2023, Vol. 60
2. 南京信息工程大学应用气象学院, 南京 210044
2. College of Applied Meteorology, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China
土壤磷的吸附-解吸作用与过程直接影响着土壤溶液中磷的生物有效性及其流失风险[1]。外源磷首先受静电引力的作用附着在土壤颗粒表面，以电性吸附态磷的形式存在（即CaCl2可提取态磷，CaCl2-P），而后电性吸附态的磷酸根会置换土壤胶体表面金属原子配位壳中的氢氧根，并通过电子转移和共享电子对形成配位键吸附在胶体表面，以专性吸附态磷的形式存在（即EDTA可提取态磷，EDTA-P）[2]。CaCl2-P附着在双电层的扩散层，受到与吸附时同样大小的解吸力便会发生解吸，是土壤磷供给植物需求磷的主要来源。但由于CaCl2-P多处于动态平衡，其释放潜能高、流失风险大。EDTA-P通过共价键或配位键结合在土壤颗粒表面[3]，其活性会随着时间推移而下降，释放潜能及流失风险也相对较低。
铁铝氧化物含量丰富的红壤具有极强的固磷能力，土壤磷素利用率低下，是红壤区农业生产中的主要障碍因素之一。稻田红壤因普遍缺磷而过量施用磷肥现象极为普遍，红壤稻田种植区因土壤磷流失所导致磷素资源浪费及水体污染现象日益严重。尤其是施磷量超过了土壤最大固磷容量后，土壤磷的流失风险随之急剧增大。朱坚等[4]研究表明，当磷肥施用过量时，稻田土壤磷素的流失风险期将从10 d左右延长至50~70 d，流失风险期中的任何一次田间排水均有可能引发附近水体的富营养化。而有机肥配施量在50%以上时，稻田磷素流失率也显著增加[5]。土壤磷素随地表径流的迁移是一个复杂的物理化学过程，受降雨强度、植被覆盖等多方面因素的影响，即使是一些非可溶性的养分也会以物理冲刷的形式混入泥沙中被带走[6]。通常认为磷在土壤中的移动性相对较弱，但稻田土壤磷素的移动性明显强于旱地土壤，而过度施肥极易导致磷在剖面中过度积累，威胁地下水质量[7]，尤其是施用猪厩肥后，土壤磷在剖面中的移动性则显著升高[8]。有机肥的施用增加了土壤磷的垂直迁移能力，这可能是因为有机肥中的有机磷更易于移动，也可能有机肥料中的有机酸有助于激活土壤中的磷，减少土壤对磷的吸附，使磷具有更大的流动性，促进了磷的迁移[9]。可见，磷素在土壤剖面中的淋失不容忽视。
稻田独特的干湿交替水分管理模式为土壤磷的剖面迁移与流失创造了“优越条件”，而植稻年限的长短也影响了稻田红壤不同发生层土壤对外源磷吸附-解吸能力以及土壤磷释放潜能与流失风险[10]。因此，本研究以江西鹰潭孙家红壤典型小流域中不同种植年限的稻田红壤发生层土壤为对象，基于土壤磷素吸持指数（PSI）及其解吸态磷的数量变化分析，探讨了稻田红壤各发生层土壤磷的固持容量及释放潜能的变化差异，明确固定态磷的释放机制；基于逐步回归与结构方程模型分析探讨了铁铝氧化物、土壤有机质、pH等因子对稻田红壤发生层土壤固磷容量及磷素释放潜能的影响。研究结果可为稻田红壤磷素管理及其流失风险管控提供理论依据及科学指导。
1 材料与方法 1.1 稻田红壤发生层样品采集与制备2018年12月，在江西鹰潭孙家典型红壤小流域内，选择了坡上中期稻田（MP，50~60年）、坡中新稻田（NP，20~30年）及坡底老稻田（OP，400~500年）三处田块，在每个田块的中间位置，按长×宽×深为2 m×1 m×1 m标准挖土壤剖面，并以向阳面作为观察面，然后，自下而上地采集各发生层土壤样品，每个发生层平行采集8~10个土壤样品，混匀后带回室内，去除小石砾及动植物残体，经自然风干并磨细过2 mm和0.149 mm筛，保存备用。稻田红壤发生层划分及基本理化性质见表 1。小流域的稻田每年4月施用复合肥（N︰P2O5︰K2O = 15︰15︰15）50~75 kg·hm–2，尿素（N：46.67%）25~40 kg·hm–2，钾肥（K2O：60%）5~10 kg·hm–2；每年7月施用复合肥10~25 kg·hm–2，尿素10~35 kg·hm–2。小流域具体概况可参考文献[11]。
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表 1 稻田红壤发生层划分及基本理化性质 Table 1 The division of red soil occurrence layer and basic physicochemical properties of paddy field |
