农田土壤磷素淋溶及其预测
第23 卷第12
期
2003 年12 月
生态学报
A CTA ECOLO G ICA S I N
ICA
V o l. 23, N o. 12
D ec. , 2003
农田土壤磷素淋溶及其预测
吕家珑
(西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌712100)
摘要: 农田土壤磷的淋溶损失, 不仅造成肥料利用率降低、农业生产成本上升, 还能引起地下和地表水体富营养化。在综合大量中外文献的基础上, 阐述了农田土壤磷素淋溶问题的提出、淋溶对水体富营养化的贡
献、淋溶液中磷素的形态及其比例、影响土壤磷素淋溶的因子、淋溶机理、预测方法, 并对农田土壤磷素淋溶及其预测作了展望。
关键词: 农田土壤; 磷; 淋溶; 预测方法
Phosphorus leach in g from agr icultura l so ils and its pred ic t ion LU J ia2L ong (R esources and E nv ironm ental College, N orthw est S ci2T ech U niversity of A g ricu ltu re and F orestry ,
Y ang ling , S haanx i 712100, China). A cta Ecolog ica S in ica , 2003, 23 (12) : 2689～2701.
Abstract: Pho spho ru s ( P ) is an essen t ia l elem en t fo r p lan t grow th. It also is a key elem en t fo r eu t roph icat io n of w ater bodie s.T he lo ss of P from agricu ltu ral so ils no t on ly leads to a decrease in the u t iliza t io n rat io of fertilizers and an increase in the co st of agricu ltu ral p roduct io n, bu t also gives rise to the eu t r oph icat i o n of su rface w ater and ground w ate r. Eu t r oph icat i o n, cau sed by P en richm en t, first cam e to the fo re in the 1960s, mo st no tab ly in the Great L akes reg io n of the U SA and Canada. In the fo llow ing decade, a ho st of o ther w ater bodies, suffering from varying degrees of pho spho ru s en richm en t, w ere
iden t if ied around the w o rld. T here are tw o w ays fo r pho spho ru s to en ter w ater bodies2po in t sou rce and
non2po in t sou rce. H um an beings did no t pay enough atten t io n to P lo ss from agricu ltu ral land to w ater bodies un t il the 1960s becau se of its lim ited movem en t in so ils. P m ay be lo st from agricu ltu ral land to w ater bodies by several p rocesse s. T hese include ero sio n, su rface runoff and leach ing. It is repo rted that a bou t 35% of the P inpu ts to natu ralw aters now com e from agricu ltu re in the U K, 70% in D enm ark, and 38% in Ge rm any. Since mo st so ils have a very h igh ab so rp t io n capacity fo r P, u sually far exceeding the quan t it ies of P added as m anu res o r fertilizers, it has long been con sidered that leach ing lo sses of P from
so il to w ater are negligib le in m o st case s. T he concen t r at i o n of P requ ired to t r igger eu t r op h icat i o n in fresh w ater is ex t r em ely s m all (as low as 0102～01035 m g P ?L. T he p rob lem of P leach ing from so il to w ater w as generally no t con sidered i m po rtan t un t il the 1980s. W hen researchers first m easu red P lo sses in drainage w ater in the U K and U SA. It w as repo rted
that P in drainage w ater cam e from fa r m yard m anu re
app lied to sandy so il. M o re recen t ly, repo rts abou t P leach ing from loam and clay so ils w ere pub lished. M o st researchers belive that the P in leach w ater is associated w ith the particu la te fract io n ( PP ). H ow eve r, H eck ra th and B rookes found that disso lved reactive pho spho ru s (DR P) , ranging betw een 66%
基金项目: 教育部留学回国人员科研启动基金资助项目; 陕西省自然科学基金资助项目(2002D 09)
收稿日期: 2002208223; 修订日期: 2003207210
作者简介: 吕家珑(1962～) , 男, 甘肃民乐人, 博士, 教授, 主要从事土壤化学与环境化学教学和研究工作。Foundation item: T he scientific research foundat ion fo r returned overseas Ch inese scho lars, State Educat ion M in istry and N atural Science Foundat ion of Shaanxi P rovince (N o. 2002D 09)
Rece ived date: 2002208223; Accepted date: 2003207210
Biography: LU J ia2L ong, Ph. D , p rofesso r, research invo lve in so il chem istry and environm ental chem istry.
