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。     

粪肥对不同磷水平土壤磷流失潜力的影响

田间试验结果表明,因施肥方式不同,粪肥施用对不同磷水平土壤磷流失潜力的影响也不相同。在施用的粪肥与表土混合的情况下,粪肥对土壤磷流失的增加量随土壤磷水平的提高而升高。但当粪肥表施不与土壤混合时,情况有所不同。在粪肥表施初期,无论是高磷土壤还是低磷土壤,地表径流中磷浓度都达到较高水平,施肥引起的土壤磷流失的增加量以低磷土壤更为明显。但粪肥表施较长时间后,粪肥对土壤磷流失的增加量也随土壤磷水平的提高而升高。总的来说,控制地表径流磷流失的效果是粪肥与土混施优于表施,流域内粪肥处置应优先施于土壤磷水平较低的土壤中。     

不同有机物料改善富磷菜田土壤微生物结构功能和蔬菜磷素吸收利用研究

【目的】碳是微生物代谢活动的优质养分和能量来源,对根际微生物的群落结构和生态功能具有重大影响。解析碳驱动微生物周转对作物吸收利用磷的影响,探索富磷土壤中磷素高效利用的绿色途径。【方法】蔬菜田间试验分别在山东东营（潮土）和淄博（褐土）进行,供试作物依次为番茄、西葫芦。设置不施肥对照(CK)、优化施肥(OPT)、优化施肥+腐植酸(OPT+HA)、优化施肥+蚯蚓粪(OPT+EC)、优化施肥+菌渣(OPT+MR) 5个处理。在拉秧期采集土样分析土壤碳、磷养分含量,碳、磷相关胞外酶活性以及土壤细菌群落特征。【结果】1)有机物料投入提高了番茄和西葫芦产量及磷吸收积累量。2)在OPT基础上,增施HA、EC和MR可显著提高土壤肥力和酶活性,以MR的提升效果最为显著。在东营,增施MR处理土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量较OPT处理分别提高了17.46%和17.03%,土壤β-葡萄糖苷酶(β-GC)和酸性磷酸酶(ACP)活性分别显著提高了19.75%和13.12%,土壤有效磷含量显著降低了28.50%;在临淄,增施MR土壤各类碳组分含量较OPT处理均有显著提高,增幅在16.19%～...     

珠海正坑小流域土壤与氮、磷养分流失估算

土壤及土壤养分流失是农业非点源污染的主要形式。选择珠江三角洲地区典型小流域——正坑小流域为研究区,在GIS技术支持下,建立流域数字高程模型并获取下垫面相关参数,采用通用土壤流失方程、固态污染物负荷方程,进行小流域农业非点源污染负荷估算与分析。结果表明,正坑小流域年土壤流失量为455061.60kg,旱坡地和果园两类土地利用景观类型具有相对较高的侵蚀模数;土壤N、P养分流失年负荷量分别为6335.32,1150.35kg,不同土地利用类型对非点源污染负荷的贡献率不同,水田中氮、磷流失对非点源污染负荷有重要影响。     

不同改良剂对苏打碱土磷有效性影响的研究

通过室内培养及玉米盆栽土培模拟试验,采用完全随机区组设计,研究了在山西省大同市山阴县西盐池的苏打碱土上,施用DS-1997、脱硫石膏、风化煤对土壤速效磷含量的影响。研究结果表明:(1)3种改良剂均可降低苏打碱土的pH值;(2)脱硫石膏改良苏打碱土的作用最明显地反映于土壤水溶性盐分的急剧上升,同时伴随着土壤中速效磷含量的急剧下降,因此,脱硫石膏抑制土壤中磷的有效化作用;(3)DS-1997与其他两种改良剂相比,可以更好地增强土壤解磷细菌和碱性磷酸酶活性,增强土壤中磷的释放作用。     

