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荒漠草原土壤有机磷组分及其矿化对放牧强度的响应

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中国草地学报 2023年第7期45卷 60-70页

作者：张育涵王赟博韩国栋内蒙古农业大学草原与资源环境学院草地资源教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010011 农业部饲草栽培、加工与高效利用重点实验室内蒙古呼和浩特010011 内蒙古自治区草地管理与利用重点实验室内蒙古呼和浩特010011

荒漠草原生态系统可利用磷资源匮乏,放牧是最普遍的利用形式,但放牧强度对其土壤有机磷矿化速率的影响尚未明确。本文采用Bowman-Cole磷分级体系分析比较了不同放牧强度对短花针茅荒漠草原土壤有机磷组分及矿化速率的影响,及其与土壤理... 详细信息

荒漠草原生态系统可利用磷资源匮乏,放牧是最普遍的利用形式,但放牧强度对其土壤有机磷矿化速率的影响尚未明确。本文采用Bowman-Cole磷分级体系分析比较了不同放牧强度对短花针茅荒漠草原土壤有机磷组分及矿化速率的影响,及其与土壤理化性质的关系。主要研究结果如下:(1)不同放牧强度下土壤总磷(TP)含量保持相对稳定,但不同有机磷组分变化明显。与不放牧相比,放牧处理下活性有机磷(LOP)含量增加29.2%~40.0%,中活性有机磷(MLOP)含量减少18.6%~37.0%,稳性有机磷(NOP)含量基本稳定。放牧促进土壤有机磷组分由NOP到MLOP再到LOP的转化,进而加速有机磷的矿化。(2)除稳性有机磷(NOP)外,放牧强度对土壤有机磷矿化的影响存在季节差异。在生长季初,放牧促进活性有机磷(LOP)的矿化而抑制中活性有机磷(MLOP)的矿化;生长季末,轻度放牧处理促进中活性有机磷(MLOP)的矿化。(3)土壤理化性质是影响土壤有机磷各组分间转化以及矿化速率的主要因素,其中土壤全碳含量及碳氮比与土壤总磷含量均呈显著正相关关系。因此,在荒漠草原生态系统中,可通过提高碳底物浓度缓解放牧导致的磷资源短缺,从而维持草地生态功能的可持续利用。

关键词：荒漠草原放牧强度有机磷组分矿化速率土壤碳氮比

基于P NMR的自然成土过程中有机磷组分演变特征及影响因素研究进展

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土壤学报 2022年

作者：罗原骏黄来明袁大刚中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室四川农业大学资源学院中国科学院大学资源与环境学院

土壤有机磷(P)是土壤中重要的磷库，其形态、含量与生物有效性随成土过程而发生变化，进而影响土壤磷素供应、养分平衡及生态系统生产力。然而，与土壤无机磷(P)相比，以往的研究对P的重视不够，这主要是由于土壤中P的提取、分析和鉴定... 详细信息

土壤有机磷(P)是土壤中重要的磷库，其形态、含量与生物有效性随成土过程而发生变化，进而影响土壤磷素供应、养分平衡及生态系统生产力。然而，与土壤无机磷(P)相比，以往的研究对P的重视不够，这主要是由于土壤中P的提取、分析和鉴定方法难于P。近年来，随着液相P核磁共振(P NMR)波谱技术在土壤学领域的应用，为定量分析土壤P组分及含量提供了新的技术手段，同时为更好地理解生态系统演化过程中不同形态P的转化特征奠定了基础。本文主要总结了土壤P的种类和性质，介绍了液相P NMR分析土壤P的原理和方法，在此基础上综述了自然成土过程中不同形态P的转化特征及其影响因素，并指出了需进一步研究的方向和关键科学问题。包括量化成土过程中不同形态P转化速率、途径与环境阈值，阐明不同发育阶段土壤P与C、N等养分之间的耦合关系及其固释机理，构建不同类型土壤P演化模型。回答上述问题有助于更好地理解地球关键带磷素生物地球化学循环，为不同发育阶段土壤养分管理与调控及土壤资源可持续利用提供理论依据。

