磷肥滴施對膜下滴灌棉田土壤磷形態及磷肥利用率的影響

馬悅，張應榕，王娟紅，張曼，車慶軒，陳波浪,3*

（1.新疆農業大學資源與環境學院，烏魯木齊 830052；2.興義市魯屯鎮農業服務中心，貴州興義 562409；3.新疆土壤與植物生態過程實驗室，烏魯木齊 830052）

磷是植物體內許多重要有機和無機化合物的組分，并參與許多重要的代謝過程。 但當前作物對磷肥的利用效率不高（一般只有10%～25%）[1]，這主要是受磷肥類型、用量、施用方式等因素影響，磷肥移動性較差，易被固定而被轉化為無效態磷，最終導致可供作物利用的有效磷不足[2]。 因此，合理施用磷肥，探索其在土壤中的轉化過程并提高磷肥利用率是當前我國農業生產中急需解決的問題之一。

土壤中富集的磷的有效性主要取決于磷的形態。 磷在土壤中主要以無機磷的形態存在，一般占土壤全磷含量的60%～80%。 土壤中各形態無機磷的生物有效性不同[3]。 田怡等[4]研究發現，在旱地石灰性土壤中，不同形態無機磷的有效性表現為二鈣磷（dicalcium phosphate, Ca2-P）＞鋁結合態磷（aluminum bounded phosphate, Al-P）＞八鈣磷（octa-calcium phosphate, Ca8-P）＞鐵結合態磷 （iron bounded phosphate,Fe-P）＞閉蓄態磷（occluded phosphate,O-P）＞十鈣磷（apatite,Ca10-P）； 施磷肥能夠增加土壤中Ca2-P、Al-P、Ca8-P、Fe-P 和O-P 的含量。 有研究表明，施磷肥能增加土壤有效磷含量及有效性較高的無機態磷的含量[5]。 史靜等[6]研究發現，不同施肥措施對山原紅壤中無機磷組分也有一定影響， 其中對Fe-P 含量的影響最大。 此外，磷肥用量和施肥年限的增加能提高土壤中Ca2-P、Al-P 和Ca8-P 的累積量[4]。水肥一體化滴灌技術可有效提高水肥利用效率[7]。研究表明滴施磷肥能提高0～5 cm 土層的有效磷含量[5]。 甘浩天等[8]研究發現，滴施聚磷酸銨和清液型水溶肥能使土壤有效磷含量保持在較高水平，且清液型水溶肥有更強的磷遷移能力。 有機酸可以促進磷的釋放，從而提高土壤養分有效性[9]。聚谷氨酸是一種環境友好的高分子物質，它不僅可以作為保水劑和肥料增效劑改善土壤特性，還可以作為一種植物生長調節劑，調控作物生理代謝，促進植株吸收養分，從而有效促進作物的生長發育和產量的提高[10]。然而，水肥一體化模式下土壤磷的形態變化以及聚谷氨酸與磷肥配合施用的效果還有待深入研究。

磷的解吸是土壤釋放磷的一個重要途徑，解吸能力的大小直接關系到土壤有效磷的含量，對植物的吸收利用具有重要影響[11]。 王瓊等[12]研究發現，在長期施磷的黑土中，施用磷肥可顯著降低土壤對磷的吸附能力，增強磷的解吸，提高土壤中磷的有效性。唐雪霞等[13]的研究也表明，增施磷肥能夠提高棉田土壤貯存磷的能力，且隨土層的加深，土壤磷的吸附特性受施肥水平的影響變小。 目前，關于磷肥施用方式（尤其是在水肥一體化模式下）對土壤磷的吸附解吸的影響還少有報道。

新疆是我國最大的棉花生產區，2022 年新疆棉花產量占全國棉花總產量的90.2%[14]。 水肥一體化和膜下滴灌是新疆棉花高產的重要技術保證[15]。 已有研究表明滴施水溶性磷肥可促進棉花增產和提高磷肥利用率[13,16]。 但針對磷肥滴施方式下棉田土壤磷的形態及吸附特征還有待進一步探索。 因此，本研究以新疆北部典型的膜下滴灌棉田為研究對象，設置田間試驗，探究磷酸一銨（monoammonium phosphate,MAP）的不同施用方式下棉田土壤中磷形態的轉化及磷的吸附-解吸特征，為新疆膜下滴灌棉田合理施用磷肥和提高磷肥利用率提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2021 年在新疆維吾爾自治區昌吉州昌吉市二六工鎮（87°15′E,43°99′N）進行。試驗區屬于典型的溫帶大陸性干旱氣候區，海拔740 m，10 ℃及以上穩定積溫3 509 ℃，年均日照時間2 867 h，無霜期160～170 d，日平均氣溫5.7 ℃，年均降水量127.5 mm，年均蒸發量2 200 mm。試驗區土壤為壤質灰漠土，pH 為7.63， 含有機質14.3 g·kg－1、堿解氮16.2 mg·kg－1、速效磷8.7 mg·kg－1、 速效鉀282 mg·kg－1， 電導率為356.3 μs·cm－1。

