張 睿, 王童語，王道中, 郭志彬, 朱 林，花可可*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，合肥 230031；2. 安徽省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，合肥 230031；3. 養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境安徽省重點實驗室，合肥 230031)

磷是一種植物生長所必須的大量元素，其在植株生長發(fā)育的各個階段都起著重要作用[1-2]。我國農(nóng)田土壤有機磷含量占土壤全磷的25% ～ 56%，在東北黑土中，最高可以達到70%以上[3]。相關研究表明，對于有效磷含量較低的土壤，有機磷可以通過礦化過程轉化為無機磷后，被植物所吸收利用。與無機磷相比，有機磷化合物一般較為復雜，種類較多，電荷密度較高，含有較多的官能團[4-5]，大部分的溶解性有機磷屬于具有高分子量的腐殖質[6]。Bowman 等[7]根據(jù)土壤有機磷對植物的有效性，把土壤有機磷分為活性有機磷、中活性有機磷、中穩(wěn)性有機磷和穩(wěn)定性有機磷4 種組分。其中，活性和中活性有機磷均易礦化，易被植物吸收，而中穩(wěn)性和高穩(wěn)性有機磷組分則很難被礦化，不易被植物吸收。因此，研究農(nóng)田土壤有機磷組分及其分配特性對深入探究土壤磷循環(huán)機制和挖掘土壤磷庫有效性具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

近十年，國內外關于農(nóng)田土壤有機磷組分的研究較為活躍，并取得了豐富的研究成果。徐陽春等[8]研究表明，長期有機無機肥配施能顯著提高土壤有機磷含量，主要增加活性和中等活性有機磷組分。尹金來等[9]發(fā)現(xiàn)施用豬糞后能顯著增加土壤中活性有機磷和中穩(wěn)性有機磷含量，其中，中活性有機磷增幅最明顯。黃慶海等[10]研究發(fā)現(xiàn)，對土壤作耗磷處理時，主要是中活性有機磷和活性有機磷下降，對土壤作施磷處理時，主要促進中穩(wěn)定性有機磷和高穩(wěn)定性有機磷的增加。Gaind 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機磷后，小麥種植區(qū)的活性有機磷與中等活性有機磷含量較高，水稻種植區(qū)的中穩(wěn)性有機磷和高穩(wěn)性有機磷含量較高。Maranguit 等[12]發(fā)現(xiàn)種植油棕和橡膠可以使土壤活性有機磷組分下降一半，且土壤有機磷含量與土壤有機碳含量呈顯著正相關?？傮w而言，國內外學者對農(nóng)田土壤有機磷組分含量、比例及分布特征進行了大量研究，但目前的研究結論多局限于不同施肥方式或種植方式，且普遍認為施肥可顯著增加土壤活性有機磷的含量及比例。生物炭是植物或廢棄的原料通過熱裂解而產(chǎn)生的固體材料，作為一種土壤改良劑，具有疏松多孔和吸附能力強等特性，被廣泛用于農(nóng)田土壤，其對土壤物理、化學和生物性質具有顯著影響[13-14]，生物炭可改變土壤磷的吸附-解吸和沉淀-溶解等關鍵過程，從而影響土壤磷的有效性。王光飛等[15]研究發(fā)現(xiàn)在保持土壤有效磷供應下長期大量施用生物炭在保持土壤有效磷供應下可提高土壤磷的吸附能力，降低土壤磷素的流失風險。但迄今為止，關于施用秸稈生物質炭施用對農(nóng)田土壤有機磷組分影響的研究較為缺乏[16]，這限制了人們對農(nóng)田土壤有機磷周轉及磷循環(huán)機制的全面認識。

