形态间的相关关系，可以看出土壤pH值与土壤有效磷、Resin-P、NaHCO3-P、NaOH-P、D. HCl-P、Residue-P呈极显著负相关（<0.01）；
土壤有效磷含量与各种磷形态都显著正相关，各形态磷与土壤有效磷的相关系数大小为D. HCl-P>Resin-P>NaOH-P>NaHCO3-P>Residue-P> C. HCl-P，其中有效磷与D. HCl-P相关性最大，相关系数为0.790；
除C. HCl-P外，其他无机磷形态之间均为极显著正相关，其中D. HCl-P与Resin-P和NaOH-P相关系数分别为0.641和0.590。

表2 pH值、有效磷及磷组分间相关关系

注：**代表在0.01水平上显著相关；
*代表在0.05水平上显著相关。

Note: ** represents a significant correlation at 0.01 level. * representatives have significant correlation at 0.05 level.

3.1 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土有效磷含量的影响

生物炭与秸秆作为改良物料与磷肥配施后对土壤有效磷的影响不尽相同。Cui等[20]认为稻草生物炭配施磷酸二氢钾能够提高中土壤中磷的有效性；
而在苏打盐碱土和褐土上将生物炭与磷酸二氢钾配施后，由于生物炭对磷肥的吸附/沉淀作用降低了土壤磷素有效性[21-22]。Xie等[23]通过小麦秸秆还田试验得出秸秆还田能够有效增加土壤有效磷含量；
而Damon等[24]认为，含磷量较低的秸秆还田后会刺激微生物从土壤溶液中吸收磷。本研究中添加聚磷酸铵的处理均能显著提高滨海盐化潮土的有效磷含量，且在整个培养期间聚磷酸铵配施生物炭及秸秆的处理（ABS）有效磷含量始终高于其他处理，可能的原因在于聚磷酸铵能够在土壤中缓慢水解转化成正磷酸盐，同时聚磷酸离子能够络合土壤中Ca2+、Al3+、Fe3+等离子，形成稳定可溶性物质，降低了因形成磷酸钙、磷酸铝和磷酸铁沉淀对磷酸离子的固定，而多聚磷酸盐与磷酸铵根竞争吸附络合位点，降低土壤对正磷酸盐的吸附，使得土壤有效磷含量增加[25-26]，且生物炭和秸秆共同施用更有利于改善土壤的结构、增加土壤养分和提高微生物活性，研究证明生物炭与秸秆配施可提高盐化潮土的阳离子交换量、总孔隙度、有机质和养分含量，增加耐盐细菌丰度，降低土壤pH值、电导率、碱化度和容重[27]。已有研究表明，土壤pH值为中性或碱性时，聚磷酸盐水解速率较慢，三聚磷酸盐在壤土中水解需要8 d，焦磷酸盐在培养16 d后仅有10%水解。本研究发现，各处理在培养28 d内有效磷含量无显著变化（<0.05），可能由于聚磷酸铵主要由焦磷酸盐和多聚磷酸盐组成，土壤pH值越高，聚磷酸盐水解越慢[28-30]。

