土壤磷扩散规律及其能量特征的研究──Ⅰ．水分、质地、温度及其相互作用对磷扩散的影响

用＾３２Ｐ示踪扩散池和扩散管法测定了４种不同质地土壤在不同含水量和温度下的磷自扩散系数。结果表明，非饱和土壤磷扩散系数随土壤水分含量增加或土壤水吸力减小而增大，符合幂函 数Ｄａ＝ａＷ＾ｂ＝ａＳ＾－ｂ关系；质地对磷扩散的影响与土壤水分条件密切相关，在同一含水量下，轻质土壤Ｄａ值大于粘质土，Ｄａ与粘粒含量呈显著负相关，而同吸力下与此恰好相反。饱和土壤磷扩散系数比Ｄａ值通常大２－３个数量级，但不同土壤之     

土壤磷扩散的影响因素研究

对3种不同质地土壤磷扩散特征以及影响因素进行了试验研究。结果表明,随着土壤含水率的增加,土壤磷的扩散系数明显增加,土壤磷的扩散系数与土壤含水率的关系呈显著的幂函数相关;随土壤质地加重,土壤磷扩散系数增大;温度升高,土壤磷扩散系数增大,土壤磷扩散系数的温度效应可用磷扩散系数的温度系数定量表示;随着土壤施磷量的增大,土壤的磷扩散系数明显增加;土壤容重对磷扩散的影响与土壤的质地有关。对于质地较重的土壤,随着土壤容重的增加,磷扩散系数有降低的趋势;而对于质地轻的沙土,磷扩散系数有增加的趋势。     

土壤扩散磷的分布及动态

用＾３２Ｐ标记扩散池法结合冷冻切片法测定了四种质地土壤中扩散磷的分布动态。结果表明，扩散磷（Ｊｉ）在土壤中的分布随距界面距离（ｘ）的增加急骤下降，其关系符合幂函数Ｊｉ＝ａｘ＾－ｂ。磷扩散数量随时间而增加，扩散物范围随之扩大，扩散磷分布的时（ｔ）空（ｘ）关系可用ｊｉ与ｘ，ｔ的三次非线性方程模拟。同一水肥条件下，磷扩散率轻质土大于粘质土。     

土壤磷扩散规律及其能量特征的研究 Ⅲ.土壤磷扩散的动力学及能量特征

用³²P标记扩散池法测定了不同时间下土壤磷的扩散量,并用5种动力学模型对其拟合,结果表明土壤磷扩散过程最符合抛物线扩散方程。20%含水量下,磷扩散速率温度商Q₁₀。为1.20左右,与扩散是一个物理过程相吻合。由阿尼乌斯公式求得的磷扩散活化能(E_a^D)随土壤水分增加而降低;在土壤水低吸力范围内(<10⁵Pa水吸力)为12-34kJ/mol,平均为25kJ/mol左右,与溶液中离子扩散活化能较接近,说明低吸力下磷扩散主要在液相进行。将绝对反应速率理论移植用于磷扩散,所求出的磷扩散净活化能、活化熵变、活化焓变和活化自由能变在供试土壤中相同含水量下均呈规律性变化,且与E_a^D变化趋势基本一致,证明这些参数可用于表征磷扩散的能量特征。     

陕西土壤磷等温吸附特性及其测定条件的研究

以陕西省主要农业土壤为材料，研究选定了土壤磷等温吸附的测定条件：磷添加浓度０－７０ｍｇ／Ｌ，水土比１０：１，平衡时间６天，平衡介质０．０１ｍｏｌ／Ｌ ＫＣｌ。以此条件测定土壤磷等温吸附线，结果表明，Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程能满意地描述陕西土壤磷的吸附特性；由Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程获得的土壤磷最大吸附量（Ｘｍ）、磷吸附反应常数（Ｋ）及磷吸附最大缓冲容量（Ｍｂ）均呈现为黄褐土〉Ｌｏ     

植物的磷素营养和土壤磷的生物有效性

本文介绍了近年来植物磷素营养研究的发展趋势,强调了开展不同基因型作物品种耐低磷机理研究的重要性;阐述了磷有效性品种生产率和根形态的差异、吸收动力学参数与耐低磷的关系、缺磷的酶促适应性,以及作物根系分泌物的作用等。对土壤根际磷有效的影响因素(如根际pH、磷亏缺梯度、有效扩散系数、缓冲力等)进行了综合讨论。     