关键词：液相 P核磁共振土壤演化有机磷组分动态变化养分管理

长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响

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应用生态学报 2020年第1期31卷 157-164页

作者：刘津李春越邢亚薇王益薛英龙王苁蓉党廷辉陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119 中国科学院地球环法境研究所西安710061 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984-2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(... 详细信息

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984-2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(MN)、磷肥配施有机肥(MP)、氮磷肥配施有机肥(MNP)8个处理,研究其对土壤有机磷组分、小麦产量和土壤性质的影响。结果表明:长期施肥后土壤有机磷含量为244.7~429.1 mg·kg^-1,除N处理外,其余各处理有机磷含量比CK均显著增加了15.4%~47.9%。长期施用磷肥改变了黄土旱塬农田表层土壤(0~20 cm)各有机磷组分含量,MP、MNP处理显著提高了活性有机磷及中活性有机磷含量;N、P和NP处理显著降低了中稳性有机磷含量;N、P、NP、MN、MP、MNP处理均显著提高了高稳性有机磷含量。各处理土壤有机磷组分与总有机磷含量比值为:中活性有机磷>高稳性有机磷>活性有机磷>中稳性有机磷。长期施肥后,与CK相比,氮、磷肥配施,尤其是与有机肥配施,显著增加了小麦生物产量和籽粒产量。土壤指标中,有机质、速效磷和无机磷与小麦产量呈显著正相关。MP、M处理可以显著提高黄土旱塬黑垆土中的速效磷、总磷、总无机磷、活性有机磷和中活性有机磷含量,表明有机肥与磷肥配施可以提高该地区更容易被作物吸收的磷组分。总之,氮磷肥配施并配施有机肥可以提高该地区磷供给,对小麦增产有促进作用,对提高黄土旱塬地区土壤质量有重要意义。

关键词：长期施肥黄土旱塬有机磷组分小麦产量

近自然化改造对马尾松人工林土壤团聚体有机磷组分含量变化的影响

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广西植物 2023年

作者：覃慧婷颜金柳黄海梅李佳君向明珠李昌航黄雪蔓招礼军尤业明广西大学林学院广西森林生态与保育重点实验室广西高校亚热带人工林培育与利用重点实验室广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站崇左凭祥友谊关森林生态系统广西野外科学观测研究站

有机磷（Po）是土壤磷库的重要组成部分。为探究马尾松人工林近自然化改造对土壤团聚体Po分布特征的影响，该研究以南亚热带的马尾松纯林（PP）和近自然化改造后的马尾松-阔叶树种混交林（CP）为对象，采集0～10 cm土样后利用干筛法将... 详细信息

有机磷（Po）是土壤磷库的重要组成部分。为探究马尾松人工林近自然化改造对土壤团聚体Po分布特征的影响，该研究以南亚热带的马尾松纯林（PP）和近自然化改造后的马尾松-阔叶树种混交林（CP）为对象，采集0～10 cm土样后利用干筛法将其筛分为>2 mm、0.25～2 mm和组分、微生物量磷（MBP）和酸性磷酸酶（ACP）活性。结果表明：（1）CP的土壤Po组分与PP相比发生了变化，高稳定性有机磷（HRO-P）和中度活性有机磷（MLO-P）在原土以及各团聚体径级中均显著高于PP(P有机磷（LO-P）和中度稳定性有机磷（MRO-P）在CP和PP中并无显著差异，PP和CP各组分Po在原土和各团聚体径级中无明显变化规律。（2）各形态Po在PP中占比大小为HRO-P>MRO-P>MLO-P>LO-P，而在CP中为HRO-P>MLO-P>MRO-P>LO-P。（3）CP中的MBP和ACP活性在原土及各团聚体径级中均显著高于PP，并且随着团聚体径级的减小，ACP活性上升。（4）冗余分析发现，土壤有效磷（AP）、土壤团聚体平均重量直径（MWD）、MBP和全氮（TN）为土壤Po组分的主要驱动因子。综上认为，近自然化改造有利于马尾松人工林土壤中磷的积累与转化，该研究结果为马尾松人工林土壤质量和生产力的提升提供了理论依据。

