蔬菜种植年限对土壤磷素吸附解吸特性的影响

为揭示不同种植年限土壤磷的固定和释放机制,通过土壤磷的等温吸附、解吸试验研究种植年限分别为3～5年、15～20年、25～30年的黄棕壤0～5cm和5～20cm土层磷的吸附、解吸特性。结果表明:土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728～0.8436)、二次函数方程拟合良好(R2为0.9545～0.9970);随蔬菜种植年限延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)、磷最大缓冲容量(MBC)明显降低,而土壤磷吸附饱和度(DPS)和解吸率明显提高;种植年限15～20年、25～30年土壤磷的解吸率明显高于3～5年土壤。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。     

土壤磷素形态及其生物有效性研究进展

土壤磷素形态及其生物有效性的研究对解决农业生产中所引起的经济、环境和资源问题有很重要的作用。结合国内外已有成果和最新研究进展,从土壤的形态、磷的分组以及测定方法,土壤各形态磷的生物有效性等几个方面综述了国内外土壤磷的研究现状,并提出了目前在土壤磷研究中存在的一些问题以及今后研究的热点。     

三峡水库消落区土壤磷素释放与富营养化

三峡工程建成后，其独特的水库调度方式将在库周形成垂直距离为30m的消落区，淹没陆地面积632km^2。消落区土壤受库水周期性的淹没、出露、冲刷、淤积，加上耕作和施肥影响，将形成一个脆弱生态系统。湖库消落区土壤是污染物的源或汇。消落区土壤磷素释放对水体富营养化有重要影响。研究消落区土壤磷负荷及其释放机制，可以为水库磷负荷提供基础数据．给消落区土地利用方式提供决策依据：淹水土壤磷素释放是与多个因子相关的复杂过程。本文分析了消落区土壤磷释放对富营养化的潜在影响，综述了土壤磷素释放的影响因素：磷形态、有机质、铁、铝、pH、温度和微生物。重点讨论了土壤在淹水-干燥-淹水条件下土壤性质变化和土壤磷素释放机制，一般认为，土壤淹水后，土壤氧化还原电位降低，提高了磷的有效性，促进了磷释放。干-湿交替比连续淹水释放磷是增加或减少，目前还存在争论。     

土壤生物在土壤磷有效化中的作用

本文概述了磷被土壤组分固定的机制,详述了土壤微生物,根,菌根和蚯蚓在提高土壤磷植物有效性中起的作用。土壤生物对磷的活化作用主要机制为;通过产生质子和有机酸溶解不溶态无机磷,通过分泌磷酸酶水解有机磷,这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的调控。     

长期施磷对土壤磷素吸附演变的影响

Knowledge of phosphorus （P） behavior in long-term fertilized soils is essential for programming fertilization practices and for sustaining environmental quality. The long-term （1984-1997） effects of various fertilization treatments on P changes and sorption isotherms as well as the relationship of soil properties to P sorption and P forms were evaluated in an Ustic Isohumisol, a calcareous soil, on the Loess Plateau, China. Compared to 1984, after 13 years of crop production, total soil P in the no-P treatments （control and N treatment） decreased by 5%-7%, but in the phosphorus fertilizer alone （P）, nitrogen and phosphorus fertilizers in combination （NP）, manure alone （M）, and nitrogen and phosphorus fertilizers and manure in combination （NPM） treatments, it increased by 22%, 19%, 28%, and 58%, respectively. Residual fertilizer P was found mainly in NH4Ac-soluble P （Cas-P）, followed by NaHCO3-soluble P （NaHCO3-P）, and NH4F-soluble P （Al-P）. Phosphorus sorption in the soils with different fertilization practices fit the Langmuir equations. Phosphorus sorption capacity in the no-P treatments increased, whereas it decreased in the P-included treatments （P, NP, and NPM treatments）. Phosphorus sorption maximum （Qm） was significantly and negatively correlated to inorganic P including NaHCO3-P, Cas-P, NaOH-Na2CO3-soluble P （Fe-P）, and Al-P （P ≤ 0.01）. Moreover, long-term fertilization increased soil organic carbon in the NP, M, and NPM treatments and decreased pH in the NP and NPM treatments. Thus, the ability of the soil to release sorbed P to the environment increased under long-term P fertilization.     