1.2 試驗設計

設置不施磷肥（CK），基施MAP（以下簡稱為MAP-B），基施＋滴施MAP（基施50%，蕾期和花鈴前期分別滴施25%， 以下簡稱為MAP-D），基施＋滴施MAP 和聚谷氨酸 （基施50%MAP，蕾期和花鈴前期分別滴施25%MAP 和50%聚谷氨酸，以下簡稱為MAP-DS）共計4 個處理。 每個處理設4 次重復，田間隨機區組排列，共計16 個小區，每個小區的面積為55.2 m2（8.0 m×6.9 m）。

純氮用量為300 kg·hm－2，除MAP 以外的氮素用尿素補齊，氮肥以40%作為基肥，剩余60%分3 次在蕾期、花期和花鈴前期等比例隨水追施。 磷肥用MAP （N、P2O5的質量分數分別為12%、61%， 由什邡市康龍化工有限責任公司生產），折合P2O5用量均為100 kg·hm－2。 鉀肥用硫酸鉀，K2O 用量為75 kg·hm－2，50%作為基肥，剩余50%分別在蕾期和花鈴前期等比例作為追肥施用。聚谷氨酸液體肥0 號（總養分含量為340 g·L－1，由新疆惠爾農業集團股份有限公司生產）用量為6 kg·hm－2， 分2 次在蕾期和花鈴前期等比例隨水追施。

棉花品種選用新陸早63 號。 于2021 年4 月中下旬播種，種植模式為1 膜3 管6 行。 其中膜寬2.2 m，膜間距離0.35 m。 采用（65＋12）cm 寬窄行種植，種植密度為19.5 萬株·hm－2。灌水方式為膜下滴灌，采用“干播濕出”出苗方式。 初苗期（6 月10 日）開始灌水，苗期至收獲期灌水周期為7～8 d，共滴灌11 次，總灌水量為3 500 m3·hm－2。每個小區均單獨配備壓差式施肥罐，容量為25 L。蕾期（7 月5 日）、花期（7 月25 日）、花鈴前期（8月5 日）施肥前將各處理所需的氮磷鉀肥及聚谷氨酸分別加入各小區施肥罐，然后將施肥罐灌滿水并攪拌，待肥料完全溶解后打開施肥閥進行施肥，每次施肥時間為120 min，施肥后繼續滴清水180 min。其他田間管理措施均與當地農戶的管理習慣一致。

1.3 性狀指標的調查測定

1.3.1土壤與棉株樣品的采集及磷含量測定。 分別在棉花苗期（6 月20 日）和花鈴期（8 月20 日）采集各小區的土樣。 采樣深度分別為0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm 和20～40 cm，樣品采集采用“S”形五點取樣法，各個小區的同一土層土壤樣品采用四分法充分混合留存1 kg 裝入自封袋，做好標記，帶回實驗室經自然風干后，手工揀去植物根系、動物殘體和石塊等雜物，研磨過篩（1 mm、0.5 mm 和0.25 mm）備用，分別用于測定土壤有效磷含量、磷吸附解吸特性和土壤全磷含量。

分別在棉花苗期（6 月20 日）和花鈴期（8 月20 日）采集各小區的棉株樣品。 每個小區隨機選取長勢一致的3 株棉花， 各個器官均完整保留。將棉株樣品置于105 ℃烘箱內殺青，80 ℃烘干至質量恒定后稱量，粉碎過篩（40 目）后備用。

土壤有效磷采用0.5 mol·L－1NaHCO3浸提，用釩鉬藍比色法測定其含量。 用HClO4-H2SO4釩鉬藍比色法測定土壤全磷含量[17]。土壤無機磷（Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P）分級浸提，采用顧益初等[18]的方法測定含量。 土壤無機磷總量為各形態無機磷含量之和，無機磷各組分的相對含量為各形態無機磷含量占無機磷總量的百分比。用釩鉬黃比色法測定棉株全磷含量。

1.3.2棉花產量性狀的測定。在棉花收獲期（9 月23 日）進行測產。 在各小區內隨機選取2 個面積均為4 m2的樣方， 記錄各樣方內的棉花株數、單株鈴數[19]，然后在棉株上部（第10 果枝以上）、中部（第6～10 果枝）和下部（第1～5 果枝）分別隨機采集15 個棉鈴，烘干后計算鈴重。 根據收獲密度、單株鈴數和鈴重計算籽棉產量。

