黄壤旱地-水系统中磷释放及影响因素的研究

 【目的】探讨降雨-径流过程中土壤溶解态磷向水体迁移的规律及其影响因素。【方法】采用无界径流小区法以及盆栽试验和模拟试验研究贵州中部黄壤旱地磷释放及影响因素。【结果】旱地向水体释放的磷量受施磷水平以及玉米生长过程的影响；在高磷黄粘泥土上施磷肥（P2O5）150～900 kg·ha-1，其渗透水中活性磷的平均含量达0.020～0.137 mg·L-1。旱地向水体释放的磷量还受环境因子的影响，在温度为30～35℃、水土比为15﹕1～25﹕1、淹水时间为12～18 h、酸雨pH值为3.82～3.43的条件下，土壤磷的释放量显著地增加。【结论】不同类型黄壤旱地地表径流中活性磷（磷酸根态磷）含量存在明显的差异，活性磷含量与土壤有效磷存在显著的正相关，与土壤无定型铝和有机质含量存在密切的负相关。     

不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响

【目的】研究川中丘陵区紫色土零散坡耕地在玉米成熟期由降雨引发的水土流失及磷素流失特征,为该区坡耕地养分流失预测评价、防治以及协调区域土地管理,改善生态环境提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨和微小区试验相结合的方法,在玉米成熟期,对平作、顺坡垄作及横坡垄作3种耕作方式的地块进行人工降雨,降雨强度为1.7 mm•min-1,历时40 min。研究人工降雨对地表侵蚀、壤中流量及其磷素流失的影响。【结果】顺坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量均最大,其壤中流及磷素流失最小;横坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量最小,而壤中流损失较大。不同耕作方式下壤中流总量虽然较地表径流少,但是其磷素含量却很高,总磷浓度均达到了0.2 mg•L-1,约为地表径流的1.3倍。【结论】紫色土零散坡耕地不易采用顺坡垄作,横坡垄作能很好的控制土壤侵蚀,但在日常耕作管理中需注意对垄的修复保护。在整个侵蚀过程中3种耕作方式的径流损失及磷素流失均以地表损失为主,径流中磷素以可溶性磷流失为主。     

贵州土壤养分含量的变化与施肥管理问题

为了解近20年来化肥施用量倍增后，贵州农田土壤养分含量的变化，在1985年土壤调查的基础上，我们又再次进行了土壤和肥料调查。调查结果表明，在目前有机肥与化肥相结合，养分供应以化肥为主的肥料结构下，水田土壤有机质和氮磷含量有所增加。旱地土壤有机质和全氮含量下降，土壤磷素有积累。因钾肥施用不足，水田、旱地土壤钾素含量都明显降低。土壤微量元素中，有效态硼锌钼普遍增加。今后需增加钾肥的施用，并重视施用有机肥、秸秆还田和防治水土流失，以培肥土壤，实现农业的持续发展。     

山核桃林闭合区内径流氮磷流失特征

为研究自然降雨条件下整个水文年中山核桃Carya cathayensis林闭合区内径流-土壤-泥沙氮磷流失特征,以杭州市临安区山核桃林闭合区作为研究对象,测定总氮、总磷和水解氮等指标。结果表明:降雨是影响径流的重要因子,径流量和降雨量存在显著正相关（P < 0.05）;在2016年6月至2017年5月的观测期间,山核桃林径流水中氮素平均质量浓度较高（2.86 mg·L-1）,水解氮是氮素流失的主要形式,占总氮的60.7%;径流水中磷素平均质量浓度较低（0.01 mg·L-1）。径流氮质量浓度与土壤碱解氮之间不存在显著的相关性（P>0.05）,而径流磷质量浓度与土壤有效磷质量分数之间呈显著相关（P < 0.05）;径流中总氮和总磷的年累积流失量分别为11.01 kg·hm-2·a-1和133.70 g·hm-2·a-1,泥沙中全氮和全磷的年累积流失量分别为11.49和1.12 g·hm-2·a-1,山核桃林氮磷流失严重。     