称取1.00 g过2 mm筛的风干土样，置于50 mL的离心管中，加入20 mL磷浓度为75 mg·L–1的0.01 mol·L–1 CaCl2溶液（磷的加入量为1.5 g·kg–1），同时在离心管中加入2滴甲苯防止微生物活动。将离心管加盖后，在25 ± 2℃的室温下使用往复振荡仪振荡18 h后，离心，过滤，用钼蓝比色法测定滤液中的磷浓度，并根据式（1）计算得到土壤磷吸持指数（PSI）[12]：
| $ {\text{PSI/(mg}} \cdot {\text{k}}{{\text{g}}^{ - {\text{1}}}}{\text{)}} = \frac{X}{{{\text{lg}}C}} $ | (1) |
式中，X为土壤磷吸附量，mg·kg–1，即加入磷的量减去滤液中磷的量；C为平衡溶液中磷的浓度，mg·L–1。
固液比（DR）是指土壤磷吸附量与平衡溶液中磷含量的比值：
| $ \text{DR} = \frac{X}{C} $ | (2) |
基于土壤最大吸磷量（Xm）与PSI间的相关系，即Xm = 0.5 PSI + 412.8（r = 0.967，P < 0.01）[13]，计算得出各发生层土壤的最大吸磷量（mg·kg–1），再由式（3）计算得出各发生层的最大固磷容量（maximum capacity of soil fixed phosphorus，MCSP，kg·hm–1）
| $ {\text{MCSP} _i}/\left( {{\text{kg}} \cdot {\text{h}}{{\text{m}}^{{\text{ - 2}}}}} \right) = {X_m} \times \text{BD} \times {h_i} $ | (3) |
式中，Xm为土壤最大吸磷量，mg·kg–1；BD为土层容重，g·cm–3；
剖面各发生层最大固磷总量（MCSPT）可由式（4）计算得到：
| $ {\text{MCSP} _T} = \sum\nolimits_{i = 1}^n {{{\text{MCSP} }_i}} $ | (4) |
式中，MCSPT为最大固磷总量，MCSPi为某一发生层的最大固磷总量，n为某剖面的发生层层数。
1.3 土壤吸附态磷的解吸PSI测定结束后，用饱和NaCl溶液将残留的离心管底部土壤样品清洗两次（每次20 mL），离心后倒掉清洗液。然后，加入10 mL 0.01 mol·L–1 CaCl2溶液，在25 ± 2℃的室温下振荡18 h，离心、过滤，采用钼蓝比色法测定溶液中的磷浓度；而后继续用CaCl2溶液对吸附磷进行解吸4~5次，直至无磷释放为止后，继续向离心管内加入10 mL 0.1 mol·L–1EDTA-Na2溶液，振荡18 h，离心、过滤后测定溶液中的磷浓度[14]。
1.4 土壤基础理化性质测定土壤pH采用电位法测定，1.0 mol·L–1KCl溶液浸泡，液土比为2.5︰1。土壤有机质（SOM）采用高温外加热—重铬酸钾氧化-容量法测定。土壤全磷（TP）采用浓硫酸-高氯酸消解—钼锑抗比色法测定。土壤游离态的氧化铁（f-Fe2O3）和氧化铝（f-Al2O3）采用DCB（连二亚硫酸钠-柠檬酸铵-重碳酸氢钠）法提取；非晶质态的氧化铁（a-Fe2O3）与氧化铝（a-Fe2O3）采用酸性草酸铵缓冲液（pH = 3.17）提取，上述提取液中的铁、铝浓度使用电感耦合等离子光谱发生仪（Avio 200，PerkinElmer，新加坡）测定。以上分析项目具体操作步骤见《土壤农业化学分析方法》[15]。
1.5 数据统计与分析数据整理与统计使用Excel 2013和SPSS 26软件进行；绘图采用Origin 2018软件。处理间差异采用SPSS中的单因子方差分析法（One-Way ANOVA）进行比较，逐步回归分析使用SPSS 26软件进行。结构方程模型采用R语言中的lavaan包进行分析。
2 结果 2.1 稻田红壤发生层土壤磷吸持指数变化新稻田（NP）、中期稻田（MP）和老稻田（OP）剖面发生层土壤固磷量（Pfixed）、PSI及外源磷的固液分配比（DR）均随剖面深度的增加逐渐增大（图 1）。与NP剖面Ap1及Ap2层相比，MP剖面Ap1层和Ap2层的Pfixed分别显著增加了110%和60%，OP剖面Ap1层和Ap2层的Pfixed则分别显著降低了27.6%和14%。但NP、MP及OP剖面Br1层之间无显著差异，MP剖面Br2层及以下层的Pfixed则显著高于NP和OP剖面（图 1）。
