美国有关河岸保护带对磷输移影响的研究

河岸保护带是降低沉积物和养分进入水文敏感生态系统的重要保护措施。美国土壤学家J.M .Novak等人对河岸保护带在降低P(来自一个具有喷灌设施的高施粪肥量的农地 )进入水系方面的作用进行了评价 ,并对农地和河岸保护带 (草地过滤带、林木保护带、河道边缘区 )土壤中P含量进行了测定 ,同时也测定了农地、草地过滤带、河岸边缘区地下水中可溶解P的质量浓度和河道水流中可溶解P的质量浓度。通过对测定数据的分析 ,结果表明 :农地和草地过滤带土壤中Mehlich - 3P含量较高 ,而林木保护带、河道边缘区土壤中Mehlich - 3P含量较低 ;农地和草地过滤带地下水中可溶解P质量浓度较高 ,而河道边缘区地下水中和河道水流中可溶解P质量浓度则较低。这说明河岸保护带能够有效地限制富含P的沉积物和富含可溶解P的地下水进入河道     

有关美国农业流域中磷的输移过程的模型评价

模拟农业流域中磷 (P)的损失是量化长期水质的关键 ,它有利于选出最优管理措施。在量化土壤P向地表径流和地下径流释放方面的最新研究进展表明 ,与土壤和水流中的P有关的提取系数是可变的 ,但可以用地表覆盖物和侵蚀函数来描述。为了更好地描述P输移中的变化 ,应把现有的涉及最优管理对P输出的影响的一些资料与流域模型结合起来。P输移模型主要包括以下内容 :与土壤和地下水中的P有关的影响系数 ,化肥和粪肥管理以及P损失 ,河道对进入水体之前的田缘P损失的影响 ,流域和水体反应模型的联系。然而 ,模型使用者还必须根据需要以及可获得的数据 ,预测的精度 ,模拟的范围来选择最恰当的模型     

农地利用方式与土壤有效磷质量分数的关系

为了确定农地利用方式与土壤有效磷质量分数的关系,美国土壤学家Q.M.Ketterings等对纽约119326个土样有效磷质量分数进行分析,并结合1957～1958、1985～1995等多年的试验数据资料,及纽约地区30个农场土壤有效磷质量分数分析结果,对纽约地区各州、县、镇在过去40a的土壤有效磷质量分数与农业发展进行了客观评价,认为农地用于发展畜牧业时,土壤有效磷质量分数会明显增加,而以蔬菜种植为主的土壤有效磷质量分数一直处于较高水平,并且纽约地区农地的土壤有效磷质量分数,已大大超过土壤有效磷质量分数的安全上限(4.5mg/kg)。农地磷的流失已成为水体污染的首要原因,应引起有关部门的高度重视。此项研究成果,很值得我们在进行营养流失研究时借鉴。     

模拟池塘底泥无机磷形态与上覆水体可溶性活性磷含量的关系及其控制

取两个池塘底泥和上覆水进行室内模拟水体小环境试验,设对照组及5个处理组,进行4个月培养,采用连续分组法测定底泥中无机磷形态及其含量,分析底泥潜在无机磷变化及其与上覆水体可溶性活性磷（DRP）含量的关系。结果表明,池塘底泥中无机磷各形态含量依次为钙10结合磷（Ca10-P）〉闭蓄态磷（O-P）〉铝结合磷（Al-P）〉铁结合磷（Fe-P）〉钙8结合磷（Ca8-P）〉钙2结合磷（Ca2-P）;4个月后两池塘底泥中的Ca2-P和Fe-P增加,Ca10-P、O-P、Al-P减少;上覆水体中DRP含量与O-P、Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P之间呈显著正相关;底泥中无机磷各形态对上覆水体中DRP含量的直接影响大小依次为O-P〉Ca8-P〉Ca2-P〉Ca10-P〉Fe-P〉Al-P;5个处理组上覆水体中DRP含量都低于对照组;沸石与芽孢杆菌组合处理的上覆水体中DRP含量最低,表明采用沸石与芽孢杆菌组合进行底泥处理是控制上覆水中DRP含量的有效方法。     