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and 86% of to tal P (T P ) , w as the largest fract io n in drainage w ater from B roadbalk. O ne po ssib le m echan ism invo lved in th is cou ld be p referen t ia l flow. M any facto rs, including clim ate facto rs, so il facto rs a nd hydro 2geo logic facto rs, im pact P leach ing. Scien t ists now w an t to p redict the t rend of P leach ing from s o il to w ater bodie s. Tw o k inds of m ethods are cu rren t ly u sed to p redict P leach ing. In one m ethod, p redict io n s are based on certain so il p ropertie s.Fo r examp le, B rookes et a l suggested that the rat io betw een CaC l2 2ex t ractab le P and O lsen2P , te rm ed“Change2po in t”,m igh t be a u sefu l p redicto r of the so il2 P concen t r at i o n s at w h ich there is sign if i can t risk of P movem en t from so il to w ate r. V an der Zee et a l u sed the pho sphate satu rat io n degree ( PSD ) to dete rm ine critical levels of P satu rat io n in so il in te rm s of
m ain tain ing accep tab le P concen t rat io n s in the groundw ate r. A no ther w ay to p redict P leach ing is to u se m athem atic models. M any models have been u sed. M eissner et a l developed a model2M OR PHO (M O delling of R eg io nal PHO spho ru s T ran spo rt ) to calcu la te flow and t ran spo rt p rocesses du ring re2 w etting. In it ia l modeling resu lts abou t the variat io n of sub su rface P 2leach ing lo sses fo r a selected site w ill b e p resen ted and conclu sio n s fo r the calcu la t i o n of re2w etting scenar io s, risk assessm en ts and fu tu re w o rk w ill be derived. In o rder to reduce P leach ing from agricu ltu ral system s, the overall goal shou ld be to b alance off2fa rm P inpu t in feed and fertilizer w ith ou tpu ts in harvested p roducts, w h ile m anaging so ils in w ays that m ain tain p roductivity. P ractical and innovative m easu res w ill be emp loyed fo r the con t r o l of a gricu ltu ral P 2leach ing to w ate r.
Key words: agricu ltu ral so ils; pho spho ru s; leach ing; p redict i o n m ethod
文章编号: 100020933 (2003) 1222689213 中图分类号: X53 文献标识码: A