低分子量有机酸对土壤磷活化影响的研究

研究两种低分子量有机酸（柠檬酸和苹果酸）对土壤磷活化影响,并用修正的Hedley法测定土壤磷活化前后磷组分的变化。结果表明,低分子量有机酸能持续活化土壤磷,活化强度随低分子量有机酸浓度的增大而增强,并且柠檬酸活化土壤磷的能力强于苹果酸。低分子量有机酸能促进作物有效态无机磷组分（H2O-P和NaHCO3-Pi）的释放;同时还促进有机磷组分（NaHCO3-Po和NaOH-Po）的矿化。在低分子量有机酸浓度达到0.5 mmol/L以上时,其对土壤磷组分的活化量的顺序为:NaOH-Pi HCl-P NaHCO3-Pi H2O-P,即铁铝结合态磷 钙结合态磷 作物有效态磷。低分子量有机酸活化土壤磷的过程中伴有大量铁、铝释放,且铁或铝的释放量与磷活化量之间显著正相关（P0.05）。说明铁、铝结合态磷是低分子量有机酸活化土壤磷的主要磷源,并且其活化机制可能与铁、铝结合态磷的螯合溶解有关。     

土壤磷扩散规律及其能量特征的研究Ⅱ.施磷量及水肥温相互作用对磷扩散的影响

非饱和土壤在施磷量０－４００ｍｇ／ｋｇ下的磷自扩散系数随施磷量近线性增加,但增加的幅度以缓冲性能小的轻质土壤最高。不同土壤磷扩散受土壤水分,施磷量和温度等因素相互作用的影响程度不同,为表征这种差异利用其多元非线性拟合方程的偏微分,本文提出了磷扩散率的水分系数,肥料系数和温度系数等概念。     

巢湖沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

采用磷形态的连续提取法,研究了巢湖沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中总溶解性磷（DTP）、可溶性磷酸盐（DIP）、可溶性有机磷（DOP）含量的垂向分布特征。结果表明,西湖区的沉积物总磷含量明显高于东湖区。表层沉积物中活性磷含量占总磷的44％-81％,金属氧化物结合态磷（NaOH—P）作为活性磷的主要存在形式,在西湖区含量比例达到47％-60％,对磷释放起重要贡献;磷形态剖面表明,西湖区的金属氧化物结合态磷、可还原态磷（BD—P）含量高于东湖区。金属氧化物结合态磷、可还原态磷、钙结合态磷（HCl-P）受人类活动影响较大,有机磷（Org—P）受外源磷污染影响很小;BD—P、NaOH—P随深度增加而减小,说明巢湖近期磷负荷有增加的趋势;DTP、DIP、DOP在水-沉积物界面的浓度梯度反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势;巢湖间隙水不同形态磷与BD—P、NaOH—P显著相关（α=0．01）。这项研究可为巢湖内源污染和富营养化的控制与治理提供理论参考。     

土壤有机质对有效磷及水提取磷含量的影响

为了解土壤有机质对有效磷与总磷、水提取磷与有效磷关系的影响,采用田间调查的方法,对洛阳市郊主要农田4种土壤耕作层土壤进行取样调查,并采用常规土壤测试方法,分别测定土样有机质、金磷、有效磷和水提取磷含量.根据有机质含量(高于或低于16.0 g·kg-1)把土样分成两组,对两组土样的总磷与有效磷、有效磷与水提取磷分别做相关关系分析.结果表明:与低有机质土样组相比,高有机质土样组有效磷与总磷相关方程的斜率较大,水提取磷与有效磷相关方程的斜率较小,这一趋势在以Olsen法和Mehlich-3法测定有效磷时均相同.表明在缺磷环境中,有机质增加条件下,虽然磷的生物有效性降低,但有助于在土壤溶液中维持相对较高的磷酸根浓度,这可能是由于磷的周转加快;随着土壤磷含量增加,有机质增加有助于更快提高磷的生物有效性,但土壤溶液中维持相对较低的磷酸根浓度,这可能有助于减轻农田磷的渗漏流失.     