滇池流域典型城郊降雨径流污染特征与排放过程

选择滇池流域典型城郊代表性的两个功能区——居民生活区和居民生活-集市混合区进行降雨径流监测,分析降雨径流污染特征及排放过程。结果表明,降雨地表径流中总氮浓度在2.18～29.40mg·L-1,总磷浓度在0.18～3.90mg·L-1,氨态氮浓度在0.87～18.48mg·L-1,硝态氮浓度在0.02～3.64mg·L-1,CODCr浓度在22.51～362.92mg·L-1,TSS浓度在7.00～882.00mg·L-1之间。降雨地表径流污染物浓度高于地表水Ⅴ类水环境质量标准。降雨径流中氮的主要污染物是氨态氮、颗粒态氮和溶解有机态氮,磷的主要污染物以颗粒态磷和PO34--P为主。降雨径流污染物浓度随降雨时间发生变化,开始产生径流时污染物浓度较高,之后随着雨强的平衡而趋于下降。降雨径流各污染物浓度是居民生活-集市混合区大于居民生活区,居民生活区径流大于屋面径流;次降雨径流污染物平均浓度(EMC)为居民生活-集市混合区普遍高于居民生活区。居民生活-集市混合区降雨径流EMC变化表现出更大的随机性。     

我国农田总磷径流损失影响因素及损失量初步估算

农田磷素随地表径流向水体迁移导致磷肥利用率降低、生产成本上升、环境污染风险增加,收集近10年农田总磷径流损失的试验数据,并结合其对应的潜在影响因素进行统计分析,结果表明水田、旱地TP径流损失量与土壤全磷、粘粒含量百分比显著负相关,与施磷量、降雨量显著正相关。采用多元逐步回归方法,构建了单位面积水田、旱地总磷径流损失量估算模型。运用该模型对各省水田、旱地中TP径流损失量进行了估算,结果表明单位面积水田中TP径流损失量范围为0.585~3.015 kg·hm-2,单位面积旱地中TP径流损失量范围为0.045~0.473 kg·hm-2。2011年全国水田TP径流损失总量变化在3.554~5.875万t,平均值为4.715万t;全国旱地TP径流损失总量变化在0.951~2.347万t,平均值1.649万t;全国农田TP径流损失总量平均值为6.364万t。     

富磷钾矿物有机肥与过磷酸钙在地表径流中磷的流失对比

采用田间径流池法进行田间小区试验,研究玉米地富磷钾矿物有机肥、过磷酸钙处理下地表径流中磷的流失特征。结果表明：地表径流中总磷流失量折合为,富磷钾矿物有机肥0．77kg．hm-2,过磷酸钙1．12kg·hm-2（7次采样,总降雨量415mm）。当降雨量较小（26～37mm）时,施用富磷钾矿物有机肥和过磷酸钙肥料的土壤径流液中,TP质量浓度分别为0．725～1．402mg·L-1和0．677—1．903mg·L-1,每小区平均总磷流失量分别为7．18～37．62mg和7．89—61．49mg,两处理间差异不明显;当降雨量较大（76—87mm）时,施用富磷钾矿物有机肥和过磷酸钙肥料的土壤径流液中,TP质量浓度分别为0．699—1．238mg·L-1和1．170～2．151mg·L-1,每小区平均总磷流失量分别为139．3—332．3mg和159．4～454．1mg,富磷钾矿物有机肥处理的均低于过磷酸钙处理的,且差异显著。富磷钾矿物有机肥处理的土壤径流液中活性磷浓度（0．091～0．359mg·L-1）大于过磷酸钙处理的（0．066—0．327mg·L-1）,但差异不显著。     