自20 世纪60 年代首次在美国和加拿大的大湖地区发现由磷素引起的水体富营养化现象以来, 人们惊讶地发现, 世界上许多地上(江、河、湖、水库等) 和地下水体都出现程度不同的磷素富营养化现象; 尤其是欧美发达国家, 这一现象更加普遍[ 1 ]。据报道, 英格兰和威尔士的96 条主要河流中, 有73% 的河水中可溶性磷的含量达到和超过011m g P ?L , 水体中磷浓度达到0102m g P ?L 时就会导致富营养化[ 2, 3 ]。我国水体富营养化问题, 近一、二十年有所发展, 比如, 1978～1980 年对我国34 个湖泊和水库进行的调查表明, 当时富营养化的湖泊占调查数的1417% , 而1987～1989 年调查的22 个湖泊中富营养化的已占6316% , 呈现出明显的上升态势[ 4 ]; 一些地方也相继出现水体富营养化现象。水体富营养化是由于N 、P、C 等植物营养元素在水中富集, 使水体中浮游生物(特别是蓝绿藻类) 及水草过量繁殖, 水体缺氧, 透明度降低, 恶臭, 并产生某些有毒物质; 这些问题导致水体不仅不能适于人类饮用、工业利用和鱼类生长, 而且也破坏了环境的美化舒适, 影响旅游业发展[ 1～111 ]。本文拟就农田土壤中磷素通过淋溶进入水体的数量(浓度)、形态、机理及其预测方法等方面做一综述。
1 问题的提出
磷素不但是植物必需的大量营养元素之一(施用磷肥对植物的增产作用早已被大量的农业生产实践所证实); 而且也是动物体中不可或缺的重要元素[ 26 ]; 然而, 磷也是引起水体富营养化的主要元素之一, 而且是关键元素[ 1～4, 38, 44, 48, 52 ]。
1957 年, 英国著名的土壤学家J E R u ssell 在他的著作“T he w o rld of the so il”中曾描述土壤磷素处在“非水溶状态”, 从而导致土壤磷素“显然永远处在土壤表面”。很多农业科学家也传统的认为磷素在土壤中是不移动的, 因而, 为了获得作物高产, 鼓励农民大量施用磷肥而不用担心磷素的淋溶损失。20 世纪90 年代以前, 国内也少有人相信农田土壤中的磷素能进入水体; 尤其是通过淋溶进入水体; 又由于土壤中高浓度的磷对植物的生长并没有不利的影响, 因此, 农民每年都向土壤中施入远超过植物所能带走的磷素,
结果使土壤中累积了大量的磷, 对地下和地上水体构成威胁[ 1 ]。我国有关磷素的研究, 以前主要集中在磷的吸附、解吸和提高磷肥利用率方面, 由于施用磷肥的历史远比欧美发达国家短, 水体富营养化程度总体较低[ 1 ]; 但是, 由于近十几年我国经济发展迅猛, 对农业的投入也不断加大, 施肥量有增无减, 尤其是一些经
12 期吕家珑: 农田土壤磷素淋溶及其预
2691 测
济发达地区和经济作物基地, 过量施肥的现象很普遍; 已经出现一些地方农田中的磷素进入水体而产生水体富营养化现象[ 1～3, 5～8, 10, 11, 13～20 ]。如: 苏南太湖流域是我国农业最发达的地区之一, 农业集约化程度较高,
是高投入、高产出区, 全区面积仅占全国的014% , 而化肥消费量占全国的113% [ 6 ]。
2 农田土壤磷素淋溶
211 造成水体富营养化的磷素来源
磷素进入水体分“点源”和“非点源(面源) ”两类来源; 在最初发现水体富营养化时, 人们认为引起水体富营养化的磷素主要来自城镇生活污水和含磷的工业废水(点源污染); 但是, 自从20 世纪60 年代后期, 随着世界范围内无磷洗涤剂的广泛使用和越来越多的工业废水及城镇生活污水的排放得到控制和处理, 由于磷素的进入而引起的水体富营养化问题, 不但没有得到解决, 而且有不断加剧的趋势[ 37, 45, 47～49 ]。M o ss 等认为来源于农业的磷素是造成英国水体富营养化的主要部分[ 1 ]; 据P C B rookes 等报道, 英国自然水体中约35% 的磷来自农业, 德国的比例为38% , 而丹麦达到70% [ 2 ]。联合国粮农组织估计中国农田磷进入水体的量为1915kg?hm 2; 太湖地区农田磷流失量中, 渗漏占31% , 其中, 旱地地表磷流失量比水田高出 4 倍[ 5 ]。因此, 农业“面源”污染, 逐步或者已经成为造成地下和地表水体富营养化的重要来源。
212 农田土壤磷素进入水体的途径
农田土壤中磷进入地表和地下水体中的途径主要有 3 条, 即地表径流、侵蚀和淋溶(渗漏或亚表层径流) [ 1, 2, 5～10, 33, 39, 49, 53, 68, 77 ]; 由于土壤和磷素之间能发生剧烈地反应, 土壤吸持固定磷素的容量很大, 磷素在土壤中很难移动[ 5, 16 ]; 而且, 由于磷肥主要施在耕层, 磷素含量很低的下层土壤是一个吸持磷素的巨大容量库, 所以, 多数人认为土壤中的磷沿剖面垂直向下淋溶的可能性不大, 地表径流和土壤侵蚀被广泛认为是主要途径[ 5～15, 17～25 ] , 淋溶(包括亚表层径流) 量极少, 可以忽略; Sharp ley 等、M iller 等、Ise r m ann 等以及V igh i 等认为, 土壤磷流失的主要途径是地表径流和土壤侵蚀[ 1, 41 ]。国内众多学者也持相同的观点[ 5～11, 13, 21, 22, 24 ]; 即使有个别土壤发生磷向下淋溶现象, 也是由于土壤质地太轻(如砂土) , 而且施入了大量的新鲜有机肥料[ 2 ]。据V etter 等报道, 长期大量施用新鲜猪粪(185～660 kg?hm 2 ) 于砂壤土中, 用双乳酸提取的磷(可溶性) 含量在土壤剖面下90c m 深处有明显的增加; 超过施用量13% 的磷在土壤剖面下60～90c m 处累积[ 1 ]。
