三峡库区消落带土壤无机磷组分的变化及其对有效磷的影响

通过室内土柱模拟实验,采用顾益初、蒋柏藩的无机磷分级方法,研究了三峡库区消落带早地和水田不同无机磷形态在表层和剖面的分布及其对有效磷的影响.结果表明.消落带旱地和水田不同处理无机磷形态均是以Ca10-P为主.整体上来看,各土层中不同无机磷形态的含量是Ca10-P>O-P,Fe-P>Cas-P,Al-P,Ca2-P.土柱模拟实验后,旱地和水田Ca2-P,Ca8-P,Al-P和Fe-P的含量都是相同水分情况下添加有机质的处理大于未添加有机质的,水分不同有机质相同时为淹水处理的含量大于湿润处理,但有机质相同时,淹水处理更利于Ca10-P和O-P向易溶性磷转化,添加有机质也会增加其含量;土壤剖面变化表现在:Ca2-P,Ca8-P和Al-P 3种形态存在底部累积现象.而Fe-P,Ca10-P和O-P的含量随着土壤深度的增加逐渐降低;Caz-P,Ca8-P是旱地和水田有效磷的主要磷源,与水分显著相关的Fe-P在淹水后含量增加,也成为重要的磷源.     

淹水对石灰性土壤无机磷形态转化的影响

  【目的】  磷肥施入土壤后大部分转化为与铁氧化物关系密切的Fe-P和O-P,而淹水后土壤中铁的氧化还原过程可能影响与铁氧化物结合的磷的形态及有效性的变化。研究不同施磷处理下淹水土壤Fe (II) 、无机磷组分等的变化,以期明确淹水后土壤无机磷形态及磷有效性变化及其与铁氧化还原过程的关系。  【方法】  用不施磷土壤 (P0) 和连续6年施用P 180 kg/hm2的土壤 (P180) 进行室内模拟培养试验。将土壤装于西林瓶内,加水模拟淹水条件,西林瓶密封后,分别在避光或者光照条件下,于 (30 ± 1)℃恒温培养40天。测定供试土壤以及淹水培养土壤中的速效磷、无机磷以及不同形态无机磷组分含量,测定培养过程Fe (II) 的动态变化,以探讨磷形态转化与铁氧化还原过程的关系。  【结果】  施用磷肥显著增加土壤中的速效磷含量和无机磷总量,P0处理土壤速效磷含量为 (7.65 ± 1.65) mg/kg,P180处理土壤速效磷含量高达 (33.5 ± 2.01) mg/kg。施入土壤中的磷只有很小部分以Ca₂-P存在,主要以Ca₁₀-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P形态存在。避光淹水培养后,土壤速效磷含量增加,P0和P180处理土壤速效磷含量的增量分别为8.44、2.95 mg/kg。淹水培养降低了土壤Ca₈-P含量,提升了Fe-P、O-P、Al-P含量。光照和避光条件下P180处理土壤中Ca₈-P含量分别降低106.8、156.2 mg/kg,Fe-P含量分别增加23.4、47.0 mg/kg,O-P含量分别增加64.1、92.9 mg/kg,Al-P含量分别增加38.8、34.7 mg/kg,避光时Ca₈-P降幅以及Fe-P和O-P的增量均大于光照条件下。避光条件下,铁还原量和还原最大速率与Ca₈-P变化量之间存在显著负相关关系,与Fe-P、O-P增量之间存在显著正相关关系。  【结论】  淹水条件下,石灰性土壤中的Fe (Ⅲ) 还原形成Fe (Ⅱ) 和Fe (Ⅲ) 混合物,增加了铁氧化物的比表面积和磷吸附点,可促进Ca₈-P向O-P、Fe-P和Al-P转化。光照降低了Fe (Ⅲ) 的还原量,可能是Ca₈-P向O-P、Fe-P和Al-P转化率低的原因之一。     

