潮土磷素累积流失风险及环境阈值

潮土是中国分布比较广、施肥强度大的典型耕作土壤，潮土中磷素累积与流失对区域水环境的污染风险不容忽视。该研究在潮土面积最大的河南省采集磷素水平不同的典型潮土作为供试土壤，采用人工模拟降雨及土柱模拟试验方法，通过测定土壤中Olsen-P和溶解态活性磷CaCl2-P含量以及径流或淋滤液中各形态磷浓度，研究了潮土中磷素随地表径流和下渗流失特征，并通过分段线性模型对潮土的磷素环境阈值进行拟合。结果表明：1）不同形态磷在潮土土壤剖面中均有一定程度的累积，土壤Olsen-P和CaCl2-P含量表现为高磷最大，中磷次之，低磷最小，而磷吸持指数值表现为低磷最大，中磷次之，高磷最小。从磷素的剖面分布来看，低磷和中磷水平潮土Olsen-P和CaCl2-P含量随着土壤深度的增加而降低，而高磷水平的潮土Olsen-P和CaCl2-P含量在20～40 cm土层含量最高。2）不同磷水平潮土径流中总磷（TP）、可溶性总磷（TDP）和颗粒磷（PP）浓度和流失量大小表现为高磷最高，中磷和低磷水平土壤次之，潮土径流流失以PP为主。3）低磷和中磷水平潮土淋滤液中的各形态磷浓度和流失量随着土层深度的增加而降低，而在高磷水平的潮土淋滤液中，20～40 cm土层淋滤液中磷浓度和流失量要显著高于其他土层，在整个土壤剖面磷素浓度随着土层深度的增加呈现先上升后下降的趋势，潮土淋滤流失以TDP为主，其中，高磷和低磷水平潮土以可溶性有机磷占主导，而中磷水平潮土以钼酸盐反应磷（MRP）占主导。4）通过分段回归模型将不同含磷水平潮土的水溶性磷与土壤中Olsen-P含量进行拟合，得出潮土土壤磷素环境阈值为24.65 mg/kg，研究还表明径流和渗漏液中TP浓度与土壤CaCl2-P含量呈显著正相关，因此可通过测定CaCl2-P来预测并判断土壤磷素流失风险。     

滇池流域不同利用方式红壤渗滤液的磷素形态变化

利用土柱模拟实验方法对滇池流域不同土地利用方式红壤渗滤的磷素含量及形态特征进行研究,每隔1周进行灌水处理,并在当天采集分析水样,共4次处理。结果表明:(1)TP含量为0.09~0.90mg/L,MRP含量为0.01~0.71mg/L,DOP含量为0.03~0.28mg/L,PP含量为0.01~0.52mg/L。同种利用方式红壤渗滤液各形态磷含量呈TDPPPMRPDOP。不同利用方式红壤渗滤液的TP、TDP和PP含量存在大棚露地草地的规律;MRP和DOP含量存在大棚露地和草地的规律。(2)土壤渗滤液磷素形态变化方面,草地土壤表现为MRP含量先增后减,TP、TDP和PP含量持续增加;大棚土壤表现为TP和PP含量先增后减,TDP、MRP和DOP含量持续增加;露地土壤表现为TP、TDP、MRP和PP含量先增后减。(3)土壤渗滤液中TP含量高于V类地表水(湖库)标准,草地、大棚和露地分别高出230%,305%和245%,各形态磷中以TDP所占比重最大,均值达60%~70%,从土壤磷素流失途径看侧渗和下渗方式大于地表径流。     

安徽省几种主要土壤有机碳含量及其组分研究

研究了安徽省4种主要类型土壤(砂姜黑土、潮土、水稻土和红壤)有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)的含量剖面分布及其相互关系.结果表明,4种土壤SOC,DOC和MBC含量存在明显差异,但其剖面分布规律基本一致,表层含量较高.随着土壤层次加深而依次递减;表层土壤SOC含量顺序为:水稻土>砂姜黑土>潮土>红壤,DOC含量顺序为:砂姜黑土>潮土>水稻土>红壤,MBC含量顺序为:潮土>砂姜黑土>红壤>水稻土.DOC和MBC分别只占SOC的4.92%～18.97%和1.86%～5.68%.土壤SOC,DOC与MBC之间存在着密切的关系,3者之间的相关性均分别达到了10%,5%或1%的显著或极显著水平.     