关键词：马尾松人工林土壤团聚体有机磷组分近自然化改造亚热带

短花针茅荒漠草原土壤有机磷组分及其矿化对放牧强度的响应

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短花针茅荒漠草原土壤有机磷组分及其矿化对放牧强度的响应

作者：张育涵内蒙古农业大学

学位级别：硕士

放牧是目前草地利用最为普遍的形式,但放牧强度对土壤有机磷矿化的影响及微生物机制尚未明确。通过在内蒙古短花针茅荒漠草原进行长期定位放牧实验,本研究采用Bowman-Cole磷分级体系比较不同放牧强度下土壤有机磷组分含量及矿化速率的差... 详细信息

放牧是目前草地利用最为普遍的形式,但放牧强度对土壤有机磷矿化的影响及微生物机制尚未明确。通过在内蒙古短花针茅荒漠草原进行长期定位放牧实验,本研究采用Bowman-Cole磷分级体系比较不同放牧强度下土壤有机磷组分含量及矿化速率的差异,采用定量微生物元素循环(QMEC)技术测定微生物磷转化基因丰度,明确其对不同放牧强度的响应及其与土壤理化性质的关系,进而揭示土壤有机磷组分及其矿化速率对放牧强度的响应机制。主要研究结论如下:(1)不同放牧强度下土壤总磷(TP)含量保持相对稳定,但不同有机磷组分发生明显变化。与不放牧处理(CK)相比,放牧处理下活性有机磷(LOP)平均含量增加29.2～40.0%,中活性有机磷(MLOP)平均含量减少18.6～37.0%,稳性有机磷(NOP)含量基本稳定。荒漠草地生态系统可利用磷资源匮乏,放牧促进土壤有机磷组分中由NOP到MLOP再到LOP的转化,进而加速有机磷的矿化。(2)不同放牧强度对有机磷矿化的影响存在季节差异。在生长季初,放牧促进LOP的矿化而抑制MLOP的矿化,生长季末轻度放牧处理促进MLOP的矿化,而在生长季初和季末放牧对NOP及其矿化均无显著影响。(3)影响土壤有机磷各组分之间的转化以及矿化速率的主要因素是土壤理化性质,其中土壤全碳含量及碳氮比(C/N)与TP含量均呈显著正相关,表明在天然草地生态系统中,可通过提高碳底物浓度缓解放牧导致的磷资源短缺,从而维持草地生态功能的可持续利用。(4)放牧显著降低了荒漠草原微生物磷转化基因绝对丰度,但随着放牧强度增加磷转化基因绝对丰度呈逐渐增加趋势。放牧主要通过影响有机磷矿化、无机磷溶解和水解过程来影响土壤磷循环。土壤温度、C/N和p H值与磷转化功能基因有较强的相关性:p H值与所有磷转化功能基因绝对丰度均呈负相关关系,而土壤温度、C/N与所有磷转化功能基因绝对丰度均呈正相关关系,且C/N与ppk、ppx基因绝对丰度的相关性达显著水平(P磷转化功能基因绝对丰度与有机磷矿化相关性存在季节差异。在生长季初,pqq C、pho D基因绝对丰度与总有机磷矿化速率、MLOP均呈显著正相关,而在生长季末,bpp、ppx基因绝对丰度与总有机磷矿化速率、MLOP矿化速率则呈显著负相关。冗余分析结果显示,土壤p H值与C/N是影响磷转化功能基因绝对丰度的主要环境因子,磷组分中的MLOP含量及其矿化、总有机磷矿化与磷循环功能基因丰度存在显著相关性。综上所述,荒漠草原长期放牧导致土壤理化性质、微生物磷转化基因的改变是调控土壤有机磷及其组分变化的主要原因。土壤磷矿化是有机磷转化的重要特征,放牧强度对有机磷矿化的影响存在季节差异,但不同放牧强度下的驱动机制不同。

