煤矿区复垦土壤磷有效性对解磷菌肥的响应

周旋; 张艳军; 王建芳; 焦金铖; 安晓虎; 张杰; 郝鲜俊; 刘玉林; 孟会生

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.025

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煤矿区复垦土壤磷有效性对解磷菌肥的响应

基础研究 | 更新时间：2026-04-17

- 煤矿区复垦土壤磷有效性对解磷菌肥的响应
- Responses of Phosphorus Availability in Reclaimed Soil of Coal Mining Areas to Phosphate-Solubilizing Bacteria Fertilizer
- 水土保持学报 2026年40卷第2期页码：318-328
- 作者机构：
  
  山西农业大学资源环境学院，山西太谷 030801
- 作者简介：
  
  周旋（2000—），女，硕士研究生，主要从事矿区土壤复垦与微生物多样性研究。E-mail：jane6898@126.com
  孟会生（1977—），男，博士，副教授，主要从事矿区土壤复垦与微生物多样性研究。E-mail：huishengmeng@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(41907215;U1710255-3);山西农业大学科技创新基金项目(2017ZZ08)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.025
  中图分类号： S154.2;S153.6
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.02.025
- 收稿：2025-09-27，
  
  修回：2025-10-21，
  
  录用：2025-10-30，
  
  网络首发：2025-12-19，
  
  纸质出版：2026-04-01
- 稿件说明：
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周旋，张艳军，王建芳，等.煤矿区复垦土壤磷有效性对解磷菌肥的响应［J］.水土保持学报，2026，40（2）：318-328.

ZHOU Xuan， ZHANG Yanjun， WANG Jianfang， et al. Responses of phosphorus availability in reclaimed soil of coal mining areas to phosphate-solubilizing bacteria fertilizer［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：318-328.
周旋，张艳军，王建芳，等.煤矿区复垦土壤磷有效性对解磷菌肥的响应［J］.水土保持学报，2026，40（2）：318-328. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.025. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.025.

ZHOU Xuan， ZHANG Yanjun， WANG Jianfang， et al. Responses of phosphorus availability in reclaimed soil of coal mining areas to phosphate-solubilizing bacteria fertilizer［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：318-328. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.025. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.025.

摘要

目的

比较复垦3 a土壤配施解磷菌肥与未配施解磷菌肥对外源磷素吸附解吸特性的影响，研究配施解磷菌肥对复垦土壤磷吸附解吸特性、磷形态和土壤理化性质的作用，为提高磷肥的利用率、快速提升矿区复垦土壤生产力提供理论依据。

方法

在山西省晋中市榆次区乌金山镇采矿塌陷区复垦试验基地进行试验，共设置7个处理小区，分别为不施肥（CK）、单施化肥（CF）、化肥配施解磷菌肥（CFP）、单施有机肥（M）、有机肥配施解磷菌肥（MP）、化肥有机肥（MCF）和化肥有机肥配施解磷菌肥（MCFP）。采集各处理下土样进行磷吸附动力学试验，计算出最大吸附量、最大缓冲容量、吸附饱和度、最大解吸量和解吸率，并分析土壤磷形态和理化性质与磷吸附解吸之间的关系。

结果

配施解磷菌肥较相应未配施解磷菌肥处理降低土壤磷吸附量，增加土壤磷解吸量。其中，MP处理的土壤磷最大解吸量和解吸率最高，分别比其他处理增加32.87%~276.90%和38.76%~386.91%。配施解磷菌肥的土壤活性态磷和中活性态磷含量分别提高2.69%~7.29%和3.64%~8.96%，而稳定态磷含量降低2.14%~2.29%。与相应未配施解磷菌肥的土壤相比，配施解磷菌肥的土壤中有机质、有效磷和全磷含量均有所提高，但铝的水合氧化物和氢氧化物、交换性钙含量分别显著降低12.96%~15.71%和10.53%~12.45%。冗余分析表明，活性态磷是未配施解磷菌肥和配施解磷菌肥处理下磷吸附解吸特征参数的主要共同影响因子，其解释率分别为16.80%和77.20%。

结论

配施解磷菌肥抑制土壤磷的吸附，促进土壤磷的解吸，从而提升外源磷的利用效率，削弱交换性钙对磷吸附解吸过程的调控作用，提高土壤有效磷含量，同时显著提高土壤团聚体稳定性和玉米产量。其中，有机肥配施解磷菌肥对复垦土壤磷有效性的提升效果最显著。

Abstract

Objective

This study compares the effects of applying phosphate-solubilizing bacteria fertilizer （PSBF） and not applying it on the adsorption and desorption characteristics of exogenous phosphorus in 3-year reclaimed soil. It investigates the effects of PSBF applications on the phosphorus adsorption and desorption characteristics， phosphorus forms， and physicochemical properties， aiming to provide a theoretical basis for improving phosphorus fertilizer use efficiency and rapidly enhancing the productivity of reclaimed mine soils.