土壤磷素淋溶预测指标研究

对西北农林科技大学农作一站长期肥料试验地0—20 cm耕层土壤研究表明:(1)易释放的各形态磷与全磷呈正相关关系;(2)土壤磷素的释放能力随pH值的增大而减小,不同处理的缓冲能力不同。释放能力的大小也与全磷的多少有关;(3)土壤全磷与PSD(土壤磷饱和度)有很好的正相关性。因此,基于以土壤饱和度为25%作为预测指标,把土壤全磷环境敏感指标(TP)为1.92 g/kg作为关中磷淋溶的环境敏感指标。     

施用粪肥对农田土壤磷素累积和饱和度增加速率的影响

针对施用粪肥导致的我国集约化种养区域农田土壤磷素高量累积和高环境风险问题,利用长期定位试验定量分析了施用粪肥对农田土壤磷素累积和磷饱和度（DPS, degree of P saturation）增加速率（每年1 kg P·hm-2磷素盈余所导致的土壤磷素含量或DPS变化量）的影响。结果表明：连续22年过量磷素投入明显提高了土壤磷素含量和DPS,0~20 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余均存在明显的线性相关性。与单施化肥相比,施用粪肥对土壤全磷的累积速率影响不大,但是明显提高了土壤Olsen-P累积和DPS增加速率。施用粪肥下,每年1 kg P·hm-2的磷盈余所导致的0~20 cm土层土壤Olsen-P、CaCl2-P累积和DPS增加量分别为0.071 mg P·kg-1（r=0.608, P=0.029）、0.003 mg P·kg-1（r=0.528, P=0.066）和0.036%（r=0.863,P=0.002）,分别为不施粪肥的3.3、6.0倍和1.2倍。土壤DPS变化与磷含量变化之间也存在明显的线性关系,0~20 cm土层土壤每年全磷、Olsen-P和CaCl2-P含量增加1 mg P·kg-1所导致的土壤DPS增加值分别为0.13%、0.42%和7.78%。20~40 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余之间的线性相关性均较差,但与0~20 cm土层相比,施用粪肥和不施粪肥之间累积速率的差异性有增大的趋势,说明施用粪肥促进了磷素向下层土壤的移动。施用粪肥加速了土壤有效磷累积和DPS增加,进而提高了土壤中磷素损失风险,合理施用粪肥是控制集约化种养区域农田磷面源污染的关键。     

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。     

不同年龄杉木人工林土壤有机磷的形态特征

对湖南会同不同发育阶段(3年生,8年生幼龄林、18年生中龄林、26年生成熟林)杉木人工林土壤有机磷各组分和有效磷(A-P)进行了研究,结果表明:4种不同林龄杉木林土壤有机磷(TOP)随土壤深度的增加而降低,从林龄上,8、18和26年生杉木林土壤TOP总量比3年生分别提高了71.20%,99.94%,74.91%;4组活性不同的有机磷组分中,中等活性有机磷(MLO-P)和中等稳定性有机磷(MRO-P)的相对含量较大,其次是活性有机磷(LO-P)和高稳性有机磷(HRO-P);土壤微生物生物量磷(MB-P)含量表层(0~20 cm)显著高于深层土壤(20~40 cm和40~60 cm);3年生、8年生和26年生林分,A-P含量与TOP呈显著正相关;3年生、8年生和26年生林分,A-P含量与MB-P含量显著相关。研究结果表明TOP和MB-P是本研究区A-P的重要来源。     

天鹅湖潟湖表层沉积物磷的吸附容量及潜在释磷风险

研究了天鹅湖潟湖表层沉积物对磷的吸附容量,分析了沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)及由这两个指标构成的磷释放风险指数(ERI),预测了不同区域沉积物磷的潜在释放风险。结果表明,沉积物的PSI变化范围为7.44~28.53 mg L/100 gμmol,湖北部和中部沉积物的PSI值较高;DPS与PSI的变化趋势相反,变幅为0.85%~4.99%,表现为湖南部和中部沉积物的DPS高于北部。沉积物的PSI与磷的理论吸附容量(Qmax)呈极显著正相关(P0.01),而DPS与沉积物各理化参数间的相关性较差。有机质(OM)、活性铝(Alox)和粘粒是表层沉积物对磷持留的主要影响因素。此外,天鹅湖潟湖表层沉积物的ERI变化范围为2.93%~44.70%,磷释放诱发富营养化的风险处于中度范围,其中东南部发生富营养化的风险较高     

东平湖表层沉积物中磷的吸附容量及潜在释放风险分析

利用沉积物磷吸附指数（PSI）和磷吸附饱和度（DPS）研究了东平湖表层沉积物的磷吸附容量,并讨论了沉积物中磷的潜在释放风险。结果表明,表层沉积物的磷吸附指数变化范围为30.3～45.2[mg P·（100g）-1]·（μmol·L-1）-1,表现出从湖心、湖东向湖北、湖南逐渐增大的扇形特征;而磷吸附饱和度变化范围为6.5%～24.1%,与磷吸附指数变化趋势恰好相反。磷吸附指数与沉积物中草酸铵提取的铁（FeOX）含量呈极显著正相关,与草酸铵提取的铁铝总量呈显著正相关,磷吸附饱和度与沉积物中草酸铵提取的磷（POX）含量呈显著正相关。此外,磷释放风险指数（ERI）变化范围为14.9%～67.5%,表明东平湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围。     