外源磷在三峡库区典型土壤中的活性演变及形态转化

三峡库区消落带土壤周期性淹水—出露对磷素迁移循环和水体负荷具有重要影响。以三峡库区消落带广泛分布的紫色潮土和灰棕紫泥土为对象,通过室内模拟培养实验,探讨不同饱和度外源磷在两种土壤中的活性变化与形态转化特征。结果表明:(1)外源磷进入土壤后,表征土壤磷活性的有效磷(Olsen-P)含量及磷素释放能力呈指数型衰减,可用指数方程C_t=ae~(-kt)+b拟合,拟合度均在94%左右。(2)外源磷在灰棕紫泥土中较在紫色潮土中能够保持更高的活性,同时也具有更高的渗漏淋失与释放风险。50%Q_m(最大吸附量)是两种土壤Olsen-P与磷素平衡解吸量的突变点,当磷素吸持饱和度≥50%时,土壤磷活性与渗漏淋失风险将明显增大。(3)Olsen-P与磷释放量在p0.01水平上呈显著正相关,两者可用线性方程良好拟合,因此可用Olsen-P含量表征土壤磷素释放潜势。(4)外源磷进入土壤后,主要转化为活性较高的Ca_2-P和Ca_8-P,约占施入量50%~60%;其次是Al-P和Fe-P,约占施入量的30%左右,闭蓄态磷(O-P)和Ca_(10)-P变化不明显。(5)Ca_2-P是决定Olsen-P和磷素解吸能力的主要形态,对两者均起正向直接作用。     

干湿交替条件下土壤磷释放及其与土壤性质的关系

通过四川瀑布沟水电站消落区典型土壤磷释放室内模拟试验,研究淹水及干湿交替条件下消落区土壤性质变化情况以及土壤性质与磷释放之间的关系,以期为预防水库水体富营养化,水库消落区合理利用与科学制定管理对策提供参考。结果表明：淹水能够提高土壤活性氧化铁（Feox）含量,淹水风干后土壤Feox含量降低至淹水前的水平;淹水后Feox变化幅度为：旱地〉水田〉果园,紫色土〉冲积土。土壤磷吸持饱和度（DPS）与无定形铁铝氧化物Alox密切相关;土壤最大吸磷量（Qm）淹水时最高增加至2 758.01 mg/kg,土壤淹水后Qm、土壤最大缓冲容量（MBC）、土壤吸磷指数（PSI）值升高;淹水能够明显提高土壤的磷素缓冲容量、土壤的最大缓冲能力和吸附能力、土壤磷的保持率,其原因也是与淹水后土壤无定形铁铝氧化物含量大幅度增加有关;通过主成分分析,土壤磷释放能力主要与土壤磷水平和土壤吸磷能力有关,且主要指标包括土壤有机质含量（OM）、土壤有效磷含量（Olsen-P）、土壤磷保持率（f）、土壤最大吸磷量（Qm）、土壤活性氧化铁（Feox）、土壤活性氧化铝（Alox）等,说明四川省瀑布沟水电站消落区土壤存在较大的磷释放风险。     

长期施用化肥有机肥下我国典型土壤无机磷的变化特征

为阐明长期施用氮磷钾化肥(NPK)以及化肥有机肥配施(NPKM)对土壤无机磷组分的影响,采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级体系,观测了我国6种典型农田土壤-红壤、紫色土、潮土、塿土、灰漠土和黑土15年长期施肥土壤无机磷形态和Olsen-P含量的变化。NPKM能比NPK更显著地增加土壤中全磷含量;能显著提高土壤Ca2-P的含量,在塿土中其提高量是NPK处理的4.07倍。施肥主要是增加了Ca8-P、Al-P和Fe-P含量,红壤Al-P、Fe-P增加量最大,分别达到237.7 mg kg-1和277.7 mg kg-1;NPKM对增加土壤Olsen-P含量的效果更加显著,在黑土和红壤中,其含量分别高达121.4 mg kg-1和98.4 mg kg-1;塿土和黑土Olsen-P含量比试验开始时分别增加了18.4和9.1倍。化肥有机肥配施对增加无机磷各组分和速效磷含量效果显著,主要增加Ca8-P、Al-P和Fe-P等活性较高的无机磷,黑土和红壤中Olsen-P含量达到较高水平,Ca8-P、Al-P或Fe-P为Olsen-P的主要磷源。     

紫色土磷素流失的环境风险评估-土壤磷的“临界值”

