洋河流域典型旱坡地土壤磷素淋失风险研究

为深入研究土壤磷素含量与水体富营养化发生的关系,以秦皇岛洋河流域典型旱坡地为研究对象,采用网格法(5 m×5m)采集表层(0～30 cm)土壤样品31个,进行相关分析.结果表明,土壤有效磷、易解吸磷与地表径流中磷酸根态磷之间存在显著的相关性,一定程度上可用Olsen-P作为评价旱坡地土壤磷素淋失风险的指标;同时得出土壤Olsen-P含量为9.40 mg·kg-1为洋河流域土壤磷素淋失的临界值,土壤Olsen-P含量为42.73 mg·kg-1时,是土壤磷素淋失引起下游水体发生富营养化的临界值,并以此初步对洋河流域旱坡地进行了土壤磷素淋失风险评估.     

长沙市郊不同种植年限菜地土壤磷状况及淋失风险分析

目的提出长沙市郊蔬菜土壤磷淋失临界值,对不同种植年限对土壤淋失风险的影响进行评价。方法选择长沙市郊3种不同种植年限蔬菜土壤为研究对象,采用化学测试方法分析菜地土壤有效磷含量与磷素淋失风险之间的关系。结果Olsen-P与CaCl2-P和土壤溶液中磷浓度之间存在极显著的正相关,并且随着Olsen-P浓度的增加,CaCl2-P和土壤溶液中磷也随之增加并存在一个明显的突变点。通过分析Olsen-P含量与CaCl2-P含量和土壤溶液中磷含量之间的关系,确定80mg·kg-1为长沙市郊菜地土壤磷淋失的临界值。利用GIS和指示克立格法得到长沙市郊蔬菜土壤超过临界值的磷淋失概率并划分为4个淋失风险等级,结果表明,超过30年的老蔬菜基地(陈家渡)和15年左右种植年限的蔬菜基地(黄兴镇)均存在高强度磷淋失风险,磷淋失风险系数分别为3和2.93。1-2年新开辟蔬菜基地(宁乡)磷淋失风险最低,淋失风险系数为0.06,基本不存在磷淋失的风险。结论长沙市郊菜地土壤磷淋失风险严重,种植年限越长,淋失风险越大。     

吉林省春玉米种植区土壤磷库特征及磷素淋失风险评价

【目的】探明春玉米主产区主要土壤类型的磷库特征,合理评估该区域土壤磷素淋失风险,为减少磷投入、实现土壤磷养分的高效利用及减小养分流失所导致的环境风险提供参考。【方法】于2018年在吉林省春玉米种植区,采集4种主要土壤类型(黑土、黑钙土、白浆土、暗棕壤)表层土(0～20 cm),测定全磷、速效磷(Olsen-P)和水溶性磷(CaCl_2-P)含量,分析土壤CaCl_2-P与Olsen-P含量的关系,确定4种土壤类型磷素淋失的临界值。【结果】黑土、黑钙土、白浆土和暗棕壤全磷含量平均值依次为0.48,0.51,0.55和0.79 g/kg,Olsen-P含量平均值依次为73.34,35.85,39.52和37.02 mg/kg。与第二次土壤普查结果相比,4种土壤类型的全磷含量均有所增加。根据《中国土壤》中土壤Olsen-P含量分级标准,可知大部分土壤的Olsen-P含量都处于极好水平(40 mg/kg)。土壤CaCl_2-P和Olsen-P含量之间的关系符合双直线模型。黑土、黑钙土、白浆土和暗棕壤磷素淋失"突变点"所对应的Olsen-P含量分别为78.82,47.37,48.61和54.00 mg/kg,CaCl_2-P含量为0.94,0.54,0.53和0.75 mg/kg。【结论】随着耕种时间的延长,春玉米种植区土壤全磷含量不断增加,其中Olsen-P含量增加更为明显。当土壤Olsen-P含量大于磷素淋失临界值时,41.4%的黑土、33.3%的黑钙土、30.4%的白浆土和22.7%的暗棕壤均存在磷素淋失风险。     