长期施肥对旱地红壤团聚体磷素固持与释放能力的影响

在中国科学院红壤生态试验站26年的旱地红壤长期肥料定位试验中,选取无机肥试验区的NPK、NK处理,有机无机肥配施试验区的对照(CK)、CK+稻秆(RS)、CK+花生秸秆还田(PS)、CK+绿肥(FR)及CK+猪厩肥(PM)等7个肥料处理土壤,采用湿筛法逐级提取并得到粒级依次为2 mm、2~1 mm、1~0.25 mm与0.25~0.053 mm的团聚体土壤样品;通过室内分析获得了土壤及各粒级团聚体的全磷(TP)、有效磷(Available P)、水溶性磷(CaCl_2-P)、土壤磷素吸持指数(PSI)及土壤磷素饱和度(DPS)等指标值,并探讨了上述测定指标间的相关关系。结果表明:长期施用磷肥可有效保持旱地红壤的供磷水平,配施猪厩肥可显著增加旱地红壤及大小团聚体的TP、有效磷及CaCl_2-P含量、降低土壤PSI并显著增大旱地红壤DPS,加大了旱地红壤磷素的流失风险;随着土壤中1 mm粒级团聚体数量的增多,旱地红壤磷素储量显著增加,磷素固持能力显著下降,土壤磷释放潜能随之增大。由DPS、有效磷及CaCl_2-P的分段线性拟合方程可以推断得出,当旱地红壤中有效磷为168~260 mg kg~(-1)时或DPS28%,土壤磷素具有潜在流失风险;当有效磷≥260 mg kg~(-1)或DPS≥28%,土壤磷素具有极高的流失风险,应立即停止施用磷肥尤其是有机磷肥,并重新调整施肥方案,以避免土壤磷素流失及其对水体环境的污染。     

有机肥对设施菜地土壤磷素状况的影响

以辽宁沈阳市郊某设施菜地土壤为研究对象,通过设置不同有机肥用量处理(0,20,60thm-2)的小区实验,系统研究不同有机肥处理对不同本底肥力设施菜地土壤全磷、速效磷含量变化的影响。研究结果表明,有机肥能够提高不同肥力设施菜地土壤0～20cm土层全磷含量,其中P1全磷含量与CK相比增加2.7～19.5%,P2增加7.6～33.6%。土壤0～20cm速效磷含量也随有机肥施用量的增加而明显增加,P2即有机肥施用量60thm-2时,不同肥力设施菜地土壤在黄瓜拉秧期速效磷含量与CK、P1之间均达显著差异(P<0.05)。本实验条件下,施用有机肥20thm-2,可保持施肥当季中肥力与高肥力设施菜地土壤磷素水平;当地常规有机肥施用量60thm-2可显著提高设施菜地土壤全磷与速效磷含量,从而加剧高肥力土壤磷素的累积,并对环境造成压力。     

有机物料对土壤有机磷组分及其矿化进程的影响

通过300天室内恒温(30℃)好气培养实验,研究了不同C/N有机物料(水稻秸秆、玉米秸秆、牛粪、猪粪)掺入土壤后,土壤有机P及各组分含量和有机P的矿化特征。结果表明:有机物料的添加,不同程度地增加了土壤有机P含量;添加有机物料处理,有机P矿化率高于对照处理,且在培养的前30天迅速矿化。掺入有机物料处理土壤有机P各组分含量均有所增加;对照处理有机P各组分的矿化进程都比较平稳,而添加物料处理的活性和中等活性有机P则呈增加或波动状态,中稳和高稳性有机P在腐解初期出现迅速矿化。有机物料的添加,可以促进有机P各组分间的转化,提高土壤P素的有效性。     

土壤有机酸与磷素相互作用的研究

土壤有机酸包括低分子量有机酸和腐殖酸,它们构成土壤有机组分中性质较活跃的部分。特别是低分子量有机酸,在土壤形成、养分和污染物的转化过程中起着十分重要的作用,受到土壤、植物营养和环境科学工作者的高度重视。本文着重从它们与磷素相互作用的角度,阐述有关研究进展。主要内容包括:(1)磷营养与植物根系分泌有机酸的特征;(2)有机酸对土壤吸附磷的影响;(3)有机酸与磷的解吸、释放与转化。旨在促进研究工作的深入,并为合理利用磷素,保护生态环境提供科学依据。     

