固体废弃物及土壤中磷的形态分析技术

畜禽粪便等固体废弃物及土壤中磷的形态分析对于管理固体废弃物、提高磷素利用率、减少磷素流失风险具有重要意义。自20世纪初以来,已提出多种固体废弃物及土壤中磷素形态分析的方法,包括化学分级、酶水解法、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)3、1P核磁共振(31P NMR)、X射线吸收近边结构(XANES)等。本文系统总结了一些固体废弃物及土壤中磷素形态分析的方法,比较了其特点,指出只靠单一的方法并不能很好地鉴定固体废弃物及土壤中磷素的形态,必须综合考虑运用多种方法,从而为磷素形态分析提供方法选择的依据,同时为进一步发展固体废弃物及土壤中磷素形态分析新技术奠定基础。     

畜禽粪便中所含马尿酸在土壤中的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养试验,研究随畜禽粪便进入土壤的马尿酸含量的变化情况,不但可以预示马尿酸的环境风险,而且可以指导畜禽粪便的科学施用。结果表明,随畜禽粪便进入土壤的马尿酸能很快进入降解期,不同种类和用量处理均表现为前期迅速下降,中后期减缓的规律,但变化速率和幅度不同。180d时,鸡粪和猪粪处理马尿酸减少率分别可达88.51%～91.03%、91.23%～92.67%,鸡粪处理最后的含量较少。减少率同用量呈负相关,同时间呈正相关且与时间的关系可以较好地用v=A＋Blnt回归方程拟合;马尿酸进入土壤后,微生物降解和土壤颗粒吸附共同作用使其含量降低,微生物的降解作用是马尿酸含量降低最主要的原因。综上所述,随畜禽粪便进入土壤的马尿酸在短期内可能产生环境危害,但随着时间的延长,其含量会随自身分解和被土壤颗粒吸附而逐渐减少。为了降低环境风险,畜禽粪便最好经过腐熟再使用。     

畜禽粪便中所含尿囊素在土壤中的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养试验,研究了畜禽粪便中尿囊素在土壤中含量的动态变化规律.结果表明,畜禽粪便所含尿囊素在土壤中降解快速,但不同种类和用量处理的变化速度和幅度不同.180 d时,鸡粪和猪粪处理降解率可达95.59%、90.83%.降解率与用量呈负相关,与时间呈正相关,其与时间的关系可以用v=A+BInt回归方程拟合.尿囊素...     

畜禽粪便中磷释放运移特征

随着畜禽粪便农田施用量的增加,畜禽粪便中磷流失也越来越引起人们的重视。采用取样分析和室内土柱模拟的方法,研究了猪粪和鸡粪中磷在水、0.5mol·L^-1NaHCO3和土体中的释放运移特点。结果表明,猪粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中无机磷（P）i占猪粪全磷（TP）的21.58%,NaHCO3提取液中Pi占猪粪TP的28.92%;鸡粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中Pi占鸡粪TP的18.09%,NaHCO3提取液中Pi占鸡粪TP的17.88%;施用猪粪和鸡粪处理土柱淋溶液中水溶性总磷（TDP）、水溶性无机磷（DRP）和水溶性有机磷（DOP）浓度均随着淋溶次数的增加呈先上升后降低的趋势,施用猪粪处理磷释放速率比施用鸡粪处理快;大量施用猪粪和鸡粪后,0～30cm土体中土壤全磷（TP）和0～60cm土体中土壤速效磷（Olsen-P）的含量显著增加。     

杨凌地区大棚土壤无机磷形态及有效性研究

为了研究杨凌地区不同年限大棚土壤磷素的有效性及无机磷的空间分布状况,采用蒋-顾石灰性土壤无机磷形态分级方法.对大棚土壤磷素形态、空间分布特性以及无机磷形态的生物有效性进行了研究.结果表明:大棚土壤各形态无机磷呈现出在表层(0-10 cm)强烈富集,向下剧减的垂直分布特征,大棚土壤的磷素以无机磷为主,Ca-P含量占无机磷含量的73.61%～77.11%,平均74.99%,大棚土壤0-40 cm土层中各形态无机磷含量大体也表现Ca-P含量(Ca10-P、Cas-P)高于其他形态的磷;大棚土壤无机磷含量高于露天菜地,但无机磷占全磷的比例有所下降,随着大棚土壤栽培年限的延长,Ca-P在无机磷组分中始终占主导地位,Ca10-P、Ca8-P、Ca2-P等无机磷组分的含量顺序及比例在一定范围内基本不变,保持耕层各形态磷的平衡,无机磷组分的形态分布及比例分配并没有随棚龄的变化而发生改变;与露天土壤相比,大棚种植的环境提高了Ca8-P、Ca2-P在无机磷所占的比例,从而提高了土壤中磷素的生物有效性.     