关键词：荒漠草原放牧强度有机磷组分矿化速率土壤碳氮比微生物磷转化功能基因

长期施肥下砂姜黑土有机磷组分及流失特征研究

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长期施肥下砂姜黑土有机磷组分及流失特征研究

作者：张睿安徽农业大学

学位级别：硕士

研究不同施肥方式下砂姜黑土有机磷组分分布与流失特征,对我国黄淮海平原砂姜黑土区农田磷循环机制剖析和有机培肥磷流失环境风险调控均有重要的理论和现实意义。本研究以长达38年的砂姜黑土长期定位试验为平台,系统分析不施肥、常规施... 详细信息

研究不同施肥方式下砂姜黑土有机磷组分分布与流失特征,对我国黄淮海平原砂姜黑土区农田磷循环机制剖析和有机培肥磷流失环境风险调控均有重要的理论和现实意义。本研究以长达38年的砂姜黑土长期定位试验为平台,系统分析不施肥、常规施肥、化肥+低量秸秆、化肥+全量秸秆、化肥+猪粪和化肥+牛粪等施肥方式对作物产量、耕层(0-20 cm)土壤养分含量、土壤有机磷组分演变规律和有机磷流失特征的影响,以期探寻可持续的有机培肥模式,主要结果如下:(1)土壤有机质和碱解氮是影响作物产量的关键因子,长期增施有机物料可有效提升砂姜黑土肥力水平和作物产量,其中以增施牛粪的效果最为明显,小麦和大豆产量分别较常规施肥提升17.2%和60.9%,相应的土壤有机质和水解性氮含量分别提升118.3%和64.8%;(2)砂姜黑土有机磷组分的分布受施肥方式和有机物料类型的影响。与常规施肥相比,增施秸秆显著提升土壤活性有机磷含量(p有机磷的含量(p有机磷的含量(p有机磷活性的效果较好,牛粪对土壤有机磷稳定性的作用效果较强;(3)砂姜黑土耕层土壤有机磷总量呈上升趋势,常规施肥方式下土壤有机磷的变化速率为8.94 mg·kg-1·a-1,长期增施有机物料可增加土壤总有机磷的累积速率;长期增施猪粪可提高砂姜黑土中活性和中稳性有机磷的累积速率,牛粪可提升高稳性有机磷的累积速率,有机磷组分的变化速率与外源有机物料投入的类型和数量密切相关;(4)与常规施肥相比,长期增施农家肥后可溶性总磷、磷酸盐和可溶性有机磷浓度均显著提升(p有机磷的占比,改变磷素流失分配比例,磷素流失的环境风险加剧,而增施秸秆后可显著降低土壤磷素流失,降低农业非点源磷污染发生的风险。综上所述,长期增施有机物料可有效提高作物产量和改善土壤肥力状况,其中猪粪和牛粪的效果优于秸秆还田,且猪粪可以有效提升土壤有机磷的活性,牛粪可以提升土壤有机磷的稳定性,但长期增施猪粪和牛粪后土壤有机磷流失的环境风险加剧。比较而言,秸秆还田可有效保障作物产量、提升土壤肥力并有效降低有机磷流失风险的发生,是一种环境友好的有机培肥方式。

关键词：有机磷组分磷流失长期施肥砂姜黑土

长期定位施肥对设施土壤有机磷组分及phoD微生物多样性影响的研究

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长期定位施肥对设施土壤有机磷组分及phoD微生物多样性影响的研究

作者：李鹏杰沈阳农业大学

学位级别：硕士

在土壤环境系统中,土壤有机磷需要经过矿化作用才能转化为植物可利用或潜在可利用的磷源,其中碱性磷酸酶是完成这一过程的关键酶,携带编码碱性磷酸酶基因的微生物(pho D微生物)就显得至关重要。近年来,pho D微生物作为土壤磷素循环中的... 详细信息