不同肥力土壤的供磷能力和磷肥肥效研究

在陇东主要土壤黑垆土、黄绵土和石灰性新积土上设置１０４点（次）磷肥肥效试验。结果表明,土壤有机质、有效氮,有效磷对作物基础产量贡献最大。土壤有效磷是决定磷肥增产的主导因素。高肥力土壤基础供磷能力强,小麦对土壤磷素依存率高,磷肥利用率仅８．７％;低肥力土壤则相反,磷肥利用率可达１１．２％。土壤有效磷含量与相对产量呈极显著负相关（ｒ＝－０．８４７）,据此确定本区土壤有效磷丰缺指标：＜６ｍｇ／ｋｇ为极缺;６～１１ｍｇ／ｋｇ为缺;１１～１５ｍｇ／ｋｇ为稍缺;＞１５ｍｇ／ｋｇ为丰富。     

根系分隔方式对玉米/大豆根际土壤碳含量及磷有效性的影响

【目的】豆科与禾本科间作体系中对磷有效性的影响主要集中在根系分泌物的活化作用,由根际沉淀引起的土壤碳含量与磷酸酶活性变化及其对红壤磷有效性的影响机制尚不清楚。【方法】本研究以间作玉米大豆为研究对象,设置根系完全分隔、尼龙网分隔、不分隔3种方式,在0、21.83、43.67、65.50和87.34 P mg kg-1（分别记为P0、P1、P2、P3和P4）磷肥施用水平下进行盆栽试验,研究根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤微生物量碳（MBC）、溶解性有机碳（DOC）、根际土壤有机碳（ROC）、酸性磷酸酶活性（ACP）、碱性磷酸酶活性（ALP）、速效磷和Hedley磷组分的影响。【结果】相比完全分隔,根系不分隔可提高玉米和大豆根际土壤MBC含量,显著降低玉米根际土壤DOC含量,低磷水平（P0、P1）时显著提高大豆DOC含量,显著提高玉米（仅在低磷时）和大豆根际土壤ACP活性,低磷时显著提高大豆根际土壤ALP活性。除玉米活性磷组分外,根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤速效磷、磷组分有显著或极显著影响。根系不分隔较完全分隔可通过降低大豆根际活性无机磷（Pi）(P0除外)和中活性Pi从而提高玉米根...     

成都平原区土壤速效磷时空变化特征

根据1982年173个样点和2002年117个样点的分析数据，利用地统计学方法和GIS技术对成都平原耕层（0～20cm）土壤速效磷含量的时空变异特征进行了研究。结果表明，成都平原耕层土壤样点间速效磷平均含量由1982年的7.1mg／kg增至2002年的14.3mg／kg，平均增加了103.40％。20年间由于受区域间农业管理措施、土地利用方式和土壤颗粒组成差异的影响，占平原耕地面积75.86％的土壤速效磷含量增加，且区域增加幅度呈由东向西逐渐降低的趋势。土壤速效磷含量与土壤颗粒组成的相关性分析表明，1982年土壤速效磷含量与土壤砂粒（2～0.02mm）之间呈极显著的负相关，与土壤粉粒（0.02～0.002mm）之间相关未达到显著水平，与土壤粘粒（〈0.002mm）之间呈显著正相关；2002年土壤速效磷含量与土壤砂粒之间呈显著的负相关，与土壤粉粒之间呈极显著正相关，与土壤粘粒之间相关未达到显著水平。     

玉米、小麦细胞磷、锌营养及交互作用的研究

采用溶液培养研究玉米、小麦在不同磷、锌浓度下细胞磷、锌营养及交互作用。结果表明,随着外界磷浓度（０,０．１２,０．６,３．０ｍｍｏｌ／Ｌ）的提高,玉米、小麦根系和叶片细胞壁、细胞质和液泡中磷含量也随之增高,但细胞壁和液泡中磷的含量高于细胞质中的含量。介质中磷浓度的提高使根细胞壁中锌的含量增加,但高磷（３．０ｍｍｏｌ／Ｌ）处理使细胞质、液泡中锌的含量下降。高磷处理抑制了两种作物的锌由根系向地上部的转运,同时叶片中大部分锌被结合在细胞壁中,因而叶细胞中的细胞质和液泡处于相对的低锌状态。与足量锌（２．０ｍｏｌ／Ｌ）供应比较,低锌（０．１ｍｏｌ／Ｌ）处理使玉米、小麦根系和叶细胞壁、细胞质和液泡中磷的浓度增高。低锌和过量磷的供给抑制了植株的生长,最终使干物质的积累下降。     