无机有机肥磷配施对作物产量及土壤磷形态变化

采用盆栽模拟生物试验,研究等量施磷条件下无机有机肥磷不同配比处理对作物产量及土壤磷形态的影响.结果表明:无机肥磷:有机肥磷为80∶20的处理较100∶0处理前两季小麦和水稻产量略低,后两季小麦和大豆产量显著增高;80∶20处理的土壤活性有机磷和中等活性有机磷含量分别比100∶0处理增加60.0％和51.7％; 80:20处理的铁磷和闭蓄态磷含量较100∶0处理显著降低,铝磷和钙磷含量变化不大;80∶20和70∶30处理的土壤微生物生物量碳、磷含量均显著高于100∶0处理.因此,80∶20处理是本试验条件下无机有机肥磷配施的最佳比例,可为农业生产上提供借鉴.     

不同有机废弃物对土壤磷吸附能力及有效性的影响

城郊农地是循环有机废弃物的重要场所,但长期施用畜禽粪和城市污泥可引起土壤磷素积累、磷饱和度提高,增加土壤向环境流失磷的风险。为了解施用不同来源的有机废弃物对城郊耕地土壤磷素化学行为的影响,选择4种不同磷含量的土壤,探讨在等量磷素情况下,施用KH2PO4、猪粪/稻草秸秆堆肥、沼渣、猪粪、鸡粪、生活垃圾堆肥和2种污泥等不同磷源时,土壤有效磷含量及磷吸附能力的差异。结果表明,施用有机废弃物增加了土壤有效磷和水溶性磷含量,降低了土壤对磷的吸附能力,但影响程度因有机废弃物来源而异。施用猪粪/稻草秸秆堆肥和猪粪降低土壤磷最大吸附量比例(9.03%~15.60%)与施KH2PO4(10.59%~16.63%)相当,但施用沼渣、鸡粪和生活垃圾堆肥降低土壤磷最大吸附量的比例(5.09%~9.84%)明显低于施KH2PO4;施用2种污泥降低土壤磷最大吸附量的比例(4.32%~6.77%)最小。不同有机废弃物对土壤有效磷的影响差异较小,但对水溶性磷的影响较大。施用有机废弃物后,土壤磷最大吸附量的下降值与施用有机废弃物中铁、铝、钙含量呈负相关;土壤水溶性磷的变化量与施用有机废弃物后土壤交换性钙的增加量呈负相关,表明有机废弃物中铁、铝和钙等矿质成分的增加,可在一定程度上减少有机废弃物在土壤循环处理时磷对环境的负影响。在农田施用有机废弃物时,不仅要考虑有机废弃物磷素状况,也应适当考虑其他矿质成分的组成特点。该研究可为城郊农地科学施用有机废弃物提供依据。     

土壤磷形态组分分级及31P-NMR 技术应用研究进展

农田生态系统中土壤磷形态转化,影响土壤磷对作物的有效供应。土壤磷分为无机磷和有机磷两大部分。化学连续提取法 (chemical sequential fractionation,CSF) 研究土壤磷形态分级,采用不同的化学提取剂,分级提取土壤中组成或分解能力接近的有机无机含磷化合物,是目前表征土壤磷素形态的重要方法。但该方法虽历经改进,仍难以确切反映土壤磷的实际组成,提取的不同磷形态间存在重叠,有机磷和无机磷组分分级存在一定的误差;不同分级磷组分对作物的有效性,需谨慎评估。核磁共振波谱技术 (nuclear magnetic resonance,NMR) 根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构来研究土壤中含磷化合物的分子结构。液相31P-NMR 可以同吋检测出土壤中多种磷组分,如正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯、膦酸脂、焦磷酸盐和多聚磷酸盐,识别土壤提取物磷形态,可将有机磷与无机磷分开。本文综述了应用31P-NMR 技术研究土壤磷形态组分的一些进展,总结了样品制备过程、NMR 测试参数及在土壤磷形态转化研究中的应用。二维31P-NMR 技术发展为鉴定分析土壤中更多种类的含磷化合物提供了契机。     

近三十年农田土壤磷分子形态的研究进展

农田土壤磷的赋存形态决定迁移、转化及归趋过程,单单通过全磷或有效磷含量并不能全面、准确、长效地评估土壤磷的养分供应能力和生态环境风险,探索可持续的农田磷素管理措施迫切需要能够科学表征、准确认识土壤磷形态。随着分析测试技术发展,农田土壤磷形态领域经历了以传统连续提取法为主的分级组分研究,到目前基于先进光谱技术的分子形态研究的发展历程。液相磷-31核磁共振技术(P-NMR)、基于同步辐射的X射线吸收近边结构谱技术(P-XANES)是当今土壤磷分子形态表征的主流技术,分别促进土壤多种有机磷和无机磷(铁磷/钙磷/铝磷)分子形态的有效识别。借助Histcite软件进行引文网络分析,梳理了近三十年(1990—2019年)土壤磷分子形态研究发展历程中具有重大借鉴意义的关键性成果,基于此综述了该领域的发展脉络,归纳发现农田土壤磷分子形态研究最初主要借助P-NMR技术侧重有机磷分子形态表征,而后过渡至与同步辐射XANES以及X射线微探针技术相结合,实现了土壤磷分子形态的全面认识。最后,对多谱学技术联用推动土壤磷分子形态研究的发展趋势进行了展望。     

