三峡水库消落带典型土壤中磷的形态转化特征

以消落带的3种典型土壤为研究对象,通过室内模拟培养,探讨外源磷在不同土壤中的形态转化特征及其与磷活性的关系。结果表明:随外源磷添加量的增加,各种磷形态的增幅因土壤种类不同而异;相同外源磷添加量下,紫色潮土和棕紫泥向有机磷(OP)的分配比例比矿质黄泥高,棕紫泥和矿质黄泥向无机磷(IP)的转化趋势比紫色潮土明显,铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P)均以矿质黄泥的增幅最大;添加200mg/kg磷达到分配平衡后,3种土壤中磷均以IP为主要形态,占总磷(TP)的64%~80%,IP均以Ca-P为主要形态,约占TP的54%~69%,而Fe/Al-P形态所占比例较低;随外源磷添加量的增加,有效磷(Olsen-P)含量呈非线性增加,当外源磷添加量50mg/kg时,土壤Olsen-P达到极限阈值,紫色潮土和棕紫泥的极限阈值接近或高于土壤磷淋失突变点(25mg/kg);各形态磷对于Olsen-P的贡献因土壤种类不同而异,紫色潮土以OP的直接正向贡献最大,棕紫泥的各形态磷贡献相近,而矿质黄泥则以Fe/AlP的直接贡献最大。     

有机酸对三峡库区消落带土壤无机磷形态转化和有效性的影响

以三峡库区分布最广的紫色潮土、灰棕紫泥为对象,采用室内土柱模拟淋洗试验,研究了淋溶液中3种简单有机酸(草酸、柠檬酸和酒石酸)对三峡库区2种典型土壤无机磷形态转化及有效性的影响。结果表明:紫色潮土和灰棕紫泥2种土壤中磷均以Ca10-P为主,分别占无机磷总量的48.93%和28.20%,活性磷(Al-P、Fe-P、Ca2-P和Ca8-P)总量分别占无机磷总量的13.12%和36.91%。添加50mg/kg的外源无机磷经陈化后,磷主要向Al-P形态转化,2种土壤中Al-P分别增加了1.49倍和0.71倍,活性磷总量分别占无机磷总量的19.53%和43.51%。淋溶过程中,有机酸的存在对于土壤无机磷形态转化具有显著影响,有机酸促进了土壤磷向高活性形态转化,从而增加了土壤磷的淋出风险。灰棕紫泥土壤上,草酸、柠檬酸和酒石酸添加量同Fe-P和Ca10-P呈极显著负相关关系[r(Fe-P)分别为-0.938,-0.865,-0.935,r(Ca10-P)分别为-0.933,-0.896,-0.916,P0.01,N=12],有机酸对Fe-P和Ca10-P的活化效应显著。2种土壤有机酸对无机磷的活化能力为灰棕紫泥紫色潮土。灰棕紫泥上,草酸和酒石酸处理土壤有效磷与Fe-P和Ca10-P之间呈极显著负相关(r≤-0.795,P0.01,N=12),而柠檬酸处理下灰棕紫泥有效磷与各形态无机磷之间的相关性规律不明显。     

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。     

味精尾液对石灰性潮土无机磷特性及pH值的影响

通过恒温培养试验,探究了以味精尾液为原料的土壤调理剂对北方石灰性潮土无机磷特性和p H值的影响。结果表明,施用味精尾液后土壤有效磷(Olsen-P)、Ca_2-P、Al-P、Fe-P分别增加了70%~120%、155%~288%、29%~42%、6%~10%,Ca10-P减少了7%~8%,且有效性较高的Ca_2-P和Olsen-P持续性好;能够显著降低土壤p H值,培养60 d时,与CK相比,p H值下降了1.17~1.27个单位,而且在一定程度上还能减缓施入土壤的磷肥向无效态转化,提高磷肥有效性。在石灰性土壤施用味精尾液后,运用SPSS软件对土壤Olsen-P及各形态无机磷进行相关性和回归分析得出,Ca_2-P和Fe-P是北方石灰性潮土Olsen-P的主要组分,并得出了Ca_2-P、Fe-P与Olsen-P的回归方程:Y(Olsen-P)=-18.724+1.173X_1(Ca_2-P)+0.905X_4(Fe-P)。     