菜园土肥力特征及蔬菜硝酸盐污染的控制技术Ⅰ.长沙市郊专业蔬菜基地土壤磷素状况及无机磷形态的分级

为探明长沙市郊蔬菜基地菜园土磷素状况及土壤供磷水平,采用野外取样调查和室内分析相结合,对两种主要母质发育的菜园土耕作层和剖面分层样品进行了研究.结果表明,1)长沙市郊几个蔬菜基地土壤全磷和有效磷含量均较高,全磷含量0.78~2.72 g/kg,平均1.72 g/kg,有效磷12.82~286.7 mg/kg,平均156.7 mg/kg;2)土壤磷以无机磷形态为主,其变动范围为584.7~2 607.5 m g/kg,平均1 495.7 mg/kg,占全磷量的74.96%~95.86%,均显著高于其他农业土壤和自然土壤,是菜园土的一大显著肥力特征;3)土壤无机磷组成因成土母质不同而不同,第四纪红土母质发育的菜园土O-P含量最高,其次是Fe-P,Al-P较少,而由河流冲积母质发育的菜园土Fe-P含量最高,其次是Al-P和O-P;4)无机磷是土壤有效磷的主要来源,Ca2-P,Ca8-P,Al-P和Fe-P均与土壤有效磷呈极显著正相关.     

湖南省几种主要母质类型菜园土壤的磷素状况

通过野外土壤调查取样与室内分析,研究了湖南省3种母质类型发育的菜园土壤的磷素状况,并对土壤磷素活化系数及磷的迁移淋溶进行了简要的分析.结果表明,由河流沉积物发育的冲积菜园土全磷和有效磷含量最高,平均分别达2.04 g/kg和194.7 mg/kg,磷素活化系数(PAC)为6.7-12.9,平均9.6;第四纪红土发育的红菜园土全磷和有效磷含量其次,平均分别为1.28 g/kg和102.8 mg/kg,PAC为1.9-12.1,平均6.8;洞庭湖湖积物发育的潮菜园土全磷和有效磷含量平均分别为1.18g/kg和30.5 mg/kg,PAC为1.3-4.7,平均2.5.土壤无机磷是土壤磷素的主要形态,红菜园土中无机磷占全磷的比例为79.8%.磷素形态以O-P和Fe-P为主(占57.7%);冲积菜园土无机磷占全磷的比例为89.0%,磷素形态以Fe-P为主(占36.6%);潮菜园土无机磷占全磷的比例为85.0%,磷素形态以Ca-P为主(占88.1%).土壤有机磷组分以中活性有机磷(MLOP)和中稳性有机磷(MROP)为主,占土壤有机磷总量的80%以上.Ca2-P、AI-P、Fe-P、LOP(活性有机磷)、MLOP(中活性有机磷)是作物的有效磷源,Ca8-P、O-P、Ca10-P和MROP(中稳性有机磷)、HROP(高稳性有机磷)为作物的潜在磷源.     

临安山核桃林地土壤磷素状况及其淋失风险分析

以天目山地区临安市岛石镇下塔村和湍口镇湍口村发育于石灰岩的山核桃林地土壤为研究对象,采集林地表层（0～20 cm）土壤样品,用于评估长期施肥对山核桃林地土壤磷素状况的影响及其潜在的淋失风险。土壤分析表明：土壤Olsen\|P存在较大的空间变异,含量低的近于0 mg·kg-1,而最高的含量达 893 mg·kg-1。土壤CaCl2\|P与Olsen\|P相关分析显示,岛石镇和湍口镇土壤Olsen\|P的临界值分别为193和293 mg·kg-1。据此,岛石和湍口两地土壤发生磷淋失的林地分别占调查林地的30%和45%。表明研究区已经有相当数量的山核桃林地因土壤磷素积累而存在淋失风险,需要引起重视。     

杭州市郊菜园土壤的养分状况及其障碍因子研究

采用化学测试和土壤养分状况系统研究法对杭州市郊菜园土壤养分状况及其障碍因子进行了研究.结果表明,供试的154种菜园土壤有明显酸化现象,pH<6.5的占77.2%,全部土壤缺氮和磷过量积累,83.8%的土壤缺钾,部分土壤缺乏硫、硼、镁和锰.4个典型土壤的盆栽试验结果表明,其主要养分障碍因子是缺N、缺K、富磷,并伴随中、微量元素的过多或缺乏.因此,在养分管理上要综合考虑土壤养分状况,蔬菜作物的养分需求和对生态环境的影响,适当控制氮肥用量,减少磷肥用量,全面增施钾肥,并兼顾中、微量元素的平衡.     

