土壤磷素循环及其对土壤磷流失的影响

农业非点源磷的输出是造成地表水营营养化的主要因素之一，弄清土壤磷的流失机理可为进一步控制农田径流磷的流失提供理论依据，文章总结了国内外在土壤磷素循环研究成果，并对其加以评述，在此基础上分析了土壤磷素循环对研究土壤磷的径流流失的重要作用。     

河套灌区不同耕作方式下土壤磷素的流失评价

为了评价灌区农田非点源磷素的流失风险,对内蒙古河套灌区典型作物地块中不同土层深度的土壤对磷素的吸附能力进行了测定,借助SPSS软件对试验结果进行统计分析,评价土壤磷素向水体的流失潜能以及可能的影响因素。结果表明：研究区不同地块的各层土壤均可以用Langmiur和Freundich方程来表征土壤对磷素的吸附特征,且Langmiur方程的拟合性要好于Freundich方程;小麦地块的各层吸附能力都较强,套种地块的吸附能力在试验中表现较差;表层土壤在不同地块的吸附能力差别不大,这可能与当地的复种习惯有关;表层土壤相对于深层土壤的流失潜能较高,即土壤中的磷素随农田退水的流失风险相对较大,但套种地块中磷素随渗漏淋失的潜能比对地表径流流失的潜能大;除Qm和EPC0之外,PSI值可以直接作为评价磷流失潜能的有效指标;磷素在农田地块的流失是河套灌区不可忽视的农业管理问题。该文为河套灌区科学合理施肥和非点源污染的防治提供了科学依据。     

农业磷素流失途径及控制方法研究进展

综述评述了农业磷素面源污染产生的原因及其控制方法方面的国内外研究进展。在控制磷污染源方面要注意磷肥用量和磷肥有效性的提高，减少磷素在土壤中的积累；在控制磷素流失方面要针对磷素地表和土体内迁移流失采取有效措施，减少磷素对地表水和地下水污染，磷素污染的治理关键是切断磷源和流失途径的联系，根据磷污染源的等级划分因地制宜地采取治理措施；要将磷和氮综合治理，制定适合我国国情的BMP管理模式。     

基于数字土壤系统的县域土壤磷素流失风险简化评估

县域是中国基本的行政管理单元,探讨县域尺度下土壤磷素流失风险评估的简化方法,旨在为县域磷风险评估和生产实践提供指导。该文在充分考虑县域尺度的特点,简化磷指数评估方法指标和评估过程,并以北京市顺义区为例,基于数字土壤系统,采用地理信息系统和计量土壤学技术,采用简化后的磷指数法对顺义区磷素流失风险进行评估。结果显示,顺义区土壤磷素流失的风险程度呈现东部高,西部低和沿着河流呈条带状分布的特征,这种分布特征在一定程度上说明了导致顺义区土壤磷流失的主要原因是农业投入,顺义区土壤磷素流失风险程度以低为主,但中等风险的面积占总面积的30.05%,今后应加强研究区磷素管理,防止土壤磷流失。基于数字土壤系统的简化磷指数法能够很好地反映待评估区域磷素风险程度,为县域磷素风险评估提供了参考价值。     

不同施肥处理稻田系统磷素输移特征研究

磷是水体富营养化限制性元素,近年来由于磷肥的过量施用,农田迁移的磷素已成为水体磷素的主要来源。本研究通过野外测坑定位试验,研究有机肥处理(OT)、混施肥处理(MT)和化肥处理(CT)3种施肥处理下,稻田中磷素的迁移流失特征及这3种处理对水稻产量和磷素利用率的影响,以探求稻田系统的最佳施磷方式。结果表明,CT、MT和OT 3种施肥方式的磷径流流失负荷分别为0.56 kg(P)·hm-2、1.13 kg(P)·hm-2和4.20 kg(P)·hm-2,渗漏流失负荷分别为0.42 kg(P)·hm-2、0.44 kg(P)·hm-2和0.45 kg(P)·hm-2;磷的径流流失占流失总量的56.86%~90.38%,是水稻田磷素流失的主要途径。磷的径流流失主要受施肥和降雨的影响,50%左右磷的流失发生在第1次径流过程;磷素渗漏流失特征不受施磷处理的影响,80%以上的流失发生在施肥后的前30 d。在磷素流失形态上,坑面水、渗漏水和径流水中磷素的主要形态均为可溶性磷;在土壤方面,MT处理和OT处理能保证土壤磷营养,CT处理的土壤有效磷和有机质含量则显著下降。3种施肥处理的水稻产量显著高于空白对照,且MT最高,为6 728.84 kg·hm-2;磷肥利用率CT和MT处理显著高于OT,CT和MT间差异不显著。综合比较,混施肥处理在磷素流失、土壤养分利用和水稻产量等方面更符合我国生态农业发展的要求。     

