针对施用粪肥导致的我国集约化种养区域农田土壤磷素高量累积和高环境风险问题,利用长期定位试验定量分析了施用粪肥对农田土壤磷素累积和磷饱和度(DPS,degree of P saturation)增加速率(每年1 kg P·hm^(-2)磷素盈余所导致的土壤磷素含量或DPS变化量)的影响。结果表明:连续22年过量磷素投入明显提高了土壤磷素含量和DPS,0~20 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余均存在明显的线性相关性。与单施化肥相比,施用粪肥对土壤全磷的累积速率影响不大,但是明显提高了土壤Olsen-P累积和DPS增加速率。施用粪肥下,每年1 kg P·hm^(-2)的磷盈余所导致的0~20 cm土层土壤Olsen-P、CaCl_2-P累积和DPS增加量分别为0.071 mg P·kg^(-1)(r=0.608,P=0.029)、0.003 mg P·kg^(-1)(r=0.528,P=0.066)和0.036%(r=0.863,P=0.002),分别为不施粪肥的3.3、6.0倍和1.2倍。土壤DPS变化与磷含量变化之间也存在明显的线性关系,0~20 cm土层土壤每年全磷、Olsen-P和CaCl_2-P含量增加1mg P·kg^(-1)所导致的土壤DPS增加值分别为0.13%、0.42%和7.78%。20~40 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余之间的线性相关性均较差,但与0~20 cm土层相比,施用粪肥和不施粪肥之间累积速率的差异性有增大的趋势,说明施用粪肥促进了磷素向下层土壤的移动。施用粪肥加速了土壤有效磷累积和DPS增加,进而提高了土壤中磷素损失风险,合理施用粪肥是控制集约化种养区域农田磷面源污染的关键。
我国规模化养殖业的快速发展导致动物粪肥数量急剧增加，合理利用畜禽粪肥中的大量磷素，不仅可节约磷矿资源，而且避免由于粪肥直接排放和农田过量施用所带来的水体面源污染问题。本研究结合调研工作，采集了52个典型养殖场的76个动物粪肥样品，采用Hedley磷分组方法，系统分析了不同粪肥中磷素含量及其组分特征，评价不同形态磷素在土壤中的移动性及其环境风险，为合理磷素管理提供参考。结果表明：不同动物粪肥的全磷含量差异很大，猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪和羊粪的平均含量分别为22.5、13.7、12.9、9.6 g P·kg-1和7.5 g P·kg-1，其中粪肥中的有机磷占总磷的比例分别为33.1%、41.5%、66.4%、28.1%和36.8%。非反刍动物粪肥（猪粪、鸡粪、鸭粪）中全磷含量和有机磷含量分别为反刍动物粪肥（牛粪和羊粪）中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和2.1~3.0倍，以鸡鸭粪肥中有机磷占全磷的比例最高；非反刍动物粪肥C/P比（19~29）明显低于反刍动物粪肥C/P比（38~45），其中的磷素更易矿化；依次采用H2O、NaHCO3、NaOH和HCl作为提取剂提取动物粪肥的磷素组分，反刍动物粪肥中H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P、HCl-P和残余态磷分别为总磷的27.8%、32.8%、18.1%、15.2%和6.1%；而非反刍动物粪肥中的各磷素组分的比例分别为24.6%、19.4%、12.7%、34.4%和8.9%；两者主要在NaHCO3-P和HCl-P组分存在差异。综上所述，反刍动物粪肥中活性磷（H2O-P和NaHCO3-P）的比例更高，超过总磷的60%，而非反刍动物粪肥更易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性磷，两者均具有很高的磷素有效性。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