砂姜黑土是我國黃淮海平原典型的中低產(chǎn)土壤之一，全國砂姜黑土總面積約為4.0 km×104km，其中安徽省面積最大，約為1.65 km×104km，所在區(qū)域也是安徽省的糧食主產(chǎn)區(qū)[17-18]。本區(qū)域已有較多研究集中在長期施肥對土壤有機磷分布的影響，如王道中等[19]研究發(fā)現(xiàn)長期有機無機配施能夠顯著增加砂姜黑土有機磷的總量，且長期施用有機肥可顯著增加土壤中等活性有機磷含量，微增加活性有機磷與中穩(wěn)性有機磷的含量，而高穩(wěn)性有機磷含量幾乎不發(fā)生改變。而關于秸稈生物炭施用對砂姜黑土有機磷組分的影響效應尚不清楚。本研究擬通過砂姜黑土不同用量秸稈生物炭田間定位試驗，分析作物產(chǎn)量、土壤化學性質及土壤有機磷組分的變化特征，明確秸稈生物炭施用對土壤有機磷組分及分配的影響，闡明秸稈生物炭施用對土壤有機磷的作用機制，以期為剖析土壤有機磷循環(huán)機制和科學制定砂姜黑土磷管理策略提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

試驗點位于農(nóng)業(yè)部蒙城砂姜黑土生態(tài)環(huán)境重點野外觀測站內（33°13′ N，116°37′ E），地處淮北平原中部，屬于暖溫帶季風氣候，常年平均氣溫16.5 ℃，近20 年年平均降水量872.4 mm。作物種植方式為冬小麥-夏玉米輪作，屬黃淮海平原的典型種植制度。試驗前（2014 年10 月）土壤基本理化性質（0～20 cm）：pH 為5.5，有機碳含量為8.4 g·kg-1，全氮1.0 g·kg-1，全磷0.34 g·kg-1，堿解氮58.6 mg·kg-1，有效磷13.6 mg·kg-1，速效鉀113.2 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為“周麥12 號”，玉米品種為“中科玉505”，化肥為普通單質肥料，氮肥為普通尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。供試秸稈生物炭材料為小麥秸稈生物炭（河南商丘三利新能源有限公司，熱裂解炭化溫度 350～450 ℃），秸稈生物炭基本理化性質為：pH 10.3，有機碳含量為510 g·kg-1，全磷含量為440 mg·kg-1，有效磷含量為162.1 mg·kg-1。

1.3 試驗設計

試驗共設6 個處理，分別為不施肥（CK）、常規(guī)施肥（NPK）、化肥與6.0 t·hm-2秸稈生物炭配施（BC6）、化肥與12 t·hm-2秸稈生物炭配施（BC12）、化肥與36 t·hm-2秸稈生物炭配施（BC36）、化肥與48 t·hm-2秸稈生物炭配施（BC48）秸稈生物炭于試驗開始時，即2014 年10 月份種植冬小麥之前結合整地一次性施入，后期每年均不再追施，以觀測生物炭還田后長期的肥力與生態(tài)環(huán)境效應。所有秸稈生物炭處理化肥（氮-尿素、磷-過磷酸鈣、鉀-氯化鉀）的施用量、田間管理均與NPK 處理完全一致。每個處理4 次重復，共計24 個小區(qū)，小區(qū)面積為40 m2（4 m×10 m）。根據(jù)當?shù)剞r(nóng)民施肥習慣，NPK 代表常規(guī)施肥水平，小麥季施氮總量為210 kg·hm-2（基肥和追肥分別為126 和84 kg t·hm-2），施磷（P2O5）總量為90 kg·hm-2，施鉀（K2O）總量為135 kg·hm-2。玉米季施氮總量為225 kg·hm-2（基肥和追肥分別為135 和90 kg·hm-2），磷鉀肥施用量同小麥季。

1.4 樣品的采集與分析方法

樣品采集：在試驗開始前，以整個試驗田塊為采樣單元，利用不銹鋼土鉆（直徑0.03 m），采用“S”形取樣方法采集耕層（0 ～ 20 cm）土樣，人工除去肉眼可見的根茬及秸稈碎屑，掰碎混勻風干過2 mm篩后，測定pH，而后分別過20 目和100 目篩測定有機碳、全氮、全磷、堿解氮、有效磷和速效鉀等指標。2015 和2019 年玉米收獲后（10 月份），以各試驗小區(qū)為采樣單元，采用上述方法再次采集耕層（0 ～ 20 cm）土樣，測定不同化學指標。