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注：相同大写字母表示同一植稻年限不同发生层之间无显著差异（P > 0.05），相同小写字母表示同一发生层不同植稻年限之间无显著差异（P > 0.05）。Ap1层为水耕表层，Ap2层为犁底层，Br1层、Br2层、Brs层分别为氧化还原层1、氧化还原层2和氧化还原层3，C层为母质层。下同。 Note: The same uppercase letter means no significant difference between different pedogenic horizons in the same planting year(P > 0.05), and the same lowercase letter means no significant difference between different planting years in the same pedogenic horizon(P > 0.05). Ap1 layer is the hydroponic surface layer, Ap2 layer is the plough bottom layer, Br1 layer, Br2 layer and Brs layer are redox layer 1, redox layer 2 and redox layer 3 respectively, and layer C is the parent material layer. The same as below. 图 1 稻田红壤发生层磷固定量（Pfixed）、磷吸持指数（PSI）及外源磷的固液分配比的变化 Fig. 1 Changes of phosphorus fixed (Pfixed), phosphorus sorption index (PSI)and the solid-liquid ratio of exogenous phosphorus in paddy red soil pedogenic horizons |
与NP剖面Ap1层和Ap2层相比，MP剖面Ap1层和Ap2层的PSI分别显著增加了90%和40%，OP剖面Ap1层和Ap2层的PSI则分别显著降低了23.2%和20.7%。但NP、MP及OP剖面Br1层的PSI之间无显著差异，MP剖面Brs层及以下层的PSI显著高于OP剖面及NP剖面Brs层及以下层（图 1）。
与OP剖面Ap层相比，NP剖面和MP剖面Ap层的DR值分别显著增加了42%和1.71倍~2.98倍，但NP、MP及OP剖面Br层的DR值之间无显著差异，MP剖面Brs层及以下层的DR值增加至208，显著高于OP及NP剖面（图 1）。
2.2 稻田红壤发生层最大固磷容量变化稻田红壤发生层土壤最大固磷容量（MCSP）均随剖面深度的增加逐渐增加。与Ap层相比，OP、MP、NP剖面Br层的MCSP分别显著增加了1.19倍、4.88倍及3.67倍，NP剖面C层的MCSP则显著增加了1.96倍（图 2）。三个1 m深的稻田红壤剖面MCSP总量大小表现为：NP > MP > OP。与NP剖面Ap层相比，MP、OP剖面Ap层的MCSP分别显著增加了20%和63%。但与NP剖面Br层及以下层相比，MP、OP剖面Br层及以下层的MCSP分别降低了7.7%和53.2%（图 2）。
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图 2 稻田红壤发生层土壤最大固磷容量（MCSP）的变化 Fig. 2 Changes in the maximum capacity of soil fixed phosphorus (MCSP) in paddy red soil pedogenic horizons |
稻田红壤发生层CaCl2-P的释放量随解吸次数的增加指数降低（图 3）。第1、2次解吸时，OP剖面Ap1与Ap2层CaCl2-P的释放量均高于Br与Brs层；MP剖面Brs层CaCl2-P的前3次释放量均显著低于其他发生层；而NP剖面Ap1层CaCl2-P的释放量与其他发生层相比降低了80%~140%（图 3）。MP（Brs层除外）与NP（Ap1层除外）剖面发生层CaCl2-P的释放量均明显高于OP剖面（图 3）。