遵义市水稻土养分状况与变化趋势

由于农业生产模式、施肥方式的巨大变化,全国第二次土壤普查数据已不能反映目前土壤养分状况。为了摸清水稻土土壤养分现状,2002~2006年遵义市开展了大规模的土壤养分分析检测工作,结果表明:遵义水稻土酸化明显,有机质、全氮、全磷、速效磷含量明显增加,有机质、全氮、全磷含量达丰富水平,速效磷达中等水平;部分土壤全钾、速效钾含量下降,生产条件较好的地区土壤全钾、速效钾下降明显,钾含量目前还处于中等水平。遵义市水稻土壤应坚持减氮、稳磷、增钾的施肥方针,提高钾肥的施用水平,保持钾肥年施用量在20~30 kg/667m2左右。     

基于过程监测的典型小流域径流氮 磷含量变化特征分析

以沂蒙山区沂河上游典型小流域——孟良崮小流域为研究对象,利用野外原位定点连续监测试验,获取2010年7月至10月基流状态与降雨条件下的水质与水文过程数据,分析径流不同形态氮、磷含量变化特征。结果表明,在整个监测过程中,总氮(TN)和硝态氮(DNN)的含量均表现为跳跃式变化,铵态氮(DHN)呈波动性变化,次降雨后增加明显;TN的含量普遍高于2mg.L-1,其中DNN占TN的比例均大于50%,DHN所占比例不足7%。总磷(TP)和磷酸盐磷(PO34--P)的含量次降雨出现后均有所增加,且在汛期后基流状态下有明显增加趋势,TP的含量最小值为0.031mg.L-1,其中PO34--P所占比例为6.341%～91.904%。径流中颗粒态氮(PN)和颗粒态磷(PP)的含量在次降雨过程中均表现为短时间内在径流量峰值后达到最大,之后迅速降低,且PN和PP的含量与泥沙含量呈显著正相关。     

水田和旱地土壤有机碳周转对水分的响应

【目的】研究土壤含水量对水田和旱地土壤中可溶性有机碳和微生物量碳含量以及有机碳矿化的影响,以探明水田和旱地有机碳周转差异的来源。【方法】在标准培养条件下（25℃,100%空气湿度）培养100 d,研究了5个水分梯度下（45%、60%、75%、90%、105%WHC,WHC为土壤饱和持水量）水田和旱地土壤有机碳的矿化特征,并测定了培养期内3个水分梯度下（45%、75%、105%WHC）土壤的可溶性有机碳（DOC）和微生物量碳（MBC）含量。【结果】土壤含水量、土地利用方式（水田和旱地）及两者的交互作用对土壤有机碳的矿化、DOC和MBC均有显著影响。水田（45%-90%WHC）和旱地（45%-75%WHC）土壤有机碳的累积矿化率（量）随含水量增高而增高,有机碳的周转半衰期随含水量的增高而缩短（水田为5.23-7.57 a,旱地为6.79-12.87 a）。100 d的培养期内,水田和旱地土壤分别有2.33%-3.94%和1.66%-3.33%的有机碳参与了矿化。淹水条件下,水田和旱地土壤的有机碳矿化速率均高于好气条件。同时,淹水条件还使水田土壤的DOC、MBC含量显著降低,对旱地则无影响。【结论】在一定水分范围内（水田：45%-90%WHC;旱地：45%-75%WHC）,提高含水量可以促进水田和旱地土壤有机碳的矿化,有利于养分的释放,但对土壤活性有机碳（DOC和MBC）无促进甚至有抑制作用。土壤有机碳的矿化速率和累积矿化率（量）,在淹水条件下和水田土壤中比在好气条件和旱地土壤中高,其原因之一可能是取样制样过程中土样经历的干湿交替过程促进了有机碳的降解。     