脱硫石膏对土壤磷流失的阻控效应及机制试验

研究脱硫石膏(flue-gas desulfurization gypsum,FGDG)对土壤磷流失的阻控效果,既有利于开拓FGDG资源化利用新途径,又有助于丰富农业面源磷流失控制工程技术。借助土柱淋溶试验和人工边坡降雨侵蚀模拟试验,针对上海某火电厂的FGDG,系统研究不同质量配比(0、1%、2.5%和5%)的FGDG对农田土壤的固磷效果及机理。结果表明:1)FGDG的Ca2+将溶解态P转化成难溶态P,并将土壤无机磷中的Ca2-P、Al-P转化成Ca8-P和Ca10-P,有效控制溶解态磷(total dissolved phosphorus,TDP)直接流失,与对照组相比,施加FGDG对淋洗土柱TDP流失的阻控率达到92.8%~94.8%,而添加FGDG的各处理间无显著差异(P0.05);2)添加FGDG后,土壤的渗透性能和抗侵蚀能力极显著提高(P0.05),1%~5%的FGDG可使土柱渗透性能提升近10倍,添加FGDG的各处理组间无显著差异(P0.05),1%FGDG对坡面径流量的最大削减率为37.5%,对土壤侵蚀(泥沙流失)的最大削减率为59.5%,有利于控制泥沙结合态磷的流失;3)各FGDG处理对土柱中总磷(total phosphorus,TP)流失的阻控率为23.6%~79.5%,且随着配比增加而上升,与对照组相比,1%FGDG对人工边坡土壤TP流失的阻控率为61.5%。土壤流失的TDP量占流失TP的比例只有0.6%~6.1%,反映出改善土壤渗透性能、削减地表径流冲刷是FGDG控制P流失的主要机制,而Ca与P之间的沉淀反应属于从属机制。     

佛山市湿地松林地表径流中可溶解性氮和磷的流失特征

研究了佛山的湿地松林地表径流及可溶解性氮和磷流失的特点.结果表明,湿地松林的年径流量为16.7 mm,集中在夏季.林分的地表径流量和降雨量的关系按照二项式方程变化.地表径流中氮浓度与径流量之间存在着对数关系.湿地松林的地表径流中可溶解性氮输出量为221g/(hm2·a),春季和夏季为氮流失高峰期,占可溶解性氮年流失量的80%以上.湿地松林地表径流中可溶解性磷流失量为7.0g/(hm2·a),2008年5月和6月为湿地松林的地表径流中可溶解性磷流失高峰,占该年流失量的59%.     

我国4种土壤磷素淋溶流失特征

磷素是水体富营养化的主要限制因子,地表水磷的污染负荷主要来源于农业面源污染。采集黑土、潮土、红壤和水稻土4种土壤,采用土柱模拟的试验方法,研究磷素在4种土壤剖面中空间分布特征,以及土壤渗漏液中TP、TDP的含量、动态变化以及流失量特征。结果表明:(1)不同类型土壤全磷和有效磷含量差异性显著,由高到低依次为水稻土潮土黑土红壤;黑土、红壤和水稻土土壤全磷和有效磷含量都表现出,随土壤深度的增加,不断降低;而潮土剖面呈上下层高,中间低的分布格局。(2)4种土壤渗漏液中占主导的磷形态不一致,潮土以MRP占主导,黑土和水稻土以DOP为主,而红壤则以PP为主。土壤磷素动态变化方面,潮土表现为TP含量先减后增再减,TDP含量先增后减;黑土表现为TP含量先增后减,TDP含量持续下降;红壤和水稻土TP和TDP含量变化不显著。(3)相关分析表明,4种土壤中Olsen-P与渗漏液中TP呈指数关系,具有极显著相关性。(4)4种土壤TP、TDP下渗流失量都以潮土最高,其次是黑土和水稻土,红壤流失量最小,磷素流失以TDP为主。     

滇中富磷区与贫磷区云南松群落差异与土壤磷素研究

以同在滇中地区磷素差异较大的富磷区与贫磷区的云南松林群落及其土壤为研究对象,采用Sui修正后的Hedley磷素分级,研究了土壤磷素的有效磷特征和土壤其他养分因子,分析了2类云南松群落的结构及其差异。结果表明,富磷区土壤全磷含量显著高于贫磷区,虽然两地活性磷（H₂O—P_i、NaHCO₃—P_i和NaHCO₃—P_o）含量都低于10%,但富磷区活性磷含量显著高于贫磷区,贫磷区有机磷含量高于无机磷含量,富磷区却相反;富磷区其他土壤养分如全氮、有机碳含量也显著高于贫磷区。富磷区云南松群落林木密度、Shannon-wiener指数、Simpson指数、Pielou指数均高于贫磷区云南松群落,而平均株高、平均胸径、冠幅低于贫磷区云南松群落。讨论认为,在贫磷区云南松与富磷区云南松群落的生长发育与营养策略有关,在磷素匮乏的地区,植物群落为了维持正常生长而进行紧密磷素循环,植物和微生物主要利用的磷素来自有机磷的矿化与溶解,并最大限度地减少生物地球化学循环的磷损失;但在磷素极其充沛的地区植物和微生物群落更加倾向将磷素从土壤矿石转移到生物地球化学磷循环中,对于当地植物和微生物来说,紧密的磷素回收就显得无关紧要。两地云南松群落结构的显著差异与地表磷素含量关系密切,富磷区因土壤磷含量丰富,并且引起其他营养资源丰富,从而能够维持更多种类的植物,同时相应地降低云南松在群落的生态优势;相应地贫磷区磷素成为限制因素,并且其他营养资源也相对短缺,从而不能支持更高水平的植物多样性,云南松因具有较强竞争力而生态优势更高。     