施用鸡粪后土壤磷的累积特征

根据不同方式计算鸡粪施用量,进行连续6茬蔬菜施用鸡粪田间试验,研究农田土壤中磷的累积特征。结果表明:土壤中全磷、树脂态磷、碳酸氢钠提取态磷、氢氧化钠提取态磷和稀盐酸提取态磷含量均随着鸡粪用量的提高而显著提高,且含量增幅随着种植茬数的增加而提高,故在生产实践中以作物需磷量配施鸡粪较优,否则由此所引起的土壤盈余磷素流失或淋失对地表水和地下水水质的潜在影响风险较大。     

农田磷的环境风险及评价研究进展

本文综述了农田磷环境风险及其评价研究进展。着重阐述了农田磷的迁移途径、农田土壤磷水平、土壤磷的吸附和解吸特性以及磷肥和有机肥用量等对农田磷地表径流流失和渗漏的影响;农田土壤磷环境风险评价方法及P-index评价方法的建立和应用等。提出了今后该领域的研究方向。     

山西省菜园土壤磷素积累特征及流失风险分析

为了解山西省不同区域菜园土壤磷素积累以及流失情况, 本文分析了菜园土壤磷饱和度(DPS)、Mehlich3-P、Olsen-P与水溶性磷(Pw)的积累特征.结果表明: 山西各地菜园土壤4种磷素(土壤全磷、水溶性磷、Olsen-P和 Mehlich3-P)积累明显, 已经远远超过作物需求量; 土壤表层水溶性磷含量随着土壤磷饱和度(DPS)、Olsen-P、Mehlich3-P含量的增加而增加; 且Mehlich3-P与Olsen-P、水溶性磷与Olsen-P、水溶性磷与Mehlich3-P之间具有极显著相关性, 相关系数分别为0.976 6、0.923 2、0.962 0 (P<0.01); 当磷饱和度大于46.64%、Olsen-P大于81.88 mg·kg-1、Mehlich3-P大于164.59 mg·kg-1时, 水溶性磷含量上升幅度迅速增大, 由此将土壤磷饱和度为46.64%、Olsen-P 为81.88 mg·kg-1、Mehlich3-P为164.59 mg·kg-1和水溶性磷为8.05 mg·kg-1初步确定为山西省菜园土壤磷素流失的临界值.该结果将为探讨山西农田土壤磷素的养分管理和环境风险评估提供重要的理论依据.     

高投入菜地土壤磷素环境与农学阈值研究进展

维持适宜的土壤有效磷水平对保障蔬菜产量和水体安全具有十分重要的作用.而当前蔬菜种植体系磷肥投入的显著特征是高量、高频次,导致大量磷素累积在土壤中会增加磷素移动性从而引发高环境风险.一般认为菜地磷的环境阈值高于农田,但菜地的灌水和磷肥投入均远高于农田,因此磷流失程度仍高于农田.综合文献调研结果发现,我国不同地区的菜地土壤...     

