2017, Vol. 38
磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一，是森林地上部分净初级生产力的重要限制性元素[1~8].据统计，全球约有30%耕地土壤缺磷[9]，缺磷已成为世界农业生产中限制作物产量和品质的主要因素之一[5].目前施用的磷肥主要来自不可再生资源磷矿的开采，农林业生产对磷肥的大量需求使磷资源可能在百年内面临耗竭[10~12].而有机废弃物中包括粪肥、堆肥等含有大量磷素和有机质，合理循环利用其中的磷可有效补充土壤磷库，不仅减少磷矿的开采，还能减少环境污染和资源浪费[6, 12, 13].目前，有机废弃物作为土壤有机质和氮磷等营养来源在国内外广泛使用[4, 14]，然而长期大量不合理施用磷肥也会造成土壤磷素积累，增加磷流失风险[3, 15, 16].大量研究表明有机物料中磷的生物有效性、随水流失和被土壤固定的可能性不仅与土壤、气候和施用方式等因素有关[6, 17, 18]，还受有机物料中的磷形态及含量的影响[5, 6, 19~23].徐秋桐等[17]研究表明，在等量磷素情况下，施用猪粪/稻草秸秆堆肥、生活垃圾堆肥、沼渣、猪粪、鸡粪、污泥等不同磷素特征的有机废弃物均增加了土壤有效磷和水溶性磷含量，降低了土壤对磷的吸附能力，但影响程度因有机废弃物来源而异. Grigatti等[5]通过连续浸提、土壤培养及植物盆栽试验等一系列研究表明，等磷量处理下具有最高易溶性磷含量的玉米秸秆堆肥处理的土壤有效磷和植物有效磷均最大. Sharpley等[23]研究表明土壤淋滤液中的磷含量与有机物料中的水溶性磷含量密切相关，而Peirce等[14]采用小麦盆栽试验研究结果表明，贮存时间短的鸡粪正磷酸盐含量低，却表现出较高的P的植物有效性. Requejo等[12]对牛粪、生物废弃物堆肥等有机物料的长期大田应用研究结果表明，土壤中磷形态分布及生物有效性更依赖于植物、微生物以及非生物因素共同参与下的磷的周转过程，而不仅仅是添加的磷形态.这一系列研究结果表明，有机物料磷形态特征及其与磷的生物有效性的关系因来源、处理方式以及应用条件而异[5, 6, 19~23].因而研究有机物料中磷形态特征及其与磷的生物有效性的关系，是科学选取和合理施用有机物料的重要基础[6].
板栗(Castanea mollissima) 是中国重要的经济林种之一，分布广泛遍及全国26个省市，而迁西县作为主产区，已有两千多年的栽培历史，是河北省乃至全国最主要的板栗出口基地，已基本实现栽培品种良种化[24].随着栽培规模的扩大和栗蘑种植等产业的深入发展，板栗产业废弃物(如栗叶、栗蓬、栗蘑菌渣等) 产量也随之增加，而堆肥化处理以其低成本、除臭、杀灭病原菌效果好等优点，已成为国内外农林废弃物资源化利用的主要途径之一[20].目前基于板栗产区废弃物的好氧堆肥配方已取得初步进展[25, 26]，但关于其堆肥产物中磷形态特征以及其对产区磷吸收的影响研究较少.鉴于此，本研究选取以板栗产区有机废弃物栗蓬栗叶、菌渣、秸秆、鸡粪为原料的4种好氧堆肥产物，分析它们中的磷形态特征及其在集中深施情况下对结果枝叶片磷含量的影响，以期为板栗产区有机废弃物的有效处理及其堆肥产物的科学利用提供依据.
1 材料与方法 1.1 研究区域和试验样地自然概况研究区域位于河北省唐山市迁西县西荒峪山地板栗园中，地理坐标为118°21′E，40°12′N.属于东部季风暖温带半湿润气候，年平均气温10.6℃，最热月(7月) 平均气温25.4℃，最冷月(1月) 平均气温-6.5℃，年平均降水量744.7 mm.研究区域内多分布片麻岩，并以此为成土母质，土壤以砂质壤土为主，pH值6.44，土壤有机质含量2.89 g·kg-1，土壤全磷含量0.65 g·kg-1，有效磷含量19.36 mg·kg-1，属于低有机质含量中等磷水平土壤.试验样地以当地主栽品种燕山早丰(C. mollissima“Yan shan zao feng”) 为主，树龄13 a，种植密度为1 665株·hm-2，平均树高2.5 m，冠幅2 m×2 m，采用中等强度的集约经营模式.