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注：相同大写字母表示同一次解吸不同发生层之间无显著差异（P > 0.05），相同小写字母表示同一发生层不同解吸次数之间无显著差异（P > 0.05）。下同。 Note: Same uppercase letter means no significant difference between different pedogenic horizons in the same desorption (P > 0.05), and the same lowercase letter means no significant difference between different desorption times in the same pedogenic horizon (P > 0.05). The same as below. 图 3 稻田红壤发生层中电性吸附态磷（CaCl2-P）释放量的变化 Fig. 3 Release variation of electrically adsorbed phosphorus (CaCl2-P) in paddy red soil pedogenic horizons |
稻田红壤发生层中CaCl2-P释放量占固定磷的比例（CaCl2-P/Pfixed）随剖面深度的增加逐渐降低，且发生层间变化差异明显（图 4）。与Ap1层相比，OP剖面Ap2、Br及Brs层的CaCl2-P/Pfixed分别显著降低了40.0%~45.1%、56.4%~63.0%和66.2%~73.1%；MP剖面Br2层和Brs层的CaCl2-P/Pfixed分别显著降低了13.7%~28.5%和52.4%~58.9%；而NP剖面Ap1、Br1层的CaCl2-P/Pfixed则分别显著增加了25%~122%和37%~110%（图 4）。
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图 4 稻田红壤发生层中电性吸附态磷释放比例（CaCl2-P/Pfixed）的变化 Fig. 4 Release ratio changes of electrostatically adsorbed phosphorus (CaCl2-P/Pfixed) in paddy red soil pedogenic horizons |
OP剖面发生层CaCl2-P/Pfixed显著高于NP剖面和MP剖面。与OP剖面Ap1层相比，MP和NP剖面Ap1层的CaCl2-P/Pfixed分别显著降低了48.5%~57.9%和60.0%~72.1%。与OP剖面Ap2层相比，MP剖面Ap2层的CaCl2-P/Pfixed显著降低了38.8%~14.7%。与OP剖面Br层相比，NP剖面Br1层的CaCl2-P/Pfixed显著增加了20.5%~49.1%（图 4）。
2.3.2 专性吸附态磷（EDTA-P）和残留态磷（Red-P）的释放OP及MP剖面专性吸附态磷（EDTA-P）的释放量均随剖面深度的增加逐渐降低，但NP剖面则相反。与Ap1层相比，OP剖面与MP剖面底层土壤的EDTA-P释放量分别显著降低了9.3%~34.0%和43.4%~58.7%，NP剖面底层土壤的EDTA-P释放量则显著增加了43.0%~90.4%。与OP剖面Ap1层相比，MP剖面Ap1层的EDTA-P释放量显著增加了1.8倍。与OP剖面Ap2层及Br层相比，MP和NP剖面Ap2层及Br层的EDTA-P释放量分别显著增加了38%~140%和25%~165%（图 5）。
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注：相同大写字母表示同一植稻年限不同发生层之间无显著差异（P > 0.05），相同小写字母表示同一发生层不同植稻年限之间无显著差异（P > 0.05）。下同。 Note: Same uppercase letter means no significant difference between different pedogenic horizons in the same planting year (P > 0.05), and the same lowercase letter means no significant difference between different planting years in the same pedogenic horizon (P > 0.05). The same as below. 图 5 稻田红壤发生层专性吸附态磷（EDTA-P）释放量及残留态磷（Red-P）含量的变化 Fig. 5 Changes in the released amount of specifically adsorbed phosphorus (EDTA-P) and residual phosphorus (Red-P) content in paddy red soil pedogenic horizons |