长期施用有机物料对旱地红壤磷组分及磷素有效性的影响

针对中亚热带第四纪红黏土发育的红壤旱地,建立了玉米单作系统等碳量投入有机物料的田间试验,利用不同的磷分级方法研究了不同有机物料施用对土壤磷组分的影响,构建了不同磷组分的含量与土壤全磷及有效磷之间的回归方程,明确了不同磷组分对土壤磷活化系数(PAC)及磷肥(表观和经济)利用率的影响。连续7a的试验结果表明:施用有机物料可以增加土壤PAC和磷肥利用率,并以秸秆猪粪9︰1配施(NPKS/M)处理效果最佳,显著高于常规施肥处理(NPK);施用有机物料显著提升了土壤有机磷含量,且与土壤有效磷含量显著正相关,其对土壤PAC及磷肥(表观和经济)利用率影响显著。施用有机物料通过影响土壤有机碳、全氮、碱解氮、交换性K⁺以及交换性Al³⁺含量影响土壤磷的有效性。     

长期定位施肥对土壤磷素吸持特性与淋失突变点影响的研究

通过对黄土旱塬地区长期(26a)定位施肥条件下的不同施肥处理的土壤磷素及其吸持参数的测定,以及通过室内模拟试验对土壤磷素淋失突变点的测定,研究了土壤磷素吸持参数、土壤磷素淋失突变点和部分土壤性质之间的关系。结果表明,经过26年的长期施肥,M75P60和M75N120P60处理的Olsen-P含量比CK处理的提高了10.7和9.8倍,全磷(T-P)含量比CK处理的提高了60.4%和57.7%。长期磷肥和有机肥投入可以减低土壤磷素的最大吸附量(Qm),而提高土壤磷素的吸附饱和度(DPSS),M75N120P60处理的Qm比CK的减低了49.92%,而DPSS比CK的提高了21.5倍。相关分析表明,黄土旱塬土壤的Qm与Olsen-P、T-P和CaCl2-P呈极显著的负相关关系(P<0.01),与土壤有机质呈显著负相关关系(P<0.05)。零净吸附浓度磷(EPC0)与Olsen-P和CaCl2-P呈极显著正相关关系,与T-P和SOM也达到显著正相关,而与pH值的关系不显著,但土壤磷最大缓冲能力(MBC)与pH值的关系达到极显著。DPSS与Olsen-P、T-P、CaCl2-P和SOM呈极显著正相关关系。土壤磷素淋失的Olsen-P突变点值与土壤吸持参数Qm呈极显著正相关,与MBC也达到显著正相关,与DPSS、Olsen-P、T-P和CaCl2-P呈极显著负相关关系。该地区土壤磷素淋失的Olsen-P突变点值与DPSS15%的值极为吻合,即可以用DPSS15%值作为该地土壤磷素淋失的突变点值。     

Change Point in Phosphorus Release from Variously Managed Soils with Contrasting Properties

Abstract

Investigating the relation between concentration or release of phosphorus (P) into soil solution (CaCl₂‐P, determined by 0.01 M CaCl₂ extraction of soils) and soil test phosphorus (Olsen P, or 0.5 N NaHCO₃‐extractable soil phosphorus) for 10 widely ranging and variously managed soils from central Italy, a change point was evident where the slopes of two linear relationships meet. In other words, it was possible to distinguish two sections of the plots of CaCl₂‐P against Olsen P, for which increases of CaCl₂‐P per unit of soil test P increase were significantly (p<0.05) greater above than below these change points. Values of change point ranged from 14.8 to 253.1 mg kg^?1 Olsen P and were very closely correlated (p<0.001) to phosphorus sorption capacity of soils. Similar change points were also previously observed when Olsen P (and also Mehlich 3 P) of surface soils was related to the P concentration of surface runoff and subsurface drainage. Because insufficient data are available relating P in surface soils and amount of P loss by overland, subsurface, or drainage flow, using the CaCl₂ extraction of soil can be convenient to determine a change point in soil test P, which may be used in support of agricultural and environmental P management.     

南亚热带桉树人工林与典型乡土树种人工林土壤磷组分及磷吸附特性比较

土壤磷是制约南亚热带人工林生产力的关键因子,但至今对该地区不同树种人工林土壤磷组分及吸附特征知之甚少。本文研究了位于广西凭祥市的中国林业科学研究院热带林业实验中心的外来速生桉树人工林和典型乡土树种(马尾松、红椎)人工林不同土壤层次中(0～20、20～40和40～60 cm)磷组分含量及吸附性能。结果表明,3种林分土壤有机磷是全磷的主要形态,其含量(91.51～257.45 mg/kg)占全磷的46.25%～71.58%。桉树林土壤全磷、有机磷和无机磷含量明显低于马尾松林和红椎林。同时,桉树人工林土壤活性有机磷含量显著高于2种乡土树种人工林,而其土壤磷酸铝盐、磷酸铁盐、闭蓄态磷和磷酸钙盐含量均低于2种乡土树种人工林。另外,桉树林土壤潜在最大磷吸附量低于2种乡土树种人工林,而土壤磷吸附饱和度却高于2种乡土树种人工林。因此,就土壤磷素供应水平和吸附性能而言,马尾松和红椎比桉树更适于作为当地的造林树种。