1.2 供试材料本试验采取4种有机堆肥产物:栗蓬栗叶-菌渣-玉米秸秆-鸡粪混合堆肥(BYZ)、菌渣鸡粪堆肥(ZF) 和2种栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥(分别记为BZ1和BZ2) (由试验区板栗叶与栗蓬自然凋落混合物B、栗蘑菌渣Z、玉米秸秆Y与鸡粪F分别按比例B:Z:Y:F 2:2:2:4、Z:F 6:4、B:Z:F 4:2:4和B:Z:F 6:2:2通过好氧堆肥获得) 均由本实验室提供，所有供试堆肥产物的发芽指数均在85%以上，均达到腐熟程度.样品经自然风干后，粉碎过1 mm筛，不同堆肥基本性质见表 1.
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表 1 供试有机堆肥产物基本性质 Table 1 Basic properties of tested organic composts |
1.3 试验设计与处理
大田试验于2015年5~9月进行.于2015年5月初，在板栗林地选择土壤类型、坡度、坡向等基本一致的区域作为试验样地，以长势一致、健康的板栗结果树为研究对象.本试验设5个处理，即对照(CK，不施磷, 氮和钾用量同有机肥处理)、BYZ、ZF、BZ1和BZ2，各有机堆肥用量均以等磷量(以P2O5计，103 kg·hm-2) 计，氮和钾以上述堆肥的最高量计，不足部分用尿素和氯化钾补充.每个处理试验小区面积为180 m2，共计30棵树，再以单株为小区，采用环状沟施方式进行(沿每棵树树冠滴水线4个方向开沟，沟深30 cm，将堆肥产物均匀平铺至沟内，填土，一次性全量施入)，处理小区间设保护行.并于施肥后每个月(30 d) 上午09:00~10:00采集树冠中部外围东南西北的结果枝上着生雌花或栗蓬节位的叶片各1片(长势良好，且无病虫害)，直至采果结束(2015年9月).将每个试验小区30棵树平均分为3组，10棵树即40片叶子为1个重复，共计3个重复.将采后的叶片立即装入保鲜袋，并置于冰盒内，迅速带回实验室进行处理.试验为期4个月，共计分析5次样品.
1.4 测定指标与方法堆肥全磷(TP) 和无机磷(Pi) 参照邓佳等[6]和鲁如坤[27]的测定方法，全磷(TP) 与无机磷(Pi) 差值得到有机磷(Po).
堆肥磷形态的分级测定:参照Dou等[28]的连续浸提方法，称取0.300 g样品于50 mL离心管中，依次用30 mL去离子水、0.5 mol·L-1 NaHCO3、0.1 mol·L-1 NaOH和1 mol·L-1 HCl浸提，离心，0.45 μm无磷滤膜抽滤，钼蓝比色法直接测定上述每一步所得滤液的无机磷(Pi) 含量(H2O-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi)，K2S2O8氧化-钼蓝比色法[6]测定上述各滤液液总磷(Pt) 含量(H2O-Pt、NaHCO3-Pt、NaOH-Pt和HCl-Pt)，各滤液总磷和有机磷的差值即为滤液中的有机磷(Po)，将最后一步的残渣180℃蒸干后，H2SO4-H2O2消煮-钼蓝比色法[29]测定残留态磷(Residual-Pt) 含量.
单位面积叶片磷含量的测定:采用Yaxin-1242叶面积仪测定叶片面积后洗净，于烘箱105℃下杀青30 min，80℃下烘干至恒重，计算叶片干重与叶面积的比值，即比叶质量.粉碎过筛，混匀后密封于样品袋中，单位质量叶片磷含量用H2SO4-H2O2消煮-钼蓝比色法[30]测定，单位面积叶片磷含量=比叶质量×单位质量叶片磷含量[31].
单位面积叶片磷增值y=(有机堆肥产物处理单位面积叶片磷含量-对照单位面积磷含量)/对照单位面积叶片磷含量(单位为1)
1.5 数据处理使用Spss 17.0软件进行数据的统计分析.采用单因素方差分析(One-way ANOVA)、Duncan法比较不同堆肥产物的化学组成、各磷形态含量以及叶片磷的差异，用Pearson法作有机堆肥产物中的磷形态指标与叶片磷含量增值的相关性分析.