測定方法：土壤pH 值通過電位法測定，水土比2.5∶1；土壤有機碳含量采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法；全氮含量采用開氏法；土壤全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法；堿解氮含量采用堿解擴散法；有效磷含量采用碳酸氫鈉法；速效鉀采用乙酸銨提取法[20]；土壤有機磷分組測定采用Bowman 和Cole法[7]，即測定不同酸堿溶液能夠浸提出土壤中的總磷量和無機磷量，采用差減法計算出相應組分有機磷含量，并將土壤有機磷分為活性、中活性、中穩(wěn)性和高穩(wěn)定有機磷4 個組分。活性有機磷指能溶于0.5 mol·L-1NaHCO3而易礦化又易為植物吸收的組分；中活性有機磷指能溶于1 mol·L-1H2SO4而較易礦化又較易為植物吸收的組分；中穩(wěn)性有機磷指能溶于0.5 mol·L-1NaOH，在pH 1～1.5 條件下不發(fā)生沉淀而較難礦化又較難為植物吸收的組分；高穩(wěn)性有機磷指能溶于0.5 mol·L-1NaOH，在pH 1～1.5條件下產(chǎn)生沉淀而很難礦化又很難為植物吸收的組分。小麥和玉米產(chǎn)量采用全小區(qū)實打實收法（含水率按照0.14 計）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有的測定結果用Excel 2019 進行數(shù)據(jù)的初步整理和匯總，用SPSS 24.0 進行統(tǒng)計分析，使用Excel 2019 進行作圖。方差分析使用LSD 與Duncan 法進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 秸稈生物炭對作物產(chǎn)量及土壤理化性質影響

不同用量秸稈生物炭處理年平均產(chǎn)量有所不同。小麥平均產(chǎn)量為2.0～6.7 t·hm-2，其中CK 處理小麥產(chǎn)量顯著小于其他處理（P＜0.05），僅為2.0 t·hm-2，其他處理產(chǎn)量均超過6.0 t·hm-2，BC36處理產(chǎn)量最高，為6.7 t·hm-2，小麥產(chǎn)量隨秸稈生物炭施用量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，施用秸稈生物炭處理間差異性不顯著。玉米平均產(chǎn)量為4.1～7.4 t·hm-2，其中CK 處理玉米產(chǎn)量顯著小于其余處理，僅為4.1 t·hm-2，其余處理產(chǎn)量均達到或超過6.9 t·hm-2，BC6處理產(chǎn)量最高，為7.4 t·hm-2，玉米產(chǎn)量隨秸稈生物炭施用量的增加也呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，但施用秸稈生物炭處理間未呈現(xiàn)顯著差異性（表1）。

表1 秸稈生物炭施用后作物產(chǎn)量及土壤理化性質的變化Table 1 Changes of crop yield and soil physical and chemical properties after straw biochar application

各處理土壤pH 平均為4.9～6.1，土壤有機碳平均含量為8.3～21.0 g·kg-1，其中BC36和BC48處理有機碳平均含量顯著高于其余處理（P＜0.05），分別為為21.0 和20.4 g·kg-1。土壤全氮含量為3.7～7.4 mg·kg-1，其中BC36和BC48處理全氮含量顯著高于其余處理（P＜0.05），分別為7.3 和7.4 mg·kg-1。土壤全磷平均含量為388.3～585.7 mg·kg-1；與CK 相比，NPK 處理土壤全磷含量提高33.8%。土壤全磷含量因秸稈生物炭施用量的不同而呈現(xiàn)差異，其中BC36和BC48處理含量較高，分別為585.7 和584.8 mg·kg-1，顯著高于其余處理（P＜0.05）。總有機磷平均含量為123.5 mg·kg-1，其中，CK 處理的總有機磷含量最低，為102.4 mg·kg-1，BC36處理的總有機磷含量最高，為134.6 mg·kg-1，顯著高于NPK（P＜0.05）。有效磷平均含量為22.7 mg·kg-1，其中CK處理顯著低于其余處理（P＜0.05），為13.1 mg·kg-1?？傮w說明，增施秸稈生物炭均可保障小麥和玉米產(chǎn)量，并顯著提升土壤肥力和緩解土壤酸化。

