不同施肥条件下红壤旱地磷素形态及有效性分析

磷素是红壤地区农业生产的最重要的限制因素，因此红壤磷素形态与转化问题的研究，对红壤地区农业生产具有重要意义。用Hedley方法对不同施肥条件下红壤旱地土壤磷素形态进行了研究，结果表明：施磷肥能明显增加红壤各形态无机磷含量和大多数形态有机磷含量；红壤中，对植物最有效的树脂磷和碳酸氢钠磷含量很少，铁铝结合态磷和残留磷含量很多；对有效磷（Bray磷）贡献最大的磷素形态是碳酸氢钠无机磷、铁铝结合态无机磷和存在于土壤团聚体内表面的有机磷。这对于了解不同施肥条件对红壤旱地磷素有效性的影响、探索磷素消长规律、指导红壤旱地磷素管理等都有一定的理论和实践意义。     

不同施肥条件下旱地红壤磷素固定及影响因素的研究

以Langmuir曲线测出的Xm值（最大吸磷量）为指标，对不同施肥条件下红壤旱地土壤的吸磷能力变化特征及影响磷素吸附的主要因素进行了研究。结果表明：施用磷肥能显著降低土壤的最大吸磷量，其中。施用厩肥的土壤Xm值最小。有机质是影响土壤吸磷能力的一个重要因素，随着有机质含量的升高，土壤吸磷能力减小；活性铝也是影响磷素吸附的重要因素，随活性铝含量增加，磷素吸附能力增加；活性铁的影响不显著；pH对红壤旱地吸磷能力影响也不显著。通过因子分析得到，有机质含量对土壤吸附磷素的能力影响最大。在生产上，磷素最大吸附量Xm值可以作为初步判断土壤需施磷肥量大小的依据。这些可为红壤地及的褴毒施用研有档供理论依据和实践指导。     

长期施肥对红壤磷素持续供应能力的影响

以长期施肥(始于1988年)的旱地红壤为研究材料,通过对历史数据的统计与分析,讨论了红壤全磷累积量与有效供磷量之间的相互关系,同时,通过有效磷的连续提取实验研究了红壤的持续供磷能力。研究结果表明:在长期施肥的过程中约有76.9%～86.8%的磷素积累在旱地红壤中,有效磷水平是红壤磷素肥力高低的直观表现,随着土壤全磷累积量的增大而增加;土壤磷素的纯盈余量又决定着全磷与有效磷的供应水平。由连续提取实验结果可以初步推测,如果现在减少或停止施用磷肥,红壤现有的供磷水平至少可以满足3～4季作物的磷素需求。因此,应在兼顾土壤磷素的农业效应和环境安全的前提下,建立新的施肥制度,使磷素资源的利用更加合理化。     

对于土壤有效性磷概念的演变

在过去三十年的土壤学教材中,对于酸性土壤(特别是红壤)的磷素固定作用异常强调,以为可溶性磷一经施入在强酸性土壤以后,大部分以铝铁磷酸盐沉澱,不能被植物所吸收。同时许多测定土壤有效性磷的方法,在应用于施有大量过磷酸钙的红壤标本上,也得不出有正面的结果。     

长期施肥对旱地红壤磷素饱和度的影响

磷素饱和度(Degree of phosphorus saturation, DPS)能够有效评估土壤磷素的流失潜能及地表水磷富营养化问题,可用于评价土壤磷素环境风险。DPS值通常由酸性草酸铵提取态磷(Pox)与提取态铁铝(Feox, Alox)的摩尔质量比除以校正常数(Corrected constant,α)计算得到,而α是通过建立土壤饱和吸磷量与影响土壤磷吸附的土壤特征值间的相关关系而计算得到的数值;α的取值大小(常取0.5)会直接影响到DPS的准确估算。因此,本文以中国科学院红壤生态实验站(28°04′～28°37′N,116°41′～117°09′E)为依托,以长期施肥(1988～2014年)的旱地红壤为研究材料,通过两种计算方法得到了土壤的DPS值,分析了校正常数α=0.5在长期施肥的旱地红壤DPS计算中的适用性,并确定了长期施肥旱地红壤DPS计算中α的适用性阈值。研究结果表明:校正常数α=0.5虽适用于长期施肥旱地红壤DPS的估算,但易导致旱地红壤DPS的过高估算;对比计算发现,长期施肥旱地红壤DPS计算时,校正常数α的最适取值范围为0.71～0.81。但是,不同环境背景下旱地红壤DPS计算公式中校正常数α的适应性阈值仍需进一步校正与验证,从而提高红壤区土壤磷素环境风险评估的准确性。     