然而, 上世纪90 年代以后, 在较粘重土壤和施用无机磷肥土壤中磷素淋溶至土体下部或淋溶进入地下或地表水体的报道逐年增多。H eck rath 和 B rookes 等在对英国洛桑试验站著名的长期土壤肥料试验地(1843 年开始) 65cm 下排水管中排出水进行分析发现, 水中所含磷浓度很高, 有时可达近 2 m g P kg- 1 , 而且以可溶的反应性无机磷(M R P) 为主要成分, 占排水中总磷含量的66%～86% , 即使在单施有机肥而不施化肥150 多年的小区, 排水中可溶的反应性无机磷含量可占总磷的55%～90% [ 2 ]; R O M agu ire 等研究发现, 在美国的D e l m arva (Pen in su la) 地区, 农田土壤中的磷素以淋溶(深层淋溶和亚表层径流) 形式迁移出土体的比例高于地表径流的比例[ 51 ]。E Barberis 等发现意大利 5 块施肥量高的土壤中通过淋溶排出土体的磷素(以有机磷为主) 占多数[ 61 ]。K B rling 等在瑞典[ 62 ]、P J Bu lter 等在英国[ 65 ]、F Godlin sk i 等在德国[ 69 ]、G F Koopm an s 等在荷兰[ 87 ]、G H R ub{ k 等在丹麦[ 89 ]、G S Too r 等在新西兰[ 93 ]、S M V andsem b 等在挪威[ 95 ]、J W Cox 等在澳大利亚[ 96 ]、G K ilroy 等在爱尔兰[ 100 ]、A Sapek 等在波兰[ 103 ] 以及R W M cDow ell 等在美国[ 52, 73, 75 ] 均得出农田土壤中磷素以淋溶形式损失的量与以地表径流和土壤侵蚀形式损失的量相当
或淋溶量更大的报道。而我国却鲜有这方面的报道[ 5～24 ]。
213 农田土壤磷素淋溶的形态及其比例
H eck rath 和 B rookes 等认为, 研究随土壤剖面65cm 下的排水管的排出水淋溶的磷素可以从总磷( T P)、总颗粒附着磷(T PP) 和总溶解态磷(TD P; 又分为反应性无机磷2M R P 和溶解性有机磷2DO P) 等形态进行研究; 他们研究得出, 长期(150 多年) 不同施肥土壤排水中TD P 和T PP 占总磷含量(T P) 比例的顺序为: TD P (66%～71% ) > T PP (23%～35% ) ; 在TD P 中, M R P 占绝大多数(约为总磷含量的66%～86% ) [ 2 ]。该结论与Cu lley 等的结果一致(M R P、T PP 和DO P 分别为62%～68%、17%～25% 和11%～
17% ) [ 1 ]。B L T u rner 等对质地分布从砂壤到粉粘壤的 4 种原状土壤渗漏计(高135cm , 直径80cm ) 按常规
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施肥量施入氮磷钾肥并种植多年生黑麦草、模拟降雨量为1100mm 下, 连续2a 磷淋溶状况的研究表明, 渗漏水中可溶性磷(抽滤过0145Λm 筛) (TD P) 占绝大多数(54%～79% ) , 其中, 反应性无机磷(R P) 远比非反应性( 有机) 磷(U P ) 多, 它们分别占量的62%～71% 和29%～38% ; 颗粒磷( PP ) 只占总磷的21%～46% [ 28 ]。而How se 等报道英国牛津地区一粘壤土的排水中磷以颗粒附着态为主[ 1 ]。J L L u 对英国洛桑试验站 B roadbalk 试验地土壤剖面65c m 下排水中磷形态及其含量研究表明, 排水中总磷含量很高, 多数在 1 m g?L 以上, 最高达到41834 m g?L ; 其中, 以颗粒附着态磷(PP) 所占比例最大, 其次是可溶态反应性磷(M R P) , 可溶态有机磷(DO P) 比例最小; 它们分别占总磷(T P) 的54%、36% 和10% ①。G S Too r 等用原状土渗漏计(高70c m , 直径50c m ) 方法研究土壤中不同施肥处理渗漏水中磷素含量得出, 渗漏液中总磷(T P) 浓度多数在950～1385 Λg?L 之间; 颗粒附着态磷(T PP) 和可溶性磷(TD P) 的数量相当, 分别占总磷的51% 和49% [ 56 ]。
214 农田土壤磷素淋溶的影响因素
影响农田土壤磷素淋溶的因素很多, 也很复杂, 如: 气候因子(包括降水量、降水强度、降水历程、蒸发量等)、土壤因子(包括土壤结构、质地、导水率、容重、有机质含量、CaCO 3 及游离A l, Fe2O 3 含量、土壤磷含量、生物活性、p H以及覆盖程度和表面粗糙度等)、水文地理因子(包括坡度、地下水位等) 和农作管理因子(施肥
数量、种类、方式及时间, 灌溉、耕作及轮作制度等) [ 1～6, 13, 15, 21, 26, 31, 35, 37, 42, 44～46, 48, 49, 57, 58, 65 ]; 本文不准备详述, 仅举例说明。Co x 等对澳大利亚南部牧草地磷素淋溶研究表明, 磷素淋溶损失量与降水量有极强的相关性, 而且, 淋溶高峰与降水强度关系密切[ 112 ]。H eck rath 等也得出磷素淋溶量与降水量的良好相关性[ 2 ]。A ddisco t t 等认为, 耕作可以增加土壤表面粗糙度, 使土壤饱和导水率增大, 从而增加磷素的淋溶损失量; 但是, 耕作能减小土壤容重, 减少淋溶量; 当然, 耕作时农机轮子可以使土壤形成裂缝, 容易形成优先流而促进淋溶; 耕作还可以压实亚表层土壤而促进土壤磷素的亚表层径流(淋溶) 等[ 46, 57, 78 ]。H eck rath 等证明对土壤的扰动, 会增加颗粒附着态磷(T PP) 的比例而减小可溶态反应性无机磷(M R P) 的比例; B roadbalk 试验地65cm 下的排水管, 在1993 年更换前后排出水中T PP 和M R P 的浓度占总磷(T P) 浓度的比例分别是8%～15%、78%～86% 和23%～35%、66%～71% [ 2 ]。