2.2 秸稈生物炭對土壤活性有機磷的影響

NPK 處理土壤活性有機磷兩個年份平均含量為12.5 mg·kg-1（表2），較CK 處理下降3.1%，差異不顯著（P＞ 0.05）。在施用NPK 基礎上配施秸稈生物碳1 年后，BC6、BC12、BC36和BC48處理土壤活性有機磷含量分別較NPK 處理下降8.8%、14.4%、26.4%和25.6%，均低于NPK 處理，其中以BC36處理土壤活性有機磷含量最低，差異顯著（P＜0.05）。進一步研究發(fā)現(xiàn)，土壤活性有機磷含量與秸稈生物炭施用量呈顯著線性負相關（P＜0.05）。且對于配施秸稈生物炭的處理，2015 年土壤活性有機磷平均含量為12.1 mg·kg-1，2019 年平均含量為9.9 mg·kg-1，較2015 年下降了18.2%，說明施用秸稈生物炭可降低土壤中有機磷的活性。

表2 秸稈生物炭施用對土壤有機磷含量組分的影響Table 2 Effects of straw biochar application on soil organic phosphorus components (mg·kg-1)

2.3 秸稈生物炭對土壤中等活性有機磷的影響

NPK 處理土壤中等活性有機磷兩個年份平均含量為49.8 mg·kg-1，較CK 處理增加了7.3%，無顯著差異（P＞0.05）（表2）。除BC6處理外，其余生物碳處理土壤中等活性有機磷的含量都較NPK處理有所增加，但總體變化幅度不大，只有BC12處理土壤中等活性有機磷含量顯著高于NPK 處理（P＜ 0.05），為54.1 mg·kg-1，2015 年土壤中等活性有機磷平均含量為69.28 mg·kg-1，2019 年平均含量為30.4 mg·kg-1，較2015 年下降56.1%，幅度較大，說明在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，由于長期耕作、施肥等農(nóng)藝措施的影響，土壤中等活性有機磷含量會出現(xiàn)明顯下降，而秸稈生物炭施用會加劇這一現(xiàn)象。

2.4 秸稈生物炭對土壤中穩(wěn)性與高穩(wěn)性有機磷的影響

CK 處理土壤中穩(wěn)性有機磷兩個年份平均含量為13.1 mg·kg-1。NPK 處理為16.4 mg·kg-1，其較CK處理提升了25.2%（表2）。增施秸稈生物炭后，BC6、BC12、BC36和BC48處理土壤中穩(wěn)性有機磷含量分別為23.1、29.7、30.3 和33.1 mg·kg-1，分別較NPK處理提升了40.1%、81.1%、84.8%和101.8%，其中BC6、BC12、BC36和BC48處理土壤中穩(wěn)性活性有機磷含量均顯著高于NPK 處理（P＜ 0.05）。2015 年土壤中穩(wěn)性有機磷平均含量為16.4 mg·kg-1，2019年平均含量為32.2 mg·kg-1，提升96.3%，結合2.2，這進一步說明秸稈生物炭施用可有效降低土壤中有機磷的活性，提高有機磷的穩(wěn)定性。

CK 處理土壤穩(wěn)定性有機磷兩個年份平均含量為29.9 mg·kg-1，NPK 處理為34.9 mg·kg-1，較CK處理提升了16.7%，無顯著差異（P＞0.05）。BC6、BC12、BC36和BC48處理土壤中穩(wěn)性有機磷含量分別為40.4、39.6、44.2 和41.0 mg·kg-1，分別較NPK處理提升了15.8%、13.5%、26.6%和17.5%。2015年 CK 處理的土壤高穩(wěn)性有機磷含量為 28.9 mg·kg-1，NPK、BC6、BC12、BC36和BC48處理土壤高穩(wěn)性有機磷含量均較CK 處理有所提升，但各處理間無顯著差異（P＞0.05），土壤高穩(wěn)性有機磷平均含量為32.5 mg·kg-1，而2019 年土壤高穩(wěn)性有機磷平均含量為44.2 mg·kg-1，較2015 年提升26.5%，且2019 年配施秸稈生物炭的土壤高穩(wěn)性有機磷含量均顯著高于NPK 處理（P＜ 0.05）。