坡耕地红壤生物有效性磷组分的剖面变化特征

【目的】分析不同利用方式红壤中生物有效性磷组分的剖面垂直变化特征与差异,以探明土壤磷素的根际过程。【方法】以江西鹰潭孙家典型红壤小流域观测站为依托,以位于小流域坡上、坡中及坡下花生旱地与稻田红壤为研究对象,基于土壤磷素的生物有效性分级方法,分析了坡耕地红壤发生层中可溶性磷(CaCl₂-P)、易被有机酸活化释放的磷(Citrate-P)、易被磷酸酶矿化的有机磷(Enzyme-P)、矿物结合态磷(HCl-P)及全磷、有效磷的含量变化;探讨了土壤全氮、有机质、铁铝氧化物等指标与各组分磷的相关关系。【结果】坡耕地红壤耕作层土壤全磷、有效磷均显著高于底层土壤,稻田红壤耕作层全磷和有效磷均随坡位降低而显著降低,而花生旱地的有效磷则呈相反变化、且坡中土壤全磷显著高于坡上与坡下。各生物有效磷组分含量大小依次为：HCl-P> Citrate-P> CaCl₂-P> Enzyme-P,且均随剖面深度增加而降低,但受坡位影响无明显规律性。稻田红壤剖面土壤全磷平均含量高于花生旱地,但有效磷则相反;稻田红壤耕作层中仅Enzyme-P含量显著高于花生旱...     

红壤结构的稳定性及其在土壤分类上的意义

良好发育的红壤,常有一种特殊的稳固结构,它与氧化铁、铝的胶结有关.这种结构经泡水后基本稳定;还原处理或络合处理能致使较多的破坏;还原与络合联合处理能达到最大程度的破坏.从试验中还说明红壤结构的破坏率都与铁、铝溶出量成正相关.铁、铝积聚是红壤化作用的基本特征,与铁、铝直接有关的结构状况,从理论上说,应可作为分类上的参考指标.又因结构状况还受到矿物类型、粘粒含量、酸度等因素的影响,所以还具综合性的意义.同时按田间观察,它在生产上的意义也较大.工作中看到红壤的结构状况,至少可对红壤的发育度、熟化度以及母质因素的影响等做出有规律的反映,这也表明了它在分类上的现实意义.     

长期不同施肥对旱地红壤性质和作物生长的影响

通过对红壤旱地连续13年定位监测研究,发现在红壤旱地长期坚持有机肥料与无机肥料配合施用,土壤有机质含量逐步提高,土壤有机质从开始的11.5g/kg上升到24.3g/kg,增加的有机质以易氧化的有机质为主,稳定性高的有机质较少。红壤长期施用化学磷,明显提高土壤有效磷含量,土壤供磷性能大为改善,施用有机肥料能减少土壤对磷的固定,提高磷肥的有效性和利用率。红壤长期施用单一化学肥料,土壤明显酸化,土壤交换性氢铝显著增加,作物生长变差,产量降低。施用有机肥料,明显降低土壤交换性氢铝含量,增加土壤养分,保持作物的稳产和高产。     

我国南方红壤磷素研究概况

如何提高磷肥当季利用率、减少因磷肥损失带来的环境污染是长期以来全球共同关注的课题。针对我国南方红壤磷肥利用率低、磷素固化严重的现状,系统地阐述了我国对南方红壤磷素各方面研究的概况,包括磷素形态与转化、固磷机制、影响因素,以及增强磷素有效性的途径和方法,为解决南方红壤磷素固定问题提供理论依据。     