刚毛藻分解对荣成天鹅湖沉积物磷释放的影响

在荣成天鹅湖刚毛藻暴发和非暴发区域分别采集沉积物进行室内加藻模拟试验,定期监测上覆水的溶解氧(DO)、pH、化学需氧量(COD)和可溶性磷(SRP)等指标的变化,并分析了刚毛藻分解对沉积物磷释放的影响。结果表明,避光培养过程中,刚毛藻分解使上覆水体的DO含量大幅降低,形成厌氧环境(0~0.14 mg.L-1);COD含量则明显增加,各处理最大值变化在0.59~6.93 mg.L-1之间。刚毛藻分解可明显促进沉积物中磷的释放,培养期间上覆水SRP的含量大幅上升,变幅为0.01~1.51 mg.L-1;暴发区沉积物+10 g藻和沉积物+30 g藻处理的最大释磷量分别为沉积物处理的2.06倍和1.91倍。不同湖区沉积物磷的释放能力存在较大差异,暴发区沉积物的释磷量明显高于非暴发区,沉积物释放是前者上覆水磷含量增加的主要来源,而在非暴发区藻类分解释放的磷高于沉积物中释放的磷。     

西湖名胜区茶园地表径流水的氮磷流失研究

在西湖风景名胜区代表性茶园地设置径流小区,研究常规施肥条件下茶园生态系统地表径流及其氮磷流失状况。结果表明,1年的观察期内(2010年7月-2011年6月),自然降雨条件下常规施肥茶园地表径流总氮平均浓度为5.5 mg.L-1,总磷平均浓度为0.5 mg.L-1,地表径流流入水体存在水体富营养化的风险。可溶性氮是茶园土壤氮素流失的主要形态;氮磷流失量、径流量与降雨量均呈极显著的正相关关系,各种氮素形态之间也呈极显著的相关性。研究结果表明,要避免下雨前施肥、少施肥料和挖沟施肥来减少氮磷的流失。     

Changes in Transformation of Soil Organic C and Functional Diversity of Soil Microbial Community Under Different Land Uses

Changes in soil biological and biochemical properties under different land uses in the subtropical region of China were investigated in order to develop rational cultivation and fertilization management. A small watershed of subtropical region of China was selected for this study. Land uses covered paddy fields, vegetable farming, fruit trees, upland crops, bamboo stands, and forestry. Soil biological and biochemical properties included soil organic C and nutrient contents, mineralization of soil organic C, and soil microbial biomass and community functional diversity. Soil organic C and total N contents, microbial biomass C and N, and respiration intensity under different land uses were changed in the following order: paddy fields (and vegetable farming) > bamboo stands > fruit trees (and upland). The top surface (0–15 cm) paddy fields (and vegetable farming) were 76.4 and 80.8% higher in soil organic C and total N contents than fruit trees (and upland) soils, respectively. Subsurface paddy soils (15–30 cm) were 59.8 and 67.3% higher in organic C and total N than upland soils, respectively. Soil microbial C, N and respiration intensity in paddy soils (0–15 cm) were 6.36, 3.63 and 3.20 times those in fruit tree (and upland) soils respectively. Soil microbial metabolic quotient was in the order: fruit trees (and upland) > forestry > paddy fields. Metabolic quotient in paddy soils was only 47.7% of that in fruit tree (and upland) soils. Rates of soil organic C mineralization during incubation changed in the order: paddy fields > bamboo stands > fruit trees (and upland) and soil bacteria population: paddy fields > fruit trees (and upland) > forestry. No significant difference was found for fungi and actinomycetes populations. BIOLOG analysis indicated a changing order of paddy fields > fruit trees (and upland) > forestry in values of the average well cell development (AWCD) and functional diversity indexes of microbial community. Results also showed that the conversion from paddy fields to vegetable farming for 5 years resulted in a dramatic increase in soil available phosphorus content while insignificant changes in soil organic C and total N content due to a large inputs of phosphate fertilizers. This conversion caused 53, 41.5, and 41.3% decreases in soil microbial biomass C, N, and respiration intensity, respectively, while 23.6% increase in metabolic quotient and a decrease in soil organic C mineralization rate. Moreover, soil bacteria and actinomycetes populations were increased slightly, while fungi population increased dramatically. Functional diversity indexes of soil microbial community decreased significantly. It was concluded that land uses in the subtropical region of China strongly affected soil biological and biochemical properties. Soil organic C and nutrient contents, mineralization of organic C and functional diversity of microbial community in paddy fields were higher than those in upland and forestry. Overuse of chemical fertilizers in paddy fields with high fertility might degrade soil biological properties and biochemical function, resulting in deterioration of soil biological quality.     