3.2 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土无机磷形态变化的影响

土壤磷组分是衡量土壤供磷潜力和供磷活力的重要指标，反应土壤磷素的可利用潜力[31]。土壤无机磷可分为活性态磷（Resin-P、NaHCO3-P）、中等活性态磷（NaOH-P）和稳定态磷（HCl-P、Residue-P）。Resin-P是与土壤溶液处于平衡状态的土壤固相无机磷，占土壤活性磷的绝大部分。本研究表明，单独施用聚酸铵的处理（OA）和聚磷酸铵配施生物炭的处理（AB）Resin-P含量随培养时间的增加而逐渐升高，但配施生物炭后Resin-P含量低于单独施用聚磷酸铵的处理，这可能是由于聚磷酸铵的水解增加了土壤交换态磷含量，而生物炭丰富的孔隙结构吸附了部分交换态磷导致的[32]；
添加秸秆的处理（AS、ABS）Resin-P含量呈先降低后升高再降低的趋势，这可能是因为在秸秆腐解过程中，土壤微生物利用秸秆中的碳源物质大量繁殖，从土壤和土壤溶液中吸收可交换态无机磷从而对Resin-P含量产生影响[33]。NaHCO3-P主要为吸附在土壤表面的活性磷和微生物量磷。本研究中NaHCO3-P含量随培养时间先升高后降低，可能是由于聚磷酸铵的水解后一部分被植物吸收利用，剩余的磷很快会被土壤固定，而本试验为培养试验未种植植物，NaHCO3-P达到一定值时未被植物吸收而向中等活性态磷或稳定态磷转化。NaOH-P主要为与土壤中铁、铝化合物结合的无机磷，通过特殊转化可供植物吸收利用。D. HCl-P是与钙结合的原生矿物态磷，可通过解吸、风化等作用间接被植物利用。本研发现各处理NaOH-P与D. HCl-P含量随时间增加而增加，且有生物炭添加的处理NaOH-P含量高于单独施用聚磷酸铵的处理，这可能由于生物炭和秸秆对土壤pH值起到调节作用，正磷酸离子被土壤中含铁、铝和钙的固相或胶体吸附，与正磷酸离子发生沉淀反应形成溶解度较低的磷酸盐，这与前人[22]研究结果相似。此外有研究表明，直接从作物残体释放到土壤中的磷会在土壤中发生吸附和沉淀反应，这也说明添加秸秆会增加土壤中NaOH-P与D. HCl-P含量[34]。C. HCl-P与Residue-P为不能被植物吸收利用的稳定态磷，在培养期间含量不断降低，通过磷组分间的相关关系可以看出Residue-P与活性态磷呈极显著正相关（<0.01），说明残渣态磷能够向活性态磷转化，以提高土壤潜在供磷能力[35]。

3.3 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土无机磷形态及比例的影响

无机磷组分在土壤全磷中占比高达75%～85%，其有效性也不尽相同，进而导致土壤在供磷能力水平上的差异。已有研究表明施用磷肥使黑土中Resin-P、NaHCO3-P和NaOH-P占比增加，而D. HCl-P、C. HCl-P和Residue-P占比降低[36]，这与本试验研究结果相似，这表明施用磷肥可提高土壤活性态磷在全磷中的占比。唐梦天[37]的试验数据表明，在酸性土壤上施用生物炭和磷肥能够提高NaOH-P、HCl-P、Residue-P比例。本研究发现施用生物炭和秸秆后Resin-P占比低于单独施用聚磷酸铵，而NaOH-P和Residue-P占比增加，这可能是由于生物炭和秸秆与聚磷酸铵的交互作用降低了中等活性态磷和稳定态磷向活性态磷转化速度，增强其持续供磷能力。

土壤中各种无机磷组分处于动态平衡过程中，其分布状况和相互转化方向能够引起土壤中有效磷含量的波动，且有效磷与不同形态磷之间的相关系数越大，该形态磷的有效性越高。本研究表明土壤有效磷与不同无机磷形态呈显著正相关，且与D. HCl-P的相关系数最大，Resin-P次之，这可能与滨海盐化潮土具有较高的pH值，导致磷与土壤中钙化合形成不易溶解的盐基性磷酸盐有关，这也是HCl-P占无机磷库的绝大部分的主要原因，其中D. HCl-P可被植物根系分泌的有机酸溶解后做为滨海盐化潮土中最有效的磷源。除C. HCl-P外，Residue-P与其他形态磷都呈显著相关性，这表明在土壤磷亏缺时，可以通过活化残渣态磷来提高磷素有效性。

1）在室内恒温培养条件下，聚磷酸铵与不同物料配施使滨海盐化潮土中土壤pH值显著降低、有效磷含量显著提高。与不施用聚磷酸铵的处理相比，施用聚磷酸铵后pH值下降了0.2～0.4，有效磷则提高了2.46～4.02倍。聚磷酸铵配施生物炭及秸秆的处理较聚磷酸铵配施生物炭、聚磷酸铵配施秸秆的处理有效磷含量分别显著提高了15.01%和19.20%（<0.05）。

2）在培养期内，与不施用聚磷酸铵的处理比较，施用聚磷酸铵能显著增加6种无机态磷含量，但未改变碳酸氢钠浸提态磷和浓盐酸浸提态磷含量随时间的变化趋势。只添加聚磷酸铵及聚磷酸铵配施生物炭的处理更有利于提高树脂交换磷和稀盐酸浸提态磷含量；
聚磷酸铵配施生物炭、秸秆更有利于提高氢氧化钠浸提态磷含量；
残渣态磷含量呈下降趋势，只添加聚磷酸铵及聚磷酸铵配施秸秆的残渣态磷含量下降幅度高于有生物炭添加的处理。