山西省菜园土壤磷素积累特征及流失风险分析

为了解山西省不同区域菜园土壤磷素积累以及流失情况, 本文分析了菜园土壤磷饱和度(DPS)、Mehlich3-P、Olsen-P与水溶性磷(Pw)的积累特征.结果表明: 山西各地菜园土壤4种磷素(土壤全磷、水溶性磷、Olsen-P和 Mehlich3-P)积累明显, 已经远远超过作物需求量; 土壤表层水溶性磷含量随着土壤磷饱和度(DPS)、Olsen-P、Mehlich3-P含量的增加而增加; 且Mehlich3-P与Olsen-P、水溶性磷与Olsen-P、水溶性磷与Mehlich3-P之间具有极显著相关性, 相关系数分别为0.976 6、0.923 2、0.962 0 (P<0.01); 当磷饱和度大于46.64%、Olsen-P大于81.88 mg·kg-1、Mehlich3-P大于164.59 mg·kg-1时, 水溶性磷含量上升幅度迅速增大, 由此将土壤磷饱和度为46.64%、Olsen-P 为81.88 mg·kg-1、Mehlich3-P为164.59 mg·kg-1和水溶性磷为8.05 mg·kg-1初步确定为山西省菜园土壤磷素流失的临界值.该结果将为探讨山西农田土壤磷素的养分管理和环境风险评估提供重要的理论依据.     

低分子量有机酸对三峡库区消落带典型土壤磷素淋溶迁移的影响

以三峡库区分布最广的紫色潮土、灰棕紫泥为对象,通过室内间歇式土柱淋洗试验,探讨了淋溶液酸度及低分子量有机酸对土壤磷迁移淋失的影响。结果表明,淋溶液酸度对磷的溶出具有一定影响,溶液偏酸或偏碱均促进了磷的淋出。2种土壤磷的淋出能力差异较大,灰棕紫泥中的磷更易淋出,草酸和柠檬酸可显著促进灰棕紫泥土壤磷的淋失,而对紫色潮土磷淋出的促进作用不明显。随有机酸浓度的增加,促进作用增强,100mmo/L草酸和柠檬酸的处理使灰棕紫泥可溶性总磷累计淋出量分别较对照(0.344mg)增加了4.40,15.32倍。柠檬酸的促进作用高于草酸,两者对磷淋出的影响是其酸解和螯合作用的综合结果。     

长期秸秆还田对潮土土壤各形态磷的影响

基于黄淮海低平原区潮土上33年长期肥料定位试验,采用蒋柏藩―顾益初的石灰性土壤无机磷分级方法,研究冬小麦―夏玉米轮作中长期不同氮磷用量下秸秆还田对土壤全磷、有效磷(Olsen-P)及各形态无机磷的影响。结果表明:黄淮海低平原区潮土上冬小麦―夏玉米轮作中P2O5用量0~240 kg hm~(-2),随磷肥用量的增加,土壤全磷、Olsen-P、无机磷总量及无机磷中Ca2-P、Ca8-P、Al-P和Fe-P均显著增加,O-P和Ca10-P无显著变化;当土壤输入磷量低于作物输出磷量时,无论秸秆还田与否,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P和无机磷中除Ca8-P外的其他各形态磷均无显著变化;当土壤输入磷量高于作物输出磷量时,随秸秆用量的增加土壤全磷、Olsen-P和无机磷中的Ca2-P、Ca8-P、Al-P均显著增加,其中以Olsen-P增幅最大,无机磷中以Ca2-P增幅最大,其次为Ca8-P,再次为Al-P;土壤磷素盈余和亏缺量与土壤中各磷形态含量均呈显著正相关关系。     

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。     

淋溶条件下低分子量有机酸对淋出液及三峡库区典型土壤性质的影响

[目的]研究低分子量有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸)作用下淋出液及土壤(紫色潮土和灰棕紫泥)性质的变化,以期为三峡库区的环境管理提供参考和科学依据。[方法]采用间歇式土柱模拟试验进行研究。[结果]高浓度低分子量有机酸(≥50mmol/L)能够破坏灰棕紫泥的酸碱缓冲体系,当草酸、柠檬酸和酒石酸浓度≥50mmol/L时,灰棕紫泥土壤pH值均从8左右降到了4.11以下;而紫色潮土的缓冲性能较强,经淋溶后土壤pH值变化不大,仍然维持在6.84~8.71左右,与空白处理差异性不显著。另外,灰棕紫泥淋出液电导率变化较紫色潮土明显,高浓度低分子量有机酸处理下,灰棕紫泥淋出液电导率最高值达到了34.400mS;灰棕紫泥在3种低分子量有机酸淋洗下淋溶出离子量的大小顺序为:柠檬酸酒石酸草酸。[结论]低分子量有机酸的酸解作用和络合作用是影响淋出液pH值、淋出液电导率和土壤pH值变化的主要原因,并能够参与紫色潮土和灰棕紫泥的化学和生物化学过程。低分子量有机酸的存在对三峡库区水环境恶化存在一定的风险。     