Methods

The experiment was carried out in the reclamation experimental base of the mining subsidence area in Wujinshan Town， Yuci District， Jinzhong City， Shanxi Province. Seven treatment plots were set up： no fertilizer （CK）， chemical fertilizer alone （CF）， chemical fertilizer combined with PSBF （CFP）， organic fertilizer alone （M）， organic fertilizer combined with PSBF （MP）， chemical fertilizer combined with organic fertilizer （MCF）， and chemical fertilizer and organic fertilizer combined with PSBF （MCFP）. Soil samples from each treatment were collected for phosphorus adsorption kinetics experiments. The maximum adsorption capacity， maximum buffering capacity， adsorption saturation， maximum desorption amount， and desorption rate were calculated. The relationships between soil phosphorus forms， soil physicochemical properties， and the amounts of phosphorus adsorption and desorption were analyzed.

Results

The treatments with PSBF reduced soil phosphorus adsorption amount and increased soil phosphorus desorption amount compared with the corresponding treatments without PSBF. The MP treatment exhibited the highest maximum desorption amount and desorption rate of soil phosphorus， increasing by 32.87%-276.90% and 38.76%-386.91%， respectively， compared to other treatments. With the PSBF application， the contents of soil active phosphorus and moderately active phosphorus increased by 2.69%-7.29% and 3.64%-8.96%， respectively， while the content of stable phosphorus decreased by 2.14%-2.29%. Compared with soils without PSBF， soils treated with PSBF had higher organic matter， available phosphorus， and total phosphorus contents， but the contents of aluminum hydrated oxides/hydroxides and exchangeable calcium decreased significantly by 12.96%-15.71% and 10.53%-12.45%， respectively. Redundancy analysis （RDA） showed that active phosphorus was the main common influencing factor of phosphorus adsorption-desorption characteristics in the treatments without and with PSBF， and the explanation rates were 16.80% and 77.20%， respectively.

Conclusion

The PSBF application inhibits soil phosphorus adsorption and promotes phosphorus desorption， thereby improving the utilization efficiency of exogenous phosphorus. It weakens the regulatory effect of exchangeable calcium on phosphorus adsorption-desorption processes， increases soil available phosphorus， and significantly improves soil aggregate stability and maize yield. Among all treatments， organic fertilizer combined with PSBF shows the greatest improvement in phosphorus availability in reclaimed soil.

关键词

Keywords

references

张博凯，郝鲜俊，高文俊，等 . 不同有机肥及用量对矿区复垦土壤有效磷含量及供磷特性的影响［J］. 水土保持学报， 2021 ， 35 （ 2 ）： 271 - 278 .

ZHANG B K ， HAO X J ， GAO W J ， et al . Effects of different organic fertilizers and amounts on available phosphorus content and phosphorus supply characteristics in coal mining reclaimed soil ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2021 ， 35 （ 2 ）： 271 - 278 .

王东丽，郑笑影，刘阳，等 . 微生物菌剂协同有机肥对矿区复垦植物生长与养分的影响［J］. 生态学杂志， 2023 ， 42 （ 8 ）： 1928 - 1935 .

WANG D L ， ZHENG X Y ， LIU Y ， et al . Effects of organic fertilizer application combined with bacterial agent on the growth and nutrient contents of reclaimed plants in mining area ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2023 ， 42 （ 8 ）： 1928 - 1935 .

尚妍萌，张杰，孟会生，等 . 不同施肥处理下采煤矿区复垦土壤微生物功能多样性与共现性特征［J］. 生态学杂志， 2023 ， 42 （ 2 ）： 386 - 394 .

SHANG Y M ， ZHANG J ， MENG H S ， et al . Soil microbial functional diversity and co-occurrence under different fertilization treatments in a reclaimed coal mining area ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2023 ， 42 （ 2 ）： 386 - 394 .

王宇峰，孟会生，李廷亮，等 . 培肥措施对复垦土壤微生物碳氮代谢功能多样性的影响［J］. 农业工程学报， 2020 ， 36 （ 24 ）： 81 - 90 .

WANG Y F ， MENG H S ， LI T L ， et al . Effects of fertilization regime on the functional diversity of microbial carbon and nitrogen metabolism in reclaimed soil ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2020 ， 36 （ 24 ）： 81 - 90 .

王勇乾，胡瑞文，周清明，等 . 解磷细菌肥对烤烟磷素吸收和磷肥利用率的影响［J］. 中国烟草科学， 2020 ， 41 （ 4 ）： 7 - 12 .