施用猪粪对稻麦产量和土壤磷素积累与淋失的影响

为确定农田畜禽粪便的安全消纳量,在成都平原稻麦轮作条件下,研究施用猪粪后土壤全磷(TP)、有效磷(Olsen–P和Mehlich3–P)、水溶性磷(Ca Cl2–P)的累积特征,评估磷的淋失风险。结果表明:随猪粪施用量的增加,土壤全磷含量呈逐渐增加的趋势,土壤Olsen–P含量和Mehlich3–P含量在100%猪粪N处理后快速增加,增幅分别为21.87~90.58、53.25~262.82 mg/kg,Ca Cl2–P含量在100%猪粪N水平后急剧增加,增幅为0.18~2.40mg/kg;在稻麦轮作体系下,土壤Olsen–P含量和Mehlich3–P含量流失的临界值分别为50、125 mg/kg,Ca Cl2–P含量流失的临界值为0.6 mg/kg;稻麦轮作周期内腐熟猪粪用量为23 364 kg/hm2时(50%化肥N+50%猪粪N处理),土壤的磷素积累量明显小于磷素流失临界值,能够安全地最大化消纳猪粪;50%化肥N+50%猪粪N处理下,水稻产量和小麦产量的和最高,达13 309.7 kg/hm2,相较于常规化肥处理的总产量增加了10.01%,其综合生态效益和经济效益最优。     

浙江省茶叶主产区土壤磷的积累与淋失阈值研究

对浙江省茶叶主产区159个样点土壤分析表明,部分茶园土壤中磷已有明显的积累,0～15 cm的土壤有效磷(Olsen-P)在4.90～378.40 mg·kg-1,平均为31.75 mg·kg-1,变异系数为140.7%;其中,40mg·kg-1的样品比例达22.0%。茶园土壤中Olsen-P有明显的表聚特点,随采样土层深度的增加而减少。土壤水溶性磷含量和模拟淋出液中磷的浓度均随土壤Olsen-P积累而增加,当土壤Olsen-P超过55 mg·kg-1时,土壤水溶性磷和磷的释放潜力迅速增强;建议把Olsen-P为55 mg·kg-1作为茶园土壤磷肥施用限制的参考指标。     

植物有效磷与水溶性磷对土壤磷素积累的响应研究

以浙江省河谷平原、水网平原、滨海平原和丘陵山地等4类地貌的耕地为例,探讨了植物有效磷和水溶性磷随土壤磷素积累的变化特征。结果表明：植物有效磷和水溶性磷均随土壤磷素积累呈现明显的增加,它们随土壤磷素积累的增加量存在转变点。当土壤全磷达到0.80~0.95 g/kg以上时,植物有效磷随土壤磷素积累的增幅明显地增强;而当植物有效磷分别为42~62、165~265 mg/kg以上时,土壤水溶性磷水平发生了明显的2个递增过程。总体上,河谷平原土壤中植物有效磷和水溶性磷发生明显变化时土壤积累磷的临界值相对较低。由于易释放态磷占土壤磷的比例随磷积累的增加而增加,研究认为控制土壤磷素的过度积累可有效降低土壤磷素的流失。     

长期不同施肥土壤中磷淋溶“阈值”研究

对长期 (2 4年 )不同施肥土壤中磷淋溶趋势的研究结果表明 :土壤耕层 Ca Cl2 - P和 Water- P的含量远比 Olsen- P要小得多 ,可以淋溶的磷素含量普遍较低 ;长期施用厩肥和化肥加秸秆并休闲的土壤更易发生磷素淋溶 ;Ca Cl2 - P和 Water- P之间以及 Water- P和 Olsen- P之间的相关系数均达到极显著水平 ;土壤耕层中 Olsen- P含量达 2 3mg/ kg,是该土壤发生磷素淋溶的“阈值”。     