长期施肥对旱地红壤微团聚体磷素有效性的影响

【目的】土壤微团聚体是磷素储存与周转的重要载体,明确长期施肥下旱地红壤微团聚体中赋存磷素的形态及其生物有效性,为磷肥的高效合理施用提供理论依据。【方法】以位于鹰潭农田生态系统国家野外科学观测研究站院内的长期肥料定位试验(1988～2014)为依托,分别以有机无机配施区的1/2 NPK(CK)、低量NPK+稻秆(RS)与低量NPK+猪厩肥(PM)处理及无机肥区的NK与NPK处理的旱地红壤为研究材料,采用水分散-吸管法逐级提取了土壤中0.25～0.05 mm、0.05～0.01 mm、0.01～0.005 mm与<0.005 mm粒级微团聚体,对比分析了各粒级微团聚体中全磷、有效磷及磷活化系数的变化差异。基于土壤磷素分级结果,分析了旱地红壤中大小粒级微团聚体中极有效磷、中等有效磷及非有效磷对长期施肥的响应。借助于结构方程模型探讨了微团聚体中各形态磷、磷活化系数、颗粒组成、有机质、铁铝氧化物等因子与有效磷的互应关系。【结果】长期配施猪粪可以显著增加旱地红壤各粒级微团聚体中全磷、有效磷、磷活化系数及极有效磷、中等有效磷及非有效磷的含量,且<0.005 mm粒级微团聚体中的各组分磷增...     

长期施肥下黄壤旱地磷对水环境的影响及其风险评价

通过对贵州中部黄壤旱坡地进行采样以及采用无界径流小区法收集地表径流样品 ,探讨长期施肥下旱地磷素水平与地表径流磷浓度的变化及其对水环境的影响。结果表明 :长期施肥下黄壤旱地的磷素水平不断提高 ,CaCl2 浸提磷 (溶解态活性磷 )和NaOH浸提磷 (藻类可利用的土壤总磷 )与土壤全磷或有效磷之间存在显著的相关性 ,土壤富磷化的同时 ,旱地磷对水环境影响的潜能明显提高。黄壤旱坡地中CaCl2 浸提磷、Olsen P、NaOH浸提磷、土壤磷吸持指数、土壤磷饱和度与地表径流中颗粒态磷、生物有效性磷和溶解态活性磷之间的相关性均达显著水平 ,以这些参数作为评价指标 ,初步将黄壤旱地磷对水环境的潜在影响程度分为 3个等级     

紫色土磷素流失的环境风险评估-土壤磷的“临界值”

采用室内培养的方法,研究了3种类型的紫色土旱地和淹水土壤磷素流失的环境阈值。结果表明:无论是淹水土壤或旱地生境,3种紫色土Olsen-P与CaCl2-P之间都存在一个"临界值",酸性、中性和钙质紫色土磷素淋失临界点的Olsen-P含量分别为67.2、85.8和113.8 mg kg-1。淹水土壤磷素环境敏感值在酸性、中性和钙质紫色土上,Olsen-P含量分别为49.2、77.9和92.1 mg kg-1。3种紫色土在淹水还原条件下土壤磷环境敏感临界值比旱地低,淹水还原条件提高了紫色土磷向水体释放的风险。淹水土壤Olsen-P含量与田表水TP、DP浓度之间存在"临界值",酸性、中性和钙质土临界值处土壤Olsen-P含量分别为(65±1.41)mg kg-1(、96.7±2.7)mg kg-1和(105.5±1.1)mg kg-1。土壤0.01 mol L-1 CaCl2-P与田表水TP、DP之间呈极显著的线性关系。可以利用这些指标对紫色土区域土壤磷环境风险进行评价,并确定区域磷肥的最佳管理策略。     