模拟降雨条件下潮土磷素流失特征及影响因素研究

潮土是我国重要的耕作土壤,磷素的流失不仅影响土壤肥力和作物产量,而且会增加地表水环境的污染负荷。本研究采用人工模拟降雨试验方法,研究了不同降雨强度和坡度条件下,潮土径流中磷素的动态变化和径流中磷素流失特征,以期为控制潮土区径流面源污染提供理论依据。结果表明:(1)整个降雨过程中,径流中总磷(TP)和颗粒态磷(PP)变化幅度大,而可溶性总磷(TDP)变化幅度小。降雨强度为30 mm·h~(-1)时,不同坡度潮土中TP和PP浓度在整个降雨过程中呈波状变化;降雨强度为60 mm·h~(-1)时,径流液中TP和PP浓度呈先上升再下降的趋势;降雨强度为90 mm·h~(-1)时,坡度为8°条件下,TP和PP浓度在整个降雨过程中呈先上升后下降的趋势,而在坡度为15°条件下,TP和PP浓度在波动中下降。(2)潮土径流液中TP浓度范围为0.323～2.315 mg·L~(-1),TDP浓度范围为0.083～0.163 mg·L~(-1),PP浓度范围为0.240～2.152 mg·L~(-1),潮土径流中各形态磷浓度随着降雨强度和坡度的增加呈增加趋势。(3)潮土径流中TP和PP流失量随着降雨强度和坡度的增加呈增加趋势,而TDP流失量在8°条件下随着降雨强度的增加呈先上升后下降的趋势,在15°条件下呈增加趋势;颗粒态磷是潮土径流中磷素流失的主要形态。(4)潮土径流液中TP和PP流失量与降雨强度和坡度以及降雨径流量Q之间都存在明显的线性关系,为预测一定条件下潮土区径流中TP和PP单位面积流失量的估算提供了简便的计算方法和科学依据。     

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81～178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl_2-P)含量的范围为0.29～8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34～369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95～47.05,均值大小表现为牧草地玉米地菜地休闲地大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245～2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023～0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223～1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚菜地旱地玉米牧草地休闲地,而TDP流失量却表现为大棚菜地牧草地休闲地旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%～90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl_2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl_2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的"突变点",确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。     

滇池流域不同利用方式下红壤磷素渗漏环境风险评价

为对滇池流域不同利用方式下红壤磷素渗漏环境风险进行评价,采用土柱模拟试验并进行相关性分析及聚类分析。结果表明:(1)不同利用方式下红壤中的藻类可利用总磷(NaOH-P)、溶解态活性磷(CaCl2-P)的含量与有效磷(Olsen-P)含量一致,呈现大棚露地草地的趋势,磷吸持指数(PSI)呈现草地大棚露地的趋势;(2)在同种土地利用方式下渗滤液中存在全磷(TP)颗粒态磷(PP)可溶性全磷(TDP)可溶性有机磷(DOP)钼酸盐反应磷(MRP)的趋势,渗漏液中TP含量呈现大棚露地草地的趋势;不同利用方式下DOP、TDP、PP和MRP含量差异不显著,且与TP含量趋势相同;(3)Olsen-P与渗漏液的TP、TDP、PP和DOP具有显著相关性;(4)当Olsen-P40 mg/kg、PSI50时对流域水体富营养化无显著影响;当Olsen-P为40～71mg/kg,PSI40时对流域水体富营养化有一定影响;当Olsen-P71 mg/kg,PSI30时对流域水体环境富营养化具有显著影响。     

安徽省土壤无机磷组分状况及施肥对土壤磷素的影响

采用石灰性土壤无机磷分级方法，研究了安徽省不同类型土壤无机磷组分含量状况、土壤无机磷组分在土壤剖面中的含量分布以及施用磷肥对土壤无机磷组分含量的影响，结果表明：安徽省土壤无机磷含量高低排序为菜园土〉潮土〉水稻土砂姜黑土〉黄褐土〉黄棕壤〉红壤〉紫色土；土壤无机磷含量的地域分布特征明显，皖北地区土壤无机磷含量明显高于皖南地区。石灰性土壤无机磷组分以Ca—P为主，占土壤无机磷总量的60％左右，其次为O-P，而Fe—P和Al～P含量较少；酸性土壤无机磷组分以O-P为主，占土壤无机磷总量的50％左右，其次为Fe—P和Al—P，Ca—P相对含量小于10％。菜园土无机磷积累特别明显，特别是积累了较多的Ca2—P和Ca8-P。水稻土无机磷组成变化较大，其含量主要取决于水稻土的成土母质。在菜园土的土壤剖面中，上部土层磷素积累明显，菜园土0～20cm土层中无机磷含量与60～80cm土层的比值为4．12，其他类型土壤表土层也有无机磷积累现象。施用磷肥可以明显提高土壤无机磷含量，在作物生长前期，施用的磷主要转化为生物有效性较高的Ca2-,Ca8-P,Al-P和Fe—P，在作物生长后期，O—P和Ca10—P才出现积累。     