OP、MP及NP剖面发生层的残留态磷（Red-P）含量均随剖面深度的增加逐渐增加；与Ap1层相比，OP、MP和NP剖面底层土壤的Red-P含量分别显著增加了3.57倍~11.6倍、2.12倍~5.12倍及46%~139%。与OP剖面Ap1层相比，MP和NP剖面Ap1层的Red-P含量分别显著增加了1.27倍和2.48倍；与OP剖面Ap2层相比，MP剖面Ap2层的Red-P含量显著增加了79.4%，而NP剖面则无显著差异；与OP剖面Br1层相比，MP和NP剖面Br层的Red-P含量分别显著降低了28.0%和43.4%（图 5）。
2.3.3 专性吸附态磷、残留态磷的占比及CaCl2-P/EDTA-P的变化OP和MP剖面EDTA-P释放量占吸附磷量的比例（EDTA-P/Pfixed）均随剖面深度的增加逐渐降低，而NP剖面的EDTA-P/Pfixed变化差异较小。与Ap1层相比，OP和MP剖面底层土壤的EDTA-P/Pfixed分别显著降低了51.3%~82.0%和57.7%~67.0%；而NP剖面Ap2层和Br2层的EDTA-P/Pfixed分别显著降低了18.5%和13.7%。与OP剖面Ap1层相比，NP剖面Ap1层的EDTA-P/Pfixed显著降低了37.8%（表 2）。
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表 2 专性吸附态磷、残留态磷的占比及CaCl2-P/EDTA-P的变化 Table 2 Proportion of specifically adsorbed phosphorus and residual phosphorus and changes of CaCl2-P/EDTA-P |
OP和MP剖面发生层Red-P/Pfixed随剖面深度的增加逐渐升高，而NP剖面的Red-P/Pfixed无显著差异。与Ap1层相比，OP和MP剖面底层土壤的Red-P/Pfixed分别显著增加了2.11倍~3.85倍和2.22倍~3.09倍。与OP剖面Ap1层相比，NP剖面Ap1层的Red-P/Pfixed显著增加了1.75倍。稻田红壤Br层及以下层的Red-P/Pfixed大小顺序则为：OP > MP > NP（表 2）。
OP剖面的CaCl2-P/EDTA-P随剖面深度的增加逐渐升高。与OP剖面Ap1层相比，OP剖面Br层及Brs层的CaCl2-P/EDTA-P显著增加了34%和55%。MP和NP剖面的CaCl2-P/EDTA-P均在剖面的Br1层取得最大值。与OP剖面各发生层相比，MP剖面和NP剖面各发生层的CaCl2-P/EDTA-P分别显著降低了17%~55%和25%~47%（表 2）。
2.4 稻田红壤发生层吸磷能力和磷解吸能力的影响因子基于结构方程模型将种植年限、土壤有机质（SOM）、全磷（TP）、C/N、pH、非晶质氧化铁（a-Fe2O3）、非晶质氧化铝（a-Al2O3）、游离态氧化铁（f-Fe2O3）、游离态氧化铝（f-Al2O3）与发生层PSI间的关系进行了拟合，拟合结果较好：卡方拟合指数（χ2）= 8.3，自由度（df）= 3，P = 0.041，比较拟合指数（CFI）= 0.955，Tucker-Lewis系数（TLI）= 0.849，近似误差均方根（RMSEA）= 0.205，标准化均方根误差（SRMR）= 0.114。结果表明稻田红壤中铁铝氧化物对各发生层PSI起正向作用，其中，α-Al2O3和f-Al2O3起主要作用，f-Al2O3的影响要高于α-Al2O3；而SOM和TP则对各发生层PSI起负向作用，其中，SOM的影响大于TP（图 6）。
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注：图中每个箭头上的数值代表路径系数，实线表示正相关，虚线表示负相关；***表示P < 0.001，**表示P < 0.01，*表示P < 0.05。下同。 Note: The value of each arrow represents the path coefficient. The solid line indicates a positive correlation and the dotted line indicates a negative correlation. *** means P < 0.001, ** means P < 0.01, * means P < 0.05. The same as below. 图 6 PSI结构方程模型结果 Fig. 6 The structural equation model results of PSI |