γ-聚谷氨酸磷肥增效剂对石灰性土壤有效磷的影响

提高土壤中磷素有效性有利于提高农作物产量,减少磷矿资源浪费。试验以郑州市高新区石灰性土壤为研究对象,通过室内埋土试验,研究γ-聚谷氨酸与磷酸一铵配施对土壤磷素有效性的影响,并与常用增效剂草酸、腐殖酸的作用效果进行对比。结果表明:(1)相同添加量的3种增效剂,均能提高磷肥利用率,且γ-聚谷氨酸的作用效果最好;(2)γ-聚谷氨酸可以显著提高土壤磷素有效性,当其与磷酸一铵质量比为1∶1时有效磷含量可提高57.85%;(3)γ-聚谷氨酸能够抑制土壤中Ca_2-P快速向Ca_8-P和Ca_(10)-P转化,土壤有效磷与其它磷形态相关性大小为Ca_2-P(0.871)Ca_8-P(-0.797)Ca_(10)-P(-0.483)Fe-P(-0.414)O-P(0.347)Al-P(-0.102),通径分析表明Ca_2-P(0.759)为主要决策因子,Ca_8-P(-0.087)和Ca_(10)-P(-0.051)为主要限制因子;(4)γ-聚谷氨酸能够降低土壤中碳酸钙的含量,减少石灰性土壤磷的吸附位点。γ-聚谷氨酸能够提高磷肥利用率,在γ-聚谷氨酸与磷酸一铵配施的条件下,限制Ca_2-P快速向无效态磷转化,减少磷的吸附位点是γ-聚谷氨酸提高石灰性土壤磷素有效性的主要途径。     

不同类型菜田和农田土壤磷素状况研究

以西北地区有代表性的灌淤土为供试土壤,研究不同类型菜田(露地菜田和蔬菜保护地)及农田土壤的P素状况,以及蔬菜保护地土壤P素的空间分布特性。结果表明,露地菜田、蔬菜保护地土壤全P、无机P、有机P、Olsen-P的平均含量是一般农田土壤的1.43~8.30倍,土壤Olsen-P占全P的比率显著高于一般农田。蔬菜保护地土壤各形态P素主要积累在0~30cm土层,并随土层深度的增加各形态P素的含量逐渐降低,各土层Olsen-P、Ca2-P、Ca8-P、Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P、O-P、Ca10-P。     

不同分子量碳源对砂姜黑土磷素有效性和玉米磷吸收的影响

为探究不同分子量碳源对土壤磷有效性的影响，以安徽省典型砂姜黑土为供试土壤，通过盆栽种植玉米试验，开展了不同碳源(果糖、蔗糖、纤维素)对土壤中磷形态转化和玉米磷吸收影响的研究。结果表明：(1)土壤Olsen-P含量随时间先增加后降低。在玉米间苗7 d后果糖处理Olsen-P含量最高，15 d后纤维素处理Olsen-P含量达最大值，90 d后，相比于对照、果糖和蔗糖处理，纤维素处理土壤Olsen-P含量显著增加了79.74%、54.03%和30.03%(P<0.05)。(2)玉米间苗90 d后，相较于对照处理，纤维素处理显著降低了Fe-P和Ca10-P含量，增加了Ca8-P含量，而对照、果糖和蔗糖处理的Ca2-P含量无显著差异。与对照处理相比较，纤维素处理显著提高了活性有机磷(LOP)和中等活性有机磷(MLOP)含量，减少了中稳定性有机磷(MROP)含量。(3)纤维素处理增加了土壤可溶性有机碳(DOC)含量和磷酸酶活性，降低了土壤p H和交换性钙含量，这是土壤磷有效性增加的重要原因；(4)与对照、果糖和蔗糖处理相比，纤维素处理下玉米磷吸收量显著增加了46.20%、19.05%和19....     

不同品种小麦根际磷转化及VA菌根对小麦根际磷转化的影响

采用三室根箱研究了磷高效小麦 81( 85)-5-3-3-3及磷低效NC37两个小麦品种根际磷转化及VA菌根对根际土壤磷转化的影响。结果表明 ,磷胁迫下 ,81( 85)-5-3-3-3的吸磷量略高于NC37,两种小麦品种根际土壤均形成了明显的Olsen-P ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al P等形态磷的耗竭区。两种小麦品种在不施磷肥和施用磷肥下接种VA菌根 ,小麦的生物量、植株磷浓度、小麦根际Olsen-P,Ca2-P ,Ca8-P,Al-P ,Fe-P的消耗量均显著增加 ;根际、非根际土壤各形态磷素的浓度梯度明显降低。     