315 农田土壤磷素淋溶的可能机理
农田土壤磷素淋溶是由水分运动作为动力完成的。通过降水或灌溉进入土壤的水分, 除蒸发外, 根据在土壤中的流向可分为地表径流(O verland flow o r R unoff)、间层流( In terflow o r Sub su rface flow )、基质流(M atrix flow o r Satu rated?p iston flow ) 和优先流(P referen t ia l fl ow o r M acro 2po re?B y2p ass flow ) 四种方式; 除地表径流外, 其它水分流动方式都会造成磷素的淋溶损失。其中, 优先流( 或大孔流) 的作用最大[ 27, 49, 71 ]。P M H aygrath 等引用 B ro r m an 等的描述各土壤类型水分流动示意图[ 49 ] (图1)。
总体而言, 在水分条件满足时, 长期施用有机肥(尤其是新鲜畜禽粪肥)、质地较轻的土壤更容易发生磷素淋溶。E B arberis 等对意大利西部一个平原土壤质地为粗壤土和细壤土的五个监测点研究发现, 由于大量施用牛粪和猪粪及其厩肥, 使土壤表层的有机质含量达116%～417% , 又由于地下水位较高(017～3m ) , 所以, 从耕层60c m 以下土壤中用CaC l2 浸提出来的磷可达0138 m g?L 以上, 其中, 有机磷占总磷的
61%～92% , 而且, 深层的比例大于浅层的[ 61 ]。据D M N ash 等报道, 由于澳大利亚土壤风化程度较高, 土壤普遍缺磷, 因此, 单独施用无机磷肥, 土壤下层3m 处磷含量不增加, 而施用粪肥的土壤却有明显的增加[ 75 ]。Jo hn ston 等在英国洛桑长期牧草试验地得出同样的结果[ 2 ]。而B rookes 等对英国洛桑的另一长期肥料试验地(主要种植冬小麦和马铃薯) 65cm 下排出水中磷素形态及其含量研究表明, 不论施用化肥还是有机肥处理, 排出水中都有一定量的磷含量, 其中, 可溶性无机磷占绝对多数, 可溶性有机磷的比例很小, 长期施用有机肥处理的总磷浓度和可溶性有机磷含量都很低; 这块试验地土壤质地为砂质
粘壤, 为什么会有高浓度的磷(主要为无机磷) 淋溶呢? 他们认为一方面, 土壤经过连续施用100 多年的磷肥, 土壤耕层累积
① J L L u. Characteristics of pho spho rous fo rm s in drainage w ater discharged from B roadbalk experim en t. 2002.
P edosp here.
12 期 吕家珑: 农田土壤磷素淋溶及其预测
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图 1 土壤水分流动分类(引自 H aygarth 等, 2000, F ig . 3) [ 38 ]
F ig. 1 C lassificat ion of the hydro logy of so il types (from H aygarth et a l . 2000, F ig. 3) [ 38 ] 了大量
的磷素, 达到了饱和状态; 加之土壤中有很多裂缝、动物洞穴以及腐烂根孔, 有降雨时, 大量的可溶 态磷素随水流, 沿着这些通道 (优先流) 迅速到达土壤下部[ 1, 2, 42 ]。G J H eck rath 曾对英国洛桑试验站同一块 试验地, 在降雨开始后的 12h 内, 每隔 015h 对排水中总磷及可溶性无机磷等进行分析表明, 降雨开始后约 015h 排水中总磷及可溶性无机磷等浓度达到最大值①。
3 农田土壤磷素淋溶的预测
随着研究的进一步广泛和深入, 欧美发达国家有关磷素由土壤淋溶进入水体的研究, 已经主要集中在 如何进行预报 (测) 和防治方面, 但至今没有统一的认识; 预测方法很多, 但是, 大体上可分为两类, 即利用 土壤理化性质预测和利用数学模型预测[ 1, 2, 26, 32～ 34, 42, 52, 59, 77, 87, 88, 90～ 92, 94, 95, 98, 99, 104, 105, 107, 108, 110 ]。 311 利用土壤理化性质预测
有人用 CaC l 2 浸提的磷含量作为土壤磷素淋溶的指标, 认为凡是被 CaC l 2 浸提出来的磷, 均可以随水 淋溶至土体下部[ 2, 61, 77, 90, 95 ]。N H esketh 等提出了发生土壤磷素淋溶的“突变点”(Change 2Po in t ) , 即用土壤 O lsen 2P 含量与 CaC l 2 2P 含量分别为横轴和纵轴作相关曲线, 曲线上的转折点相对应的O lsen 2P 含量即为 该土壤的磷素淋溶的“突变点”(Change 2Po in t ) ; 他们认为, 当土壤O lsen 2P 含量小于“突变点”值时,
不
会发生磷素淋溶; 反之, 当土壤O lsen2P 含量大于“突变点”值时, 就会发生磷素淋溶[ 42 ]。据此, 他们对采自英国
①G J H eck rath. Pho spho rus accum ulat i on and leach ing in clay loam so ils of the B roadbo lk experim en t. Ph. D.
thesis, 1998.