潮土磷素累积流失风险及环境阈值

潮土是中国分布比较广、施肥强度大的典型耕作土壤,潮土中磷素累积与流失对区域水环境的污染风险不容忽视。该研究在潮土面积最大的河南省采集磷素水平不同的典型潮土作为供试土壤,采用人工模拟降雨及土柱模拟试验方法,通过测定土壤中Olsen-P和溶解态活性磷CaCl2-P含量以及径流或淋滤液中各形态磷浓度,研究了潮土中磷素随地表径流和下渗流失特征,并通过分段线性模型对潮土的磷素环境阈值进行拟合。结果表明：1）不同形态磷在潮土土壤剖面中均有一定程度的累积,土壤Olsen-P和CaCl2-P含量表现为高磷最大,中磷次之,低磷最小,而磷吸持指数值表现为低磷最大,中磷次之,高磷最小。从磷素的剖面分布来看,低磷和中磷水平潮土Olsen-P和CaCl2-P含量随着土壤深度的增加而降低,而高磷水平的潮土Olsen-P和CaCl2-P含量在20～40 cm土层含量最高。2）不同磷水平潮土径流中总磷（TP）、可溶性总磷（TDP）和颗粒磷（PP）浓度和流失量大小表现为高磷最高,中磷和低磷水平土壤次之,潮土径流流失以PP为主。3）低磷和中磷水平潮土淋滤液中的各形态磷浓度和流失量随着土层深度的增加而降低,而在高磷水平的潮土淋滤液中,20～40 cm土层淋滤液中磷浓度和流失量要显著高于其他土层,在整个土壤剖面磷素浓度随着土层深度的增加呈现先上升后下降的趋势,潮土淋滤流失以TDP为主,其中,高磷和低磷水平潮土以可溶性有机磷占主导,而中磷水平潮土以钼酸盐反应磷（MRP）占主导。4）通过分段回归模型将不同含磷水平潮土的水溶性磷与土壤中Olsen-P含量进行拟合,得出潮土土壤磷素环境阈值为24.65 mg/kg,研究还表明径流和渗漏液中TP浓度与土壤CaCl2-P含量呈显著正相关,因此可通过测定CaCl2-P来预测并判断土壤磷素流失风险。     

江西省土壤可溶态稀土元素含量和分布规律的研究

对江西 1 1种母质发育的有代表性的水稻土、旱作地、自然土壤 ,61个剖面 ,4 1 2个土样的可溶态稀土元素分析测定 ,统计结果表明 :江西土壤稀土元素的强度因素处于较高水平 ,平均值为 1 9 0mg/kg ,有 4 2 80 %的样点处于丰富级 ;有由南向北 ,由东向西逐渐降低的趋势 .其含量最高的地区是赣南由花岗岩、泥质岩、第四纪红粘土、酸性紫色土、碳质岩类风化物等母质发育的土壤 ,较低的为赣西北由石英岩 ,第三纪红砂岩、石灰岩、下蜀系黄土等母质发育的土壤 ;在土壤剖面分布中 ,旱作地表层低于底层 ,水稻土表层有生物富集作用高于底层 ;影响土壤中可溶态稀土元素含量的主要因子有 :成土母质 ,气候条件 (温度 ,降水量 ) ,土壤 pH ,土壤质地和耕作类型     

灌溉方式对保护地土壤磷素淋失风险的影响

自连续12年以相同试验方案、不同灌溉方式进行灌溉试验的保护地采集土壤样品,对不同灌溉处理土壤磷素淋失风险进行评价,并对影响土壤磷素淋失临界值大小的因素进行了探讨。灌溉处理设滴灌、沟灌和渗灌三种灌溉方式,采样深度为0~80 cm。结果表明,0~20 cm沟灌、渗灌和滴灌处理土壤的磷素淋失临界值Olsen-P含量分别为59.44 mg kg-1、65.39 mg kg-1和68.57 mg kg-1;而20~40 cm层次的土壤淋失值分别为60.61 mg kg-1,66.8 mg kg-1和70.58 mg kg-1;40~80cm土层则无临界值存在。影响土壤磷素淋失临界值Olsen-P含量的主要因素有土壤pH和有机质、活性Fe、活性Al、有效磷含量;土壤pH值越大、有机质、活性铁、活性铝和Olsen-P含量越高,磷素淋失临界值越大。对三种灌溉处理表层土壤磷素淋失风险进行综合评价,其风险大小顺序为沟灌、渗灌和滴灌,这提示人们在保护地生产中要充分注意土壤磷素有效性,通过选择合理的灌溉方式、改善施肥技术以加强保护地土壤水肥管理,保证作物生产高效、优质和降低环境风险。     