1.3.3磷吸附解吸參數計算。 取過0.5 mm 篩的風干土樣2.00 g 放入50 mL 離心管，每個土層稱20 份； 向離心管中分別加入40 mL 濃度分別為5、10、20、30、40、50、75、100、150、200 mg·L－1的磷標準溶液（含0.01 mol·L－1CaCl2），加入甲苯150 μL，封好蓋子后于25 ℃、200 r·min－1振蕩2 h；然后于25 ℃恒溫箱中放置24 h，每隔12 h 于200r·min－1振蕩30min；4000r·min－1離心10 min。吸取適量上清液用鉬銻抗比色法測定磷含量，得到平衡溶液中磷的質量濃度。 土壤吸附磷含量為加入的標準溶液磷含量與平衡溶液中的磷含量之差。 去掉上清液，用30 mL 飽和NaCl 溶液洗滌，使土樣與溶液充分混合；重復洗滌1 次，加入0.02 mol·L－1的KCl 溶液40 mL，200 r·min－1振蕩1 h 后于25 ℃恒溫箱放置48 h，每隔12 h 振蕩1 次，每次30 min；48 h 后于4 000 r·min－1離心10 min，取上清液用鉬銻抗比色法測定磷含量，得到土壤解吸磷含量[13]。

以平衡溶液磷濃度為橫坐標，以土壤吸附磷含量為縱坐標作圖，得到土壤磷的等溫吸附曲線。

以標準溶液磷濃度為橫坐標，以土壤磷解吸率為縱坐標繪圖，得到土壤磷的等溫解吸曲線。

采用Langmuir 等[20]溫吸附模型對土壤磷素的吸附特征進行擬合。

式中，C為平衡溶液磷濃度 （mg·L－1），Q為土壤吸附磷含量（mg·kg－1），Qm為土壤磷最大吸附量（mg·kg－1），K為土壤吸附常數（L·mg－1）。

土壤最大緩沖容量（maximum buffer capacity,MBC,mg·kg－1）是Qm與K的乘積。

1.3.4磷肥利用率的計算。 不同磷肥利用效率評價的計算公式如下[21-22]：

1.4 數據處理與分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2017 進行整理與百分比數據轉換， 用SPSS 19.0 統計分析軟件進行單因素方差分析與正態分布檢驗，采用鄧肯氏新復極差法（Duncan）進行多重比較。 采用Origin 2021 軟件進行等溫吸附模型的構建、不同形態的土壤磷含量與磷吸附解吸特征之間的皮爾遜（Pearson）相關分析，并繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤全磷含量的影響

苗期各施磷處理對10～20 cm 土層全磷含量有顯著影響，MAP-DS 處理的10～20 cm 土層全磷含量顯著高于CK， 其余土層的土壤全磷含量在各處理間無顯著差異（圖1A）。

圖1 不同處理下棉田不同土層全磷和有效磷含量的比較Fig.1 Comparison of total phosphorus content and available phosphorus content in different soil layers of cottonfield under different treatments

花鈴期，MAP-B、MAP-D 和MAP-DS 處理0～5 cm 土層的土壤全磷含量分別比CK 增加5.59%、4.85%和10.28%， 其中MAP-DS 處理與CK 差異顯著。5～10 cm 土層，MAP-B 和MAP-D處理的土壤全磷含量與CK 無顯著差異，MAP-DS 處理的土壤全磷含量較CK 顯著提高17.26%。 不同處理間10～20 cm 及20～40 cm 土層的全磷含量無顯著差異（圖1B）。

從垂直方向上看， 花鈴期隨著土壤深度的增加，MAP-B 處理的土壤全磷含量呈現逐漸降低的趨勢，而苗期各處理的土壤全磷含量無明顯變化。

2.2 不同處理對土壤有效磷含量的影響

苗期施磷處理的0～5 cm 土層和花鈴期施磷處理的0～5 cm、5～10 cm 和10～20 cm 土層的有效磷含量與CK 均存在明顯差異。 苗期和花鈴期各施磷處理的土壤有效磷含量均高于CK：苗期較CK 增加81.22%～113.42%； 花鈴期，MAP-D 和MAP-DS 處理0～5 cm 土層的有效磷含量分別比CK 顯著提高106.20%和114.00%，MAP-DS 處理0～20 cm 土層的有效磷含量均高于MAP-D 處理（圖1C～D）。

從垂直方向上看， 在0～40 cm 土層， 苗期CK 處理的有效磷含量總體隨土層深度的增加呈先增后減的趨勢，MAP-B、MAP-D 和MAP-DS 處理的有效磷含量均呈先減小后增加再減小的趨勢；花鈴期除MAP-D 處理外，其余處理的土壤有效磷含量均隨土壤深度的增加呈降低趨勢。