稻田独特的干湿交替环境导致不同种植年限稻田红壤剖面PSI的影响因子会有所不同，因此，将土壤pH、SOM、游离态铁铝氧化物（f-Fe2O3、f-Al2O3）以及非晶质态铁铝氧化物（α-Fe2O3、α-Al2O3）与各发生层PSI之间进行了逐步回归分析，结果（表 3）表明：NP剖面PSI主要与SOM、α-Al2O3、f-Fe2O3以及f-Al2O3有关，回归方程为：PSI = –432.0 – 2.31 SOM + 1.47 α-Al2O3 + 0.25 f-Fe2O3 – 0.12 f-Al2O3。MP剖面的PSI主要与α-Fe2O3、α-Al2O3以及f-Fe2O3有关，回归方程为：PSI = 142.0 – 0.79 α-Fe2O3 + 1.53 α-Al2O3 – 0.19 f-Fe2O3。NP剖面的PSI主要与pH、α-Al2O3以及f-Al2O3有关，回归方程为：PSI = –1074 + 0.29 α-Al2O3 + 0.96 f-Al2O3 + 0.24 pH。
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表 3 稻田红壤剖面PSI影响因子的逐步回归分析结果 Table 3 Results of stepwise regression analysis of PSI influence factors in the paddy red soil profile |
稻田红壤发生层CaCl2-P与EDTA-P释放能力影响因素的结构方程模型拟合结果较好（χ2 = 25.4，df = 15，P = 0.044，CFI = 0.917，TLI = 0.850，RMSEA = 0.129，SRMR = 0.152）。由图 7可知，SOM和TP对稻田红壤发生层EDTA-P的解吸能力起正向作用，而植稻年限则起负向作用；土壤铁铝氧化物对稻田红壤发生层CaCl2-P的解吸能力起负向作用。pH对稻田红壤发生层中电性吸附态磷（CaCl2-P）与专性吸附态磷（EDTA-P）解吸能力的影响作用是相反的，对CaCl2-P的解吸能力起正向作用，但对EDTA-P则起负向作用（图 7）。
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图 7 电性吸附态磷（CaCl2-P）和专性吸附态磷（EDTA-P）解吸的结构方程模型结果 Fig. 7 Structural equation model results of desorption of electrostatically adsorbed phosphorus (CaCl2-P) and specifically adsorbed phosphorus (EDTA-P) |
土壤磷吸持指数（PSI）可用于表征土壤的吸磷能力与释磷能力[14]。稻田红壤发生层PSI均随着剖面深度的增加而逐渐增大（图 1），这是因为稻田水耕表层（Ap1层）长期接受外源磷，累积在Ap1层中的外源磷占据了大量的磷吸附点位，进而降低了Ap1层的固磷能力；此外，土壤有机质（SOM）提供的大量有机阴离子也会与土壤磷竞争铁铝氧化物表面的吸附位点，进而降低土壤对磷的吸附能力[16]。而氧化还原层（Br层）SOM含量较低，受外源磷的影响小[17]，加之磷的移动性较差，导致Br层中存在大量的磷吸附点位，对磷的固定能力较大，且低量SOM溶解释放出的H+可使矿物表面基团质子化，增加Br层土壤磷的固定[16]。同时，不同植稻年限稻田红壤的PSI影响因素也存在差别，NP剖面由于施肥年限较短，SOM含量较低，并不会提供大量阴离子与磷素竞争吸附位点，因此NP剖面的PSI高于OP剖面[18]；MP剖面的SOM含量与OP剖面无显著差异，但其游离态铁铝氧化物和非晶质氧化铝的含量则显著高于OP剖面（表 1），故MP剖面的PSI显著高于OP剖面。