不同有机培肥方式对红壤性水稻土磷素的影响

基于红壤性水稻土有机肥长期定位试验,分析了红壤双季稻种植模式下,不施肥、NPK、紫云英+猪粪+化肥、紫云英+猪粪+秸秆+化肥、紫云英+秸秆+化肥处理耕层土壤全磷、Olsen-P、磷素有效性和磷素利用率35年的变化特征,以及Olsen-P与水稻产量的响应关系。结果表明:不施肥处理土壤全磷含量显著降低,有效磷含量及磷素有效性略微下降。配施猪粪显著提高全磷、Olsen-P含量和磷素有效性,但显著降低磷肥利用率,增加磷的环境污染风险。化肥配合紫云英及稻草还田处理土壤全磷、有效磷含量以及磷素有效性保持稳定,但显著提高磷肥利用率。Olsen-P的产量农学阈值为16.36 mg kg-1。     

红壤旱土和水稻土团聚体中磷素的分布特点

为深入探讨红壤磷素有效性的控制机理,研究了典型红壤旱土和水稻土团聚体中磷的组分与分布特点。结果表明:旱土和水稻土以粒径>0.2mm的团聚体为主,且在该级土壤团聚体中磷素含量较高;两种土壤>0.2mm团聚体中吸附态无机磷以Fe-P为主,而<0.02mm团聚体以O-P为主;水稻土>0.2mm和<0.002mm团聚体的各组分有机磷总量亦显著高于旱土对应的团聚体。说明土壤磷的形态分布与团聚体粒级有密切关系,旱土有效磷含量较低可能与其团聚体游离氧化铁含量较高、且有机磷含量较低有关。     

长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化

【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981~2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后对照土壤磷年均亏缺22.7 kg/hm2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0 kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79 mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20 mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20 mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。     

塿土磷素淋移的形态研究

利用设在     

(土娄)土磷素淋移的形态研究

利用设在(?)土上的两个长期肥料定位试验所形成的不同土壤磷素水平试验小区的土壤,用原状土柱模拟灌溉(降水)进行了磷的淋失研究。结果表明,(?)土中磷淋移的主要形态为可溶性磷,平均占淋失全磷量的82.5%,颗粒磷占17.9%;在可溶性磷中,以钼酸盐反应磷居多,平均占全磷量的77.1%,可溶性有机磷只占全磷的13.8%;淋失到20cm以下的全磷浓度最高可达3.95 mg L-1,可溶性全磷最高达3.57 mg L-1; 在历时60d,相当于357mm(约为年灌溉降雨总和的36%)的灌溉量时,最大淋失总磷量达到1082 g hm-2;13次淋滤实验结果显示,渗滤液中钼酸盐反应磷、可溶性全磷和全磷浓度与土壤耕层Llsen-P呈显著正相关。     

长期施肥对我国6种旱地小麦磷肥回收率的影响

为阐明长期施肥下小麦磷肥回收率的时间及空间变化特征,对我国6种旱地土壤（红壤、黑土、均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土和黄棕壤）长期不同施肥下的磷肥回收率及相关指标进行了分析。结果表明,长期施用NPK化肥（NPK）,均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土、黄棕壤上小麦当季磷肥回收率随时间增加而显著升高,每年平均分别上升 0.80、0.60、1.30和0.44个百分点;化肥有机肥配施（NPKM）,每年平均上升0.25～1.72个百分点。黑土上小麦磷肥回收率长期施用NPK的变化不大,施用NPKM的显著升高,平均每年上升 0.50个百分点;红壤上磷肥回收率NPK处理呈下降趋势,平均每年下降 0.86个百分点,而NPKM处理保持平稳,说明施用有机肥有利于提升磷肥回收率。不同土壤上小麦当季磷肥回收率的变化速率与土壤磷的形态密切相关,以无机钙磷为主要形态的土壤（均壤质潮土、轻壤质潮土、塿土）小麦磷肥回收率均高于以有机磷为主要形态的黑土和以无机闭蓄态磷为主要形态的红壤。小麦当季磷肥回收率受土壤性质的影响,与土壤全磷和pH值之间具有显著的正相关关系（P0.05）。     