采用Microsoft Excel 2003进行图表制作.
2 结果与讨论 2.1 有机堆肥产物中的磷形态特征 2.1.1 有机堆肥产物中的无机磷(Pi) 和有机磷(Po)4种有机堆肥产物中无机磷(Pi) 含量均显著高于有机磷(Po) 含量(P＜0.05) (图 1)，其中以栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥1(BZ1) 最高(7.81 g·kg-1)，其次为栗蓬栗叶-菌渣-玉米秸秆-鸡粪混合堆肥(BYZ)(6.25 g·kg-1)，而栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥2(BZ2) 最低(4.88 g·kg-1).有机堆肥产物中无机磷占全磷的比例为62.88%~73.62%，仍以BZ1最高，BZ2最低，这可能与BZ2原料中含有较高比例的板栗产业废弃物(栗蓬栗叶和菌渣占比80%)，堆肥过程中其中的有机磷还未得到充分释放[6].有机磷含量较低(2.31~3.30 g·kg-1)，仅为全磷的26.38%~37.12%，表明4种有机堆肥产物中磷以无机磷为主.有研究发现，以玉米、小麦、稻草和蔬菜等农作物废弃物为原料的堆肥产物中无机磷占全磷的90%[20]，在稻壳牛粪堆肥、锯末牛粪堆肥、家禽粪便堆肥、商业有机肥中无机磷占全磷的60%以上[16]，Gagnon等[19]对牛粪、猪粪、家禽粪便、土豆加工残余物、城市污泥等7种有机堆肥研究发现，无机磷占全磷的73%~96%，Li等[21]研究表明在中国农场的牛粪、猪粪以及鸡粪中，无机磷占全磷的50%~68%，邓佳等[6]对重庆地区5种有机堆肥产物的研究发现，无机磷占回收全磷的54.70%~75.10%，这表明有机堆肥产物中无机磷占全磷的比例大小因来源和处理方式不同而有所差异，但磷均以无机磷为主.
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图 1 有机堆肥产物无机磷、有机磷含量及占全磷的比例 Fig. 1 Contents of inorganic phosphorus and organic phosphorus and their proportions in the total phosphorus in organic composts |
从表 2可以看出，4种有机堆肥产物间的全磷(TP) 含量(P＜0.05) 存在显著差异，总体表现为: BZ1(10.61 g·kg-1)＞ZF (9.03 g·kg-1)＞BYZ (8.56 g·kg-1)＞BZ2(7.68 g·kg-1)，说明在堆肥原料(栗蓬栗叶、菌渣、玉米秸秆和鸡粪等) 中保持氮源鸡粪配比不变(40%) 的前提下(即BZ1、ZF和BYZ)，以栗蓬栗叶替代玉米秸秆使堆肥产物全磷含量显著增加，而以菌渣完全替代栗蓬栗叶和玉米秸秆效果也能取得相似的效果，而在栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥(BZ) 原料体系中，将栗蓬栗叶的比例从40%提高到60%(即从BZ1到BZ2)，堆肥产物中全磷含量降低了26.9%，这可能与原料性质(栗蓬栗叶本身含磷量低) 有关[32].
采用Dou等[28]的磷形态分级方法，得出4种有机堆肥产物中全磷回收率(Prt/TP) 较高，为99.04%~99.53%，略低于总磷(表 2)，与邓佳等[6]测定结果较一致. 4种有机堆肥产物中除ZF以较稳定的HCl-Pt形态总磷含量(2.45 g·kg-1) 最高以外，其他3种均以活性的H2O-Pt含量最高，其中BZ1中最高(3.79 g·kg-1)，分别比BZ2、BYZ和ZF高28.5%、46.3%和166.9%，
BYZ和BZ1各形态总磷表现出相似的大小顺序，为H2O-Pt＞HCl-Pt＞NaHCO3-Pt＞NaOH-Pt=Residual-Pt，这可能与两种堆肥原料中80%相同有关；BZ2各形态总磷情况为: H2O-Pt＞Residual-Pt＞HCl-Pt＞NaOH-Pt＞NaHCO3-Pt，表明高配比的板栗产业废弃物堆肥产物(BZ2) 呈高水溶态含量和高残留态含量的两极分化特点；ZF各形态总磷的顺序为HCl-Pt＞Residual-Pt＞NaHCO3-Pt＞H2O-Pt=NaOH-Pt，这与邓佳等[6]对牛粪秸秆堆肥、污泥堆肥的研究结果基本一致.而各有机堆肥产物中中等活性的NaOH-Pt含量均较低，这与付广清等[33]对猪粪、牛粪的研究结果一致.