2.3 不同處理對土壤無機磷形態的影響

苗期，與CK 相比，各施磷處理0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm 和20～40 cm 土層的Ca2-P 含量均顯著增加，且均以MAP-B 處理的含量最高，較CK 處理分別提高了23.73%、25.09%、25.64%和19.98%（圖2A）。 花鈴期施磷處理僅對0～10 cm 土層Ca2-P 含量有顯著影響，0～10 cm 土層的Ca2-P 含量高于10 cm 以下土層，除5～10 cm土層外， 其余土層均以MAP-D 處理的Ca2-P 含量最高（圖2B）。

圖2 不同處理對棉田土壤Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on the content of Ca2-P, Ca8-P and Al-P in the soil of cotton fields

苗期MAP-B 處理0 ～5 cm、5 ～10 cm 和20 ～40 cm 土層的Ca8-P 含量顯著高于CK，MAP-DS 處理的20～40 cm 土層Ca8-P 含量顯著高于CK （圖2C）。 花鈴期， 在0～5 cm 土層，MAP-D 處理的Ca8-P 含量較CK 處理顯著提高39.26%，在5～10 cm 土層，MAP-B、MAP-D 處理的Ca8-P 含量顯著高于CK（圖2D）。

苗期施用磷肥處理較CK 顯著提高0～40 cm 土層的Al-P 含量，且MAP-B 處理的Al-P含量最高， 在各土層比CK 處理分別顯著提高36.80%、39.29%、35.52%和37.59%（圖2E）。 花鈴期5～10 cm 土層，MAP-DS 處理的Al-P 含量顯著高于CK；在10～20 cm 土層，施磷處理的Al-P含量均顯著高于CK， 其中，MAP-D 處理的Al-P含量比CK 提高20.90%，且顯著高于其他2 個施磷處理（圖2F）。

與CK 相比，施磷提高了苗期和花鈴期各土層Fe-P 含量（圖3A～B）。 在垂直方向上，苗期MAP-B 處理的土壤Fe-P 含量隨土層深度增加呈下降趨勢， 其余處理的Fe-P 含量則表現為先增后減趨勢（圖3A）。

圖3 不同處理對棉田土壤Fe-P、O-P 和Ca10-P 含量的影響Fig.3 Effects of different treatments on the content of Fe-P, O-P and Ca10-P in soil of cotton fields

施磷處理對苗期0～5 cm 與10～20 cm 土層和花鈴期5～10 cm、10～20 cm 和20～40 cm土層的O-P 含量有顯著影響。 苗期在0～5 cm 土層，MAP-B 處理的O-P 含量較CK 處理顯著提高24.44%（圖3C）。 花鈴期在10～20 cm 土層，MAP-D 處理的O-P 含量較CK 顯著提高35.86%（圖3D）。

施用磷肥對苗期0～20 cm 土層Ca10-P 含量有顯著影響，在0～5 cm、5～10 cm 和10～20 cm土層，MAP-B 處理的Ca10-P 含量顯著高于其余處理 （圖3E）。 花鈴期除10～20 cm 土層外，MAP-D 處理其余土層的Ca10-P 含量均顯著高于CK 處理；在20～40 cm 土層，MAP-D 處理的Ca10-P 含量顯著高于其他處理，較CK 顯著增加24.89%（圖3F）。 在垂直方向上，苗期除CK 處理外，其余處理的Ca10-P 含量均隨土層深度增加整體呈略下降趨勢（圖3E）；花鈴期，隨土層深度的增加，CK 處理和MAP-DS 處理的Ca10-P 含量呈先升后降的趨勢，MAP-B 處理的Ca10-P 含量呈先降后升再降低的趨勢，MAP-D 處理的Ca10-P含量呈先減少后增加的趨勢（圖3F）。

如圖4 所示，0～40 cm 土層各形態無機磷中均以Ca10-P 的含量占比最大，分別占無機磷總量的54.90%～59.47%（苗期）和58.54%～63.99%（花鈴期）；其次為O-P 和Al-P，分別占無機磷總量的14.51%～15.76%（苗期）、11.13%～15.65%（花鈴期） 和8.83%～11.11%（苗期）、10.59%～14.27%（花鈴期）；Ca8-P 和Fe-P 所占比例接近，分別為7.30%～9.28%（苗期）、6.81%～9.49%（花鈴期） 和6.62%～7.66%（苗期）、3.64%～5.46%（花鈴期）；Ca2-P 含量占比最小， 分別為2.10%～2.47%（苗期）和1.19%～2.85%（花鈴期）。