WANG Y Q ， HU R W ， ZHOU Q M ， et al . Effects of phosphate-resolving bacterial fertilizer on phosphorus absorption and phosphorus fertilizer utilization rate of flue-cured tobacco ［J］. Chinese Tobacco Science ， 2020 ， 41 （ 4 ）： 7 - 12 .

王琼，展晓莹，张淑香，等 . 长期不同施肥处理黑土磷的吸附-解吸特征及对土壤性质的响应［J］. 中国农业科学， 2019 ， 52 （ 21 ）： 3866 - 3877 .

WANG Q ， ZHAN X Y ， ZHANG S X ， et al . Phosphorus adsorption and desorption characteristics and its response to soil properties of black soil under long-term different fertilization ［J］. Scientia Agricultura Sinica ， 2019 ， 52 （ 21 ）： 3866 - 3877 .

孙晓东，高文俊，郝鲜俊，等 . 不同有机肥对煤矿复垦土壤磷吸附解吸特性的影响［J］. 植物营养与肥料学报， 2023 ， 29 （ 4 ）： 677 - 689 .

SUN X D ， GAO W J ， HAO X J ， et al . Effects of different manures on phosphorus adsorption and desorption of a reclaimed mining soil ［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers ， 2023 ， 29 （ 4 ）： 677 - 689 .

郑笑影，王东丽，赵晓亮，等 . 菌剂配施有机肥下植物-土壤-微生物生态化学计量特征及内稳性：以内蒙矿区排土场中药复垦模式为例［J］. 水土保持学报， 2023 ， 37 （ 5 ）： 352 - 362 .

ZHENG X Y ， WANG D L ， ZHAO X L ， et al . Ecostoichiometric characteristics and internal stability of plant-soil-microbial ecosystem under organic fertilizer application with fungicides： An example of traditional Chinese medicine reclamation model in a mining site in Inner Mongolia ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 37 （ 5 ）： 352 - 362 .

鲍士旦 . 土壤农化分析［M］. 3版 . 北京：中国农业出版社， 2000 ： 25 - 109 .

BAO S D . Soil and agricultural chemistry analysis ［M］. 3rd ed . Beijing ： China Agriculture Press ， 2000 ： 25 - 109 .

程东娟，张亚丽 . 土壤物理实验指导［M］. 北京：中国水利水电出版社， 2012 ： 22 - 37 .

CHENG D J ， ZHANG Y L . Guidance of soil physics experiment ［M］. Beijing ： China Water and Power Press ， 2012 ： 22 - 37 .

GARTZIA-BENGOETXEA N ， GONZÁLEZ-ARIAS A ， MERINO A ， et al . Soil organic matter in soil physical fractions in adjacent semi-natural and cultivated stands in temperate Atlantic forests ［J］. Soil Biology and Biochemistry ， 2009 ， 41 （ 8 ）： 1674 - 1683 .

TIESSEN H ， MOIR J O . Characterization of available P by sequential extraction ［M］. Boca Raton ： CRC Press ， 1993 ： 75 - 86 .

WANG Y ， ZHAO X ， WANG L ， et al . A five-year P fertilization pot trial for wheat only in a rice-wheat rotation of Chinese paddy soil： Interaction of P availability and microorganism ［J］. Plant and Soil ， 2016 ， 399 （ 1 ）： 305 - 318 .

KOVAR J ， PIERZYNSKI G . Methods of phosphorus analysis for soils， sediments， residuals， and waters ［M］. Blacksburg ： Virginia TechUniversity ， 2009 ： 33 - 37 .

龚振平，杜婷婷，闫超，等 . 玉米秸秆还田及施磷量对黑土磷吸附与解吸特性的影响［J］. 农业工程学报， 2019 ， 35 （ 22 ）： 161 - 169 .

GONG Z P ， DU T T ， YAN C ， et al . Effects of corn straw returning and phosphorus application rate on phosphorus adsorption and desorption characteristics of black soil ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2019 ， 35 （ 22 ）： 161 - 169 .

MOORE T R ， DE SOUZA W ， KOPRIVNJAK J F . Controls on the sorption of dissolved organic carbon by soils ［J］. Soil Science ， 1992 ， 154 （ 2 ）： 120 - 129 .

郭昕宇，赵巍，吴春艳，等 . 有机无机肥配施增加土壤团聚体中芳香碳比例和土壤养分有效性［J］. 植物营养与肥料学报， 2025 ， 31 （ 6 ）： 1095 - 1108 .

GUO X Y ， ZHAO W ， WU C Y ， et al . Combined application of organic and inorganic fertilizers improves nutrient availability through high carbonyl carbon in soil aggregates ［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers ， 2025 ， 31 （ 6 ）： 1095 - 1108 .

钱多，范昊明，周丽丽，等 . 冻融作用对棕壤磷素吸附-解吸特性的影响［J］. 水土保持学报， 2012 ， 26 （ 2 ）： 279 - 283 .