不同利用方式红壤磷素积累与形态分异的研究

研究了不同利用方式红壤磷素积累、无机磷组分分异特点及各组分无机磷周年动态变化。结果表明:红壤全磷积累量表现为红壤旱地(804mg/kg)>红壤稻田(569mg/kg)>红壤茶园(459 mg/kg);红壤旱地Fe-P、A l-P、Ca2-P、Ca8-P和O-P的含量显著高于红壤稻田和红壤茶园,而Ca10-P的含量则差异不显著。施磷对所有组分无机磷周年动态变化产生影响;不同施磷方法对红壤磷素积累量以P+稻草处理>P处理>CK。积累的磷转化为各组分无机磷的转化量以Fe-P为最高,而转化率以Ca2-P、Ca8-P、A l-P较高。     

Effect of Phopshate Fertilizer and Manure on Crop Yield, Soil P Accumulation, and the Environmental Risk Assessment

Phosphorus （P） applied from fertilizer and manure is important in increasing crop yield and soil fertility; however, excessive uses of phosphate fertilizer and manure may also increase P loss from agricultural soils, posing environmental impact. A long term experiment was conducted on a calcareous soil （meadow cinnamon） in Hebei Province, China, from 2003 to 2006 to investigate the effects of phosphate fertilizer and manure on the yield of Chinese cabbage, soil P accumulation, P sorption saturation, soluble P in runoff water, and P leaching. P fertilizer （P2O5） application at a rate of 360 kg ha^-1 or manure of 150 t ha^-1 significantly increased Chinese cabbage yield as compared to the unfertilized control. However, no significant yield response was found with excessive phosphate or manure application. Soil Olsen-P, soluble P, bioavailable P, the degree of phosphorus sorption saturation in top soil layer （0-20 cm）, and soluble P in runoff water increased significantly with the increase of phosphate fertilizer and manure application rates, whereas the maximum phosphorus sorption capacity （Qm） decreased with the phosphate fertilizer and manure application rates. Soil Olsen-P and soluble P also increased significantly in the sub soil layer （20-40 cm） with the high P fertilizer and manure rates. It indicates that excessive P application over crop demand can lead to a high environmental risk owing to the enrichment of soil Olsen-P, soluble P, bioavailable P, and the degree of phosphorus sorption saturation in agricultural soils.     

种植年限对设施菜田土壤剖面磷素累积特征的影响

以山东寿光集约化设施菜田为研究对象,分析了不同种植年限设施菜田土壤磷素投入和土壤磷素累积的差异,比较不同种植年限土壤剖面中无机磷、有机磷、Olsen-P和CaCl2-P含量的变化特征。结果表明:磷素过量积累是设施菜田的显著特征,主要由于有机肥以粪肥投入为主,复合肥中P素比例偏高,收获作物带走量仅占磷素投入的7.2%;随着种植年限增加,P素累积现象明显,过量的磷素盈余导致了土壤剖面中不同形态磷含量的上升,其中以无机磷尤其明显;用来表征土壤有效磷指标的Olsen-P与CaCl2-P有显著的相关性,研究区域中当土壤(Olsen-P)达到80.7mg·kg-1时,土壤CaCl2-P开始显著升高,增大了设施菜田磷素淋溶风险。     

磷酸根解吸作用与土壤磷植物有效性的关系(英文)