采用室内培养的方法,研究了3种类型的紫色土旱地和淹水土壤磷素流失的环境阈值。结果表明:无论是淹水土壤或旱地生境,3种紫色土Olsen-P与CaCl2-P之间都存在一个"临界值",酸性、中性和钙质紫色土磷素淋失临界点的Olsen-P含量分别为67.2、85.8和113.8 mg kg-1。淹水土壤磷素环境敏感值在酸性、中性和钙质紫色土上,Olsen-P含量分别为49.2、77.9和92.1 mg kg-1。3种紫色土在淹水还原条件下土壤磷环境敏感临界值比旱地低,淹水还原条件提高了紫色土磷向水体释放的风险。淹水土壤Olsen-P含量与田表水TP、DP浓度之间存在"临界值",酸性、中性和钙质土临界值处土壤Olsen-P含量分别为(65±1.41)mg kg-1(、96.7±2.7)mg kg-1和(105.5±1.1)mg kg-1。土壤0.01 mol L-1 CaCl2-P与田表水TP、DP之间呈极显著的线性关系。可以利用这些指标对紫色土区域土壤磷环境风险进行评价,并确定区域磷肥的最佳管理策略。     

冻融条件下黑土无机磷分级及有效性研究

土壤无机磷是生态系统中磷素的重要组成部分,而冻融作用是土壤无机磷赋存形态与转化的重要影响因素。本研究以黑土为试验土壤,在室内模拟冻融环境,研究冻融前后黑土无机磷各组分含量变化及其有效性。结果表明:冻融后无机磷各组分绝对含量总体呈现增加的趋势;冻融前后相对含量没有表现出明显差异,均呈现出O-PFe-PAl-PCa-P;相关分析和通径分析结果显示,Al-P、Fe-P为有效磷源,并且直接影响有效磷含量,而O-P、Ca-P与Al-P有较大的通径链系数,即O-P、Ca-P通过Al-P间接影响有效磷含量;冻融循环条件下Olsen-P(Y)与有效磷源Al-P(X1)、Fe-P(X2)间呈线性关系。     

磷素活化剂对黑土磷形态及有效性影响的研究

试验研究了不同温度下活化剂对黑土各形态磷的影响,阐述了活化剂对Olsen-P影响的机制。结果显示,活化剂具有很好的增加土壤中有效磷的能力,在不同的温度条件下作用效果不同,施肥条件下,高温加速磷的固定。10℃时,3种活化剂活化能力为柠檬酸铵>腐植酸>活化剂H2,分别提高土壤Olsen-P的含量达40.93%、33.06%、23.20%;20℃时,活化能力为腐植酸>柠檬酸铵>活化剂H2,分别提高土壤Olsen-P含量达32.35%、24.89%、16.72%;30℃时,与CK相比Olsen-P含量没有明显增加。活化剂能促进各形态无机磷之间的转化,活化能力随温度升高而逐渐降低。SPSS分析结果证实,Al-P和Ca2-P是黑土有效磷的主要组分,与Olsen-P极相关;Ca8-P起负作用,而Fe-P作用效果不显著,但它们仍能通过影响Al-P和Ca2-P来间接影响Olsen-P。     

长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响

基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0~240 kg hm~(-2),随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。     

消落带土壤铁的形态变化及其对有效磷的影响

Fe3+还原为Fe2+的过程中会增加磷酸铁的溶解,影响磷的化学行为及有效性。本文采用室内模拟试验研究了三峡库区消落带土壤铁的形态变化及其对有效磷的影响。消落带旱地和水田土壤经淹水和落水处理后,活性铁、水溶性铁增加,其他各形态铁变化较小。旱地土壤在不同的有机质和淹水落水处理下,其活化铁、游离铁、络合铁、水溶性亚铁、和交换性亚铁均为淹水处理高于落水处理,其中活性铁在各处理间呈现出显著性差异,其他则各处理间差异均未达到显著性水平;水田下层活性铁高于上层,且落水处理间呈显著差异。氧化铁及亚铁之间总处于不断的相互转化中,活性铁、络合铁和有机质正相关。旱地土壤中的有效磷各处理间差异显著,水田有效磷淹水处理高于落水处理。     

