模拟水田的土壤磷素溶解特征及其流失机制

磷素在农业生产中是不可缺少的。包括土壤成土矿物、氧化物等在内的土壤固磷介质对磷有明显的固定作用。但越来越多的研究发现：土壤磷素以地表径流、明渠或暗渠等排水途径流失进入环境，引发水体富营养化［1，2］。从地表径流［3～5］和地下暗管［2，6］排水发现土壤磷素的流失主要归因于低能量吸附点位占优势的富磷土壤。土壤磷素流失又受到多种因子的影响，当旱作土壤改为淹灌土壤时，土壤磷素的有效性显著提高［7］；干-湿交替的土壤磷素有效性及溶解特性又受到土壤水分状况和干湿交替时间的限制［8，9］；在厌氧条件下的湿地环境能降低土壤对磷的固定能力，提高磷素的溶解活性［10］。因此，对于这种受水分影响的情形不能简单地判断土壤磷素的流失潜能。由于土壤磷素的溶解特性与土壤当时的氧化还原状况直接相关［8］，水稻田的磷素溶解及淋溶特征规律可能与上述旱地的情况有所不同，也可能与水旱轮作或干-湿交替下的土壤不同。鉴于此，我们采取了三种典型浙北水稻土进行室内模拟水田环境，探讨磷素的溶解及其流失规律。     

洋河流域缓坡地土壤磷素径流输出特征

坡面径流和侵蚀泥沙是磷素进入洋河水库的主要非点污染源。根据洋河流域多年的降雨特点，通过对天然降雨资料分析和人工模拟降雨，对该流域缓坡地表径流中磷素输出进行了初步的研究，结果表明；洋河流域缓坡地土壤磷素流失以颗粒态磷为主，不同土地利用方式下洋河流域缓坡地地表径流中不同形态磷含量的大小顺序为：小麦-玉米连作地〉高产玉米地〉低产玉米地〉次生灌木林地；随着降雨强度的增加．径流中颗粒态磷的含最逐渐增加，但Ortho-P的含量却下降；不同植被覆盖度下坡面地表径流中颗粒态磷和TP的含量．随着植被覆盖虚增大而减少，但径流中Ortho-P的含量则随着覆盖度的增加而增加。     

黄壤旱坡地梯化对土壤磷素流失的影响

在贵州中部黄壤旱坡地上 ,通过无界径流小区法以及野外坡面径流小区试验 ,对梯化和未梯化的黄壤旱坡地地表径流中磷酸根态磷、颗粒态磷以及生物有效磷的浓度变化 ,以及旱地梯化种植与传统顺坡种植下土壤磷流失量的差异进行了研究。结果表明 ,梯化与未梯化黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷和生物有效磷含量出现显著性的差异 ,旱坡地梯化后地表径流中颗粒态磷的含量减少 17.0 9%～ 5 7.94 % ,生物有效磷含量减少 16.0 1%～3 6.83 %。黄壤旱地土埂梯化种植能明显减少地表径流中颗粒态磷的流失量 ,其年均颗粒态磷的流失量比传统顺坡种植减少 71.64% ,但旱地梯化种植未能明显减少水溶态磷的流失量。土壤磷素水平的提高能明显增加旱坡地磷素的流失潜能 ,黄壤旱地梯化种植结合平衡施肥是减少土壤磷素流失以及保护水体质量的有效途径。     

河套灌区不同耕作方式下土壤磷素的流失评价

为了评价灌区农田非点源磷素的流失风险,对内蒙古河套灌区典型作物地块中不同土层深度的土壤对磷素的吸附能力进行了测定,借助SPSS软件对试验结果进行统计分析,评价土壤磷素向水体的流失潜能以及可能的影响因素。结果表明：研究区不同地块的各层土壤均可以用Langmiur和Freundich方程来表征土壤对磷素的吸附特征,且Langmiur方程的拟合性要好于Freundich方程;小麦地块的各层吸附能力都较强,套种地块的吸附能力在试验中表现较差;表层土壤在不同地块的吸附能力差别不大,这可能与当地的复种习惯有关;表层土壤相对于深层土壤的流失潜能较高,即土壤中的磷素随农田退水的流失风险相对较大,但套种地块中磷素随渗漏淋失的潜能比对地表径流流失的潜能大;除Qm和EPC0之外,PSI值可以直接作为评价磷流失潜能的有效指标;磷素在农田地块的流失是河套灌区不可忽视的农业管理问题。该文为河套灌区科学合理施肥和非点源污染的防治提供了科学依据。     