盆栽试验配台室内分析研究了浙江省四种代表性土壤的磷根摈解吸作用与植物吸收磷之间的关系,结果表明:0.02mol/l KCl溶液或去离子水解吸的磷十分接近于第一个月黑麦吸收的磷;而在0.001 mol/l柠檬酸根溶液中释出的磷相当于头三个月黑麦吸收的磷。在稀电解质溶液或水溶液中释放的磷主要是静电吸附态磷,这部分磷通过扩散作用解吸出。在含竞争性阴离子(柠檬酸根)的溶液中解吸的磷还包括可交换的化学吸附态磷。可见,物理吸附态磷和部分具交换活性的化学吸附磷是土壤中植物速效磷的主要来源。与常规化学提取法(Olsen法和Bray法)比较,本文提出的方法所测得的磷不仅与植物吸收磷相关性较好,而且在数量上比较接近。     

磷肥和有机肥施用对白菜产量及磷素径流流失潜能的影响

为给农业中持续安全施用磷肥和有机肥、科学评价土壤积累磷的环境风险提供理论依据。试验采用完全随机试验研究磷肥和有机肥施用对白菜产量以及土壤磷素组成状况的影响,并分析了土壤测试磷与磷素径流流失潜能的关系。结果表明:施用磷肥和有机肥均显著增加白菜的产量,单施不同量磷肥白菜产量增幅18.1%～23.396,单施不同量有机肥白菜产量增幅15.3%～17.7%,单位无机磷对白菜的增产量随磷肥用量增加而逐渐减少;各施肥处理之间白菜产量均无显著差异。施用磷肥显著提高土壤无机磷和全磷含量,施用有机肥显著提高土壤有机磷和全磷含量,相同磷肥用量条件下,增施M_1(75 c/hm~2)、M_2(150 t/hm~2),有机磷含量平均增加为17.6 mg/kg和26.0 mg/kg。施用磷肥和有机肥显著增加土壤Olsen-P、水溶性磷、生物有效磷含量;土壤Olsen -P与水溶性磷和生物有效磷呈显著正相关关系。施用磷肥和有机肥均显著增加土壤灌溉滞留水中可溶态磷的含量,土壤Olsen-P、水溶性磷与灌溉滞留水中可溶态磷呈极显著正相关关系。     

浙西丘陵区水田改旱后土壤团聚体组成与稳定性的变化

选择浙西低丘地区的黄筋泥田和红紫砂田2类土壤的水田与相应改旱不同年限的旱地、果园和茶园,比较研究了水田改旱后土壤团聚体组成及其稳定性的变化.结果表明,水田改旱后,土壤中＞5.00 mm和＞0.25 mm非水稳定性团聚体和水稳定性团聚体数量均呈现下降,土壤团聚体的水稳定性减弱,其中,水稳定性团聚体的下降比非水稳定性团聚体更为明显.水田改旱种植旱粮,土壤中＞5.00 mm和＞0.25 mm非稳定团聚体、水稳定性团聚体及团聚体的稳定呈持续下降;而当水田改旱种植果树和茶树时,初期土壤中＞5.00 mm和＞0.25 mm非稳定团聚体、水稳定性团聚体和团聚体的稳定呈明显下降,但随着时间的增加,其大团聚体逐渐恢复.改旱后土壤团聚体的变化与其有机碳和无定形氧化铁数量发生变化有关.     

武汉动物园土壤特性与磷释放研究

在武汉动物园32个样点分层采集土壤样品76个,测定了土壤的基本理化性质及部分样品磷的释放。结果表明：土壤有机质含量总体较高,表层土壤容重多在1．2～1．5g／cm^3范围。多数土壤质地较粘重,孔隙度较大,毛管持水量不高。土壤Olsen-P含量低于10mg／kg、10～50mg／kg和90～130mg／kg的层次分别有32个、40个和4个。土壤磷的溶出受土壤速效磷含量、pH等的影响,同时与淋洗液pH、浓度和离子类型有关。这些可为认识城市土壤特征及土壤磷流失和控制提供决策依据。