2.5 秸稈生物炭對土壤有機磷組分分配的影響

如圖1 和圖2 所示，施用秸稈生物炭5 年后，相較于2015 年，BC6、BC12、BC36和BC48處理中高穩(wěn)性、中穩(wěn)性有機磷比例明顯上升，中活性有機磷比例明顯下降，對于配施秸稈生物炭的處理，土壤中等活性有機磷已不再是各有機磷組分中占比最大的組分，這說明增施秸稈生物炭后，土壤活性有機磷占比呈下降趨勢，穩(wěn)定性有機磷呈上升趨勢，土壤有機磷的活性降低，穩(wěn)定性增強。如圖3 所示，施用秸稈生物炭后，土壤有機磷組分平均分配比例發(fā)生明顯變化。土壤有機磷各組分占總有機磷的比例按從大到小順序為：中等活性有機磷（37.4%～45.4%）＞高穩(wěn)性有機磷（29.2%～32.9%)＞中穩(wěn)性有機磷（12.8%～24.8%）＞活性有機磷（6.8%～12.6%）。在各處理中，土壤活性有機磷平均占比為9.1%，其中CK 處理最大，為12.6%。與NPK 相比，增施秸稈生物炭后，BC6、BC12、BC36、BC48處理土壤活性有機磷所占比例均顯著下降，而中穩(wěn)定性有機磷組分顯著上升（P＜ 0.05）。

圖1 2015 年秸稈生物炭施用對土壤有機磷組分分配比例的影響Figure 1 Effects of straw biochar application on soil organic phosphorus fraction distribution in 2015

圖2 2019 年秸稈生物炭施用對土壤有機磷組分分配比例的影響Figure 2 Effects of straw biochar application on soil organic phosphorus fraction distribution in 2019

圖3 不同處理土壤有機磷組分分配比例（2015 年和2019年平均值）Figure 3 Distribution proportion of organophosphorus com ponents in soils under different treatments (2015 and 2019 average)

3 討論

3.1 增施秸稈生物炭對砂姜黑土理化性質及作物產(chǎn)量的影響

增施秸稈生物炭對土壤理化性質具有顯著影響，且隨秸稈生物炭施用量的不同而呈現(xiàn)差異。據(jù)徐茂林等[21]的研究，隨著化肥的大量施用，砂姜黑土地區(qū)農(nóng)田土壤pH 已由原來的偏堿性轉變?yōu)楝F(xiàn)在的偏酸性，且有著逐年下降的趨勢。本試驗不施肥處理的土壤pH 為5.5，而常規(guī)施肥處理的土壤pH下降到了5.0，說明長期化肥的施用會導致土壤酸化。而在增施秸稈生物炭的處理中，土壤pH 均顯著增加，且土壤pH 與秸稈生物炭施入量呈顯著正相關（P＜0.05），說明增施秸稈生物炭對砂姜黑土地區(qū)改善土壤酸化具有積極作用。

常規(guī)施肥與增施秸稈生物炭處理的土壤有機碳含量、全氮含量、速效鉀含量對比不施肥處理均顯著增加，增施秸稈生物炭后這些營養(yǎng)元素含量要顯著高于常規(guī)施肥，表明施肥能夠顯著提升土壤中有機碳、全氮、速效鉀3 種元素的含量，且增施秸稈生物炭的效果要好于常規(guī)施肥，可能是由于秸稈生物炭的施入增加了外源養(yǎng)分的供給并改善了土壤微生態(tài)環(huán)境，加速了土壤微生物的分解有機物及養(yǎng)分循環(huán)過程等作用[22]，這與楊旸等[23]提出的有機肥對加速土壤有機碳、氮積累顯著優(yōu)于常規(guī)施肥的結論一致。在6 種處理中土壤堿解氮含量并沒有顯著差別，這可能與其性質不穩(wěn)定，極易被固化成有機磷或被植物吸收利用有關。

隨著秸稈生物炭施入量的增加，小麥和玉米的產(chǎn)量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。說明在砂姜黑土地區(qū)，采用增施秸稈生物炭的方法可以顯著增加土壤養(yǎng)分含量，改提升土壤肥力，改良土壤結構和保障作物產(chǎn)量。