河岸缓冲带宽度对削减硝酸盐输移量的影响

理想的缓冲宽度能够使水质达到最好,但要想使不必要的土地利用最小化却很难实现。为回答此问题,美国学者研究了不同宽度的植物缓冲带对削减NO3-N减少量的影响。结果表明,将缓冲宽度由9 m增至30 m,可有效的使河岸浅层地下水中NO3-N质量浓度降至1 mg/L。浅层地下水中NO3-N削减量明显增加,但深层地下水中NO3-N缩减量并不明显。NO3-N的输移规律依赖于可溶性有机碳的质量浓度。新的解决办法是设立围墙等,增加可溶性有机碳质量与NO3-N直接接触。如果地下水中营养物质质量浓度较高,像有动物废弃物流入的田地、腐殖体系集中的居住地或施入化学肥料较多的农业用地等,30 m或更宽的缓冲区才能控制其流出的NO3-N质量浓度。     

陇中黄土高原不同耕作措施下土壤磷动态研究

依托陇中黄土高原旱作农田已实施13 a的保护性耕作试验,研究传统耕作、免耕、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖6种耕作措施下土壤全磷及磷组分动态变化特征。结果表明:试验期各处理土壤全磷和总无机磷均逐年增长;两个秸秆还田处理总有机磷逐年增长,免耕地膜覆盖和免耕处理总体增长,传统耕作和传统耕作地膜覆盖处理相对稳定;各无机磷组分均总体增长,其中氢氧化钠提取态无机磷、水溶态无机磷和碳酸氢钠提取态无机磷涨幅较大,平均涨幅分别为253.6%、128.6%和66.9%;保护性耕作可不同程度地提高水溶态无机磷、碳酸氢钠提取态无机磷和氢氧化钠提取态无机磷含量,相同覆盖条件下免耕较传统耕作效果明显,尤其免耕秸秆覆盖处理最明显;耕作方式对浓盐酸提取态无机磷和残留磷的影响不明显;保护性耕作可提高碳酸氢钠提取态有机磷和氢氧化钠提取态有机磷含量,两个秸秆还田处理最明显,两处理也可提高浓盐酸提取态有机磷含量,但免耕、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖处理下该组分含量降低。综上,采取保护性耕作可适当减少磷肥用量,保护性耕作尤其是免耕秸秆覆盖方式值得在该区推广。     

黄河表层沉积物中磷的分布特征及磷的生物可利用性

采用改进的七步连续提取法分别对黄河中下游流域5个不同段位表层沉积物中总磷（TP）、有机磷（OP）及各种无机磷形态进行了分析,研究并探讨了沉积物中磷的分布特征及其对河海可能产生的影响,为预测黄河乃至渤海流域的营养状况、预防及科学管理等提供理论依据。结果表明,所测黄河表层沉积物中TP含量范围为240.71-576.59μg.g^-1,以无机磷（IP）为主,占TP含量的85.73%-98.48%;OP含量占TP的1.52%-14.27%。受陆地河流和海流注入的影响,所研究沉积物样中TP、IP和OP含量的最大值均出现在靠近黄河口的渤海浅海区,其次是黄河口。IP分为6种形态磷,即交换态磷（Ex-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Obs-P）、自生钙结合磷（Ca-P）和原生碎屑磷（De-P）,其中以De-P为主,其次是Ca-P,分别占TP的52.47%-73.67%和18.32%-38.20%,Ex-P、Fe-P和Al-P含量均相对较低,Obs-P含量最低。各形态磷的空间分布均与调查区沉积物粒径有一定相关性,粒径小于0.063 mm的沉积物样中TP和IP含量均最高。Ex-P、Al-P、Fe-P、Or-P和部分Ca—P作为黄河表层沉积物中潜在的生物可利用磷,其总量至少占TP的6．09％-24．46％。     