不同类型菜田和农田土壤磷素状况研究

以西北地区有代表性的灌淤土为供试土壤,研究不同类型菜田(露地菜田和蔬菜保护地)及农田土壤的P素状况,以及蔬菜保护地土壤P素的空间分布特性。结果表明,露地菜田、蔬菜保护地土壤全P、无机P、有机P、Olsen-P的平均含量是一般农田土壤的1.43~8.30倍,土壤Olsen-P占全P的比率显著高于一般农田。蔬菜保护地土壤各形态P素主要积累在0~30cm土层,并随土层深度的增加各形态P素的含量逐渐降低,各土层Olsen-P、Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P、O-P、Ca10-P。     

长期施肥下黄壤旱地磷对水环境的影响及其风险评价

通过对贵州中部黄壤旱坡地进行采样以及采用无界径流小区法收集地表径流样品 ,探讨长期施肥下旱地磷素水平与地表径流磷浓度的变化及其对水环境的影响。结果表明 :长期施肥下黄壤旱地的磷素水平不断提高 ,CaCl2 浸提磷 (溶解态活性磷 )和NaOH浸提磷 (藻类可利用的土壤总磷 )与土壤全磷或有效磷之间存在显著的相关性 ,土壤富磷化的同时 ,旱地磷对水环境影响的潜能明显提高。黄壤旱坡地中CaCl2 浸提磷、Olsen P、NaOH浸提磷、土壤磷吸持指数、土壤磷饱和度与地表径流中颗粒态磷、生物有效性磷和溶解态活性磷之间的相关性均达显著水平 ,以这些参数作为评价指标 ,初步将黄壤旱地磷对水环境的潜在影响程度分为 3个等级     

北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究

以北方一般耕地和蔬菜保护地为供试土壤 ,研究了不同种植条件下土壤磷素状况 ,蔬菜保护地土壤磷素的空间分布特性。结果表明 ,蔬菜保护地土壤全磷、无机磷、有机磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的 2.7～14.0倍 ,土壤Olsen P占全磷的比率 ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al-P占土壤无机磷的比率显著高于一般耕地土壤。蔬菜保护地土壤各形态磷素主要积累在 0～20cm土层 ,并随土层深度的增加各形态磷素的含量逐渐降低 ,各土层Olsen-P ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P ,O-P ,Ca10-P含量的降低值     

长期轮作与施肥对农田土壤磷素形态和吸持特性的影响

通过对黄土旱塬地区长期定位施肥(26a)条件下的不同轮作系统的土壤磷素形态和吸持参数的测定,研究了轮作和施肥对土壤磷素吸持特性和磷素形态的影响,以及土壤磷素吸持参数与磷素形态之间的关系。结果表明,长期轮作与施肥都可以减低土壤磷素的最大吸附量（Qm）,相对于其它轮作和连作,在氮磷（NP）施肥下,小麦-玉米-豌豆轮作可以减低土壤的Qm,在氮磷有机肥（NPM）施肥下,小麦-玉米轮作可以减低土壤的Qm。在施肥相同的条件下,小麦-玉米轮作和小麦-豌豆轮作可以显著增加土壤中各形态无机磷的含量,长期轮作比连作可以增加土壤中的有效磷养分,尤其对Ca2-P的提高效果更为显著。相关分析表明,Qm和磷吸持指数（PSI）与全磷（T-P）、Olsen-P、CaCl2-P、Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Ca10-P和有机磷呈极显著负相关（p＜0.01）,与闭蓄态磷（O-P）呈显著负相关（p＜0.05）,与Al-P关系不显著。土壤有机质（SOM）与Qm、PSI和磷最大缓冲能力（MBC）之间存在极显著负相关关系,与磷吸持饱和度（DPSS）存在显著正相关。通径系数和逐步回归分析表明,在石灰性黑垆土土壤的无机磷形态中,Ca2-P对Olsen-P的贡献最大。     