有机无机肥配施对紫色土旱坡地土壤无机磷迁移的影响

为探索长江上游紫色土旱坡地麦玉轮作系统减少农田磷素流失的最佳施肥模式,降低磷对水体富营养化的影响。2011—2015年,以紫色土旱坡地典型农作冬小麦和夏玉米为材料,在西南大学试验农场进行田间定点试验。试验采用随机区组设计,共设置7个田间小区试验,分别为倍量施磷肥(2P)、优化施肥(P)、优化施肥+猪粪有机肥(MP)、优化施肥+秸秆还田(SP)、优化施肥量磷减20%+猪粪有机肥(MDP)、优化施肥量磷减20%+秸秆还田(SDP)、不施磷肥(P0)。测定了各农田土壤基础性质,以及0—20,20—40,40—60cm土层土壤全磷和有效磷含量,并对不同施磷水平以及磷肥减量配施不同有机肥条件下紫色土旱坡地土壤磷素迁移流失进行了原位定点研究。结果表明:不同施肥条件下紫色土旱坡地总磷(TP)和总可溶性磷(TDP)迁移流失量有明显的差异。TP流失量大小依次为2PPMPSPMDPSDPP0。2P处理总磷流失量最高,P处理是SDP和MDP处理的1.5~2倍。TDP流失量大小依次为2PMPPMDPSPSDPP0。坡上除了P0和P处理全磷含量有所减少外,其他各处理全磷含量都呈增加趋势,坡中、坡下的增长幅度要大于坡上,其中坡下处理MP比种植季前增加了0.400g/kg。除了P0处理土壤有效磷含量降低外,其他各个小区处理坡上、坡中、坡下土壤中有效磷含量都呈增加趋势。猪粪有机肥和秸秆还田对土壤中磷素有一定的活化作用,促进了磷素在土壤中的迁移,且猪粪有机肥对土壤磷素活化作用更强。化学磷肥减量并配施有机肥是应对农业面源污染"控源节流"的较好措施。     

钱塘江附近农田土壤磷的积累及其流失的潜在风险

为探讨钱塘江周边农田土壤磷流失风险,采集了181个代表性农田土壤,分析了土壤藻类可利用磷、植物有效磷(Olsen P)、水溶性磷和磷零吸附时的磷平衡浓度(EPC0)。结果表明,土壤藻类可利用磷在5.89～932.65 mg·kg~(-1)之间,平均为105.30 mg·kg~(-1);植物有效磷在1.00～444.76 mg·kg~(-1)之间,平均为30.57 mg·kg~(-1),达到较高水平;蔬菜地土壤磷素积累明显高于一般农田。土壤水溶性磷含量和EPC0值随土壤中植物有效磷积累而增加,当土壤中植物有效磷超过60 mg·kg~(-1)时,土壤水溶性磷含量迅速增加;土壤中植物有效磷60 mg·kg~(-1)的样品比例达11.60%。土壤EPC0可作为评价土壤磷素向水体释放磷的强度指标,根据土壤EPC0值与植物有效磷之间的线性关系,估算得到的径流中磷达到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类地表水环境质量标准上限值相应的土壤植物有效磷临界值分别为7.9、13.7、20.9、28.2 mg·kg~(-1)和35.4 mg·kg~(-1),研究区大约有35.9%的农田磷积累可能产生的地表径流磷含量在Ⅳ～劣Ⅴ类的范围。研究认为,钱塘江近江地段部分农田土壤中磷素已有明显积累,存在较高的流失风险。建议把植物有效磷为30 mg·kg~(-1)和60 mg·kg~(-1)分别作为这一区域农田磷肥限量施用和禁止施用的参考值。     

延安市不同水土保持措施防治非点源污染效应

以黄土高原地区延安市安塞水土保持试验站3种草本、3种灌木、4种乔木、1种农田共11种不同土地利用方式对土壤和径流养分保蓄效应的研究结果作为依据,采用定额法对延安市2003年各区县不同水土保持措施径流和侵蚀泥沙的氮磷流失减少量进行定量分析。结果表明:延安市径流氮素和磷素流失减少量分别为28.48 t、1.53 t;侵蚀泥沙氮素和磷素流失减少量分别为95.09 t、158.60 t。可为延安市防治氮、磷非点源污染提供科学依据。     