不同磷效率油菜根际土壤磷活化机理研究

筛选和培育耐低磷植物是缓解磷矿资源缺乏和提高磷肥利用效率的有效途径之一。本研究在前期材料筛选的基础上,通过根箱试验研究不同磷效率油菜根际土壤磷活化机理,其结果如下:在施磷和不施磷处理条件下,磷高效油菜品种B56（HG）的吸磷量和生物量均高于磷低效品种B10（LG）;两油菜品种根际土壤中的NaHCO3-Pi, NaHCO3-Po和 NaOH-Pi,NaOH-Po四种磷素形态均有显著的亏缺现象;磷高效品种（HG）根际土壤上述四种磷素形态亏缺程度大于磷低效品种（LG）,但Resin-P则出现富集,并且HG的富集程度大于LG,这可能与HG具有较高吸磷能力有关。两油菜品种根际土壤HCl-Pi 和 残渣态磷（Residual-P）没有发生明显的亏缺现象。相比较而言,HG能分泌更多的酸性磷酸酶,该酶活性与NaHCO3-Po含量呈显著的负相关,说明酸性磷酸酶对有机磷矿化起着非常重要的作用。     

外源磷对土壤无机磷的影响及有效性

通过对我国具有代表性的几个典型土类15年长期定位试验的CK和NPK处理以及原始土壤中无机磷组分的分析，研究施磷肥对土壤无机磷形态的影响及有效性。结果表明，原始土壤中闭蓄态磷和Ca10-P占无机磷比例大，土壤磷有效性低；在不施外源磷条件下连续耕作，各个土类的无机磷总量均逐年减少，其中主要是Ca2-P、Al-P和Fe—P明显降低；长期施用磷肥提高了土壤无机磷总量（TIP）和各组分的含量，其中以Ca2-P、Al-P和Fe—P提高比例显著，而0-P和Ca10-P提高的比例少。说明累积在土壤中的肥料磷多以有效性较高的形态存在。     

三峡库区消落带土壤对磷的吸附和淹水下磷的形态变化

三峡水库建成后在库区周边形成落差30m的消落带,消落带土壤对磷的吸附固定和磷的去向直接影响到周围的水环境。通过批处理和模拟培养法研究了三峡库区小江流域沿岸消落带的黄壤、紫色土在淹水期间铁的形态变化,磷的吸附及形态转变,结果表明：（1）供试黄壤和紫色土在淹水后,晶形铁氧化物含量明显下降,非晶形铁含量有增加趋势,土壤对磷的吸附量增加;(2)淹水期间土壤Olsen-P含量呈下降趋势,而Fe-P和Al-P含量增加,模拟显示黄壤和紫色土在淹水15d后的磷吸附容量增加70.8%和9.5%;（3）用pH 5和pH 9的0.1mol L-1CaCl2、KCl、NH4Cl溶液培养的黄壤,其Olsen-P、Fe-P、Al-P含量均明显增加,意味着消落带土壤中若施加K、Ca或尿素时,土壤有效磷可能增加,这可导致CaCl2提取磷的增多并影响库区水的含磷量,从而影响库区水质。     