向水中加入适量硫酸铝可降低磷的污染

灌溉径流中,90%的磷吸附在沉积物中。由于从沉积物中解吸下来的磷很快被吸收,这就导致沟灌回流中可溶性磷的质量浓度很高。可见灌溉回流是一种非点源污染。美国土壤学家A.B.Leytem在爱达荷州灌溉区进行室内分析和田间试验,用以评价硫酸铝对回流中可溶性磷的去除效率。对室内试验数据进行回归分析表明:当硫酸铝的质量浓度为20 mg/L时,水中可溶性磷的质量浓度下降了53%,这种情况与田间试验相似。田间试验中,硫酸铝质量浓度为40 mg/L时,灌溉回流中98%可溶性磷得以降低。硫酸铝的价格为0.33美元/kg,那么降低50%的可溶性磷质量浓度,大约需要0.007美元/m3的水。尽管硫酸铝能够很好的去除灌溉回流中的可溶性磷,但是对于大多数灌溉地区来讲,硫酸铝的造价太高。此项研究成果相信对我国研究灌溉导致非点源污染,有一定的借鉴作用。     

黑土累积磷的释放动力学特征及主要影响因素

  【目的】  长期大量施用磷肥致使农田土壤磷快速累积,磷肥增产效率和利用率下降。研究不同施肥措施下土壤累积磷的释放动力学特征及其机制,为累积磷的活化利用和磷肥高效施用提供理论依据。  【方法】  黑土长期定位试验位于黑龙江省哈尔滨市,在5个不同处理采集土样,分别标记为P1、P2、P3、P4和P5,其Olsen-P含量依次为15.5、20.2、93.2、199和216 mg/kg。采用0.5 mol/L NaHCO₃连续浸提法测定5个土壤样品中有效磷的释放量,以5个动力学方程拟合或描述有效磷的释放动力学。采用Hedley法测定了浸提前后土壤活性磷(Resin-P、NaHCO₃-P_i、NaHCO₃-P_o)、中活性磷(NaOH-P_i、NaOH-P_o、DilHCl-P)和稳性磷(ConcHCl-P_i、ConcHCl-P_o、Residual-P)含量。  【结果】  连续浸提过程中,供试5个土壤的Olsen-P释放均呈先快后慢的趋势,在浸提1400 min (10次)时基本达到平衡。以米氏方程(Michaelis)、一级方程、Elovich方程、抛物线方程和幂函数方程描述有效磷的释放动力学特征,拟合方程的决定系数(R2)均在0.964及以上(P<0.01),其中又以米氏方程和一级方程为佳,其R2分别为0.9955和0.9922。由米氏方程可知,供试5个土壤的有效磷最大释放量分别为59.8、60.9、332.6、589.7和717.0 mg/kg,随Olsen-P含量的增加而增加,Olsen-P每增加1 mg/kg,磷释放量平均增加3.12 mg/kg;5个土壤有效磷的最大释放量占土壤全磷的比例分别为13.68%、14.86%、45.44%、60.67%和66.45%,也随Olsen-P含量的增加而增加,但土壤浸提残留磷(全磷与可提取有效磷之差)均为373.99 mg/kg左右,说明施磷对土壤残留磷的影响较小,长期施肥累积的磷具有较高的活性。一级方程和Elovich方程表明,黑土有效磷的释放是以扩散为主的动力学过程。连续浸提后,土壤活性磷平均减少了82.9% (67.8%～93.5%),中活性磷平均减少了34.6% (17.2%～52.0%),稳定性磷无显著变化。活性磷中的Resin-P和NaHCO₃-P_i显著降低了89.8% (78.5%～96.0%)和84.5% (72.9% ～91.3%),这表明Resin-P和NaHCO₃-P_i的有效性最高。土壤活性磷库、中稳态磷库、磷释放的动力学方程参数与土壤有机质、Olsen-P、全磷呈显著正相关,与pH呈显著负相关,说明土壤累积磷的释放过程主要受到土壤活性磷、中活性磷、土壤有机质、pH和全磷含量的影响。  【结论】  黑土固定的残留磷量受施肥的影响较小,施肥累积的磷大部分可以释放,尤其Resin-P和NaHCO₃-P_i的有效性最高。黑土中磷的释放符合米氏方程和一级方程,磷释放量随Olsen-P水平的增加而增加。土壤有机质、pH和全磷含量是磷释放过程的主要影响因素。     