千岛湖库区农地土壤磷的固定与释放特性的研究

农田土壤中磷的流失与磷的积累及其吸附/释放特性等有关。为了解千岛湖库区土壤中磷素积累对农地土壤磷流失的潜在影响,本文选择了10个代表性土壤,采用等温吸附与室内加磷培养及化学提取等试验,探讨了库区代表性农地土壤对磷的固定和释放特性;同时采样评估了库区内140个农田土壤有效磷积累状况及其磷素释放的潜力。结果表明,千岛湖库区农地土壤最大磷吸附量有较大的差异,在214.5~745.2 mg kg-1之间变化,平均最大磷吸附量:红壤石灰岩土水稻土紫色土。土壤最大磷吸附量主要与粘粒和游离氧化铁含量有关。加磷培养试验表明,水溶性磷水平随土壤磷的积累呈显著的增加,当土壤有效磷(Olsen P)达45 mg kg-1左右时,土壤磷的释放潜力明显增强。对库区代表性农田磷素积累研究表明,约有19.8%的样点土壤有效磷在45 mg kg-1以上,存在一定的磷流失风险。研究建议加强千岛湖库区农田土壤的测土配方施肥工作,减免因农田土壤中磷素的过度积累而增加对水体的污染。     

岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失过程与影响因素——以中梁山龙凤槽谷试验场为例

为揭示自然降雨条件下岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失规律，分析坡面径流和侵蚀泥沙中各形态磷素的迁移流失过程，并着重探讨降雨条件、土地利用方式因素对磷素流失的影响。在重庆市中梁山龙凤槽谷区设置耕地、林地和果园地3个标准径流小区（20 m×5 m），对坡面径流及泥沙中的磷素流失开展为期1年的监测。结果表明：（1）坡面土壤磷素流失强烈依赖于坡面产流产沙过程，槽谷区土壤磷素流失以径流流失为主，泥沙流失为辅；（2）总体来看，不同土地利用方式总磷（TP）流失总负荷表现为耕地 > 果园地 > 林地，耕地TP流失总负荷为0.17 kg/hm²，约是果园地的1.76倍和林地的4.68倍；（3）径流中磷素浓度变化受降雨强度控制，雨季初期径流中磷素流失形态以水溶性总磷（TDP）为主，其余降雨事件则以颗粒态磷（PP）为主，ρ（PP）/ρ（TP）的比例为63.92%~96.97%；（4）泥沙中磷素浓度变化受降雨强度影响较小，泥沙磷素存在富集现象，且全磷富集比（ER_STP）与雨强无明显相关关系。     

坡地磷素迁移研究进展

坡地磷素迁移是导致土壤质量退化、肥料利用率降低以及水体富营养化的重要原因,是非点源污染的重要形式.通过对土壤中磷素的形态转化、降雨特征、土壤理化性状与地形条件以及土地利用方式等四个主要方面阐述了坡地磷素迁移的国内外研究进展,提出当前坡地磷素迁移研究的三个主要方向:(1)遴选适当的磷素形态指标,使之能同时较敏感地反映坡地磷素流失对水环境和土壤质量的影响;(2)磷素在土壤中的形态转化与坡地磷素迁移的相互关系;(3)坡地磷素迁移的动态过程与空间变异.通过这三方面的工作将会有力促进磷素迁移及其环境影响研究的规范化,促进土壤科学与环境科学的相互借鉴与融合,也将为农田养分的科学管理、土壤退化的控制与修复奠定理论基础.     

不同土地利用方式对土壤侵蚀及养分流失的影响

研究川中丘陵区次降雨过程中不同土地利用方式对土壤侵蚀及养分流失的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为农田果园草地灌丛林地。(2)农田泥沙流失量随降雨时间的增加幅度较大,且在降雨后期出现陡增陡降的变化特征,其他土地利用方式下泥沙流失量的增加幅度较小;不同土地利用下泥沙流失量大小顺序为:农田果园草地灌丛林地。(3)农田和果园地表径流量和壤中流总量显著高于灌丛和林地(p0.05),地表径流量和壤中流均表现为:农田果园草地灌丛林地。(4)不同土地利用方式下泥沙积累量均随降雨时间的延续而呈指数变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:农田果园草地灌丛林地;不同土地利用方式下降雨径流过程中,氮素的流失是以径流水相为主,而磷的流失是以侵蚀泥沙相为主。(6)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小均表现为农田果园草地灌丛林地,泥沙氮磷含量比雨前土壤表层氮磷含量有所增加,说明侵蚀泥沙对氮、磷具有富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙富集磷素能力高于富集氮素能力,综合比较可知,农田和果园侵蚀泥沙富集养分的能力最高,而灌丛和林地是减少水土流失的土地利用方式。     