有机质含量对石灰性黄潮土和砂姜黑土磷吸附–解吸特性的影响

通过往土壤中添加不同量小麦秸秆,经好气培养1年后,获得不同有机质含量梯度的系列土壤,研究有机质含量对石灰性黄潮土和砂姜黑土磷（P）相关吸附参数和不同水土比下解吸溶液P浓度的影响。结果表明,Langmuir方程能够较好地拟合不同有机质含量的两种土壤对P的等温吸附曲线,拟合度均达到显著（P 0.05）或极显著（P 0.01）水平。黄潮土和砂姜黑土P最大吸附量（Xm）、吸附结合能常数（K）、最大缓冲容量（MBC）、吸附饱和度（DPS）及相同水土比下P解吸溶液浓度与有机碳含量间均呈显著或极显著的二次抛物线关系。抛物线拐点之前,随有机质含量的提高,P的吸附能力增强,解吸能力降低;拐点之后,吸附能力降低,解吸能力增强。各水土比条件下,P解吸溶液浓度与Xm、K、MBC呈显著或极显著负相关,与DPS呈显著或极显著正相关。随有机质含量的提高,土壤P植物有效性和P流失风险呈先降低后增强的抛物线趋势;土壤供P缓冲能力则先增强后降低。砂姜黑土Xm、K、MBC均明显高于黄潮土,DPS明显低于黄潮土;且其抛物线拐点滞后,拐点横坐标有机碳含量明显高于黄潮土。不同有机质含量的解吸曲线较黄潮土排列紧密;砂姜黑土黏粒含量、碳酸钙含量明显高于黄潮土,全P和Olsen-P含量明显低于黄潮土,这可能是影响两种石灰性土壤P吸附–解吸特性差别的主要原因。     

长期不施肥条件下几种典型土壤全磷和Olsen-P的变化

研究了11个不同气候条件、不同耕作制度、典型土壤类型长期定位试验不施肥处理土壤全磷和Olsen-P变化及其影响因素。结果表明,在长期不施肥条件下耕作,土壤Olsen-P含量下降比全磷的明显;在试验进行5年左右,土壤全磷含量都有所降低,以后各点表现不尽相同,新疆灰漠土、长沙水稻土和郑州潮土全磷含量随时间延长呈显著直线下降,其它试验点全磷的变化不明显;作物携出磷与土壤全磷下降之间,无论绝对含量或相对含量都不成比例。土壤Olsen磷下降率比全磷高几倍。Olsen-P下降趋势与起始土壤Olsen磷含量有关:起始土壤Olsen-P磷大于20 mg/kg时,25年内一直呈现明显下降趋势,降低40.5 mg/kg,特别是前5年下降更快,降低30 mg/kg;起始土壤Olsen-P为10～20 mg/kg时,下降趋势比前者缓慢,15年内一直呈明显下降趋势,下降19 mg/kg, 前5年下降15 mg/kg,15年后几乎不变;起始土壤Olsen-P小于10 mg/kg时,25年内无明显变化。Olsen-P下降量与起始Olsen-P占全磷的比例成显著直线关系。     

大沽河流域农田土壤磷有效性及全磷淋失影响因素试验

以青岛市大沽河流域砂壤、河潮土、砂姜土3种农田土壤为研究对象,开展室内土柱试验,研究土壤pH、温度、含水率等理化性质与生物炭和氮肥配施对土壤有效磷(Olsen-P)和全磷(TP)淋失的影响,以期为提高农田土壤磷素有效性、减少全磷淋失提供参考依据。结果表明:3种土壤的pH在偏中性或弱碱性时磷素有效性最高,pH偏酸性时,土壤全磷淋失量较大;3种土壤不同土层中的Olsen-P含量随含水率的增加表现为不同的变化规律;3种土壤的磷素有效性均随温度的升高逐渐增大,全磷淋失量随温度的升高逐渐降低;生物炭和氮肥配施(T1~T7)处理下均能够有效提高土壤磷素有效性,作用效果依次为生物炭和氮肥联合施加>单加生物炭>单加氮肥,当氮肥和生物炭比例为2:1时,土壤磷素有效性最高。生物炭与氮肥联合施加对土壤全磷淋失的抑制效果优于单独施加生物炭,氮肥对全磷淋失的抑制效果不明显。     

太湖水网地区不同种植类型农田磷素渗漏流失研究

采用田间原位小型土壤渗漏计法研究了太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中的速效磷累积量与渗漏水中磷素含量之间的关系。结果表明:研究区菜地、果园高的年均磷肥施用量分别为946.8 kg/hm2和832.6 kg/hm2,显著高于水田的年均磷肥施用量（83.6 kg/hm2）,约为水田的10～12倍。施入农田中的磷肥主要累积在土壤表层,0—5 cm土层中的Olsen-P含量最高,菜地、果园和水田的平均含量分别高达161.75 mg/kg、143.88 mg/kg和23.77 mg/kg,菜地和果园显著高于水田,约为水田的6～8倍。随着土层深度的增加,土壤中Olsen-P的含量显著降低。农田浅层渗漏水中的可溶态磷在总磷中所占的比例远高于颗粒态磷所占的比例。本研究结果显示,农田浅层渗漏水中溶解性正磷酸盐（DRP）含量与土壤中速效磷（Olsen-P）含量之间具有极显著的指数相关关系,表明伴随着农田施肥量的增加和土壤中速效磷含量的增加,浅层渗漏水中的溶解性正磷酸盐含量会显著增加,大大提高了农田磷素的渗漏淋失风险,造成对农业面源污染的巨大潜在压力。     

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。