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磷素是作物生长所必须的大量营养元素之一,但由于磷在土壤中移动性差,容易发生吸附、沉淀反应,导致在农业系统中利用率低。近年来,由于化肥的大量施用以及我国较低的磷肥当季利用率,大量的磷素都被土壤固定成为无效态磷素,增加了土壤中难溶态的磷素含量以及土壤磷素向水环境释放的风险,导致农业面源污染和水体富营养化等现象时常发生。本研究以三种不同种植体系,水旱轮作(水稻-小麦,RW),旱旱轮作(玉米-小麦,MW),水稻-冬水休闲(水稻-冬季休闲,RF)为研究对象,利用长期定位试验多年的数据,分析土壤有效磷变化及其与土壤表观磷平衡之间的关系,并探讨了土壤微生物量磷(SMBP)周转与四种磷素组分的生物有效性,为西南典型种植体系下磷素资源的可持续利用及磷肥合理施用提供科学依据及理论参考,得到的主要结论如下:(1)从三种种植体系的土壤有效磷演变特征来看,在不施磷条件下,三种种植体系年均呈下降趋势,而优化和高投入条件下有效磷水平均呈上升趋势。经过7年的种植,RW、MW体系FP处理的有效磷含量高均高于农学阈值15mg/kg,OP处理有效磷低于农学阈值15g/kg,且均远低于环境阈值50mg/kg。RF体系所有施磷处理下的土壤有效磷含量均低于15mg/kg,说明该种植体系下水稻产量对于施磷量的响应仍然显著。(2)RW体系不施磷条件下,土壤每亏缺100kg/ha的磷素,其有效磷降低2.98mg/kg;优化(OP)、高投入施磷(FP)条件下,土壤每累积100 kg/ha的磷素,有效磷分别增加1.33mg/kg、1.71mg/kg。MW体系不施磷处理土壤每亏缺100kg/ha的磷素,其有效磷降低3.36mg/kg,优化、高投入处理土壤每盈余100kg/ha的磷素,其有效磷增加1.70mg/kg、1.95mg/kg。RF土壤每亏缺100kg/ha的磷素,其有效磷降低3.48mg/kg;优化施磷条件下,土壤每每盈余100kg/ha的磷素,其有效磷增加1.91mg/kg。这能充分说明长期施磷下土壤磷素累积是引起土壤有效磷增加的直接原因。(3)基于生物有效性的土壤磷(BBP法)的分级方法将土壤磷素分为四个组分:(1)自由扩散或根际截留的磷素(CaCl2-P);(2)有机酸活化和无机酸弱结合的无机磷(Citrate-P);(3)系列酶矿化的有机磷(Enzyme-P);(4)潜在活化的无机磷库(HCl-P)。RF体系土壤Olsen-P主要来源于可溶性和弱吸附的无机磷、HCl-P质子化的补充,MW、RW体系土壤Olsen-P均主要来源于Citrate-P活化释放、HCl-P质子化的补充。不同种植体系对于四种生物有效性磷素组分、SMBP、Olsen-P三者之间的关系具有较大的影响,其中RF体系磷素组分的生物有效性主要通过SMBP的正效应来实现,而MW、RW体系四种生物有效性磷素组分通过SMBP的间接通径系数普遍较低,可能是因为旱旱轮作和水旱轮作在一定程度上促进了土壤微生物的生长,加强了土壤磷素的生物固定作用,从而降低了各磷素组分的有效性。同时,四种生物有效性磷素组分在一定条件下相互转化可能在一定程度上提高土壤磷素有效性,尤其无机磷库(CaCl2-P、Citrate-P、HCl-P)内的正效应关系对磷素有效性可能有着较大的影响。