3）滨海盐化潮土中无机磷主要以稀盐酸浸提态磷、浓盐酸浸提态磷和残渣态磷形式存在，约占88.60%～92.20%，而能被植物吸收利用的磷如树脂交换磷，碳酸氢钠浸提态磷，氢氧化钠浸提态磷占比较低，约占7.80%～11.40%。稀盐酸浸提态磷和树脂交换磷在滨海盐化潮土中与有效磷相关性高于其他磷素形态，是最有效的磷源。除浓盐酸浸提态磷外，不同磷形态之间呈极显著相关（<0.01）。

[1] 王瑞燕，孔沈彬，许璐，等. 黄河三角洲不同地表覆被类型和微地貌的土壤盐分空间分布[J]. 农业工程学报，2020，36(19)：132-141.

Wang Ruiyan, Kong Shenbin, Xu Lu, et al. Spatial distribution of soil salinity under different surface land cover types and micro-topography in the Yellow River Delta [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(19): 132-141. (in Chinese with English abstract)

[2] Guo B, Yang F, Fan Y, et al. Dynamic monitoring of soil salinization in Yellow River Delta utilizing MSAVI–SI feature space models with Landsat images[J]. Environmental Earth Sciences, 2019, 78(10): 1-10.

[3] Dong X, Li M, Lin Q, et al. Soil Na+concentration controls salt-affected soil organic matter components in Hetao region China[J]. Journal of Soils and Sediments, 2019, 19(3): 1120-1190.

[4] 高珊，杨劲松，姚荣江，等. 调控措施对滨海盐渍土磷素形态及作物磷素吸收的影响[J]. 土壤，2020，52(4)：691-698.

Gao Shan, Yang Jinsong, Yao Rongjiang, et al. Effects of different management on phosphorus fractions in coastal saline soil and phosphorus absorption and utilization by crops[J]. Soil, 2020, 52(4): 691-698. (in Chinese with English abstract)

[5] Zhu J, Li M, Whelan M. Phosphorus activators contribute to legacy phosphorus availability in agricultural soils: A review[J]. Science of the Total Environment, 2018, 612: 522-537.

[6] Mahmoud E, Ibrahim M, Abd El-Rahman L, et al. Effects of biochar and phosphorus fertilizers on phosphorus fractions, wheat yield and microbial biomass carbon in Vertic Torrifluvents[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2019, 50(3): 362-372.

[7] 王建伟. 生物质炭和磷添加对油茶林土壤团聚体及磷组分转化和有效性的影响[D]. 南昌：江西农业大学，2020.

Wang Jianwei. Effects of Biochar and Phosphorus Addition on Soil Aggregates and Phosphorus Component Conversion and Availability inForest[D]. Nanchang: Jiangxi Agricultural University, 2020. (in Chinese with English abstract)

[8] Cao N, Zhi M, Zhao W, et al. Straw retention combined with phosphorus fertilizer promotes soil phosphorus availability by enhancing soil P-related enzymes and the abundance of phoC and phoD genes[J]. Soil and Tillage Research, 2022, 220: 106390.

[9] 刘慧，王业迪，袁博文，等. 秸秆配施化肥对设施内土壤磷素组分和番茄产量的影响[J]. 东北农业科学，2021，61(6)：1-9.

Liu Hui, Wang Yedi, Yuan Bowen, et al. Effect of straw combined with fertilizer on soil phosphorus component and tomato yield in the facility[J]. Journal of Northeast Agricultural Sciences, 2021, 61(6): 1-9. (in Chinese with English abstract)

[10] 亢龙飞，褚贵新. 聚磷酸铵肥料生产工艺及其关键性状表征[J]. 磷肥与复肥，2018，33(9)：13-18.

Kang Longfei, Chu Guixin. Manufacturing process of APP fertilizer and its key properties characterization[J]. Phosphate and Compound Fertilizer, 2018, 33(9): 13-18. (in Chinese with English abstract)

[11] Hinsinger P. Bioavailability of soil inorganic P in the rhizosphere as affected by root-induced chemical changes: A review [J]. Plant and Soil, 2001, 237(2): 173-195. (in Chinese with English abstract)

[12] Richardson A E, Barea J M, Mcneill M, et al. Acquisition of phosphorus and nitrogen in the rhizosphere and plant growth promotion by microorganisms[J]. Plant and soil, 2009, 321(1): 305-339.