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、CaCl_2-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CaCl_2-P含量增加1mg 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。     

铁还原菌对红壤菜地土壤磷形态转化的影响

采用室内模拟试验,通过外源输入铁还原菌,研究铁还原菌对红壤菜地磷素形态转化的影响。试验结果表明:活性磷(resin-P、Na HCO3-Pi和Na HCO3-Po)占总磷的10%~19%,中稳定态磷(Na OH-Pi和Na OH-Po)约占总磷的35%,稳定态磷(D.HCl-Pi、C.HCl-Pi、C.HCl-Po和residual-P)占总磷的46%~55%;输入铁还原菌活化了磷素,使活性较高的resin-P、Na HCO3-Pi和Na OH-Pi含量上升,活性较低的D.HCl-Pi、C.HCl-Pi以及Na OH-Po含量降低,但对Na HCO3-Po和residual-P的影响不大;与此同时,添加铁还原菌提高了土壤pH值与有效磷(Bray-P)含量。相关性分析结果表明:pH与有机质、有效磷、resin-P、Na HCO3-Pi之间均呈现负相关关系;有机质与有效磷、resin-P和Na HCO3-Pi之间、有效磷与土壤活性磷之间均达到显著正相关水平。总的来说,铁还原菌的输入可以改变红壤菜地土壤中磷的形态,提高土壤活性磷的含量,对土壤磷素起到活化作用。     

红壤磷吸附解吸特性及环境效应研究

对两种不同耕作年限红壤的磷吸附解吸特性及环境效应进行了研究,结果表明:两种不同耕作年限的红壤对磷的吸附量均随磷液浓度的增加而增加,且新开垦地土壤对磷的吸附速度高于多年耕作地土壤;土壤磷的解吸受土壤吸附磷量的制约,在土壤磷液浓度相等的条件下,土壤磷的吸附量越大则磷解吸量相应增加,而土壤磷最大吸附量越高,则磷的解吸量反而越少.Langmuir方程可以很好地拟合磷吸附过程.多年耕作地土壤磷吸附饱和度比环境敏感临界指标(25%)小1.5个百分点,表明经长期耕作的农田土壤磷已经接近流失的临界值,施磷肥要量出而入;而新开垦的耕地磷吸附饱和度仅为9.6%,为了达到高产目的仍需要多施磷肥.     

设施土壤磷素固持材料的选择与应用研究进展

我国设施土壤磷素高量积累继而流失是造成相邻水体富营养化的一个重要原因。施用磷素固持材料是有效减少土壤磷流失的措施之一,本文对比分析了室内条件下几类磷素固持材料（黏土矿物类、铁铝类、钙镁类和其他类）对磷酸盐的吸附量和吸附机制,总结了设施土壤中添加磷素固持材料对土壤有效磷含量、磷形态和磷素淋洗量的影响。基于材料的易获取性、安全性、价格以及被固持磷素的再利用性,提出了不同土壤中适宜施用的磷素固持材料。结果表明,添加磷素固持材料能通过物理、化学等作用吸附土壤磷,降低磷移动性。一般而言,铁铝类、钙镁类材料的磷素吸附量和吸附键能高于黏土矿物类,而改性生物炭材料的磷吸附量和强度常取决于改性物质。施入土壤后,铁铝类、钙镁类材料能快速降低土壤磷活性,进而减少磷的移动和流失,然而过量施用铁铝类材料可能影响作物正常生长及其对磷的吸收,适宜钙镁比的材料不仅能固持土壤磷,而且不影响作物对磷素的吸收利用。因此,在磷含量极高的设施石灰性土壤上,推荐适量施用铁铝类材料;在酸性土壤上,建议施用适宜钙镁比的材料,固持土壤磷并保持磷的有效性;黏土类材料则在磷含量适中的土壤上较为适用。此外,利用废弃物作为磷素固持材料,可在减少土壤磷流失的同时实现废弃物资源化利用,具有较好的应用前景。     