不同品种小麦根际磷转化及VA菌根对小麦根际磷转化的影响

采用三室根箱研究了磷高效小麦 81( 85)-5-3-3-3及磷低效NC37两个小麦品种根际磷转化及VA菌根对根际土壤磷转化的影响。结果表明 ,磷胁迫下 ,81( 85)-5-3-3-3的吸磷量略高于NC37,两种小麦品种根际土壤均形成了明显的Olsen-P ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al P等形态磷的耗竭区。两种小麦品种在不施磷肥和施用磷肥下接种VA菌根 ,小麦的生物量、植株磷浓度、小麦根际Olsen-P,Ca2-P ,Ca8-P,Al-P ,Fe-P的消耗量均显著增加 ;根际、非根际土壤各形态磷素的浓度梯度明显降低。     

南京城市土壤磷的形态和吸附-解吸特征

研究了南京城市土壤有机磷、各形态无机磷的含量和比例以及磷的吸附 -解吸特性。结果表明 :随着土壤全磷含量的增加 ,Al-P、Fe -P、O -P、Ca -P含量、Al-P占全磷的比例增加 ,但有机磷占全磷的比例、Fe -P占全磷的比例减少 ;与非城区土壤相比较 ,城市土壤磷的吸附量低 ,磷的解吸量和解吸率高 ;城市土壤中Al -P的含量及其在全磷中的比例较高 ,而磷的吸附量低、解吸率高是导致城市地下水磷浓度偏高的重要原因之一。     

黄土旱塬长期施磷对土壤磷素空间分布及有效性的影响

对黄土旱塬定位施肥20年后土壤中不同磷素形态在土层中的空间分布及有效性进行了研究。结果表明,在不同施磷水平上,磷素在土壤表层发生累积。随着磷肥用量的增加,表层的全磷和有效磷的含量逐渐增加;而在下层土壤中虽有微量增加,但增幅不明显。说明长期合理施用磷肥可显著扩大土壤中的有效磷库。黄土旱塬区长期定位试验土壤表层中无机磷以CaP为主,占无机磷总量的80 % 以上。随着施磷量的增加,无机磷组分Ca2P、Ca8P、AlP和FeP在土壤中的含量总体上都呈增加的趋势。通过有效磷与无机磷各组分的相关性分析及通径分析看出,Ca2P和Ca8P可称为有效磷源,OP与Ca10P为潜在磷源,而AlP和FeP介于二者之间。其中,FeP主要是通过影响其它组分而间接影响有效磷的含量。     

北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究

以北方一般耕地和蔬菜保护地为供试土壤 ,研究了不同种植条件下土壤磷素状况 ,蔬菜保护地土壤磷素的空间分布特性。结果表明 ,蔬菜保护地土壤全磷、无机磷、有机磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的 2.7～14.0倍 ,土壤Olsen P占全磷的比率 ,Ca₂-P ,Ca₈-P ,Al-P占土壤无机磷的比率显著高于一般耕地土壤。蔬菜保护地土壤各形态磷素主要积累在 0～20cm土层 ,并随土层深度的增加各形态磷素的含量逐渐降低 ,各土层Olsen-P ,Ca₂-P ,Ca₈-P ,Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P ,O-P ,Ca₁₀-P含量的降低值     

茶树根际与非根际土壤磷形态变化特征

以茶树(Camellia sinensis)根际和非根际土壤为研究对象,选取湖南省石门、临澧、桃源、长沙、安化、资兴等6县(市)的茶园为采样点,对其根际和非根际土壤的全磷、有效磷及无机磷的不同化学形态进行了分析。结果表明,茶树根际土壤全磷和有效磷含量均高于非根际土壤,有效磷在根际富集明显;土壤无机磷含量及占全磷的比例差异都很大。不同母质发育土壤的无机磷组成也不同,板页岩母质发育的根际土壤中Al-P含量最高,Fe-P其次,O-P最少。花岗岩和第四纪红色黏土发育的根际土壤Fe-P最高,Al-P其次,O-P最少。3种母质发育的非根际土壤中均为Fe-P含量最高。根际无机磷中的Al-P,Fe-P和Ca-P含量与有效磷呈极显著正相关,非根际Al-P和Fe-P与土壤有效磷显著正相关关系。根际、非根际土壤全磷和有效磷含量与pH值相关性不显著,根际、非根际土壤有效磷和全磷含量相关性极显著。