水铁矿对磷的吸附及胶体态磷迁移能力预测

土壤中流失的磷进入水体容易引起富营养化污染。目前对于铁矿物胶体结合态磷在土壤孔隙介质中的稳定性和迁移能力的认识还存在不足。本研究采用吸附试验,考察水铁矿对磷的吸附特征以及pH、离子强度和胡敏酸对磷在液相、水铁矿胶体和水铁矿固体上分布的影响;通过DLVO理论,预测水铁矿胶体结合态磷的稳定性和迁移能力。结果表明,假二级动力学模型(R~2=0.964)更适合用于描述磷在水铁矿上的吸附过程,磷在水铁矿上的吸附受液膜扩散、内部扩散和化学吸附等过程控制。Freundlich模型(R2=0.970)对等温吸附的拟合效果好,说明水铁矿对磷的吸附为多层吸附过程。从Langmuir模型参数可知,水铁矿对磷的最大理论吸附量为22.55mg·g~(-1)。水铁矿对磷的吸附能力随pH的升高而降低,随离子强度的升高而升高。然而,低离子强度和高pH有利于反应体系中水铁矿胶体的释放。无论胡敏酸是否存在,在碱性且离子强度不高(1～10mmol·L~(-1))的条件下,有约5%～20%的磷会与水铁矿胶体结合,且这些磷-水铁矿胶体之间的静电斥力较大。根据DLVO理论计算可知,这些带负电荷的胶体之间稳定性较好,在土壤中有一定迁移能力。在实际农业活动中,磷肥的过量施用可能会使大量的磷酸根离子吸附在铁矿物上,促进土壤孔隙水中形成稳定的、带负电的铁矿物胶体,这种磷-铁矿物复合胶体的迁移很可能成为磷迁移的另一种形式。本研究结果可为胶体促进下磷淋失风险评估提供理论和数据支撑。     

太湖流域典型农田土壤磷库演变特征及环境风险预测

水体磷污染及其产生的富营养化等生态效应已成为流域性突出问题,其主要来源之一为农田磷流失。磷流失主要受土壤磷形态及有效性等因素影响,而土壤磷库又具有很强的空间分异特征。因此,聚焦水体富营养化较为突出的太湖流域,选取典型水旱轮作农田土壤为研究对象,基于系统随机布点法采集农田土壤样本319份,植株样本83株,分析土壤磷库演变规律并预测其环境风险。研究结果表明：与全国第二次土壤普查及2009年前期调查结果相比,该区域土壤全磷与有效磷（Olsen-P）含量均显著提高。根据水稻土Olsen-P的临界意义,该区域93.1%的农田土壤有效磷含量超过10 mg?kg-1,土壤基本不缺磷;有效磷高于20 mg?kg-1-占总土壤样本的65.2%,说明大部分农田土壤磷库处于盈余状态。进一步基于磷素生物有效性的分级方法（biologically based P,BBP）对土壤磷的生物有效性进行分析,发现氯化钙磷（CaCl2-P）、柠檬酸磷（Citrate-P）、酶提取磷（Enzyme-P）以及盐酸磷（HCl-P）与Olsen-P均呈极显著正相关（P<0.001）,说明四种形态磷素均为土壤有效磷源。土壤全磷和有效磷含量呈极显著正相关关系（P<0.001）,土壤有效磷与植株地上部分（籽粒+秸秆）以及地下部分（根）全磷含量呈显著正相关关系（P<0.01）。同时基于CaCl2-P与Olsen-P的相关性分析,认为该区域能造成环境风险的土壤有效磷阈值为30 mg?kg-1,超过环境阈值,环境污染风险会大大增加。因此,针对该区域土壤磷库较强的空间差异性,建议在区域养分管理以及环境保护过程中重点关注土壤磷的高效利用。     

覆盖和间作对亚热带红壤茶园土壤磷营养的影响

为了探索提高土壤磷素营养的方法,以湖南省长沙县百里茶廊的湘丰茶厂东西山茶园为研究对象,采用田间试验和室内分析方法,研究了稻草覆盖和间作白三叶草对亚热带红壤茶园土壤磷素营养特征的影响。结果表明,不同管理措施对土壤磷素营养有明显影响。稻草覆盖可增加土壤全磷含量,提高土壤磷库;间作白三叶草主要影响土壤中磷形态的转化,使有效磷含量提高,但对土壤磷库无明显影响;CK则导致磷库耗竭,土壤磷库下降10．3％。与CK相比,间作白三叶草（绿肥）有利于提高土壤微生物量碳（MB—C）和微生物量磷（MB-P）,而稻草覆盖处理可以减轻MB—C和MB—P波动,保持MB—C和MB—P的稳定。稻草覆盖和间作白三叶草均有利于提高土壤微生物量,且间作白三叶草处理在白三叶草生长旺季土壤微生物量提高得更多。MB—C／MB—P值表明,稻草覆盖和间作白三叶草均可促进土壤磷素活化,提高土壤速效磷含量。间作白三叶草对土壤速效磷含量提高最多,说明间作白三叶草处理对土壤速效磷有重要影响。