3.2 增施秸稈生物炭對砂姜黑土有機磷組分影響

不同農(nóng)田管理方式會對土壤有機磷含量及分配比例產(chǎn)生強烈影響。在本研究中，常規(guī)施肥處理的土壤總有機磷含量略高于不施肥處理，說明在單施化肥的情況下，由于外源磷投入量的增加及其微生物活性的增加，加速土壤磷循環(huán)過程，土壤有機磷的合成速率要高于礦化速率，土壤有機磷發(fā)生累積；而增施秸稈生物炭的4 種處理，其土壤有機磷總量均都高于常規(guī)施肥處理，這說明施肥可以增加土壤有機磷的含量，且增施秸稈生物炭比常規(guī)施肥更能夠明顯提升土壤有機磷含量，這與前人所提出的施肥可促進土壤中有機磷的積累相吻合[24]。

對于土壤有機磷組分，本研究發(fā)現(xiàn)，所有處理的土壤有機磷組分占總有機磷比例由大到小為：中等活性有機磷＞高穩(wěn)性有機磷＞中等穩(wěn)定性有機磷＞活性有機磷，這說明中等活性有機磷是砂姜黑土有機磷的主要賦存形態(tài)。在兩個年份平均數(shù)據(jù)中，土壤活性有機磷占總有機磷的比例較小，平均為9.1%，增施秸稈生物炭處理中，土壤活性有機磷含量及比例隨秸稈生物炭施用量的增多而呈現(xiàn)減少的趨勢，甚至兩年中BC36與BC48兩處理的土壤活性有機磷含量低于CK 處理。對比兩個年份的有機磷組分含量，可發(fā)現(xiàn)2019 年度施用秸稈生物炭處理的土壤活性有機磷與中等活性有機磷含量均顯著低于2015 年，這一現(xiàn)象說明增施秸稈生物炭可顯著降低土壤活性有機磷的含量及比例，降低土壤有機磷的活性，這與前人將豬糞、牛糞、綠肥等有機肥料施入土壤后所得結果迥然不同[25-27]，因為施用的有機肥本身含有大量的磷元素，且施用有機肥料可以進一步激發(fā)土壤中微生物及磷酸酶的活性，造成土壤活性有機磷含量及比例明顯升高[24]。而在本試驗中，增施秸稈生物炭以后，土壤活性有機磷含量及比例呈下降的趨勢，這可能是由于秸稈生物炭中含有大量的碳原子，沒有像大多數(shù)有機肥那樣有較高的磷元素含量，也缺乏進一步激發(fā)土壤微生物與磷酸酶的活性的物質，在施入土壤后，其中大量的碳原子促使土壤有機磷向C/P 比值更高的穩(wěn)定形態(tài)轉變，故而活性有機磷的含量隨著秸稈生物炭的施入而發(fā)生下降[28]，即土壤有機磷的活性降低。此外，中等活性有機磷含量兩個年份平均占土壤總有機磷含量的比例為40.6%，是本研究中占比最高的有機磷組分，這與前人的研究相一致[29-30]。馮躍華等[31]提出，在土壤有機磷的4 種不同組分中，中等活性有機磷的生物有效性最高，在本研究中，土壤中等活性有機磷含量與活性有機磷含量呈極顯著正相關（P＜0.01），且BC12處理的中等活性有機磷含量與速效磷含量均為最高，故其玉米產(chǎn)量最高，也佐證了這一觀點。對于中穩(wěn)性有機磷和高穩(wěn)性有機磷，增施秸稈生物炭處理這兩種有機磷組分占比相比于不施肥與常規(guī)施肥處理均有所提升，且兩個年份相比，可發(fā)現(xiàn)2019 年度施用秸稈生物炭處理的土壤中穩(wěn)性有機磷與高穩(wěn)性含量均顯著高于2015 年，這也與前人有機肥試驗中土壤穩(wěn)定性有機磷比例下降的情況明顯不同[32]，可能同樣是因為有機碳中含有較多的碳原子，且秸稈生物炭無法像有機肥那樣激發(fā)微生物與磷酸酶的活性，同時，由于秸稈生物質碳的施入造成了土壤pH 的上升，據(jù)研究，在酸性土壤中磷的吸附量會隨生物炭的添加而上升[34]，且生物炭巨大的比表面積與其含有的大量Ca、Fe、Al等元素進一步促進了土壤中磷元素的吸附與固定，降低土壤有機磷的活性，增強土壤有機磷的穩(wěn)定性。