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。     

长期轮作与施肥对农田土壤磷素形态和吸持特性的影响

通过对黄土旱塬地区长期定位施肥(26a)条件下的不同轮作系统的土壤磷素形态和吸持参数的测定,研究了轮作和施肥对土壤磷素吸持特性和磷素形态的影响,以及土壤磷素吸持参数与磷素形态之间的关系。结果表明,长期轮作与施肥都可以减低土壤磷素的最大吸附量（Qm）,相对于其它轮作和连作,在氮磷（NP）施肥下,小麦-玉米-豌豆轮作可以减低土壤的Qm,在氮磷有机肥（NPM）施肥下,小麦-玉米轮作可以减低土壤的Qm。在施肥相同的条件下,小麦-玉米轮作和小麦-豌豆轮作可以显著增加土壤中各形态无机磷的含量,长期轮作比连作可以增加土壤中的有效磷养分,尤其对Ca2-P的提高效果更为显著。相关分析表明,Qm和磷吸持指数（PSI）与全磷（T-P）、Olsen-P、CaCl2-P、Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Ca10-P和有机磷呈极显著负相关（p＜0.01）,与闭蓄态磷（O-P）呈显著负相关（p＜0.05）,与Al-P关系不显著。土壤有机质（SOM）与Qm、PSI和磷最大缓冲能力（MBC）之间存在极显著负相关关系,与磷吸持饱和度（DPSS）存在显著正相关。通径系数和逐步回归分析表明,在石灰性黑垆土土壤的无机磷形态中,Ca2-P对Olsen-P的贡献最大。     

北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究

以北方一般耕地和蔬菜保护地为供试土壤 ,研究了不同种植条件下土壤磷素状况 ,蔬菜保护地土壤磷素的空间分布特性。结果表明 ,蔬菜保护地土壤全磷、无机磷、有机磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的 2.7～14.0倍 ,土壤Olsen P占全磷的比率 ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al-P占土壤无机磷的比率显著高于一般耕地土壤。蔬菜保护地土壤各形态磷素主要积累在 0～20cm土层 ,并随土层深度的增加各形态磷素的含量逐渐降低 ,各土层Olsen-P ,Ca2-P ,Ca8-P ,Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P ,O-P ,Ca10-P含量的降低值     

不同母质土壤-水稻系统Cd吸收累积特征及差异

通过选取土壤有效态镉(Cd)含量相近、母质不同的水稻土河沙泥(河流冲积物发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育),添加不同浓度的外源Cd(0,0.5,1,2,5mg/kg)模拟Cd污染稻田土壤进行盆栽试验,研究不同母质稻田土壤Cd胁迫条件下水稻不同生育期对Cd吸收累积的差异,并推算出土壤Cd环境安全临界值。结果表明,水稻生育期2种土壤有效态Cd含量均在分蘖期最高,河沙泥有效态Cd含量平均为0.47mg/kg,紫泥田平均为0.36mg/kg,同一外源Cd水平下,河沙泥土壤有效态Cd含量高于紫泥田。对河沙泥而言,随着外源Cd浓度的增加,水稻总生物量呈现先增加后下降的趋势,当外源Cd浓度为1mg/kg时达到最大生物量,为47.11g/pot;而紫泥田水稻生物量呈现逐渐增加的趋势,但各处理间差异不显著(P0.05)。2种土壤中水稻糙米、谷壳、茎叶、根Cd含量均随外源Cd浓度的增加而增加,整体分布特征为根茎叶谷壳糙米,且河沙泥高于紫泥田;河沙泥水稻平均Cd累积量为51.71μg/pot,紫泥田平均Cd累积量为42.56μg/pot,2种土壤成熟期水稻Cd累积量对比分蘖期分别增加1.45,1.07倍。回归分析表明,河沙泥和紫泥田稻米Cd超标的土壤Cd安全临界值分别为2.03,3.14mg/kg。水稻对Cd的吸收累积特征及土壤Cd安全临界值因土壤母质不同而存在显著差异。     

三峡库区消落带土壤对磷的吸附和淹水下磷的形态变化

三峡水库建成后在库区周边形成落差30m的消落带,消落带土壤对磷的吸附固定和磷的去向直接影响到周围的水环境。通过批处理和模拟培养法研究了三峡库区小江流域沿岸消落带的黄壤、紫色土在淹水期间铁的形态变化,磷的吸附及形态转变,结果表明：（1）供试黄壤和紫色土在淹水后,晶形铁氧化物含量明显下降,非晶形铁含量有增加趋势,土壤对磷的吸附量增加;(2)淹水期间土壤Olsen-P含量呈下降趋势,而Fe-P和Al-P含量增加,模拟显示黄壤和紫色土在淹水15d后的磷吸附容量增加70.8%和9.5%;（3）用pH 5和pH 9的0.1mol L-1CaCl2、KCl、NH4Cl溶液培养的黄壤,其Olsen-P、Fe-P、Al-P含量均明显增加,意味着消落带土壤中若施加K、Ca或尿素时,土壤有效磷可能增加,这可导致CaCl2提取磷的增多并影响库区水的含磷量,从而影响库区水质。