圖4 不同處理下苗期（A）和花鈴期（B）不同土層各形態無機磷含量的相對占比Fig.4 Relative proportion of inorganic phosphorus content in different soil layers of cotton field at seedling stage(A) and flowering and boll development stage (B) under different treatments

與CK 相比，施用磷肥顯著降低苗期0～40 cm各土層Ca10-P 含量占比， 顯著提高苗期0～40 cm各土層Ca2-P 含量占比和Al-P 含量占比，顯著提高苗期0～5 cm、5～10 cm 和20～40 cm 土層Fe-P 和Ca8-P 含量占比，顯著提高花鈴期5～10 cm和20～40 cm 土層Fe-P 含量占比以及0～5 cm和5～10 cm 土層Ca2-P 含量占比。 與MAP-B 處理相比，磷肥滴施顯著提高了花鈴期0～5 cm 土層O-P、Fe-P、Ca8-P 和Ca2-P 的含量占比、5 ～10 cm 土層Ca10-P 含量占比、10～20 cm 和20～40 cm 土層Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 含量占比以及20～40 cm 土層的Fe-P 含量占比，顯著降低了花鈴期0～5 cm 土層Ca10-P 和Al-P 含量占比、5～10 cm 土層Ca2-P 和Ca8-P 含量占比、10～20 cm土層Ca10-P 和Fe-P 含量占比、20～40 cm 土層O-P 含量占比。

2.4 不同處理對土壤磷吸附與解吸特性的影響

2.4.1不同處理對棉田土壤磷吸附特征的影響。不同處理下苗期各土層磷的等溫吸附曲線呈現較為相似的變化趨勢，即隨著平衡溶液磷濃度的增加，土壤磷吸附量呈先快速增加后緩慢上升的趨勢。 當平衡溶液磷濃度小于40 mg·L－1時，土壤對磷的吸附量增長較快；當平衡溶液磷濃度超過90 mg·L－1時，各處理磷吸附量的增加速率均有不同程度的減緩（圖5A）。

圖5 不同處理苗期（A）和花鈴期（B）棉田土壤磷等溫吸附曲線Fig.5 Isothermal adsorption curves of phosphorus in soil of cotton fields at seedling stage (A) and flowering and boll development stage (B) under different treatments

不同處理在各土層的土壤磷吸附量存在差異。 在0～5 cm 土層，CK 和MAP-B 處理的磷吸附量在平衡溶液磷濃度小于90 mg·L－1時明顯高于其余處理， 在平衡溶液磷濃度超過110 mg·L－1時，CK、MAP-D 和MAP-DS 處理的土壤磷吸附量明顯高于MAP-B 處理；MAP-D 和MAP-DS處理的土壤磷吸附量差異較小。 5～10 cm 土層，CK 和MAP-D 處理的土壤磷吸附量在平衡溶液磷濃度小于60 mg·L－1時增長較快，而后逐漸減緩趨于飽和。 當平衡溶液磷濃度高于120 mg·L－1時，CK 處理的土壤磷吸附量明顯低于其余處理。 在10～20 cm 土層，當平衡溶液磷濃度低于120 mg·L－1時，CK、MAP-B 和MAP-D 處理的土壤磷吸附量均高于MAP-DS 處理。 20～40 cm 土層，CK 和MAP-B 處理的土壤磷吸附量在平衡溶液磷濃度低于60 mg·L－1時均增長較快，且均高于MAP-D 和MAP-DS 處理。 當平衡溶液磷濃度高于90 mg·L－1時，MAP-B 處理的土壤磷吸附量明顯低于其余處理。 MAP-D 和MAP-DS 處理的土壤磷吸附量差異較小。

如圖5B 所示， 花鈴期不同處理下各土層土壤磷吸附量的變化規律較為一致，即土壤磷吸附量隨平衡溶液磷濃度的增加呈先快速上升后緩慢增加的趨勢。 當平衡溶液磷濃度為0～60 mg·L－1時，土壤對磷有較強的吸附作用。 在0～10 cm土層，CK 和MAP-B 處理的土壤磷吸附量明顯高于MAP-D 和MAP-DS 處理。10～20 cm 土層，當平衡溶液磷濃度大于30 mg·L－1時，CK 處理的土壤磷吸附量明顯高于其余處理。 在20～40 cm土層，各處理的土壤磷吸附量差異較小。

由表1 可得，在0～5 cm、10～20 cm 和20～40 cm 土層， 苗期CK、MAP-D 和MAP-DS 處理的Qm均大于MAP-B 處理。 苗期各處理的K值均大于0。 在5～10 cm 土層，MAP-DS 處理的MBC 最小，比CK 降低62.34%。