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表 2 有机堆肥产物全磷(TP) 及各形态总磷(Pt) 含量(平均值±标准差，n=3) Table 2 Contents of total phosphorus (TP) and total phosphorus of different forms (Pt) in organic composts (means±SD, n=3) |
从图 2可以看出，有机堆肥产物中各形态总磷占回收全磷的比例因原料配比不同而有所差异. BYZ、BZ1和BZ2中均以H2O-Pt所占比例最高，分别为30.41%、35.90%和38.39%，低于Gagnon等[19]测定的土豆加工残渣有机堆肥的H2O-Pt(48%)、高于Takahashi测定的农业废弃物堆肥[20](7.4%) 和家禽粪便堆肥[16](9.3%)，与Li等[21]测定的鸡粪中的H2O-Pt相当(32%)，而ZF中以H2O-Pt仅占15.36%，以HCl-Pt所占比例最高(27.39%)，这与邓佳等[6]得出的研究结果一致.易溶性总磷(H2O-Pt+NaHCO3-Pt) 占回收全磷的比例总体表现为: BZ1(52.10%)＞BYZ (49.05%)＞BZ2(46.88%)＞ZF (35.74%), 而这部分形态磷被大量研究证明是为植物吸收利用或随水流失的形态[6, 34, 35]，若仅从肥料即供植物吸收的角度考虑，栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥(BZ1和BZ2) 和栗蓬栗叶-菌渣-秸秆-鸡粪混合堆肥(BYZ) 磷的有效性均较高而菌渣鸡粪堆肥(ZF) 较低，可能与其所含HCl-Pt和Residual-Pt均较高有关.
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图 2 有机堆肥各形态总磷(Pt) 占回收全磷(Prt) 的比例 Fig. 2 Proportions of total phosphorus of different forms (Pt) in the total fractionated phosphorus (Prt) of organic composts |
值得注意的是，BZ2中H2O-Pt(38.39%) 和Residual-Pt(23.34%) 所占回收全磷的比例均显著高于其他3种(P＜0.05)，而NaHCO3-Pt(8.49%) 和HCl-Pt(18.46%) 在4种堆肥产物中最低，NaOH-P与BYZ、BZ1差异不显著(均为11.3%)，略低于ZF (15.33%)，再次表明高配比的板栗产业废弃物堆肥产物(BZ2) 表现出高水溶态比例和高残留态比例的两极分化特点.
2.1.3 有机堆肥产物各形态无机磷(Pi)、有机磷(Po) 含量及在形态总磷(Pt) 中的分布特征本研究参照文献[6]，将残留态磷归为有机磷，从表 3可以看出，4种有机堆肥产物各形态无机磷均显著高于对应形态的有机磷(P＜0.05).
BYZ和BZ1中各形态无机磷含量的顺序为H2O-Pi＞HCl-Pi＞NaHCO3-Pi＞NaOH-Pi，这与Gagnon等[19]测定的猪粪堆肥结果一致，BZ2为H2O-Pi＞HCl-Pi＞NaOH-Pi＞NaHCO3-Pi，这与Gagnon等[19]测定的城市污泥堆肥结果一致，ZF中HCl-Pi＞NaHCO3-Pi＞H2O-Pi＞NaOH-Pi，这与Gagnon等[19]测定的家禽堆肥、邓佳等[6]测定的牛粪秸秆堆肥及农村生活垃圾堆肥1相一致，这表明4种堆肥产物各形态无机磷含量大小排序存在一定的差异，可能与其原料配比不同以及由此引起与磷相关的微生物作用区系不同有关. 4种有机堆肥产物中的H2O-Pi含量排列顺序为BZ1＞BZ2＞BYZ＞ZF，NaHCO3-Pi情况为: ZF=BZ1=BYZ＞BZ2，易溶性无机磷(H2O-Pi+NaHCO3-Pi) 总体表现为: BZ1＞BYZ＞BZ2＞ZF，而稳定态HCl-Pi表现为BZ2最低(1.12g·kg-1，表 3).