在土壤环境系统中,土壤有机磷需要经过矿化作用才能转化为植物可利用或潜在可利用的磷源,其中碱性磷酸酶是完成这一过程的关键酶,携带编码碱性磷酸酶基因的微生物(pho D微生物)就显得至关重要。近年来,pho D微生物作为土壤磷素循环中的一大研究热点,在草原、林地、耕地和水稻土壤中多有研究,但在设施土壤中报道较少。本试验材料取自沈阳农业大学33年长期定位施肥的设施土壤(栽培作物为番茄‘孚瑞加804’),在不同施肥处理下(即长期不施肥、单施氮肥、单施磷肥、氮磷混施、单施有机肥、有机肥配施氮肥、有机肥配施磷肥、有机肥和氮磷肥混施处理),利用高通量测序等技术手段,研究长期定位施肥对设施番茄土壤环境因子和pho D微生物的影响,旨在明确长期定位施肥后环境因子和pho D微生物之间的影响关系,同时为提高磷素利用率提供理论支持。本研究主要研究结果如下:1.在土壤基本理化因子方面,长期单施无机肥导致土壤酸化现象严重,其中单施氮肥最甚。长期施加有机肥可缓解土壤酸化程度,减缓电导率的升高,增强土壤保水能力,同时增加土壤中的养分含量。2.在土壤碱性磷酸酶活性方面,添加有机肥有助于增加碱性磷酸酶的活性,且随着配施无机肥量的增加活性明显降低,磷肥的长期施用对碱性磷酸酶活性有明显抑制作用。3.在土壤磷素变化方面,添加化学磷肥可明显提高设施土壤的全磷和速效磷含量,并且配施有机肥对增加磷含量有促进作用。长期定位施肥处理下土壤各有机磷形态含量顺序为:中活性Po>高稳性Po>活性Po>中稳性Po。全磷和速效磷与活性Po、中等活性Po、和高稳性Po含量变化显著相关,且速效磷和中等活性Po含量的相关性最强。总体来说在所有处理中,有机肥和磷肥配施,更利于提高设施土壤中容易被矿化吸收的活性Po和中活性Po的含量,有助于中稳性或高稳性Po向更易被植物吸收的组分转化。4.在pho D微生物多样性方面,添加磷肥增加了pho D微生物的物种多样性,添加有机肥虽降低了pho D微生物的物种多样性,但增加了功能优势菌属的丰度,从而影响碱性磷酸酶的含量,增加磷素的有效性。5.利用高通量测序分析后,本研究所有施肥处理在门水平上,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、未分类的细菌(unclassified＿d＿Bacteria)和unclassified为优势菌门。在所有处理属水平的分类中,共定义到13个属,未分类菌属(unclassified＿d＿Bacteria)的丰度最高,其次为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、中华根瘤菌属(sinorhizobium)、链霉菌属(Streptomyces)、剑菌属(Ensifer),和仅在不施肥处理中为优势菌属的溶杆菌属(Lysobacter)和甲单胞菌属(Pseudomonas),整体上,未分类细菌、慢生根瘤菌属为设施土壤中pho D微生物的优势菌属。6.本研究中,影响pho D微生物群落结构差异的主要环境因子包括:p H、有机质、有机碳、碱性磷酸酶等,各组分有机磷与pho D微生物菌属相关性的高低依次为:中稳性Po>高稳性Po>中活性Po>活性Po。从优势菌属来看,慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)与SOM、SOC、ALP、中稳性有机磷均表现出不同程度正相关关系,Afipia和剑菌属(Ensifer)属与TP、AP、各组分有机磷均表现出显著正相关性,表明Afipia和Ensifer菌属对磷的有效性有重要作用。