减量施磷对温室菜地土壤磷素积累、迁移与利用的影响

【目的】针对过量施磷问题,定位研究日光温室蔬菜生产磷肥减施潜力,明确适宜施磷范围。【方法】以北方温室蔬菜主栽种类黄瓜和番茄为研究对象,采用冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄种植模式,在基础土壤有效磷(Olsen-P)40.2 mg·kg~(-1)下,设计不施磷肥(P0)、减量施磷(P1)和农民常规施磷量(P2)3个磷肥用量水平。P0、P1、P2处理对应黄瓜单季施磷肥(P_2O_5)0、300、675 kg·hm~(-2),番茄单季施磷肥(P_2O_5)0、225、675 kg·hm~(-2)。3年6季定位研究蔬菜生产磷素盈亏、土壤有效磷供应与迁移,分析产量变化,推荐合理施磷范围。【结果】(1)农民常规施磷量年盈余磷480.0 kg P·hm~(-2)·a~(-1),每盈余磷100 kg P·hm~(-2)主根区0—20 cm土层Olsen-P增加2.7mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量70.2 mg·kg~(-1),2010年番茄季0—20 cm土层磷素饱和度(DPSM3)为80%,磷素土壤深层迁移明显。(2)减量施磷较农民常规磷量下降61.1%,3年磷素盈余量下降71.0%—77.3%,0—20 cm土层Olsen-P含量下降18.6%—43.5%,3年均值为49.3 mg·kg~(-1),接近瓜果类蔬菜Olsen-P农学阈值,关键生育期磷素吸收量无显著变化,产量保持在中高水平不降低;经过3年种植,0—20 cm土层DPSM3下降21个百分点,20—60 cm土层Olsen-P平均含量下降9.3%—30.1%,减施磷肥有效缓解了土壤磷素深层迁移。(3)不施磷肥导致土壤磷素亏缺,蔬菜从土壤中每攫取磷100 kg P·hm~(-2),P0处理0—20 cm土层Olsen-P含量下降3.4 mg·kg~(-1),3年0—20 cm土层Olsen-P平均含量30.5 mg·kg~(-1),虽产量没有显著降低,但是2008年番茄高产下(140 t·hm~(-2))磷素吸收量较P1、P2处理下降19.8%—30.0%,产量呈降低趋势。(4)依据上述推荐:土壤有效磷含量≥40 mg·kg~(-1)的温室,冬春茬黄瓜产量水平170 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过300 kg·hm~(-2),秋冬茬番茄产量水平100 t·hm~(-2)下施用P_2O_5不宜超过225 kg·hm~(-2)。【结论】华北平原温室蔬菜生产减施磷肥潜力较大。对于种植一段时间(≥3年)的温室,较农民常规减施磷60%,可以显著改善磷素盈余状况,缓解土壤有效磷积累,降低土壤磷素深层迁移量,保证黄瓜番茄持续中高产水平生产。     

菜园土各形态磷库的变化及空间分布

为找出菜园0～80cm土层各形态磷素的积累、分布规律,研究了菜园土各形态磷素的积累状况及在0～80cm土层的空间分布。结果表明,0～20cm菜园土的全磷和总无机磷、Olsen-P、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P分别比相邻粮田平均增加了1 2、8 4、4 9、2 5、1 6、1 0、0 3、0 1倍,20～80cm菜园土全磷、Olsen-P、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P均有不同程度的积累,0～20cm、20～40cm全磷积累量分别占0～80cm积累总量的60 2%,20 8%。各形态无机磷的积累为Ca2-P,Ca8-P>Al-P>Fe-P>O-P和Ca10-P。各形态磷在0～80cm土层的分布为:20～40cm,40～60cm,60～80cm菜地全磷分别相当于0～20cm全磷量的46 1%、33 2%和25 9%,Olsen-P分别相当于38 5%、17 3%、8 8%,Ca2-P和Ca8-P分别相当于30 5%～33 6%,16 0%～17 0%和6 7%～22 3%;Al-P和Fe-P分别相当于41 5%～67 0%,26 8%～45 7%和17 4%～39 9%;O-P和Ca10-P分别相当于83 4%～92 9%,77 0%～83 7%和71 2%～81 9%。母质土壤的磷素组成和磷肥用量影响土壤各形态磷的积累量。