4种有机堆肥产物各形态有机磷中均以最稳定的Residual-Po(0.97~1.93 g·kg-1) 最高，其次是HCl-Po(0.29~0.57 g·kg-1) 而NaHCO3-Po均较低. Takahashi[16]和Turner等[34]的研究表明，在家禽粪肥中，HCl-Po主要为较稳定的肌醇六磷酸盐，说明4种堆肥产物中均含有一定量的肌醇六磷酸盐.值得注意的是，有机堆肥产物BZ1、BZ2和BYZ有较高的活性H2O-Po(0.29~0.45 g·kg-1)，高于邓佳等[6]测定的7种有机物料中的H2O-Po含量(0.04~0.12 g·kg-1)、远低于Takahashi[16]测定的猪粪里的H2O-Po含量(2 g·kg-1)，这部分磷在土壤中容易被植物吸收利用或流失[6]，而ZF中H2O-Po极低.易溶性有机磷(H2O-Po+NaHCO3-Po) 含量总体表现为: BZ1＞BYZ＞BZ2＞ZF，与易溶性总磷、易溶性有机磷排序相一致(表 3).
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表 3 有机堆肥产物各形态无机磷(Pi)、有机磷(Po) 含量/g·kg-1 Table 3 Contents of inorganic phosphorus and organic phosphorus of different forms in organic composts/g·kg-1 |
从表 4可以看出，4种有机堆肥产物各形态总磷中均以无机磷为主，其占形态总磷的比例范围为68.41%~96.00%，尤其以活性无机磷(H2O-Pi或者NaHCO3-Pi) 占形态总磷的比例最高.其中BZ2和ZF中以H2O-Pi占形态总磷的比例最高(分别为90%和96%)，BZ1和BYZ中则为NaHCO3-Pi所占比例最高(分别为89.17%和93.93%)，4种堆肥产物中HCl-Pi占形态总磷的比例在77.61%~79.20%之间，变化不大.有研究表明，HCl-Po主要为较稳定的肌醇六磷酸盐[16, 34]，HCl-Pi主要为与钙镁等结合的磷化合物(如羟基磷灰石)[16, 35]，而4种堆肥产物中HCl-Pi/HCl-Po比值均在3.6左右，说明4种堆肥产物中磷形态HCl-Pi和HCl-Po的转化具有协同统一性.
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表 4 有机堆肥产物各形态总磷(Pt) 中无机磷(Pi)、有机磷(Po) 所占比例/% Table 4 Proportions of inorganic phosphorus (Pi) and organic phosphorus (Po) in the total phosphorus of different forms (Pt)/% |
2.1.4 有机堆肥产物各形态无机磷(Pi)、有机磷(Po) 在回收全磷(Prt) 的分布特征
从图 3可以看出，有机堆肥产物中各形态无机磷、有机磷在全磷的分布存在一定的差异，易溶性无机磷(H2O-Pi+NaHCO3-Pi) 占全磷比例总体表现为: BZ1(44.91%)＞BYZ (42.68%)＞BZ2(40.98%)＞ZF (32.30%).在各形态无机磷中，BZ2、BZ1和BYZ中各形态无机磷均以H2O-Pi占全磷比例最高，依次为34.55%、30.46%和25.17%，其次是HCl-Pi(14.62%~21.97%，其中BZ2最低)，而在ZF中HCl-Pi所占比例最高(21.26%)，推测可能与菌渣中含有大量与钙镁结合稳定的正磷酸盐有关[6, 36]，这也表明菌渣中的磷难降解，这可能也是导致其堆肥产物(ZF) 中活性H2O-Pi、易溶性总磷(H2O-Pi+NaHCO3-Pi) 所占全磷比例最低的重要原因. NaHCO3-Pi占全磷比例在6.42%~17.51%之间，以BZ2最低；NaOH-Pi占全磷的比例范围为7.90%~10.49%，BZ2最低，ZF最高.根据各形态无机磷所占比例可知，BYZ、BZ1和ZF3种有机堆肥产物中的无机磷主要分布在H2O-Pi、HCl-Pi和NaHCO3-Pi，而BZ2中的无机磷主要分布在H2O-Pi和HCl-Pi，说明高配比的板栗产业废弃物(特别是栗叶栗蓬) 使堆肥产物(BZ2) 中的磷向活性较高的H2O-Pi转化.