恢复湿地可降低农业排水中氮、磷浓度

农地人工排水是下游河水中氮、磷等营养的主要来源。近几年来 ,湿地被广泛地用于解决来自农业、工业、采矿业污染物引起的水质下降等问题。在美国马里兰、伊利诺斯、衣阿华试验表明 :湿地吸收了 6 8%的氮、43%的磷。湿地与流域汇水面积之比较大时 ,或水在湿地中保留时间较长 (至少 1～ 2周 )时 ,湿地对营养的吸收率较大。同时湿地与河岸缓冲林带结合能更有效地改善水质。     

黄河上游沉积物中磷的存在形态及生物可利用性

采用七步连续提取法分别对黄河上游11个不同段位表层沉积物样中7种形态磷进行了分离分析,探讨了其变化规律和分布特征,分析了其生物可利用性及对黄河及海洋水体营养状况的影响。结果表明：所获得沉积物中磷的7种赋存形态为：交换态磷（Ex-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Obs-P）、自生钙结合磷（Ca-P）、原生碎屑磷（De-P）和有机磷（OP）,其中De-P和Ca-P的含量范围分别为139.08～482.89mg.kg-1和40.30～125.55mg.kg-1,二者共占总磷（TP,为各形态磷的总和）含量的约87%,是沉积磷和无机磷（IP,前6种磷形态之和）的主要存在形态;OP含量范围为6.14～36.74mg.kg-1,平均占TP的4%;Ex-P、Al-P、Fe-P和Obs-P含量均较低,平均值分别为7.53、25.85、5.05mg.kg-1和0.64mg.kg-1,共占TP含量的约9%。各形态磷的含量分布直接与取样点及沉积物粒径有关。Ex-P、Al-P、Fe-P、Or-P和部分Ca-P作为黄河表层沉积物中潜在的生物可利用磷（BP）,其总量至少占TP的5.91%～30.17%。根据黄河每年进入渤海的输沙量可初步估算出黄河泥沙入海后为海洋提供的BP的量达3.21～8.92万t。     

应用土壤测试磷评估砂土中磷的可淋洗性

河流、湖泊的富营养化是当今水质管理面临的最大问题之一。地表水体的富营养化一般与养分年输入量增加有关[1] ,因此控制地表径流和地下排水中养分 (特别是磷 )的输出被认为是降低富营养化风险最有效的途径[2 ,3] 。以往的研究表明 ,地表径流中可溶性磷的浓度与土壤测试磷有关[     

夜间土壤增温和免耕对大豆生长及N、P养分吸收利用的影响

采用田间开放式增温系统在南京信息工程大学试验田设置4个处理:常温+翻耕(CK)、夜间增温+翻耕(W)、常温+免耕(NT)、夜间增温+免耕(WNT)种植大豆,观测其生物量、籽粒产量和构成因子以及氮(N)、磷(P)累积和转运特征,分析各处理对大豆生长及N、P养分吸收利用的综合影响。结果表明:(1)与对照相比,全生育期内大豆植物生物量在夜间增温(W)下均显著减小(P0.05),降幅为6%~25%。籽粒产量、单株粒数、单株粒重和百粒重均有一定减小,但未达显著水平。分枝期和开花期,植物N素累积量分别下降30%和20%,P素累积量均下降39%。(2)免耕处理(NT)未对大豆籽粒产量及构成因子产生明显影响,但显著降低了植物生物量、营养器官的N、P转运量和转运率(P0.01)。(3)增温+免耕处理(WNT)下,植物生物量和籽粒产量均极显著减小(P0.01),分别降低29%和34%,大豆单株粒数、单株粒重和百粒重分别减小22%、22%和3%。植物成熟期N、P累积量在WNT处理下分别下降20%和22%,显著低于其它3个处理。研究结果表明,夜间增温或免耕单一因素对大豆籽粒产量及产量构成因子的影响效应较小,而夜间增温叠加免耕措施则显著抑制了大豆籽粒产量和N、P素累积量。因此,在夜间土温增高条件下采用免耕措施对大豆生产将产生不利影响。研究结果对未来气候背景下,建立长江下游地区的保护性耕作技术体系具有实践指导意义。     