此外，2015 年NPK 與施用秸稈生物炭的處理土壤高穩(wěn)性有機磷含量均較CK 處理有所提升，但各處理間無顯著差異（P＞0.05）；而2019 年配施秸稈生物炭的土壤高穩(wěn)性有機磷含量均顯著高于NPK 處理（P＜ 0.05）。且2015 年土壤高穩(wěn)性有機磷平均含量為32.5 mg·kg-1，而2019 年土壤高穩(wěn)性有機磷平均含量為44.2 mg·kg-1，較2015 年提升26.5%，這說明施入土壤的秸稈生物炭對土壤有機磷組分起著長期影響，秸稈生物炭起初主要通過影響中穩(wěn)定性有機磷來改變土壤有機磷的穩(wěn)定性，但一段時間后配施秸稈生物炭對于土壤有機磷穩(wěn)定性的影響逐漸在高穩(wěn)性有機磷中表現(xiàn)出來。

3.3 秸稈生物炭與砂姜黑土磷管理

本研究表明，砂姜黑土農(nóng)田土壤增施秸稈生物炭后，土壤活性有機磷含量及比例均有所下降，而土壤中穩(wěn)性有機磷含量及比例顯著提升，結合土壤有效磷含量隨秸稈生物炭施用量增加而出現(xiàn)的先上升后下降的現(xiàn)象，說明在土壤中增施秸稈生物炭可以有效抑制土壤中磷元素的活性及有效性，同時促進穩(wěn)定性較低的有機磷元素轉化為穩(wěn)定性較高的有機磷。在實際生產(chǎn)中，對于有效磷含量偏高（＞ 20 mg·kg-1）的土壤，可以考慮合理增施秸稈生物炭以抑制磷元素的活性，減弱活性有機磷向有效磷的轉化過程，增強土壤對磷的吸附能力，從而減少磷元素通過地表徑流和淋溶等途徑向地下水、河流、湖泊等水體中的擴散，降低非點源磷污染風險。對于磷元素活性偏低（有效磷 ＜ 20 mg·kg-1）的土壤，可以考慮采用合理配施有機肥的方式來增強土壤有機磷的活性，促進有機磷向有效磷的轉化，解決磷元素在土壤中大量累積卻難以為植物所吸收利用的問題。

砂姜黑土是我國黃淮海平原典型的中低產(chǎn)土壤類型之一，現(xiàn)階段砂姜黑土物理性質不良（蒙脫石含量高，脹縮性強）仍然是制約本地區(qū)農(nóng)田土壤生產(chǎn)潛力進一步發(fā)揮的關鍵。大量研究表明，秸稈生物炭可有效降低土壤容重，改良土壤質地，降低土壤脹縮性，增加土壤持水性，綜合改善土壤物理性狀[35]。因此，通過增施秸稈生物炭不僅可以改善砂姜黑土不良的物理性狀，還可以有效的降低土壤有機磷的活性，增強有機磷的穩(wěn)定性，調節(jié)土壤有機磷的礦化過程，降低有機磷向土壤有效磷的轉化能力，進而降低高磷含量農(nóng)田土壤（例如有效磷 ＞ 20 mg·kg-1）的磷素隨徑流流失風險。所以在磷流失風險較高的農(nóng)田土壤可將秸稈碳化還田作為一種有效的防控磷面源污染的農(nóng)藝措施，降低農(nóng)田非電源磷污染的風險。但秸稈生物炭施用對農(nóng)田磷流失過程（濃度和通量）的影響仍需要進行深入研究。

4 結論

施用秸稈生物炭可顯著提升砂姜黑土肥力和有效緩解土壤酸化，保障作物產(chǎn)量；土壤有機磷以中等活性有機磷為主，其分配比例因秸稈生物炭施用量的不同而呈現(xiàn)差異，即隨著秸稈生物炭施用量的增加，活性較強的有機磷組分比例下降，活性較弱的有機磷組分比例上升；隨試驗年限的增加，土壤活性有機磷比例下降而穩(wěn)定性有機磷比例上升，年際變化明顯，且這種演變效應在秸稈生物炭施用下更為突出；秸稈生物炭具有降低土壤有機磷活性和提高有機磷穩(wěn)定性的效果。