表1 不同處理苗期土壤磷的等溫吸附參數Table 1 Isothermal adsorption parameters of soil phosphorus at seedling stage under different treatments

如表2 所示， 花鈴期在0～20 cm 各土層，CK 和MAP-B 處理的Qm高于MAP-D 和MAPDS 處理，在20～40 cm 土層，MAP-DS 處理的Qm最大，比CK 提高11.61%。各處理的K值均大于0。 在0～5 cm 土層，MAP-D 和MAP-DS 處理的K值及其MBC 均低于MAP-B 處理。 在20～40 cm 土層，MAP-D 處理的K值和MBC 均最大。

表2 不同處理花鈴期土壤磷的等溫吸附參數Table 2 Isothermal adsorption parameters of soil phosphorus at flowering and boll development stage under different treatments

2.4.2不同處理對棉田土壤磷解吸特征的影響。如圖6A 所示，苗期各處理0～40 cm 土層土壤磷解吸率變化趨勢基本一致，即在標準溶液磷濃度低于10 mg·L－1時快速降低，后緩慢降低趨于穩定。 在0～5 cm 土層， 當標準溶液磷濃度超過15 mg·L－1時，MAP-D 和MAP-DS 處理的磷解吸率明顯高于CK 和MAP-B 處理。 在5～10 cm 和10～20 cm 土層，MAP-B 處理的磷解吸率一直處于較高水平。 在20～40 cm 土層，各處理的磷解吸率無明顯差異。

圖6 不同處理下苗期（A）和花鈴期（B）棉田土壤磷等溫解吸曲線Fig.6 Isothermal desorption curves of soil phosphorus in cotton fields at seedling stage (A) and flowering and bolldevelopment stage (B) under different treatments

如圖6B 所示， 不同處理下花鈴期棉田0～40 cm 土層土壤磷解吸率在標準溶液磷濃度為0～10 mg·L－1時呈快速降低趨勢，當磷濃度大于20 mg·L－1時呈現緩慢降低后趨于平緩趨勢。 各處理土壤磷解吸率的差異在0～20 cm 土層明顯高于20～40 cm 土層。 0～5 cm、5～10 cm 和10～20 cm 土層， 當磷濃度大于20 mg·L－1時，MAP-D 和MAP-DS 處理的磷解吸率均明顯高于CK 和MAP-B 處理，MAP-DS 處理的磷解吸率最高。 20～40 cm 土層不同處理土壤磷的解吸率整體表現為MAP-DS＞MAP-D、MAP-B＞CK。

2.5 土壤磷含量與磷吸附- 解吸特征參數的相關性分析

由圖7A 可知，苗期在0～5 cm 土層，Al-P 含量與全磷（T-P）、Ca2-P 和Ca8-P 的含量均呈顯著正相關關系；Ca8-P 含量與Fe-P、Ca10-P 的含量顯著正相關，與O-P 含量極顯著正相關；Ca10-P 含量與Fe-P、O-P 的含量顯著正相關；O-P 和Ca10-P 的含量均與磷最大吸附量（Qm）顯著負相關。 在5～10 cm 土層，有效磷（A-P）含量與T-P 含量顯著正相關，與Qm極顯著正相關；T-P 含量與Qm顯著正相關；Ca2-P 含量與Al-P、O-P 含量表現出極顯著的正相關關系， 與Fe-P 含量顯著正相關；Al-P和O-P 的含量顯著正相關；K（土壤吸附常數）與Qm、Fe-P、Al-P 和Ca2-P 含量顯著負相關。 在10～20 cm 土層，A-P 含量與Ca2-P 和Al-P 的含量顯著正相關，Ca2-P 含量與Al-P 含量呈極顯著正相關關系，Al-P 與O-P 的含量顯著正相關；Ca10-P 含量與Qm顯著負相關。 在20～40 cm 土層，T-P 含量與MBC 顯著負相關，Ca2-P 含量與Al-P、Fe-P 含量顯著正相關，Ca8-P 含量與Fe-P、O-P 含量顯著正相關，Al-P 含量與Ca10-P 含量顯著正相關。

圖7 不同處理下苗期（A）和花鈴期（B）棉田土壤磷含量與磷吸附-解吸特征參數的關系Fig.7 Relationship between soil phosphorus content and phosphorus adsorption-desorption characteristic parameters in cotton field at seedling stage (A) and flowering and boll development stage (B) under different treatments