基于数字土壤系统的县域土壤磷素流失风险简化评估

县域是中国基本的行政管理单元,探讨县域尺度下土壤磷素流失风险评估的简化方法,旨在为县域磷风险评估和生产实践提供指导。该文在充分考虑县域尺度的特点,简化磷指数评估方法指标和评估过程,并以北京市顺义区为例,基于数字土壤系统,采用地理信息系统和计量土壤学技术,采用简化后的磷指数法对顺义区磷素流失风险进行评估。结果显示,顺义区土壤磷素流失的风险程度呈现东部高,西部低和沿着河流呈条带状分布的特征,这种分布特征在一定程度上说明了导致顺义区土壤磷流失的主要原因是农业投入,顺义区土壤磷素流失风险程度以低为主,但中等风险的面积占总面积的30.05%,今后应加强研究区磷素管理,防止土壤磷流失。基于数字土壤系统的简化磷指数法能够很好地反映待评估区域磷素风险程度,为县域磷素风险评估提供了参考价值。     

坡地退耕还林（草）对土壤磷素流失的影响

退耕还林（草）能有效的减少坡地土壤磷素的流失,尤其水溶态磷的流失,表现为：在相同的降雨量下,地表径流中颗粒态磷的含量分别减少62.95%和43.79%,磷酸根态磷含量分别减少45.59%和23.53%;通过径流小区试验,表明退耕还林（草）后径流中水溶性磷的流失量分别减少44.81%和60.24%,径流泥沙颗粒态磷的流失量分别减少27.82%和41.94%。     

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     

岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失过程与影响因素——以中梁山龙凤槽谷试验场为例

为揭示自然降雨条件下岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失规律,分析坡面径流和侵蚀泥沙中各形态磷素的迁移流失过程,并着重探讨降雨条件、土地利用方式因素对磷素流失的影响。在重庆市中梁山龙凤槽谷区设置耕地、林地和果园地3个标准径流小区（20 m×5 m）,对坡面径流及泥沙中的磷素流失开展为期1年的监测。结果表明：（1）坡面土壤磷素流失强烈依赖于坡面产流产沙过程,槽谷区土壤磷素流失以径流流失为主,泥沙流失为辅;（2）总体来看,不同土地利用方式总磷（TP）流失总负荷表现为耕地 > 果园地 > 林地,耕地TP流失总负荷为0.17 kg/hm²,约是果园地的1.76倍和林地的4.68倍;（3）径流中磷素浓度变化受降雨强度控制,雨季初期径流中磷素流失形态以水溶性总磷（TDP）为主,其余降雨事件则以颗粒态磷（PP）为主,ρ（PP）/ρ（TP）的比例为63.92%~96.97%;（4）泥沙中磷素浓度变化受降雨强度影响较小,泥沙磷素存在富集现象,且全磷富集比（ER_STP）与雨强无明显相关关系。     

洋河流域缓坡地土壤磷素径流输出特征

坡面径流和侵蚀泥沙是磷素进入洋河水库的主要非点污染源。根据洋河流域多年的降雨特点,通过对天然降雨资料分析和人工模拟降雨,对该流域缓坡地表径流中磷素输出进行了初步的研究,结果表明:洋河流域缓坡地土壤磷素流失以颗粒态磷为主,不同土地利用方式下洋河流域缓坡地地表径流中磷含量的大小顺序为:小麦-玉米连作地>高产玉米地>低产玉米地>次生灌木林地;随着降雨强度的增加径流中颗粒态磷的含量逐渐增加,但O rtho-P的含量却下降;不同植被覆盖度下坡面地表径流中颗粒态磷和TP的含量随着植被覆盖度增大而减少,但径流中O rtho-P的含量则随着覆盖度的增加而增加。     

不同施肥处理稻田系统磷素输移特征研究

磷是水体富营养化限制性元素,近年来由于磷肥的过量施用,农田迁移的磷素已成为水体磷素的主要来源。本研究通过野外测坑定位试验,研究有机肥处理(OT)、混施肥处理(MT)和化肥处理(CT)3种施肥处理下,稻田中磷素的迁移流失特征及这3种处理对水稻产量和磷素利用率的影响,以探求稻田系统的最佳施磷方式。结果表明,CT、MT和OT 3种施肥方式的磷径流流失负荷分别为0.56 kg(P)·hm-2、1.13 kg(P)·hm-2和4.20 kg(P)·hm-2,渗漏流失负荷分别为0.42 kg(P)·hm-2、0.44 kg(P)·hm-2和0.45 kg(P)·hm-2;磷的径流流失占流失总量的56.86%~90.38%,是水稻田磷素流失的主要途径。磷的径流流失主要受施肥和降雨的影响,50%左右磷的流失发生在第1次径流过程;磷素渗漏流失特征不受施磷处理的影响,80%以上的流失发生在施肥后的前30 d。在磷素流失形态上,坑面水、渗漏水和径流水中磷素的主要形态均为可溶性磷;在土壤方面,MT处理和OT处理能保证土壤磷营养,CT处理的土壤有效磷和有机质含量则显著下降。3种施肥处理的水稻产量显著高于空白对照,且MT最高,为6 728.84 kg·hm-2;磷肥利用率CT和MT处理显著高于OT,CT和MT间差异不显著。综合比较,混施肥处理在磷素流失、土壤养分利用和水稻产量等方面更符合我国生态农业发展的要求。     