[13] 刘续，汤建伟，刘咏，等. 水溶性农用聚磷酸铵的研究与应用进展[J]. 无机盐工业, 2020, 52(12)：7-11.

Liu Xu, Tang Jianwei, Liu yong, et al. Research and application progress of water-soluble agricultural ammonium polyphosphate[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(12): 7-11. (in Chinese with English abstract)

[14] 高艳菊，亢龙飞，褚贵新. 不同聚合度和聚合率的聚磷酸磷肥对石灰性土壤磷与微量元素有效性的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2018，24(5)：1294-1302.

Gao Yanju, Kang Longfei, Chu Xingui. Polymerization degree and rate of polyphosphate fertilizer affected the availability of phosphorus, Fe, Mn and Zn in calcareous soil. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers, 2018, 24(5): 1294-1302. (in Chinese with English abstract)

[15] 杨依彬，余柚朴，邓兰生，等. 砖红壤上淋施不同聚合度的聚磷酸铵对玉米苗期生长及养分累积的影响[J]. 安徽农业科学，2019，47(13)：146-148.

Yang Yibing, Yu Youpu, Deng Lansheng, et al. Effects of different annnonium polyphosphate on growth and nutrient accumulation of corn on latosols[J]. Anhui Agricultural Sciences, 2019, 47(13): 146-148. (in Chinese with English abstract)

[16] 王静. 不同施磷策略对磷在土壤中移动、转化及磷肥利用率的影响[D]. 石河子：石河子大学，2016.

Wang Jing. Effects of Phosphate Fertilizer Application Strategies on Soil P Mobility, Transformation and P Use Efficiency on Calcareous Soil[D]. Shihezi: Shihezi University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[17] Penn C J, Camberato J. Acritical review on soil chemical processes that control how soil pH affects phosphorus availability to plants[J]. Agriculture, 2019, 9(6): 120.

[18] Tiessen H, Moir J O. Characterization of available P by sequential extraction[J]. Soil Sampling and Methods of Analysis, 1993, 7: 5-229.

[19] 李健敏. 山东省耕地施肥状况分析及最佳施肥参数研究[D]. 泰安：山东农业大学, 2018.

Li Jianmin. Analysis of Fertilization Status and Optimum Parameters of Cultivated Land in Shandong Province[D]. Tai’an: Shandong Agricultural University, 2018. (in Chinese with English abstract)

[20] Cui H J, Wang M K, Fu M L, et al. Enhancing phosphorus availability in phosphorus-fertilized zones by reducing phosphate adsorbed on ferrihydrite using rice straw-derived biochar[J]. Journal of Soils and Sediments, 2011, 11(7): 1135-1141.

[21] Xu G, Zhang Y, Sun J, et al. Negative interactive effects between biochar and phosphorus fertilization on phosphorus availability and plant yield in saline sodic soil[J]. Science of the Total Environment, 2016, 568: 910-915.

[22] 王宁. 生物炭对土壤磷吸附解吸及磷形态转化的影响[D]. 太原：山西大学，2017.

Wang Ning. Influence of Biochar on P Sorption, Desorption and Its Transformation in Soil[D]. Taiyuan: Shanxi University, 2017. (in Chinese with English abstract)

[23] Xie W, Wu L, Zhang Y, et al. Effects of straw application on coastal saline topsoil salinity and wheat yield trend[J]. Soil and Tillage Research, 2017, 169: 1-6.

[24] Damon P M, Boeden B, Rose T, et al. Crop residue contributions to phosphorus pools in agricultural soils: A review[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 74: 127-137.

[25] 傅瑞斌，徐绍霞，张海波，等. 聚磷酸铵在轻度盐碱地玉米种植上的肥效[J]. 磷肥与复肥，2018，33(7)：37-38.