有机肥料和土壤中的有机磷对水稻的营养效果

本文对三种有机肥料和二种土壤的肌醇六磷酸磷含量和有机磷进行了测定和分组,通过无菌溶液培养,比较了肌醇六磷酸磷与无机磷在等磷量的条件下对水稻的营养效果.结果表明:猪、鸡粪中有机磷的形态主要是以肌醇六磷酸钙镁盐为主,而土壤和牛粪是以肌醇六磷酸铁的形式为主.肌醇六磷酸磷对水稻的营养效果明显优于无机磷.磷的分组结果表明:猪、鸡粪中有机磷以活性和中等活性有机磷为主,而土壤则以稳定性有机磷为主,牛粪介于二者之间.因此,猪、鸡粪中有机磷的有效性高于牛粪,而以土壤中的有机磷为最低.     

十种土壤有效磷测定方法的比较

Ｏｌｓｅｎ[1 ] 、Ｂｒａｙ Ｋｕｒｔｚ1 [2 ] 、Ｍｅｈｌｉｃｈ3[3] 、Ｍｏｒｇａｎ[4] 、Ｖｅｒｍｏｎｔ1 [5] 和Ｖｅｒｍｏｎｔ2 [5] 等法是用于确定土壤有效磷含量的主要常规方法。根据土壤有效磷测定结果可为农户提供施肥建议以及预测施用磷肥或家畜粪肥后的经济效益等[6]     

酸性水稻土有效磷测定方法的研究

土壤有效磷的测定是合理施用磷肥的重要依据之一。土壤中磷素含量的局部变异较大,不同的田块常不相同;加之各种作物对土壤磷素的要求也不一样。因此,选择能够较好地反映土壤有效磷水平的化学方法,在当前生产上是有一定意义的。     

长期施肥后简育湿润均腐土中磷素形态特征的研究

对黑土（简育湿润均腐土）长期定位施肥15年后土壤磷素形态进行分析研究。结果表明：土壤中积累的Al-P、Ca2-P量与施磷量成正相关；只施NK能促进植物对Ca8-P的吸收；闭蓄态磷（Oc-P）含量均较低。施磷肥能增加黑土Fe-P含量，却未能增加Ca10-P含量。黑土各形态无机磷的含量大小顺序为：Fe-P〉Ca10-P〉Al-P〉Cas-P〉Ca2-P〉Oc-P。施磷能增加土壤中有机磷（O-P）的含量，但不能增加土壤有机质含量。土壤有机质含量均有不同程度的下降。本试验黑土中施入N112．5kg hm^-2a^-1和P20kg hm^-2a^-1能保持土壤中无机磷（I-P）平衡。     

酸性土壤磷分级新方法建立与生物学评价

土壤磷分级方法可用于估算土壤有效磷数量、不同土壤磷组分库数量及其对土壤有效磷的补充能力。以云南赤红壤、黄红壤及湖北棕红壤为供试材料,运用张守敬方法、蒋柏藩方法及本文提出的新方法,对三种酸性土壤和其石灰改良后的土壤磷进行分级研究,探讨石灰改良对酸性土壤磷组分数量及其生物有效性的影响。结果表明:Ca2-P、Al-P和Fe-P是酸性土壤主要的有效磷源,O-P(闭蓄态磷)也是潜在有效磷源,土壤中活性有机磷库相对比较稳定,可转化为高活性有效磷源供植物吸收利用。与两种经典磷分级方法相比,新方法将O-P划分为O-Al-P和O-Fe-P,O-Fe-P较好地反映了石灰处理与对照之间的土壤磷植物有效性差异。     

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。     

土壤磷组分的通径分析及其相对有效性

本文在土壤有机磷和有机磷分组的基础上，通过土壤磷组分与植株磷量的相关分析及土壤有效磷含量的通径分析，研究比较了土壤各组磷的相对有效性。结果表明，除了土壤无机磷组分中的铝磷和铁磷的相对有效性较高外，某些活性较高的土壤有机磷组分与植株吸磷量也呈显著相关，对土壤有效磷含量的变化有着不可忽视的影响。在一定条件下，可能成为植物有效磷源之一，从而为正确评价土壤有机磷在整个磷营养循环中的地位和作用提供新的方法和途径。     

土壤对磷的吸附与解吸及需磷量探讨

本文探讨了不同质地土壤对磷的吸附与解吸。根据Langmuir方程式求出不同土壤对磷的最大吸附量。影响磷吸附的土壤理化性质主要为粘粒含量、碳酸盐含量和有效磷含量。以Freundhich方程式X=ac^b中的c值为每克土中含P0.2μg时而计算出的X量可做为施磷量的依据。     

几种测定石灰性土壤有效磷的方法的比较

土壤有效磷的测定有助于了解土壤的磷素供给能力,为施用磷肥提供参考,但是测定方法虽多,却各有优缺点;生物方法的结果比较接近实际情况,但操作不便,需时较久;化学方法简便快速,但往往适用范围不广,至今尚无适用所有土壤的化学浸提方法.