污水灌溉对林地土壤中磷的数量与形态影响

为避免城市生活污水携带的N、P进入水体,新西兰罗托鲁阿市处理后的污水直接喷灌至Whakarewarewa森林,同时建立污水灌溉林地处理系统长期定位试验地,以评价林地生态系统对污水携带营养物质的同化能力。为了解长期污水灌溉对土壤中P的数量、形态、环境的影响,对该灌溉系统中的土壤进行了剖面采样分析。结果表明:土壤TP(全磷)、Olsen P、M3P(Mehlich-3 P)在所有灌溉区的表层土壤(0～10 cm)均有显著(p<0.05)增加,部分指标的显著增加达深层土壤。随灌溉进入土壤的P大多被保存在上层土壤(0～40 cm)中。土壤中各形态的磷所占比例因长期污水灌溉而改变,灌溉前占优势的NaOH Po(以NaOH浸提得到的有机磷)经长期灌溉后被NaOH Pi(以NaOH浸提得到的无机磷)所取代,上层土壤WSP(水溶性磷,Wa-ter-soluble P)变化明显。以Olsen P 60 mg kg-1和M3P 150 mg kg-1为环境临界值可预测土壤剖面中P的淋失危机,WSP可望成为适用更广的土壤P淋失环境危机预测指标。     

农业管理措施对泥沙流失的影响

美国北卡罗来纳州州立大学教授D.W.Hazel等分析了少耕、草地过滤带及林地过滤带等管理措施减沙效益,与传统耕作相比,少耕可减少泥沙量82%。在初夏草地过滤带减沙效果较好,但到夏末减沙效果变差,当径流大时,草地过滤带的泥沙可流入林地过滤带,草地过滤带和林地过滤带平均减沙效益分别为68%和69%。与松树阔叶混交林成林相比,砍伐后的林木减沙效益提高1倍。采取最佳管理措施可有效减少烟草地的泥沙,但传统耕作降低了烟草的产量及质量。     

林下植被对寒温带兴安落叶松林土壤磷形态及有效性的影响

[目的] 由于大兴安岭寒温带兴安落叶松林下植被差异较大,其土壤理化性质也有较大差异,研究不同林下植被兴安落叶松林土壤磷形态变化特征及有效性,为科学评价寒温带森林土壤磷素供给水平及磷循环研究提供科学数据。[方法] 选取大兴安岭寒温带4种林下植被兴安落叶松林(兴安杜鹃—落叶松林、杜香—落叶松林、苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林)为研究对象,于2022年6,8,10月采集0—5,5—10,10—20 cm土层土壤样品,采用Hedley磷分级法测定土壤不同形态磷含量。[结果] (1)观测期间4种林下植被兴安落叶松林土壤活性磷(H₂O—Pi、NaHCO₃—Pi、NaHCO₃—Po)和中等活性磷(NaOH—Pi、NaOH—Po)在6—10月总体呈降低趋势,中等活性磷含量占全磷的30.08%~52.80%,且中等活性磷均表现出无机磷含量高于有机磷含量。兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林0—20 cm土层活性磷、中等活性磷含量均高于苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林。苔草—落叶松林土壤稳定性磷(HCl—Pi、HCl—Po、residual—P)均显著高于其他3种落叶松林,且稳定性磷占全磷的58.86%~65.81%。(2)4种林下植被落叶松林土壤全磷(TP)、有效磷(AP)和磷活化系数(PAC)在6—10月变化范围分别为391.81~1 081.02,7.34~83.90 mg/kg和1.62%~7.76%,兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤AP含量和PAC高于另外2种落叶松林,表现出较高的磷有效性;而苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林在8,10月5—10,10—20 cm土层则出现供磷不足现象。(3)土壤含水率是兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤磷的主要影响因素,可溶性碳是苔草—落叶松林的主要影响因素,而铵态氮对苔藓—落叶松林影响较大。[结论] 林下植被对兴安落叶松林土壤磷形态及磷有效性有显著影响,兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤活性磷组分、中等活性磷组分及有效磷含量较高,磷活化系数均在2.00%以上;而苔草—落叶松林土壤稳定性磷组分含量较高,土壤磷有效性相对较低。研究结果对寒温带森林生态系统林下植被生态功能及土壤养分循环研究具有重要意义。     