Fu Ruibin, Xu Shaoxia, Zhang Haibo, et al. Fertilizer effect of ammonium polyphosphate on maize in light saline-alkali soil[J]. Phosphate & Compound Fertilizer, 2018, 33(7): 37-38. (in Chinese with English abstract)

[26] Gao Y, Wang X, Shah J A, et al. Polyphosphate fertilizers increased maize (L) P, Fe, Zn, and Mn uptake by decreasing P fixation and mobilizing microelements in calcareous soil[J]. Journal of Soils and Sediments, 2020, 20(1): 1-11.

[27] 柴晓彤. 微生物菌剂对盐渍化土壤改良研究[D]. 上海：上海交通大学，2016.

Chai Xiaotong. Study on Melioration Of Soil Sailnization With Microbial Agent[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[28] Mcbeah T M, Lombi E, Mclaughlin M J, et al. Polyphosphate‐fertilizer solution stability with time, temperature, and pH[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2007, 170(3): 387-391.

[29] Torres-Dorante L O, Claassen N, Steingobe B, et al. Fertilizer‐use efficiency of different inorganic polyphosphate sources: Effects on soil P availability and plant P acquisition during early growth of corn[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2006, 169(4): 509-515.

[30] Wang B, Lv Z, Yu M, et al. One-Pot synthesis and hydrolysis behavior of highly water-soluble ammonium polyphosphate[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022, 10(39): 13037-13049.

[31] 刘凯，刘佳，陈晓芬，等. 长期施用磷肥水稻土微生物量磷的季节变化特征与差异[J]. 中国农业科学，2020，53(7)：1411-1418.

Liu Kai, Liu Jia, Chen Xiaofen, et al. Seasonal variation and differences of microbial biomass phosphorus in paddy soils under long-term application of phosphorus fertilizer[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(7): 1411-1418. (in Chinese with English abstract)

[32] 李仁英，吴洪生，黄利东，等. 不同来源生物炭对土壤磷吸附解吸的影响[J]. 土壤通报, 2017, 48(6)：1398-1403.

Li Renying, Wu Hongsheng, Huang Lidong, et al. Effect of biochars of different sources on adsorption and desorption of phosphorus. in soil[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2017, 48(6): 1398- 1403. (in Chinese with English abstract)

[33] 张素瑜，杨习文，李向东，等. 土壤水分对玉米秸秆还田腐解率、土壤肥力及小麦籽粒蛋白质产量的影响[J]. 麦类作物学报，2019，39(2)：186-193.

Zhang Suyu, Yang Xiwen, Li Xiangdong, et al. Influence of soil moisture on decomposition of maize stalk soil fertility and grain protein yield in winter wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2019, 39(2): 186-193. (in Chinese with English abstract)

[34] 戴志刚，鲁剑巍，李小坤，等. 不同作物还田秸秆的养分释放特征试验[J]. 农业工程学报，2010，26(6)：272-276.

Dai Zhigang, Lu Jianwei, Li Xiaokun, et al. Nutrient release characteristic of different crop straws manure [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(6): 272-276. (in Chinese with English abstract)

[35] 田仓，虞轶俊，吴龙龙，等. 不同灌溉和施肥模式对稻田磷形态转化和有效性的影响[J]. 农业工程学报，2021，37(24)：112-122.

Tian Cang, Yu Yijun, Wu Longlong, et al. Effects of various irrigation and fertilization schedules on the transformation and availability of phosphorus in paddy fields[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(24): 112-122. (in Chinese with English abstract)

[36] 杜婷婷. 玉米秸秆还田配施磷肥对土壤磷组分及产量的影响[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2020.

Du Tingting. Effects of Corn Straw Returning Combined with Phosphate Fertilizer on Soil Phosphorus Fractions and Yield[D]. Harbin: Northeast Agricultural University: 2020. (in Chinese with English abstract)

[37] 唐梦天. 生物炭和磷对红壤化学特性及大豆生长的影响[D]. 广州：华南农业大学，2019.