不同栽培年限日光温室土壤磷素累积特性研究

测定了陕西关中地区不同栽培年限日光温室土壤不同形态磷素的含量,以评价土壤磷素累积特性。结果表明:与农田土壤相比,日光温室栽培土壤全磷、有效磷、水溶性磷含量显著增加,土壤表层Olsen-P和水溶性磷平均含量分别达227 mg kg-1和8.45 mg kg-1;0～20 cm土层土壤全磷、Olsen-P和水溶性磷含量平均分别为农田的1.78倍,8.00倍和3.70倍,20～40 cm土层的分别为农田的0.62倍,3.24倍和2.53倍;且随日光温室栽培年限的增加,不同形态磷的累积量呈逐年递增的趋势。日光温室土壤全磷、有效磷、水溶性磷三者关系呈显著线性相关关系,有效磷与水溶性磷达极显著正相关。表明研究地区日光温室栽培下土壤磷素过量累积带来的淋溶风险值得关注。     

基于磷指数模型的海河流域农田磷流失环境风险评价

农田面源磷流失是导致水体富营养化的主要原因,识别农田磷流失的关键源区、影响因子是农田面源污染防治的重要环节。该研究以海河流域为研究区,采用磷指数模型,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量作为源因子,以土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数作为迁移因子,结合GIS技术评估海河流域农田磷流失风险,并利用结构方程模型研究农田磷流失风险指数与各影响因子间关系。结果表明:1)海河流域农田土壤有效磷、磷肥施用量、土壤侵蚀模数、年径流深及归一化距离指数处于中-低、中-高、极低、中-高和高级别风险等级的区域面积占比最高,分别占农田总面积的66.5%、61.1%、99.0%、54.2%和64.8%;2)影响农田磷流失的关键因子为迁移因子,其中关键的迁移因子为年径流深及归一化距离指数;3)源因子与迁移因子间呈极显著负相关(P0.01),土壤性质(包括土壤质地及有机碳含量等)与源因子呈极显著负相关(P0.01),与迁移因子呈极显著正相关(P0.01);4)海河流域农田磷流失关键源区位于黄河北岸的山东省和河北省东南部的平原农耕区、海河流域西北部的山区地带。该研究结果对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新有所裨益,可为海河流域农田面源污染防治提供科学参考。     

中国农田磷流失风险评价及其关键驱动因素

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一，识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估，选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子，土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数为迁移因子，结合GIS技术评估了中国农田磷流失的关键源区；在此基础上，利用随机森林法分析影响中国农田磷流失的关键因子，并通过结构方程模型揭示了农田磷流失风险指数与各因子的关系。结果表明：1）2000—2020年中国农田的磷流失的低、中、高、极高风险面积分别占农田总面积的43.8%、40.5%、13.4%、2.4%。2）中国农田磷流失在2000、2005、2010、2015、2020年高风险和极高风险总面积的年平均占比从大到小依次为：淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、松辽河流域、西南诸河流域、黄河流域、内陆河流域、海河流域。3）影响农田磷流失风险的关键源因子和迁移因子分别为土壤有效磷含量和归一化距离指数，其重要性特征值分别为129.53和65.12，土壤有效磷含量是农田磷流失最主要影响因子。4）磷流失风险指数与源因子指数、迁移因子指数呈极显著正相关，选取的14个指标对磷指数的解释度达0.62，其中源因子和迁移因子对磷指数的贡献率分别为0.77、0.19（P < 0.001）。研究结果可为中国农田磷流失风险评估提供科学参考，对中国农业面源污染的宏观防控及战略决策具有重要意义。     

不同土壤结构改良剂处理的磷淋溶特性的研究

研究了水动力作用下磷素在土壤剖面中的垂直迁移特征,聚丙烯酰胺(PAM)和羧甲基纤维素(CMC)两种改良剂处理土壤后,能够促进土壤中磷素在水动力作用下沿土柱垂直向下迁移,不仅使土柱下层对应层次的速效磷含量高于对照,且使磷淋失量增加。PAM处理和CMC处理相比,更有利于磷素沿土柱向下迁移和淋失,促进磷素在土壤中的垂直移动