排水沟土壤中磷质量分数对水质的潜在影响

排水沟可促进农业区域中水和养分的迁移,因此探讨沟床中磷的特性及其对水质的影响是非常重要的。美国学者Elizabeth通过对美国佛罗里达州中南部奥基乔比湖流域排水沟土壤磷的特性及其影响因素进行分析,描述不同磷组分之间的关系,并与丘陵和沼泽地土壤特性进行比较。研究表明,排水沟土壤中全磷质量分数为中度,土壤有机质和金属元素质量分数对预测土壤磷是非常重要的;奶牛场和改良牧场产生较高的磷质量分数,对水质影响较大,且其土壤特性接近丘陵地;因此为了控制磷的流失需对排水沟进行有效管理。     

水土保持耕作保护措施的评价体系

采取保护耕作措施是降低土壤侵蚀、减轻磷养分流失、增加农田土壤持水能力的补救措施。从美国对明尼苏达流域山地和平原地形的保护耕作措施线性回归分析结果表明:坡度为3.45%时,相关系数为0.07,说明缓坡地形采取保护耕作措施作用不显著。采用保护耕作应该在大于6%坡度的农田上进行。采用保护耕作措施不仅仅因为保护土壤,更多的努力在于推进改善水资源质量。此项结论,我们可借鉴。     

磷石膏的农业应用及其安全性评价

通过盆栽试验,采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法进行评价,分析了磷石膏及其施入土壤后土壤重金属(Cd、Hg、Pb、Cr、As)污染指数的变化。试验结果表明:在磷石膏较低施量水平下,大豆生物产量与籽粒产量较高。磷石膏符合《农用污泥污染物控制标准》GB4248-84,施用不会引起土壤重金属的污染,连续多年施用应按照安全施用年限确定合理施用量。施磷石膏3000kghm-2大豆籽粒各指标处于优良范围内,而秸秆分别受到Cd、Hg的轻度污染和重度污染。施磷石膏12000kghm-2大豆籽粒受到Cd的轻度污染,秸秆分别受到Cd、As的轻度污染,Hg的重度污染,大豆秸秆富集重金属的能力强于籽粒,综合比较1500～3000kghm-2为安全施用水平。     

减少径流中泥沙、营养、除草剂污染的管理技术

推荐一种控制地表径流中营养、除草剂、泥沙流失的管理技术。方法是综合运用耕作和施肥技术来减少农田地表流失。2006年美国学者M.B.Zeimen等人收集了堪萨斯州两个区2001~2004年粮—豆轮作区径流泥沙资料,并分析了径流中生物可用磷、可溶磷、全磷、铵、硝酸盐、全氮、莠去津和甲氧毒草安的含量。研究表明:免耕技术与凿犁/圆盘犁耕作相比,径流持续时间长量又大;均有较高的营养和除草剂流失,与管理无关。结合低级管区施肥用药方法污染物流失小,是一项降低养分、除草剂和泥沙流失的综合管理技术。