Tang Mengtian. Effects of Biochar and Phosphorus on Chemical Properties of Red Soil and Soybean Growth[D]. Guangzhou: South. China Agricultural University, 2019. (in Chinese with English abstract)

Effects of combined application of ammonium polyphosphate and different materials on phosphorus forms in coastal saline soil

Zhan Weiming1,2, Zhuge Yuping1,2, She Yuan1,2, Yu Liping3, Lou Yanhong1,2, Wang Hui1,2, Pan Hong1,2, Yang Zhongchen1,2, Yang Quangang1,2※

(1.,271018,;2.,271018,;3.,261300,)

Phosphorus has been one of the most limiting factors in the nonrenewable natural resource to the food security in modern agriculture. The availability of phosphorus is reducedin coastal saline soil, due to the influence of pH value and salt. Biochar can be expected to serve as a coastal saline soil amendment for better soil properties. However, a new slow-release fertilizer, ammonium polyphosphate cannot be easy to be fixed in the soil. Therefore, this study aims to clarify the effects of ammonium polyphosphate combined with biochar and straw on the transformation characteristics of available phosphorus and inorganic phosphorus in the coastal saline soil. An indoor culture experiment was conducted. Five treatments were set as the blank (CK), ammonium polyphosphate (OA), ammonium polyphosphate with biochar (AB), ammonium polyphosphate with straw (AS), and ammonium polyphosphate with biochar and straw (ABS). The improved Hedley phosphorus grading method with a 100-mesh sieve was used to grind the soil in the different culture periods. A total of six inorganic phosphorus and forms content were obtained after continuous extraction, such as resin-exchanged phosphorus (Resin-P), NaHCO3-extracted phosphorus (NaHCO3-P), NaOH-extracted phosphorus (NaOH-P), 1mol/LHCl-extracted phosphorus (D. HCl-P), concentrated hydrochloric acid-extracted phosphorus (C. HCl-P), and residual phosphorus (Residue-P). The correlation was analyzed between the pH, available phosphorus, and inorganic phosphorus forms. The results showed that: 1) The available phosphorus content of ammonium polyphosphate treatment significantly increased by 2.46-4.02 times (<0.05), compared with the CK, during the incubation period. The ABS treatment significantly increased by 15.01% and 19.20% at the end of culture, compared with the AB and AS (<0.05). 2) There were different trends in the content of Resin-P under different treatments with the prolongation of culture time. The OA and AB treatments showed an increasing trend, whereas, the AS and ABS treatments showed a decreasing trend. At the end of the culture, the content of Resin-P in the AS and ABS treatments was significantly lower than that in the OA treatment by 39.98% and 31.06%, respectively. The content of NaHCO3-P increased first and then decreased with time, reaching the maximum on the 28th day of culture. The maximum was found in the ABS treatment. The content of NaOH-P and D. HCl-P increased with the prolongation of culture time. The content of NaOH-P in the ABS treatment was significantly higher than that in the OA by 54.07% (<0.05) at the end of the culture. The contents of C. HCl-P and Residue-P decreased as a whole. The contents of Residue-P in the AB and ABS treatments significantly increased by 34.01% and 26.12%, compared with the OA (<0.05). 3) Phosphorus in the coastal saline soil mainly existed in the form of HCl-P and Residue-P, accounting for 88.60%-92.20%. Correlation analysis showed that the correlation coefficients between different phosphorus forms and soil-available phosphorus were in the order of D. HCl-P> Resin-P> NaOH-P> NaHCO3-P> Residue-P>C. HCl-P. Except for the C. HCl-P, there was a significant positive correlation between other inorganic phosphorus forms. In summary, the ammonium polyphosphate combined with the biochar and straw (ABS) is superior to improve the effectiveness of phosphorus literacy in the coastal saline soil, while, the Resin-P and D. HCl-P contributed the most to the available phosphorus. This finding can provide an important theoretical reference for the phosphorus availability andutilization rate in coastal saline soil.

soils; phosphorus; combine; ammonium polyphosphate; form of inorganic phosphorus

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.015

S201.5

A

1002-6819(2022)-21-0119-08

战威名，诸葛玉平，厍元，等. 聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响[J]. 农业工程学报，2022，38(21)：119-126.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.015 http://www.tcsae.org

Zhan Weiming, Zhuge Yuping, She Yuan, et al. Effects of combined application of ammonium polyphosphate and different materials on phosphorus forms in coastal saline soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(21): 119-126. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.015 http://www.tcsae.org

2022-09-27

2022-10-21

国家重点研发计划（2021YFD1900900）；
山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目（2021CXGC010804）

战威名，研究方向为滨海盐渍土改良与养分高效利用。Email：zhanweiim@163.com

杨全刚，博士，副教授，研究方向为土壤质量提升、重金属污染土壤治理、高分子材料研制。Email：sttzzy@sdau.edu.cn