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图 3 有机堆肥各形态无机磷(Pi)、有机磷(Po) 占回收全磷(Prt) 的比例 Fig. 3 Proportions of inorganic phosphorus (Pi) and organic phosphorus (Po) of different forms in the total fractionated phosphorus (Prt) of organic composts |
有机磷形态H2O-Po、NaHCO3-Po、NaOH-Po和HCl-Po占全磷比例均较低，分别为0.63%~5.24%、1.13%~2.81%、1.70%~4.84%和3.84%~6.21%，有机磷主要分布于残留态磷(11.44%~23.34%)，Residual-P整体表现为BZ2＞ZF＞BZ1=BYZ，说明高配比的板栗产业废弃物(特别是栗叶栗蓬) 使堆肥产物(BZ2) 中的残留态磷比例增加.
2.2 不同有机堆肥产物对板栗结果枝叶片磷吸收的影响根据研究区板栗的生长周期特点，其物候期[37]的划分依次为:展叶期(5月)、授粉期(6月初)、坐果期(6月中旬)、幼果期(7月)、膨大期(8月) 和成熟期(9月).有研究表明，磷在板栗整个生长周期内起着重要作用[32, 38, 39]，影响叶片光合速率和碳素同化[8]，调节雌雄花比例[32]，是果实形成过程中所需核酸和核蛋白的结构元素[38]，是能量代谢和遗传的必需物质[38]，显著影响果树产量[38, 40].
从图 4可以看出，有机堆肥产物处理的单位面积叶片磷含量随生长期的推进总体表现出降低-升高-降低的变化，这与板栗各时期营养与生殖生长的矛盾有关[32, 38, 39].在以营养生长为主的展叶期(5月)，叶片营养较好，单位面积叶片磷含量处于中等水平，而进入开花授粉期(6月)，雌雄花发育成为营养供应中心[32]，单位面积叶片磷含量降低.随着叶片的进一步成熟，光合作用增强，单位面积的叶片干物质和磷等元素积累量均增加，而幼果期(7月) 果实干物质积累需求少，营养生长与生殖生长的矛盾得到缓和，表现为叶片磷含量升高[38]，并达到峰值，此时叶片磷含量表现为: BZ2(505.52 mg·m-2)＞BZ1(436.79 mg·m-2)＞ZF (331.97 mg·m-2)＞BYZ (321.65 mg·m-2)＞CK (222.02 mg·m-2，P＜0.05).随着果实进一步膨大与成熟，光合产物大量由叶片转运至果实，导致叶片磷含量降低[39].到采果结束时(9月)，叶片磷含量情况为: BZ2＞BZ1=BYZ＞ZF＞CK.
从整个研究期看，各处理平均每月叶片磷含量总体表现为: BZ2(347.54 mg·m-2)＞BZ1(282.19 mg·m-2)＞BYZ (248.26 mg·m-2)＞ZF (231.94 mg·m-2)＞CK (206.20 mg·m-2，P＜0.05)，即BZ2最高，其次是BZ1，CK最低，这与7月和9月采果结束时的各处理磷含量大小顺序基本一致，说明板栗废弃物堆肥产物处理显著提高了板栗结果枝叶片磷含量，这与Peirce等[14]研究结果基本一致.
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图 4 不同有机堆肥产物处理下板栗结果枝叶片磷含量动态变化 Fig. 4 Dynamic changes of leaf phosphorus contents per unit area under different organic compost treatments |
叶片矿质营养(包括磷) 分析可对果树的营养状况进行有效评价，而7月是板栗营养诊断的关键时期[41].各处理7月(y7) 和平均每月单位面积叶片磷含量增值(y) 如表 5所示. 4个有机堆肥产物中的差异显著(P＜0.05)，大小顺序为BZ2＞BZ1＞BYZ＞ZF，比对照增加12.5%~68.5%，而y7则表现为BZ2最高，其次为BZ1，而BYZ最低，比对照提高44.9%~127.7%，说明板栗废弃物堆肥产物处理显著提高了板栗结果枝叶片磷含量，且BZ2处理增幅最大.
