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。     

多年定位试验条件下不同施磷水平对土壤无机磷分级的影响

通过对小麦/玉米轮作不同施磷水平7年14季定位试验土壤养分状况的分析与评价,探讨石灰性潮土有效磷耗竭和积累状况下土壤全磷、无机磷分级形态的变化规律,并运用通径分析和逐步回归分析,研究Olsen法、Mehlich3法、树脂交换法测定的土壤有效磷与各无机磷形态的关系。结果表明:(1)与初始土壤相比,N0P0K0、N2P0K2处理全磷总量分别降低了15.2%,29.7%,无机磷总量降低了13.5%,11.8%,N2P2K2、N2P3K2处理全磷总量分别增加了8.2%,27.2%,无机磷总量增加了11.1%,27.8%。供试土壤无机磷含量以Ca_(10)-P、Ca_8-P为主,施用磷肥可提高Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P占无机磷总量的相对比例。(2)磷耗竭状态下,植物利用的无机磷来源于缓效磷源(Ca_8-P、Al-P、Fe-P;75%)、无效磷源Ca_(10)-P(11.5%~14.0%)、速效磷源Ca_2-P(7.5%~8.9%);无机磷盈余状态下,积累的无机磷主要转化为Ca_8-P(50%~70%)、Al/Fe-P(10%~23%)、O-P(8%)、Ca_2-P(0.2%~1.8%)。(3)Ca_2-P、AlP对3种方法测得的有效磷均具有正向作用且贡献率较大。Olsen法测定的无机磷主要是Ca_2-P、Ca_8-P,Mehlich3法主要是Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P,阴离子交换树脂法主要是Ca_2-P、Fe-P。(4)Olsen法、Mehlich3法、树脂交换法均适于评价土壤有效磷水平,Olsen法最优。     

聚氨酯包膜和喷涂诱抗剂提高滨海盐化潮土玉米产量和磷肥利用率的协同效应

【目的】本研究旨在探究包膜磷肥配施植物诱抗剂宛氏拟青霉 (Paecilomyces variotii) 代谢产物对盐化潮土玉米产量及磷素利用率的影响,以期为滨海盐化潮土磷肥高效利用提供技术参考和理论依据。【方法】以夏玉米‘郑单958’为供试作物,以滨海盐化潮土为供试土壤进行了盆栽试验。试验以不施磷肥为对照 (CK),设置正常施磷 (1.80 g/pot) 和减施20%磷 (1.44 g/pot) 2个水平;4个供试磷肥包括普通磷酸二铵 (DM)、普通磷酸二铵配施诱抗剂 (PE + DM)、聚氨酯包膜磷酸二铵 (C-DM)、包膜磷酸二铵配施诱抗剂 (PE + C-DM),共9个处理。在玉米播种后58天收集根际土壤,测定酶活性和有效磷含量;采集最大功能叶片,测定相关的淀粉酶、光合酶活性。收获后,采集土壤样品,测定有效磷含量;测定玉米植株的生物量、产量和磷含量。【结果】等量磷条件下,与DM处理相比,C-DM可显著增产5.89%～10.10%,提高磷肥利用率6.8～8.1个百分点;PE + DM可显著增产7.46%～9.31%,磷肥利用率提高4.8～6.2个百分点,根际土壤磷酸酶活性提高17.65%～27.90%;PE + C-DM显著增产7.78%～16.30%,磷肥利用率提高8.8～14.0个百分点。减磷20%时,包膜和喷涂诱抗剂有协同增效的作用。与C-DM和PE + DM处理相比,PE + C-DM显著提高根际土壤磷酸酶活性21.8%、11.7%,提高丙酮酸磷酸双激酶活性33.3%、14.3%,提高AGPase活性75.5%、47.6%,提高播种后58和103天土壤有效磷含量33.7%、19.4%和15.0%、26.1%,产量与常规磷量下 (1.80 g/pot) 的DM处理差异不显著,实现减肥稳产。【结论】本研究条件下,包膜磷酸二铵配施诱抗剂可提高玉米关键生育期根际土壤磷酸酶活性,增强土壤磷素供应强度,提高叶片光合酶、淀粉酶活性,进而提高磷肥利用率,在减磷20%条件下,依然保持稳产。     