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不同地区性质相差较大的8 种土壤进行预测, 得出的“突变点”(Change2Po in t) 土壤O lsen2P 含量从13
Λg? L 到119Λg?L 不等。R W M c Dow ell 等也应用“突变点”理论对英国丹佛(D evon) 和美国
宾西法尼亚(Penn sylvan ia) 的各一个流域内磷的流失(包括地表径流和淋溶) 进行预测, 他们用W
ater2P 或CaC l2 2P 做纵坐标, O lsen2P 或M eh lich23P 为横坐标, 得出丹佛(一个流域) 和宾西法尼亚(一个流域) 土壤发生磷素淋溶的“突变点”分别为33～36 m g?L O lsen2P 和185～190m g?L M eh lich23P [ 75 ]。
荷兰人van D er Zee 等提出了用由土壤剖面中反应性的无定型微结晶铁铝(草酸盐浸提) 为非石灰性土壤中磷吸附容量(PSC) 来预测磷素淋溶趋势(式(1) ) [ 1 ]:
PS C = (F e o x+ A l ox) ?2
(mmo l P kg- 1 ) (1)
然后, 根据PS C 确定土壤磷饱和度(PSD )。
PSD = 100 ×P ox?P S C (% ) (2)
式中, P ox 为草酸盐浸提测定的土壤磷含量。
土壤磷饱和度(PSD ) 还可以通过L angm u ir 方程确定(式(3) )。
PSD = ΧK C ?(1 + ΧK C ) (3)
式中, K 为磷吸附常数; Χ是土壤总吸附磷与溶液中磷的比值(分配系数); C 表示地下水中可溶态的反应性无机磷(M R P) 含量(m g P ?L )。
该预测方法提出后被很多学者成功地用来预测土壤中磷的淋溶趋势[ 27, 75, 87 ]。
此外, 还有人应用平衡磷浓度(E PC 0 )[ 29, 90, 113 ] 或磷指数(P index ) [ 59 ]或磷素位点指数(PS I ) [ 87, 89, 90, 92, 94 ]
作为指标较好的预测了土壤磷素的淋溶趋势。
312 利用数学模型预测
利用土壤理化性质预测具有方法简单易行, 成本低廉的优点; 但是, 由于土壤磷素淋溶受到许多因素(气候、土壤、水文地理及农作管理等) 的影响而非常复杂, 用简单的土壤性质预测, 一方面, 应用范围小, 另一方面, 由于受到气候等因素的影响而导致偏估。因此, 许多学者以数学模型进行预测[ 83, 87, 88, 98, 99, , 101, 102, 104, 107, 108, 110 ]。R A Hodgk in son 等应用HO ST 模型(考虑作物、
土壤、排水及气候等因子) 较好的预测了英国不同利用状况的 3 个小流域(分别为150、260 和90 hm 2 ) 土壤磷素向水体淋溶的趋势[ 88 ]。G van der Sa l m 等(AN I M O ) [ 91 ]、F D j o dji 等(GL EAM S) [ 98 ]、E G Hope 等(TO P M OD EL ) [ 99 ]、J M agid 等(DA ISY) [ 101 ]、R M eissner 等(M OR PHO ) [ 102 ]、M R u ssell 等(D YNAM I C) [ 104 ]、B U lén等(M OD EL ) [ 105 ]、
T B u rt 等(V SA ) [ 107 ]、M B M cGechan 等(M A CRO ) [ 108 ] 以及L A ndersson 等(PA R TL E) [ 110 ] 在不同
的国家建立了预测土壤磷淋溶(流失) 的数学模型。如: M eissner 等[ 102 ] 建立了M O R PHO 模型来预
测一块地下水位较高的自然草地中磷素在亚表层淋溶取得较好的结果。
M o rel 等[ 40 ] 应用两种动力学模型, 对土壤中的磷从土壤组成分上向溶液中的迁移进行了模拟。用同位素稀释法预测从土壤组分向溶液中淋溶的磷的数量(Q t) 分别是:
氧化土(O x iso l) Q (t) = 01013?[ 01011 (t+ 010001) - 0149 +
01001 ]
淋溶土(A lfiso l) Q (t) = 810?[ 0140 ( t+ 0101) - 0121 + 01016 ]
如果同时考虑到溶液中磷浓度(Cp ) 的影响, 将溶液中磷浓度(Cp ) 和随时间不断变化的从土壤组分
向溶液中淋溶的磷的数量[Q (Cp , t) ] 用 F reundlich 动力学方程描述为:
氧化土(O x iso l) Q (C p , t) = 3414C p 0175 t[ 01248- 01020log (Cp ) ]
淋溶土(A lfiso l) Q (Cp , t) = 2719C p 0145 t[ 01154- 01037log (C p ) ]
由于数学模型应用的参数太庞杂, 不同地区由于自然条件及土壤的差异, 给推广应用带来一定难度。
4 展望
围绕农田土壤磷素淋溶问题, 人们各种各样研究的目的只有一个, 即在保证农业生产持续发展的基础上, 减少农业系统中磷素的流失; 防止和减少水体富营养化[ 1 ]。
我国对农业土壤中磷淋溶进入水体导致富营养化方面的研究, 至今仍未开展。如果尽早进行研究预
12 期吕家珑: 农田土壤磷素淋溶及其预
2695 测
报, 并加以控制, 就可以避免重走发达国家的老路, 即:“发展2污染2发现2治理”。因此, 应从以下方面开展工作:
(1) 查明农田土壤磷素淋溶现状通过研究, 查明我国各地(尤其是南方地区) 土壤磷素淋溶的可能性、主要过程(机理) 以及淋溶对水体富营养化的贡献率。
据 B rookes 等对英国8 个土壤性质差异较大的试验点的研究发现(资料) , 发生磷素淋溶的土壤O lsen2 P“阈值”各不相同, 最高的达119m g?kg, 最低的只有10m g?kg。我国幅员辽阔, 土壤种类繁多, 土壤性质及其磷素含量也差别很大, 因此, 有必要在各地都进行调查研究、监测(包括应用先进的3S 技术监测土壤中磷素淋溶动向) , 查明磷素淋溶状况、趋势、机理, 并提出相应的对策。
(2) 合理利用土壤资源科学区划, 合理利用土壤, 宜林则林, 宜牧则牧, 宜农则农, 保持尽可能多的植被覆盖; 少耕或免耕。
在离湖、河、江及水库等水源近的地方, 应在农田与水源之间种植一些常年生植被; 在地下水位较高和质地较轻的地方, 种植耐瘠薄的作物(可以减少肥料的投入量); 尽量实行少耕或免耕, 因为疏松的表层土壤, 不但容易水土流失, 而且极易发生磷素淋溶。
(3) 经济合理施肥根据作物、土壤及自然环境, 选择适宜的磷肥种类、施用数量、施用时间、施用方式等。
磷素在土壤中的累积是发生淋溶的先决条件, 据报道[ 5 ] , 我国自施用磷肥以来, 至1992 年, 累积在土
壤中的磷可能有1500×104 t, 这是埋在土壤中的巨大的“化学炸弹”; 因此, 要积极推行平衡施肥和计划施肥, 以减少磷素在土壤中的累积。
(4) 加强水分管理合理灌溉, 避免大水漫灌, 减少农田排水量。
水分是磷素淋溶的介质, 减少多余的水分向土壤下部及土体外的渗透, 是减少磷素淋溶的根本举措
(也可以节约水分); 因此, 要大力推行节水灌溉。
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土壤无机磷形态测定 药品配置： 一、氯化铵溶液[c(NH4Cl)=1 mol/L]：53.5g氯化铵(NH4Cl，化学纯)溶于约800mL水 中，稀释至1L。 二、NaHCO3-Na2S2O4: A试剂：0.11 mol/L Na2S2O4:称取19.14g Na2S2O4溶于800mL水中， 转移至容量瓶后定容至1L。B试剂：0.11 mol/L NaHCO3：称取9.24g NaHCO3 800mL水中，转移至容量瓶后定容至1L。 三、氢氧化钠溶液[c(NaOH)=1 mol/L]：40g氢氧化钠(NaOH，化学纯)溶于约800mL水 中，稀释至1L。 四、饱和氯化钠（1mol/L）：58.5g氯化钠溶于1L水中，待溶解至饱和后过滤。 五、盐酸溶液[c(HCl)=0.5 mol/L]：用小量筒取浓盐酸16.7mL，加水稀释至400mL混 匀即得。 六、2-4-二硝基酚试剂：取0.25g 2-4-二硝基酚（化学纯）溶解于100mL蒸馏水中即可。此指示剂的变色点约为pH3，酸性时无色，碱性时呈黄色。 七、混酸配制：500mL的浓硫酸中加入50mL高氯酸（5:1）。 八、4mol/L氢氧化钠溶液：称取16gNaOH（化学纯）溶解于100mL蒸馏水中。 九、2mol/L(1/2H2SO4)溶液：吸取6mL浓硫酸，缓缓加入80mL水中，边加边搅拌，冷却后转移至100mL容量瓶并定容值刻度线。 十、钼睇抗储备液：A.浓硫酸(H2SO4) (分析纯)153 mL缓缓地倾人约400 mL蒸馏水中，搅拌、冷却。称取10.0g钼酸铵(分析纯)溶于约60℃的300 mL水中，冷却。将硫酸溶液缓缓滴人钼酸铵溶液中，冷却；B.称取0.5g酒石酸氧锑钾（K(SbO)C4H4O6），溶解于100mL 蒸馏水中。