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表 5 有机堆肥产物处理7月(y7) 和平均每月(y) 单位面积叶片磷含量增值(平均值±标准差，n=3) Table 5 Increment of leaf phosphorus content per unit area in July (y7) and per month on average (means±SD, n=3) |
相关分析(表 6) 表明，有机堆肥产物处理7月、平均每月单位面积叶片磷增值均与H2O-Pi含量、H2O-Pt/Prt、H2O-Pi/Prt呈显著或极显著正相关，推测有机堆肥产物中水溶性无机磷含量及占全磷的比例是当年板栗叶片磷吸收的重要影响因素.有研究表明，H2O-Pi主要是水溶性正磷酸盐，施入土壤后，短时间易被植物吸收或者随水流失[35].也有研究认为，有机废弃物中磷的水溶性直接影响其施用后土壤磷对环境的影响，当废弃物被表施于农田时影响尤为明显[17]，而本试验将有机堆肥产物集中深施于该区板栗细根分布较多的区域(20~40 cm)，降低了磷随地表径流或者降雨流失和被土壤固定的可能性，使H2O-Pi被植物吸收可能性增加. Grigatti等[5]通过连续浸提、土壤培养及植物盆栽试验等一系列研究表明，等磷量处理下具有最高易溶性磷含量的玉米秸秆堆肥处理的土壤有效磷和植物有效磷均最大. Peirce等[14]研究结果表明，贮存时间短的鸡粪正磷酸盐含量虽较低，而P却表现出较高的植物有效性可能是因为其较高的有机磷库在微生物降解作用下对正磷酸盐库的持续补充快于土壤的吸附固定作用.本研究中，栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥BZ2具有较高的水溶态无机磷和高残留态有机磷，在施磷量相等的情况下，高浓度的残留态有机磷使微生物降解作用加强[14]，从而使有效磷含量进一步增加，同时BZ2中有机质含量最高(表 1)，在土壤中分解可产生大量带负电荷的低分子有机物，与磷酸根发生竞争吸附，掩蔽土壤磷的吸附位，降低土壤对磷的吸附能力[17]，使土壤有效磷增加，这可能也是栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪堆肥BZ2处理单位叶片磷含量及增值均最高的重要原因.本研究仅进行一年的大田试验，对于长期施用板栗产区堆肥产物对结果板栗P的生物有效性还需进一步研究.
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表 6 单位面积叶片磷增值与有机堆肥产物各形态水溶性磷含量的相关分析 Table 6 Pearson correlations between increment of leaf phosphorus content per unit area and H2O-P contents of different forms in composts |
3 结论
(1) 4种有机堆肥产物全磷含量因原料配比不同而表现出一定的差异，具体表现为: BZ1(10.61 g·kg-1)＞ZF (9.03 g·kg-1)＞BYZ (8.56 g·kg-1)＞BZ2(7.68 g·kg-1)，并均以无机磷为主，无机磷占全磷的比例在62.88%~73.62%之间.
(2) 4种有机堆肥产物中除ZF以较稳定的HCl-P含量及其占全磷比例最高以外，其他3种均以活性的H2O-P含量及占全磷比例最高，NaOH-P含量均较低.
(3) 各形态中的无机磷中活性无机磷(H2O-Pi或者NaHCO3-Pi) 占形态总磷的比例最高(89.17%~96.00%)，且在回收全磷中BZ2中的无机磷主要分布在H2O-Pi和HCl-Pi，其他3种的无机磷主要分布在H2O-Pi、HCl-Pi和NaHCO3-Pi，各形态有机磷主要分布于残留态磷，BZ2中比例最高，即BZ2表现出高比例的水溶性磷和残留态有机磷库，兼具化学磷肥的速效和有机肥料的缓效特质.
(4) 等磷量大田试验结果表明，板栗结果枝叶片单位面积叶片磷含量整体表现为BZ2＞BZ1＞BYZ＞ZF＞CK，高峰期(7月) 与平均每月叶片磷含量增值与H2O-Pi含量、H2O-Pt/Prt、H2O-Pi/Prt呈显著或极显著正相关，推测集中深施情况下有机堆肥产物中水溶性无机磷含量及占全磷的比例是当年板栗叶片磷吸收的重要影响因素，且BZ2处理叶片磷含量及增值最高，综合考虑，栗蓬栗叶-菌渣-鸡粪(BZ2) 体系是产区好氧堆肥原料的较佳选择，其原料中板栗产业废弃物配比高达80%(栗蓬栗叶60%+菌渣20%).
(5) 在经济林板栗有机肥集中深施实践中，进一步加强对有机堆肥产物中的磷形态与土壤磷相互作用的时间累积效应以及其与磷的生物有效性的相关规律研究，为板栗产业废弃物的有效处理及其堆肥产物的合理利用提供科学依据.
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