广东省土壤磷素流失和控制对策

土壤磷素的农业非点源污染是导致水体污染的最主要的原因之一。通过分析广东省的土壤磷素状况，发现由于近20a来的高强度施肥造成了磷在土壤中大量积累，使土壤磷素的流失风险和数量都大大增加，给水环境造成了严重的威胁。为了应对土壤磷素流失给环境带来的影响，根据广东省自身的情况，提出了相应的控制措施和治理对策。     

有关美国爱俄华州耕地磷素流失指标的研究

土壤磷素的过量流失会危害地表水资源。为了评价农田中磷素释放危险的高潜在性,美国学者提出了耕地磷素流失评价指标。反映了以谷类作物为主的种植体系下,考虑了在侵蚀、径流和亚表层排水等3种主要迁移机制下诸来源因子的多个方面,并估计了进入水体生态系统且转化为对其有效的磷量。当侵蚀危险高时,测得颗粒磷的流失大于可溶性磷的流失,且长期过程明显地大于短期过程。这种磷的评价指标有助于交替选择磷素管理和土壤保护措施,以减少农田向地表水资源迁移的磷总量。     

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。     

坡面小区土壤-径流-泥沙中磷素流失特征分析

从土壤-径流-泥沙过程,探讨北京密云石匣小区中不同土地利用类型、植被覆盖度和耕作方式下土壤磷素流失的差异,以及影响土壤磷素流失的主要因子及其相互关系。结果表明:泥沙量变化与降雨量呈现出较好的正相关关系,降雨强度对无植被覆盖小区的土壤侵蚀影响更为显著;产流时间主要受土壤含水量的影响,并与土壤含水量呈正相关;在降雨条件基本相同的前提下,前期土壤含水率越高,污染物的流失量也越大。不同土地利用类型中,农地中颗粒态磷流失量大于果园,林地次之,荒草坡流失量最小,这与各小区前期土壤含磷量的变化趋势基本一致;无植被覆盖小区磷流失量均高于有植被覆盖小区;磷浓度和磷流失量都随坡度增大呈上升趋势,在坡度为15~°20°范围,存在磷流失的坡度临界值,超过坡度临界值,磷流失减小;泥沙中含磷量与泥沙中小于0.001mm的粘粒分布比例呈正相关,说明土壤中粘粒是磷素养分流失的载体,由泥沙携带流失的磷占绝对优势。     

丹江口水库农业径流小区土壤氮磷流失特征

通过对丹江口水库小流域雨季(2013年8月)观测的降雨—径流农业小区试验数据,分析不同种植作物下农田地表产流规律,研究土壤氮磷流失特征,为库区农业面源污染控制提供依据。结果表明,农业小区径流总磷(TP)含量在0.13~0.82mg/L之间,颗粒态磷(PP)占TP比例超过60%,径流中TSS与PP也呈现极显著相关(p0.01),表明磷素流失主要以颗粒态流失为主。径流总氮(TN)含量范围为0.7~4.7mg/L之间,TN流失量与硝态氮极显著相关(p0.01),径流中硝态氮占TN比例也超过了50%,表明硝态氮是地表径流无机氮流失的主要成分。25°玉米、15°荒地径流小区的氮流失率超过了1.5%、磷流失率超过了0.12%,高于其它类型的小区,可能与这2种小区高坡度、低植被覆盖度有关。土壤氮的流失风险要高于磷,是面源污染的主要控制目标。利用梯田种植作物,同时在坡地上形成相对较高的植被覆盖密度是减少这一地区土壤养分流失有效手段。     

土壤磷向地表径流迁移的提取系数研究

农田土壤磷随降雨径流进入地表水体是水环境富营养化的主要污染源。通过天然降雨径流小区,动态监测溶解态磷在降雨径流-土壤系统中的迁移,研究坡耕地表层土壤水浸提磷(WEP)和降雨径流溶解态磷(DTP)之间的关系。应用SPSS统计软件线性回归土壤WEP和径流DTP关系,拟合方程,y=0.281x-0.179(R=0.943)。方程斜率表示降雨径流溶解态总磷浓度对土壤不稳定磷浓度的提取系数。经最小二乘法线性回归检验,该模型拟合优度较高,整体性显著。土壤磷提取系数方程可实现磷素从农业营养元素向水环境污染因子内涵的转换,为农业非点源污染防治和水环境保护规划提供了一种估算农业非点源磷素污染潜在负荷的简单有效工具。     