不同有机替代方式下稻田土壤胶体磷流失潜力研究

土壤胶体因具有较大的比表面积及较强的吸附与迁移能力，其所携带的磷（胶体磷）已成为农田磷流失过程中的重要形态。为评估不同有机替代方式下稻田土壤胶体磷（P_coll）的活性和流失潜力，本文依托两种有机肥部分替代化肥（控氮控磷与控氮不控磷）方式下稻麦轮作长期定位试验，探讨了P_coll含量变化、流失风险及其与不同土壤活性磷组分之间的关系。控氮控磷试验（4 a）设有3个处理：不施磷肥（CK）、单施化肥（CF）、猪粪有机肥替代30%化学磷肥（OF）；控氮不控磷试验（24 a）设有3个处理：不施肥（CK）、单施化肥（CF）、猪粪有机肥替代40%化学氮肥（OF）。结果表明：在控氮控磷条件下，有机替代处理较单施化肥处理，土壤有机碳（SOC）、P_coll含量及其流失潜力（LPP）均无显著性差异，胶体钼蓝反应磷占比（R_MRP，MRP_coll/P_coll）显著降低1.76%（P < 0.05）。在控氮不控磷条件下，有机替代处理的土壤P_coll和SOC含量分别为13.08 mg/kg和20.19 g/kg，显著高于单施化肥78%和212.6%（P < 0.05）；较单施化肥，土壤LPP和R_MRP分别显著升高了1.89%和16.05%（P < 0.05）。两种有机替代方式下土壤P_coll与土壤全磷（TP）、真溶解态磷（TSP）、Olsen-P、CaCl₂-P等均呈极显著正相关（P < 0.01）；与土壤有机碳（SOC）在控氮不控磷条件下呈极显著正相关（P < 0.01），在控氮控磷条件下无显著相关性。以上结果表明，较控氮控磷有机替代方式，长期仅控氮的有机肥施用显著增加了土壤有机碳、胶体磷和不同活性磷组分含量，磷流失风险升高。因此，有机肥部分替代化肥养分等量控制是改善农田磷流失可行的施肥方式。     

稻麦轮作农田有机无机肥配施下磷平衡研究

为探究太湖流域稻麦轮作农田有机无机肥不同配施方式下的磷平衡，通过控氮控磷（4 a）和控氮不控磷（24 a）两种配施方式的田间定位试验，分析稻麦产量及磷吸收量、土壤磷含量、径流磷损失以及磷平衡。控氮控磷试验设有 6 个处理：不施磷肥（CK），单施化肥（CF），有机无机肥配施中包括商品肥 OM、猪粪 PM、鸡粪 CM 及牛粪 DM（均为有机肥等氮磷钾替代 30% 化学磷肥）；控氮不控磷试验设有3个处理：不施磷肥（CK）、单施化肥（CF）、猪粪有机无机肥配施（PM），配施方式为有机肥仅等氮替代稻季40%和麦季50%化学氮肥。结果表明：相较CF处理，控氮控磷配施方式各处理稻麦周年磷素略有盈余，径流磷损失量无显著性差异，CF、OM、PM、CM、DM磷平衡（以P计）分别为-0.76、2.29、4.58、4.40、8.54 kg·hm^-2，径流磷损失量为0.08~0.15 kg·hm^-2；控氮不控磷配施方式PM稻麦周年磷平衡及径流磷损失量显著提高3.41倍和50.4倍，CF和PM磷盈余量分别为26.7、118 kg·hm^-2，径流磷损失量分别为0.10、5.14 kg·hm^-2。相较控氮控磷，控氮不控磷配施的磷盈余及径流磷损失量均大幅增加。综上表明，有机无机肥总投入量过高会导致土壤磷大量盈余，极大增加磷损失的环境风险。因此，施用有机肥的同时应考虑控制氮磷施入量，有机肥部分替代化肥养分等量控制是可行的有机无机肥配施方式。     

基于Citespace的土壤碳氮磷交互研究可视化分析

为探究土壤碳、氮、磷领域的国际研究现状及发展变化趋势，本文对1990—2020年Web of Science核心数据集中的7 757篇文献进行可视化分析，利用Citespace软件对关键词、共被引文献、国家、机构、作者绘制科学知识图谱。研究结果表明：国际土壤碳、氮、磷领域研究经历平稳期、缓慢增长期及快速增长期3个阶段，目前处于快速发展阶段。土壤碳、氮、磷领域在研究方向上经历了养分和产量管理到环境质量监测与评估，再到以微生物和土壤质量管理为主要方向的转变趋势；对农业中添加有机物质、生物质炭等部分替代化学肥料，降低农业碳排放，减少农业面源污染研究积极推进。中国在该领域发文数量最多，有力推动了土壤碳、氮、磷交互研究的发展，国际间合作交流密切；美国发文数量第二且中介中心性最高，在该领域影响力最强。目前，以土壤微生物过程耦合土壤碳、氮、磷计量比为主要的研究热点，研究分支大幅下降。