施磷改善红壤结构的机理及其保水功效评价

红壤区的土壤养分贫瘠(特别缺磷)和季节性干旱，是制约该区生产的两大主要因素。在长期肥料定位试验中发现，红壤施磷后土壤保水性显著增强，但对其内在的机理及其保水功效缺乏深入系统的研究。有研究认为，是由于胶态磷酸铝在土壤中起胶结作用造成的，但却忽视了红壤中大量存在的磷酸铁的作用。我们推测，红壤施磷后形成的磷酸铝、磷酸铁均对红壤起着"特有的"胶结作用，影响着土壤结构的形成，调控着土壤的保水效能。为此，本项目将以长期施磷、不施磷及磷肥配施有机肥的旱地红壤为材料，研究由施磷形成的土壤结构在保水性上与有机质、无磷或极低磷时铁铝等胶结形成的结构差别；同时，通过观察添加胶态磷酸铁与磷酸铝后，自然红壤的结构与保水性变化，探究磷酸铁、磷酸铝在改善红壤结构与提高土壤保水功效方面的作用与相对贡献；并对施磷后红壤保水作用的实际效果做出评价。研究结果将对红壤地区防治季节性干旱，制订提高土壤肥力的措施具有重要的指导意义。

本项目研究了长期施磷、未施磷及磷肥配施有机肥下红壤的肥力特征变化、红壤团聚体的数量特征与组成特征；探讨了人工合成胶态磷酸铁、磷酸铝对红壤结构组成与保水能力的影响，并对红壤施磷后保水质量与功效进行了评价。结果表明：长期施肥可以显著提高旱地红壤氮、磷、有机碳及阳离子交换量水平，显著降低红壤的固磷能力（PSI），随着土壤pH 升高、有机质及Fe-P含量的增加，红壤PSI 显著降低；土壤游离铁铝氧化物及黏粒含量越高，PSI 也越大。在红壤中，Al-P和Fe-P是影响土壤磷素有效性及固磷能力大小的重要的、稳定的因子，而Oc-P 和 Ca-P 可以通过Al-P 和 Fe-P 直接或间接地起作用。红壤中Al-P/Fe-P比例的变化或许是影响磷素有效性的重要指标。长期施磷可以促进红壤旱地中>1 mm水稳性团聚体的形成，减少0.25 ~ 0.053 mm水稳性团聚体的存在比例，配施绿肥和猪厩肥对红壤中5~2 mm 和2~0.25 mm水稳定团聚体的形成有显著的促进作用；磷肥及配施有机肥虽然可以显著增加大团聚体的数量，但土壤结构稳定性较差；在红壤各粒径水稳性团聚体铁铝氧化物总量均显著高于有机质总量，二者之间的比值随着粒径的减小而增大，证明了有机质是大团聚体中主要的胶结物质、铁铝氧化物是小团聚体中主要的胶结物质。铁结合态磷酸盐（Fe-P）和铝结合态磷酸盐（Al-P）是红壤中重要的无机磷酸盐，研究发现磷酸铁(Fe-P)和磷酸铝(Al-P)可以显著促进5~2 mm水稳性团聚体的形成，Al-P可以促进2~1mm水稳性团聚体的形成，Fe-P数量增多会导致0.25~0.053mm团聚体数量显著降低。随着Al-P/Fe-P比值的增大，5~2 mm水稳性团聚体的数量显著增加，0.25~0.053mm的粒径数量却显著减少。长期施肥下的旱地红壤含水量随着土壤水势的增加而呈“快速下降-缓慢下降-基本平稳”的变化趋势。土壤水分常数常受土壤结构性质及胶结物质组成的影响差异显著；土壤游离氧化铝的含量越高，越有利于增加土壤的田间持水量、正常生育有效水、速效水及全有效水的含量。室内培育试验发现：人工合成的胶态磷酸铁、磷酸铝均可以显著促进红壤中>0.25 mm大团聚体的形成，减少小团聚体的数量，提高土壤水分的保持能力。我们所提出的假设虽得以证实，但磷酸铁与磷酸铝的结晶过程对红壤结构形成及保水能力的影响仍需进一步研究。