论“稻田圈”在保护城乡生态环境中的功能Ⅰ.稻田土壤磷素径流迁移流失的特征

太湖流域最近5年的研究表明:单位面积上径流迁移的土壤磷素是桑园>>菜园≥大田麦季>大田稻季;稻麦轮作田每年向水体排放的磷量为P 0.84 kg hm-2,占当年磷肥用量的2.5%,而菜园地5个月内土壤磷素流失量就达P 0.6 kg hm-2,桑园在4个月内高达P 1.1 kg hm-2。径流迁移的土壤磷素形态主要是颗粒态磷(PP),占总流失磷的70%-80%,可溶性磷(DP)仅占20%-30%。在径流携出的可溶性磷总量中,可溶性无机磷(DIP)占30%-40%,可溶性有机磷(DOP)占60%-70%。径流产生的机制与土地利用方式有关:稻田产生的是“机会径流”,蔬菜地等旱地是“开放径流”,而桑园等则是“强化径流”,不同的产流机制决定径流的次数、流量和强度并导致不同的磷素迁移量。太湖流域水稻土磷素向水体排放的警戒值(Break point)为有效磷(P)25-30 mg kg-1,目前该地区水稻土平均的土壤有效磷水平为12-15 mg kg-1;因此常规条件下,未来5-10a内稻田不会形成严重的磷素面源污染威胁。故在城镇郊区、桑园和蔬菜基地周边建立“稻田圈”是防治磷索面源污染有效的生态措施。     

不同利用方式下黄壤旱坡地磷素状况及环境影响分析

通过对贵州黄壤进行采样以及采用无界径流小区法收集地表径流，探索不同利用方式下黄壤旱坡地磷素水平及其地表径流磷浓度的差异。结果表明，不同利用方式下黄壤旱坡地中全磷和有效磷（Olsen-P）含量的大小顺序为连作烟地＞烤烟－玉米轮作地＞连作玉米地＞林地；CaCl2浸提磷（土壤易解吸磷）和NaOH浸提磷（藻类可利用的土壤总磷）与土壤全磷和有效磷有显著的相关性；土壤富磷化的同时，其磷素的流失风险明显地提高，连作烟地地表径流总磷（TP）和磷酸根态磷（Ortho-P）浓度明显大于连作玉米地，而林地地表径流TP浓度明显小于旱地；黄壤旱坡地地表径流中TP和Ortho-P与土壤有效磷之间存在极显著的相关性（r为0.957、0.875）。因而连作烟地磷素的环境影响潜能明显高于其它旱地以及林地。     

模拟降雨条件下潮土磷素流失特征及影响因素研究

潮土是我国重要的耕作土壤,磷素的流失不仅影响土壤肥力和作物产量,而且会增加地表水环境的污染负荷.本研究采用人工模拟降雨试验方法,研究了不同降雨强度和坡度条件下,潮土径流中磷素的动态变化和径流中磷素流失特征,以期为控制潮土区径流面源污染提供理论依据.结果表明:(1)整个降雨过程中,径流中总磷(TP)和颗粒态磷(PP)变化...     

滇池流域原位模拟降雨条件下不同土壤质地磷素流失差异研究

在滇池流域的设施大棚和露地两种土地利用类型上,选择粉砂质壤土、粘壤土、砂质粘土、壤质粘土等4种典型土壤质地,应用原位模拟人工降雨设备,对地表径流和渗漏的流失过程以及水中的总磷(TP)、水溶性总磷(DTP)和溶解性正磷酸盐(DRP)的浓度、流失量变化特征进行了研究,模拟降雨量为80 mm,雨强采用40 mm/h以模拟渗漏流失过程和120 mm/h以模拟径流流失过程。结果表明:在不同土壤质地下,壤质粘土在两种流失方式下都极易发生养分流失,而砂质土的径流量和渗漏量较高,养分流失风险增加;壤质粘土的TP流失浓度和流失量高,而砂质土的DTP、DRP流失浓度和流失量高;在两种不同流失方式下,径流比渗漏初始产流时间早,产流历时短;而且径流是磷素流失的主要途径,砂质壤土、粘壤土、壤质粘土(露地)径流水中的TP、DTP、DRP流失浓度和流失量要高于渗漏,但砂质粘土和壤质粘土(大棚)的渗漏流失量较高。在不同土地利用方式下,露地比大棚更易发生径流流失,且土壤磷素流失多以泥砂结合态的PP为主要流失形态,而砂质粘土和壤质粘土(大棚)以水溶性总磷(DTP)为磷素流失的主要流失形态;在本研究区域内,土壤速效磷含量已经高达272.38 mg/kg,远远超过了作物适宜生长的土壤速效磷含量,也超过了土壤磷素淋溶的临界值,因此,滇池流域土壤磷素向下淋溶的趋势对地下水的富营养化造成了巨大威胁。