由圖7B 可知， 花鈴期在0～5 cm 土層，A-P含量、O-P 含量均與Qm顯著負相關。在5～10 cm土層，Qm與T-P 含量顯著負相關，與A-P 含量極顯著負相關；Al-P 含量與Fe-P 含量呈顯著正相關關系，MBC 與Ca2-P 含量極顯著負相關。 在10～20 cm 土層，A-P 含量與Ca8-P 含量顯著負相關，Ca2-P 含量與Qm顯著負相關，Al-P 含量與O-P 含量顯著正相關。在20～40 cm 土層，A-P 含量與Al-P、Fe-P 含量呈顯著正相關關系，Ca10-P含量與Ca2-P、Al-P 的含量顯著正相關，T-P 含量與O-P 含量顯著負相關。

2.6 不同施磷方式對棉株磷含量、磷肥利用率及籽棉產量的影響

花鈴期MAP-D 和MAP-DS 處理的棉株磷素積累量顯著高于CK 處理，MAP-DS 處理的棉株磷素積累量顯著高于MAP-D、MAP-B 處理（圖8A）。

在同一養分水平下，磷肥隨水滴施的肥料利用率高于基施。 MAP-DS 處理的磷肥利用率和磷肥累積利用率均顯著高于MAP-B 和MAP-D 處理；MAP-DS 處理的磷肥農學利用率和磷肥偏生產力均高于MAP-B 和MAP-D 處理，但是3 個處理間無顯著差異。 從整體上看，在膜下滴灌水肥一體化模式下，MAP 與聚谷氨酸的配施能促進棉花對磷素的吸收利用（圖8B～E）。

不同施磷處理下棉花籽棉產量差異顯著。 與CK 相比，施用磷肥顯著提高了籽棉產量，且MAP-DS 處理的籽棉產量最高（6 829.75 kg·hm－2）。MAP-B、MAP-D 和MAP-DS 處理的籽棉產量較CK 分別提高16.31%、19.36%和31.80%（圖8F）。

3 討論

3.1 水肥一體化模式下不同施磷方式對棉田土壤有效磷、全磷含量的影響

土壤磷的有效性與磷肥的組成、形態和施用方式密切相關[23]。 李青軍等[24]對滴灌條件下磷肥利用率的研究表明，MAP 的利用率高于磷酸二銨。 相關研究發現，通過水肥一體化技術將磷肥施于作物根部，能夠有效減少磷素損失，促進肥料的轉化與吸收[25]。本研究中，各處理0～5 cm 土層有效磷含量差異顯著，這與李廷亮等[26]的研究結果一致。 MAP-D 和MAP-DS 處理在苗期的0～20 cm 土層有效磷含量與MAP-B 處理無明顯差異，這可能是由于苗期棉花植株幼小，對土壤磷吸收較少，導致土壤有效磷含量無明顯變化，這與王海東等[27]的研究結果一致。 MAP-D 和MAP-DS 處理花鈴期0～40 cm 土層的有效磷含量高于其余處理。 在等量施磷條件下，磷肥滴施處理的土壤有效磷含量顯著高于基施。

土壤全磷含量是各種形態磷素的總和，能反映土壤磷庫大小和潛在的供磷能力[28]。本研究結果表明，花鈴期0～40 cm 土層，施磷處理的土壤全磷含量均高于CK， 其中MAP-DS 處理的0～10 cm 土層全磷顯著高于CK 處理。 從不同土層來看，各施磷處理的土壤全磷含量變化幅度較小，說明在不同土層土壤全磷含量相對穩定。 戚瑞生[29]研究發現，施用磷肥可以提高土壤全磷含量和有效磷含量， 但對全磷含量的影響程度較小，本研究的結果也證實這一觀點。

3.2 水肥一體化模式下不同施磷方式對棉田土壤無機磷形態的影響

不同形態磷的生物有效性不同，其養分循環的過程也存在差異，并影響土壤磷素的有效性[30]。與CK 相比，施用磷肥顯著提高苗期0～40 cm土層Ca2-P 含量占比和Al-P 含量占比， 這與趙靚等[31]的研究結果一致。 與不施磷肥和基施磷肥相比，磷肥滴施顯著提高了花鈴期10～20 cm 土層Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 的含量占比及20～40 cm 土層Ca2-P、Ca8-P、Al-P 和Fe-P 的含量占比，與基施磷肥相比， 滴施磷肥顯著降低了花鈴期0～5 cm和10～20 cm 土層Ca10-P 的含量占比。

苗期和花鈴期，各處理土壤無機磷含量占比以Ca10-P 和O-P 為主， 其次是Ca8-P、Al-P 和Fe-P，Ca2-P 含量占比最小。 苗期，Ca8-P、Al-P 和Fe-P 含量占比接近， 花鈴期Al-P 含量占比高于苗期，而Fe-P 含量占比較苗期明顯降低，這與前人的研究結果一致[5,32]。