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

两种钢渣源调理剂对水稻生长及氮磷钾吸收量的影响

钢渣富含硅、钙等养分,是优良的土壤调理剂原料,但其肥效和合理施用量在很大程度上取决于钢渣的养分含量和组分,本研究选取白色钢渣调理剂(W)和黄色钢渣调理剂(Y)2种性质不同的钢渣调理剂,通过盆栽试验研究其不同施用量(W调理剂0.74、1.47、2.94、5.88 g·kg~(-1)和11.76 g·kg~(-1);Y调理剂1.47、2.94、5.88、11.76 g·kg~(-1)和23.52 g·kg~(-1))对水稻生长的影响。研究结果表明,与单施NPK相比,添加W调理剂对水稻生长无显著促进作用,而Y调理剂施用量为11.76 g·kg~(-1)和23.52 g·kg~(-1)时可提高晚稻籽粒产量20%,且当Y调理剂施用量为5.88~23.52 g·kg~(-1)时显著提高晚稻秸秆产量24.02%~35.23%。施用Y调理剂促进了晚稻对氮、磷、钾素的吸收,提高幅度分别为12.61%~21.55%、7.63%~38.31%、11.89%~54.13%。综合结果表明,在弱酸性水稻土(pH 6.51)上,添加W钢渣源调理剂未促进水稻生长,而施用Y调理剂对晚稻生长和氮磷钾养分吸收具有一定的促进作用。     

不同覆被土壤结构稳定性对侵蚀泥沙氮磷流失的影响

以沂蒙山区的棕壤为例,利用野外原位模拟降雨试验,在分析比较5种典型覆被土壤结构稳定性的基础上,探讨不同土地覆被土壤结构稳定性对侵蚀泥沙全氮（N）、全磷（P）流失的影响。结果表明,土壤结构稳定性以山楂园和侧柏林较好,金银花和荒草地次之,花生地最差。不同土地覆被类型泥沙全N、全P流失特征差异明显,泥沙流失率与其全N、全P流失参量间具有显著的相关关系。土壤结构稳定性通过调节侵蚀产沙进而影响泥沙中N、P的流失特征,山楂园等土壤结构稳定性较好,侵蚀过程中更多地选择性搬运粘粒及精细颗粒,致使泥沙全N、全P流失量较少且含量和富集率较高;而花生地土壤结构稳定性较差,侵蚀过程中更多搬运砂粒及大团聚体破碎分散的细粒,使得泥沙全N、全P流失量较高且含量和富集率较低。泥沙全N、全P富集率在降雨过程中呈逐渐降低的变化,随着不同土地覆被类型土壤结构稳定性的降低,径流过程中泥沙全N富集率较全P的变化剧烈且下降幅度大。     

秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控

为揭示秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控,通过田间试验,探讨秸秆覆盖模式下,玉米生育期对不同坡度试验小区径流、泥沙和氮磷流失的阻控效果。结果表明:随着耕地坡度的增加,地表径流量、土壤及氮磷流失量逐渐增加。玉米种植条件下,地表径流量与降雨量呈正相关,土壤流失量与降雨量不相关。秸秆覆盖模式对土壤流失的阻控效果均为随坡度的降低,阻控率增加,秸秆覆盖对地表径流和土壤流失阻控率均超过90%。土壤中氮素流失以溶解态氮为主,溶解态氮占总氮的60%以上;磷素流失以颗粒态磷为主,颗粒态磷占总磷的80%以上。秸秆覆盖对土壤中总氮、总磷阻控率均超过85%,对于控制水土流失和降低面源污染风险具有积极意义。     

不同类型黄壤旱地的磷素流失及其影响因素分析

在贵州中部黄壤旱地上 ,通过模拟降雨试验方法 ,对不同类型黄壤旱地磷素流失及其影响的主要因素进行研究。结果表明 ,黄壤旱地磷素流失以颗粒态形式流失为主 ,其占地表径流总磷含量的 86 .4%～ 99.9% ;不同类型黄壤旱地随地表径流流失的颗粒态磷 (泥沙结合态磷 )量和磷酸根态磷 (水溶态磷 )量存在较大差异 ,高肥力旱地磷的流失量明显高于低肥力旱地。影响黄壤旱地颗粒态磷和磷酸根态磷流失量的首要土壤因子都是有效磷含量 ;在土壤磷素水平一致下 ,黄壤旱地颗粒态磷流失量与 <0 .0 0 1mm粘粒含量呈显著正相关 ,而磷酸根态磷流失量与土壤交换性钾含量呈显著负相关。此外 ,降雨强度对旱地磷素流失产生明显影响 ,高降雨强度将加速颗粒态磷的流失 ,从而明显地提高旱地磷素流失量 ;而低降雨强度促进磷酸根态磷的流失     