QIAN D ， FAN H M ， ZHOU L L ， et al . Effects of freeze-thaw cycles on phosphorus adsorption and desorption characteristic in brown earth ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2012 ， 26 （ 2 ）： 279 - 283 .

张静雯，迟海龙，吴胜彪，等 . 聚磷酸盐在灰漠土和砖红壤中吸附-解吸附特性研究［J］. 中国土壤与肥料， 2024 （ 7 ）： 101 - 107 .

ZHANG J W ， CHI H L ， WU S B ， et al . Study on adsorption-desorption characteristics of polyphosphate in gray desert soil and latosol soil ［J］. Soil and Fertilizer Sciences in China ， 2024 （ 7 ）： 101 - 107 .

COLLAVINO M M ， SANSBERRO P A ， MROGINSKI L A ， et al . Comparison of in vitro solubilization activity of diverse phosphate-solubilizing bacteria native to acid soil and their ability to promote Phaseolus vulgaris growth ［J］. Biology and Fertility of Soils ， 2010 ， 46 （ 7 ）： 727 - 738 .

刘彦伶，李渝，张萌，等 . 长期不同施肥对黄壤磷素吸附-解吸特性的影响［J］. 植物营养与肥料学报， 2021 ， 27 （ 3 ）： 450 - 459 .

LIU Y L ， LI Y ， ZHANG M ， et al . Effects of long-term fertilization on phosphorus adsorption and desorption characters in yellow soil ［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers ， 2021 ， 27 （ 3 ）： 450 - 459 .

王琼，陈延华，张乃于，等 . 长期施磷黑土中磷的吸附–解吸特征及其影响因素［J］. 植物营养与肥料学报， 2022 ， 28 （ 9 ）： 1569 - 1581 .

WANG Q ， CHEN Y H ， ZHANG N Y ， et al . Phosphorus adsorption and desorption characteristics as affected by long-term phosphorus application in black soil ［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers ， 2022 ， 28 （ 9 ）： 1569 - 1581 .

何振立，朱祖祥，袁可能，等 . 土壤对磷的吸持特性及其与土壤供磷指标之间的关系［J］. 土壤学报， 1988 ， 25 （ 4 ）： 397 - 404 .

HE Z L ， ZHU Z X ， YUAN K N ， et al . Potential phosphate sorptivity value from Langmuir equation and its application for phosphate fertilizer recommendation ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 1988 ， 25 （ 4 ）： 397 - 404 .

夏立忠， ANDERSON R . 长期施用牛粪条件下草原土壤磷的等温吸附与解吸动力学［J］. 土壤， 2000 ， 32 （ 3 ）： 160 - 164 .

XIA L Z ， ANDERSON R . Isothermal adsorption and desorption kinetics of phosphorus in grassland soil under long-term application of cow dung ［J］. Soils ， 2000 ， 32 （ 3 ）： 160 - 164 .

霍晓兰，马琳杰，李丽君，等 . 磷在褐土不同发生层的吸附解吸特征［J］. 中国土壤与肥料， 2024 （ 12 ）： 52 - 58 .

HUO X L ， MA L J ， LI L J ， et al . Characteristics of phosphorus adsorption and desorption in different soil pedogenic horizons of cinnamon soil region ［J］. Soil and Fertilizer Sciences in China ， 2024 （ 12 ）： 52 - 58 .

郁宁，马任甜，寇太记，等 . 基于不同方法评价玉米-花生垄作间作和施磷对土壤团聚体稳定性的影响［J］. 植物营养与肥料学报， 2024 ， 30 （ 11 ）： 2053 - 2062 .

YU N ， MA R T ， KOU T J ， et al . Effects of maize-peanut ridge intercropping and phosphorus application on soil aggregate stability assessed by different methods ［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers ， 2024 ， 30 （ 11 ）： 2053 - 2062 .

孟会生，洪坚平，吴文丽，等 . 配施解磷菌肥对采煤塌陷区复垦土壤磷有效性的影响［J］. 生态与农村环境学报， 2017 ， 33 （ 4 ）： 357 - 363 .

MENG H S ， HONG J P ， WU W L ， et al . Effect of amendment of biomanure of phosphate-solubilizing bacteria on soil phosphorus availability in reclaimed farmland in coal mining subsidence area ［J］. Journal of Ecology and Rural Environment ， 2017 ， 33 （ 4 ）： 357 - 363 .

郭万伟，肖和艾，吴金水，等 . 红壤旱土和水稻土团聚体中磷素的分布特点［J］. 土壤学报， 2009 ， 46 （ 1 ）： 85 - 92 .

GUO W W ， XIAO H A ， WU J S ， et al . Distribution of phosphorus in water-stable aggregates in upland and paddy red earths ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2009 ， 46 （ 1 ）： 85 - 92 .

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