关键词：长期定位施肥有机磷组分 phoD微生物群落结构

长期放牧对内蒙古荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响

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草地学报 2024年第5期32卷 1479-1488页

作者：吴佳芯张育涵李邵宇韩国栋内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010010 内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010010 内蒙古自治区林业和草原工作总站内蒙古呼和浩特010010

探究长期放牧对荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响,对干旱半干旱草地生态系统的合理利用和地力提升具有重要意义。本研究依托于乌兰察布市四子王旗内蒙古农牧业科学院研究基地的长期放牧平台,设置4个不同放牧强度:轻度(Light grazin... 详细信息

探究长期放牧对荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响,对干旱半干旱草地生态系统的合理利用和地力提升具有重要意义。本研究依托于乌兰察布市四子王旗内蒙古农牧业科学院研究基地的长期放牧平台,设置4个不同放牧强度:轻度(Light grazing,LG)、中度(Moderate grazing,MG)、重度(Heavy grazing,HG)和对照(Control,CK),通过测定土壤理化性质、微生物群落特性,并利用Bowman-Cole磷分级体系测定不同组分有机磷含量,揭示不同组分有机磷对放牧强度的响应机制。结果表明:荒漠草原土壤有机磷组分占比情况为:中活性有机磷>活性有机磷>稳性有机磷。其中,活性有机磷含量随放牧强度增加显著增加,中活性有机磷含量随放牧强度增加显著降低,而稳性有机磷含量的差异未达显著水平。放牧通过改变土壤微生物和间接影响土壤有机质来调控活性有机磷含量;放牧通过改变土壤磷养分间接调控中活性有机磷含量。综上,长期放牧对荒漠草原不同组分有机磷含量的影响存在差异,可通过提高微生物代谢底物养分缓解放牧导致的磷资源短缺,这将有助于提高土壤养分有效性从而维持草地生态功能的可持续利用。

关键词：荒漠草原放牧强度有机磷组分微生物生物量磷土壤碱性磷酸酶

不同栽植年限苹果梨园秋季土壤有机磷组分的剖面分布特征

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吉林农业大学学报 2017年第5期39卷 558-569页

作者：梁运江王非非谢修鸿秦博徐同良延边大学农学院延吉133002 黑龙江技师学院鸡西158100 长春大学园林学院长春130022

为了阐明不同栽植年限苹果梨园土壤剖面中有机磷组分的分布特征,于秋季在延边州龙井市选取栽植年限为11,25,40,50,63年的苹果梨园布置剖面点,分别挖掘剖面,根据土壤性态划分土壤自然发生层,分层采集土壤样品,采用改进的Bowman-Cole法测... 详细信息

为了阐明不同栽植年限苹果梨园土壤剖面中有机磷组分的分布特征,于秋季在延边州龙井市选取栽植年限为11,25,40,50,63年的苹果梨园布置剖面点,分别挖掘剖面,根据土壤性态划分土壤自然发生层,分层采集土壤样品,采用改进的Bowman-Cole法测定有机磷组分含量。结果表明:龙井不同栽植年限苹果梨园土壤的不同形态有机磷及总提取有机磷含量基本趋势为随土层加深含量下降。随着栽植年限的增加,不同形态有机磷和总提取有机磷基本呈先增加后减少的趋势,上部土层表现较明显,25年或40年时含量最高。苹果梨园和对照组有机磷各组分占有机磷总量的比例不尽相同,其中所占比例最大组分均为中活性有机磷,为延边苹果梨园土壤中最重要的有机磷形态。在表层,随着栽植年限的增加,活性有机磷占总提取有机磷比例呈逐渐减少的趋势,但40年以后差别不大,40年高稳性有机磷比例最高。在中部土层,随着栽植年限的增加,中稳性有机磷有向中活性有机磷转化的趋势。底部土层除了中稳性有机磷有小部分向中活性有机磷转化外,还有逐渐老化为高稳性有机磷的趋势。

关键词：有机磷组分土壤剖面栽植年限苹果梨园