耕作措施与氮肥对黑土流失及氮损失的影响

为解决东北黑土区坡耕地水土流失严重的问题,探索不同耕作措施和施氮策略对水土流失、氮素养分流失特征的影响,于2015—2016年在黑龙江省哈尔滨市设置径流小区试验,共设9处理。处理1(T1)为裸地;处理2(T2)为荒地;处理3(T3)为优化施氮(180kg N/hm~2),顺垄;处理4(T4)为优化施氮(180kg N/hm~2),横垄;处理5(T5)为增氮施肥(210kg N/hm~2),顺垄;处理6(T6)为减氮施肥(90kg N/hm~2),顺垄;处理7(T7)为替氮施肥((180kg N/hm~2,其中30kg N为有机肥,顺垄);处理8(T8)为优化施氮(180kg N/hm~2),横垄,苜蓿—玉米间作;处理9(T9)为减氮施肥(90kg N/hm~2),顺垄,秸秆覆盖。结果表明,T1的年均产流量为151.0m~3/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截80.9%,64.4%,83.0%,65.2%,68.0%,60.4%,93.8%,88.1%;T1的年均土壤侵蚀量为9.5t/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截98.8%,57.3%,88.4%,60.7%,50.6%,56.6%,99.2%,94.4%;T1的年均无机氮地表径流损失为207.6g N/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别减少无机氮损失43.0%,24.7%,35.5%,20.0%,36.8%,20.2%,75.6%,55.9%。雪水融化径流导致坡耕地的氮素损失不容忽视。坡耕地种植玉米时,单项耕作措施防止水土流失的效果,以生物篱最好,秸秆覆盖少耕较好,横垄次之;多项综合耕作措施中,横垄耕作和生物篱结合,效果均较好。相同耕作模式不同施肥措施中,有机肥替代因地上部作物生长较差有较大的产流量;减氮处理由于较低的无机氮浓度可减少地表径流氮素损失,同时增加产沙量。地表产流量与日降雨量间存在正的线性相关性(R2为0.213 9~0.543 8),T2、T9除外;土壤侵蚀量、无机氮损失量与地表产流量有正的线性相关(R2为0.338 0~0.728 1,0.618 4~0.895 2),T1除外。年均地表产流中,硝态氮浓度与无机氮浓度之比越小,年均地表径流无机氮损失越小。     

不同施肥对双季稻田径流氮磷流失特征的影响

通过定位试验,研究了不施氮肥(WN)、单施化肥(HF)、猪粪替代20%氮肥(ZF)、沼渣沼液替代20%氮肥(ZYF)、堆肥替代20%氮肥(DF)、早稻绿肥、晚稻稻草代替20%氮肥(LDF)6种不同施肥处理下双季稻径流氮磷含量和累积流失负荷的影响。结果表明,水稻基肥和追肥后,径流水中全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和水溶性磷含量逐渐下降。HF处理双季稻季径流水中全氮、铵态氮、硝态氮平均含量最高,分别为5.91,3.65,0.82mg/L。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥处理能够降低径流水中全氮、铵态氮、硝态氮的平均含量,其中以DF处理下降幅度最大,分别下降1.18,0.71,0.14mg/L;除DF处理外,有机物料替代20%氮肥能够增加径流水中全磷和水溶性磷的平均含量。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥能够减少氮素径流流失负荷,以DF处理总氮、铵态氮和硝态氮累积流失负荷最小,分别为10.25,6.17,1.71kg/hm2;DF处理磷素流失负荷与单施化肥处理持平。综上,DF处理能够降低径流水中氮磷流失负荷,对于保护环境和控制面源污染具有重要意义。     

土壤改良剂对黄绵土持水性能的改良效应研究

通过室内土柱培养,研究了PAM、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸对黄绵土持水性能的改良效果.结果表明,不同改良剂在不同浓度下的土壤水分特征不同,但都符合土壤含水量与土壤吸力之间的关系式;在浓度0.05%～0.4%时,在同一改良剂处理下a值的大小变化规律是随浓度的增加而增大,即:0.4%>0.2%>0.1%>0.05%>CK;在同一浓度下,不同改良剂在培养3周和2个月时,不同改良剂处理下的a值的大小为PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在培养4个月后,在浓度＜0.2%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在浓度0.2%～0.4%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>腐殖酸>β-环糊精.     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008—2010年连续3 a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明,试验区域干湿季极其分明,3 a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性,在常规施肥处理下径流量和氮磷流失量之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.897 4＊＊和R=0.529 7＊＊。坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左右。不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少。坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58%,TDP占TP的比例年均为7%,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低。在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41%、12.65%,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N。因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究。