3.3 水肥一體化模式下不同施磷方式對棉田土壤磷吸附-解吸特性的影響

本研究發現，苗期和花鈴期不同施磷處理下0～40 cm 土層磷的等溫吸附曲線呈現相似的變化趨勢，即隨著平衡溶液磷濃度的增加，土壤磷吸附量呈先快速增加后緩慢上升的趨勢，這與前人的研究結果[12,33]一致。 當土壤平衡溶液磷濃度較低時，磷的吸附以化學吸附為主導過程，離子交換和配位交換是其吸附率高的主要機制；而在平衡溶液磷濃度較高的情況下，隨著土壤中磷的吸附位點逐漸飽和，溶液中的磷會以較慢的物理-化學吸附形式被土壤固定[34]。

本研究中，CK 處理在花鈴期0～20 cm 土層的Qm高于施磷處理，這與王斌等[35]的研究結果一致，即施磷能夠降低土壤對磷的吸附，增加磷的解吸率，提高磷肥有效性。 花鈴期MAP-DS 處理20～40 cm 土層的Qm明顯高于其余處理，說明MAP-DS 處理對擴大土壤磷庫容量具有一定促進作用。

磷的解吸是土壤釋放磷的重要途徑，解吸能力的大小直接關系到土壤固相和液相之間磷交換的速率以及土壤磷的含量，對磷的有效性具有重要影響。 磷的解吸率是表征土壤磷解吸特征的重要參數[36]。 土壤磷解吸率隨著標準溶液磷濃度的增加先快速降低后趨于穩定，這與邱亞群等[37]的研究結果一致。苗期，各處理0～10 cm 土層磷解吸率存在明顯差異。 花鈴期，標準溶液磷濃度大于20 mg·L－1時，0～20 cm 土層MAP-D 和MAP-DS 處理的土壤磷解吸率明顯高于CK 和MAP-B 處理。 在垂直方向上，隨著土壤深度的增加，各處理土壤磷的解吸率整體呈降低趨勢，高秀美等[38]對蔬菜地的相關研究也表明深層土壤對磷的吸附能力較大，固持性強，其解吸磷的能力相應較弱。 此外，本研究中苗期和花鈴期各處理的磷解吸率相對較低， 可能受當地氣候類型、土壤質地等因素的影響，導致土壤對磷的解吸存在滯后現象[39]。

3.4 不同處理對磷肥利用率及籽棉產量的影響

本研究發現，MAP-DS 處理的磷肥利用率較MAP-B 和MAP-D 處理顯著提高。 馬丹等[16]的研究也表明，相較于基施處理，滴施處理會提高磷肥的有效性和作物的產量。 施用磷肥有利于提高棉花產量[40-42]。本研究發現，磷肥基施（MAP-B）和滴施（MAP-D 和MAP-DS）處理下的籽棉產量均顯著高于CK， 并且磷肥滴施處理的籽棉產量高于磷肥基施處理。 說明水肥一體化模式下磷肥隨水滴施有利于提高土壤磷有效性， 促進棉花對磷的吸收及籽棉產量的提高，與李青軍等[24]和馬丹等[16]的研究結果一致。 此外，MAP-DS 處理的籽棉產量比MAP-D 處理提高10.42%， 說明隨水滴施MAP 和聚谷氨酸能夠提高籽棉產量，與前人在棉花[16]、玉米[43]等作物中的研究結果相符。

4 結論

施磷能夠增加苗期和花鈴期棉田土壤0～40 cm 土層有效磷和全磷含量， 花鈴期磷肥滴施（MAP-D 和MAP-DS 處理） 的0～40 cm 土層有效磷含量明顯高于磷肥基施和對照處理。 施磷對花鈴期不同形態的無機磷含量影響較大。 與磷肥基施相比，磷肥滴施顯著提高了花鈴期10～20 cm土層Ca2-P、Ca8-P 和Al-P 的含量占比， 降低了Ca10-P 和Fe-p 的含量占比。 苗期和花鈴期不同施磷處理下各土層磷的等溫吸附曲線和解吸曲線呈現較為相似的變化趨勢，即隨著平衡溶液磷濃度的增加，土壤磷吸附量呈先快速增加后緩慢上升的趨勢；隨著標準溶液磷濃度的增加，土壤磷的解吸率呈先快速降低后趨于平穩的趨勢。 施用磷酸一銨可提高新陸早63 號的籽棉產量，并且磷肥滴施處理的籽棉產量高于磷肥基施處理，磷肥配合聚谷氨酸滴施的籽棉產量最高。 磷肥的施用方式對棉田土壤無機磷形態與磷吸附解吸特征均有一定的影響。 在水肥一體化條件下，磷肥的滴施優于基施， 磷肥結合聚谷氨酸的滴施更有利于棉株對土壤磷素的吸收與利用，進一步提高磷肥利用率與籽棉產量。