长期不施肥条件下几种典型土壤全磷和Olsen-P的变化

研究了11个不同气候条件、不同耕作制度、典型土壤类型长期定位试验不施肥处理土壤全磷和Olsen-P变化及其影响因素。结果表明,在长期不施肥条件下耕作,土壤Olsen-P含量下降比全磷的明显;在试验进行5年左右,土壤全磷含量都有所降低,以后各点表现不尽相同,新疆灰漠土、长沙水稻土和郑州潮土全磷含量随时间延长呈显著直线下降,其它试验点全磷的变化不明显;作物携出磷与土壤全磷下降之间,无论绝对含量或相对含量都不成比例。土壤Olsen磷下降率比全磷高几倍。Olsen-P下降趋势与起始土壤Olsen磷含量有关:起始土壤Olsen-P磷大于20 mg/kg时,25年内一直呈现明显下降趋势,降低40.5 mg/kg,特别是前5年下降更快,降低30 mg/kg;起始土壤Olsen-P为10～20 mg/kg时,下降趋势比前者缓慢,15年内一直呈明显下降趋势,下降19 mg/kg, 前5年下降15 mg/kg,15年后几乎不变;起始土壤Olsen-P小于10 mg/kg时,25年内无明显变化。Olsen-P下降量与起始Olsen-P占全磷的比例成显著直线关系。     

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81～178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl_2-P)含量的范围为0.29～8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34～369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95～47.05,均值大小表现为牧草地玉米地菜地休闲地大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245～2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023～0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223～1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚菜地旱地玉米牧草地休闲地,而TDP流失量却表现为大棚菜地牧草地休闲地旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%～90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl_2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl_2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的"突变点",确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。     

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。     

太湖水网地区不同种植类型农田磷素渗漏流失研究

采用田间原位小型土壤渗漏计法研究了太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中的速效磷累积量与渗漏水中磷素含量之间的关系。结果表明:研究区菜地、果园高的年均磷肥施用量分别为946.8 kg/hm2和832.6 kg/hm2,显著高于水田的年均磷肥施用量（83.6 kg/hm2）,约为水田的10～12倍。施入农田中的磷肥主要累积在土壤表层,0—5 cm土层中的Olsen-P含量最高,菜地、果园和水田的平均含量分别高达161.75 mg/kg、143.88 mg/kg和23.77 mg/kg,菜地和果园显著高于水田,约为水田的6～8倍。随着土层深度的增加,土壤中Olsen-P的含量显著降低。农田浅层渗漏水中的可溶态磷在总磷中所占的比例远高于颗粒态磷所占的比例。本研究结果显示,农田浅层渗漏水中溶解性正磷酸盐（DRP）含量与土壤中速效磷（Olsen-P）含量之间具有极显著的指数相关关系,表明伴随着农田施肥量的增加和土壤中速效磷含量的增加,浅层渗漏水中的溶解性正磷酸盐含量会显著增加,大大提高了农田磷素的渗漏淋失风险,造成对农业面源污染的巨大潜在压力。     

Changes of Soil Phosphorus Fractionation According to pH in Red Soils of China: An Incubation Experiment

Phosphorus (P) deficiency is one of the main problems limiting crop growth in red soils of southern China. The primary objective of this study was to examine P availability as a function of soil acidity. Soils were sampled from a long-term fertilization experiment and are referred as low-P (No P fertilization) and high-P (120 kg P₂O₅ ha^–1). Both low-P and high-P treatments were incubated adjusting soil pH to seven levels from 3.0 to 6.5 for 10, 20, 30 and 45 days. The pH, DIP, and Olsen-P were determined after each incubation period, and inorganic P fractions were measured at the end of incubation. For both low-P and high-P treatments, DIP decreased with rising pH value and increased with decreasing soil pH. Olsen-P, Ca-P (Ca₂-P, Ca₈-P, and Ca₁₀-P) and Al-P increased significantly with soil pH in low-P treatment. In high-P, Olsen-P increased with pH between 3.4 and 5.0 and was stable at higher pH. Moreover, Ca-P and Al-P increased significantly but Fe-P decreased with soil pH increase. The redundancy analysis showed that Ca-P, Al-P, and pH had positive effects on Olsen-P, but Occluded-P showed a negative correlation with Olsen-P in both soils. Our results confirmed that soil P availability was influenced by pH and that the changes in DIP and Olsen-P were linked to changes of inorganic fractions from occluded to Ca- and Al-bound forms. Managing soil acidity is a key issue regarding the availability of P in red soils of China and our results suggest that at least a pH of 5.0 should be targeted.