逐步回归分析和结构方程模型结果显示，稻田红壤的PSI受SOM、pH、铁铝氧化物等多种因素的综合影响（图 6，表 3），SOM会与铁、铝络合形成非结晶态的铁铝氧化物[19]，pH则会影响某些基团的质子化程度和铁铝氧化物形态[20]。此外，本研究发现非晶质铁铝氧化物对稻田PSI的影响要高于游离铁铝氧化物（图 6），这是因为非晶质的铁铝氧化物具有较大的比表面积和化学活性，对磷素的吸附作用较强[21]，而且土壤中的SOM会阻碍非晶质的铁铝氧化物晶核的成长，导致土壤中非晶质铁铝氧化物的增加[22]。同时，本研究发现铝氧化物的影响高于铁氧化物的影响（图 6），可能是淹水环境下Fe3+极易被还原为Fe2+，且随土壤pH的上升，铁氧化物会形成沉淀，减少对磷的固定，而铝氧化物受到的影响则较小[20]。此外，Eriksson等[23]的研究表明在施用有机肥的土壤中，磷素多吸附在铝氧化物表面，而未施肥的土壤中，磷素则多吸附在铁氧化物表面。
稻田红壤发生层最大固磷容量（MCSP）受容重与发生层深度的影响较大，MP剖面和NP剖面底层土壤的MCSP则显著高于Ap层土壤（图 2）。这是因为Ap层SOM含量较高，不仅会产生有机酸根离子与磷酸根竞争吸附位点，还会以胶膜的形式包被在氧化铁铝表面，掩蔽其吸附位点[24]；而且稻田独特的淹水环境使得三价铁离子被还原、无定形氧化铁增加、铁铝氧化物复合体被破坏，进而导致土壤吸附磷的能力减弱。而在Br层和C层，由于磷的迁移性较差导致土壤中磷含量较低，同时SOM的含量也出现了显著的下降，土壤中的高能点位暴露出来，对磷的吸附能力反而显著增大，因此具有较高的MCSP（图 2），结构方程的分析结果（图 6）也验证了该结论。
3.2 稻田红壤磷素释放潜能和流失风险分析及影响因子土壤磷的解吸是磷吸附的逆过程，吸附态磷的再解吸与释放影响着土壤磷的生物有效性，决定着土壤磷的供应能力[25]。CaCl2溶液在前两次解吸中就释放了大部分吸附态磷（图 3），这是因为CaCl2-P受到与吸附时等量的解吸力就会被解吸，而土壤悬浮液中水溶性磷又与CaCl2-P处于动态平衡，因此在振荡强度和时间并未改变的情况下，仅有起始的几次解吸过程作用较为显著[3]。而专性吸附磷（EDTA-P）与土壤胶体之间形成的较稳定的配位键或共价键会被EDTA破坏，因此使用EDTA溶液一次即可解吸完全[17]。
老稻田红壤（OP）发生层吸附磷中CaCl2-P的释放比例（CaCl2-P/Pfixed）显著高于中期稻田（MP）与新稻田（NP）（图 4）。这主要与SOM相关，OP剖面长期的水耕熟化作用会导致溶解性有机碳（DOC）在全碳（TOC）中的占比升高，而DOC/TOC常用于评价SOM的活性，DOC占比增加能够加快土壤中养分的循环和分布[26]，因此，OP剖面的CaCl2-P的释放比例较高（图 4）。而MP和NP的解吸比率仅不到10%（图 4），推测是因为单次解吸不会将所有的CaCl2-P解吸完全，存在滞后效应[27]。EDTA-P的解吸量受SOM的影响较大，这主要是因为EDTA-P多与胶体物质相结合形成络合物，而腐殖质作为SOM的主要组成部分，可与磷素之间形成较多的配位键。
结构方程模型的结果显示，稻田红壤发生层土壤中CaCl2-P和EDTA-P解吸能力大小的影响因素较为复杂，土壤施肥年限、SOM、pH、铁铝氧化物等均对其产生了影响。与前文的分析一致，SOM仍是影响专性吸附态磷解吸能力的主要原因，而非晶质态铁铝氧化物对吸附磷的解吸有主要的负向影响，且铝氧化物的影响要高于铁氧化物的影响（图 7），一方面是因为稻田自身淹水环境的影响，另一方面与土壤SOM有关。植稻年限可能是通过pH、SOM等间接影响，但在模型中并未很好地识别，有待进一步探讨。
有研究[28]表明，施用化肥和有机肥均易引发土壤磷流失的环境风险，且径流流失是磷流失的主要途径，故土壤的剖面淋失风险相对较低。但是也有研究[29]发现配施有机肥的土壤磷素也会发生剖面淋失。因此，不仅要加强对稻田红壤磷素径流流失风险的监测，还要警惕剖面磷素淋失风险。本研究中稻田红壤下层土壤对磷的固持能力较强，耕作层和犁底层对磷的固持能力则较弱；且下层土壤中的残留态磷（Red-P）含量要显著高于耕层土壤（图 5），这说明下层土壤中有更多的磷素处于难以解吸的状态，不易造成流失风险。与MP剖面和NP剖面相比，OP剖面下层土壤中的Red-P含量有显著的降低，且CaCl2-P与EDTA-P的比值也有显著的升高，说明OP剖面底层土壤中的磷素难以向专性吸附态磷素和残留态磷素转化，流失风险高（表 3）。因此，在长期大量施用有机肥的老稻田中，应着重关注土壤磷素在剖面中的淋失与迁移。
4 结论江西鹰潭孙家典型红壤小流域内稻田水耕表层土壤吸磷能力弱、释磷能力强、土壤磷流失风险大；而底层土壤则相反。老稻田发生层土壤磷不易向专性吸附态及残留态磷转化，易向环境释放及在剖面上淋失，环境流失风险高。土壤有机质、全磷、pH及铁铝氧化物等协同调控着稻田红壤发生层土壤磷的储存容量与释供潜能。
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