再将上诉B液加入到A液中，最后加水定容至1L。充分摇均，保存于棕色瓶子中，此为钼睇抗储备液。 钼锑抗显色剂:称1.5 g抗坏血酸(C6H8O6化学纯)，溶于100 ml上诉钼睇抗储备液中。此液随配随用，有效期24h。 实验步骤： 1. Labile-P(弱吸附态P) 在100mL离心筒中加入1g沉积物样品，加入1mol/L NH4Cl溶液50mL，（25±1）℃、200r/min 条件下恒温振荡0.5h，5000r/min、25℃下离心10min，固液分离，钼锑抗比色法测定浸提液中吸光度。用饱和氯化钠（25mL,离心后弃上清液）清洗两次方可进行下一个态。 2. RSP（可还原态P） 在上步残渣中，加入0.11 mol/L NaHCO3-Na2S2O4溶液50mL（NaHCO3、Na2S2O4各25mL），40℃、200r/min 条件下恒温振荡1h，5000r/min、25℃下离心10min，固液分离，钼锑抗比色法测定浸提液吸光度。用饱和氯化钠（25mL,离心后弃上清液）清洗两次方可进行下一个态。 3.Fe/Al-P（铁铝氧化态P）。 在上步残渣中，加入1mol/L NaOH溶液50mL，（25±1）℃、200r/min 条件下恒温振荡16h，5000r/min、25℃下离心10min，固液分离，钼锑抗比色法测定浸提液吸光度。用饱和氯化钠（25mL,离心后弃上清液）清洗两次方可进行下一个态。 4. Ca-P（钙结合态P） 在上步残渣中，加入0.5mol/L HCl溶液50mL，（25±1）℃、200r/min 条件下恒温振荡
土壤中的磷素 土壤是作物磷素营养的主要来源，土壤中的磷素包括有机和无机两种形态，主要是磷酸钙（镁）盐、磷酸铁、铝盐。大部分有机磷多作物是有效的，但大部分无机磷酸盐在水中的溶解都很低，作物非常难以吸收。进入土壤的各种磷酸盐，都非常迅速地与土壤中的钙、铁、铝等离子作用，形成难溶性的磷酸盐沉淀，或吸附在土壤胶体上，并逐渐转化为难溶性磷酸盐。土壤pH 值和氧化还原状况是影响磷酸盐有效性的主要因素。 1土壤中磷的含量、形态及其有效性 1.1 土壤磷素含量 土壤中的磷来自于成土矿物、有机物质和所施用的肥料。我国大多数土壤的全磷含量为0.04% ～0.25%，一般说来有机质含量高、熟化程度高、质地粘重的土壤，全磷含量都比较高。土壤磷素含量不仅有明显的地带性分布，而且也呈现出有规律性的局部变化。从南往北、由东向西，我国土壤中的全磷含量逐渐增加；离城镇村庄越远，土壤含磷量越低 1.2 土壤磷素的形态及其有效性 土壤中的磷可分为有机态磷和无机态磷，有机态磷主要是植酸盐、磷脂和核酸，耕地土壤一般占全磷的20%左右，对作物几乎都是有效的。无机态磷占土壤全磷的80% 以上，主要有钙（镁）磷酸盐(Ca - P) 、铁铝磷酸盐（Fe - P 、Al - P ）、闭蓄态磷（O - P ）。 1）钙（镁）磷酸盐：磷酸根与钙、镁结合形成不同溶解度的磷酸钙、镁盐类，主要是磷酸钙盐，是我国北方石灰性土壤中磷酸盐的主要形态。磷酸钙盐有多种，常见的磷酸钙盐的溶解度和对作物的有效性大小顺序为：氟磷灰石< 羟基磷灰石< 磷酸八钙< 磷酸二钙< 磷酸一钙。 2）铁、铝磷酸盐：磷酸根与Fe3+ 、Fe2+ 、Al3+ 结合形成各种形态的磷酸铁、铝类化合物，是酸性土壤磷酸盐的主要形态，常见的有粉红磷酸铁（Fe(OH)2·H2PO4 ）和磷铝石（Al(OH)2·H2PO4 ），其溶解度极小，对作物的有效性很低。在水田主要是蓝铁矿（Fe3(PO4)2·3H2O ），有效性有所提高。 3）闭蓄态磷：在酸性土壤，大部分磷酸盐常常被铁的氧化物或水化氧化物的胶膜所包被着，而在石灰性土壤，磷酸盐的表面也常常形成钙质胶膜，有效性
贵州土壤磷素肥力 磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一。它既是植物体内许多重要有机化合物的组分，同时又以多种方式参与植物体内各种代谢过程。土壤[1]是植物磷营养的主要来源，生产上人们通过向土壤中施加磷肥来提高土壤中磷的含量，由于磷是以沉积的形式存在和贮存的，而且，在土壤中具有特定的化学行为，使其在当季作物的利用率仅为10%～25% [2]。为此土壤中磷的含量、存在形态及其有效性对作物磷素吸收极为重要，成为当今关注的热点问题。 贵州位于我国西南，居云贵高原东部，是介于四川盆地和广西丘陵之间的岩溶高原山区。省内地带性土壤以黄壤为主，还有红壤、黄棕壤等土壤呈酸性或强酸性，土壤中活性铁、铝含量较高，可溶性磷多与铁、铝相结合，转化为难溶性磷酸铁、磷酸铝等形态而被固定，其有效磷含量不高[3]。人们通过在土壤中施加磷肥来提高土壤中磷的含量，但是，随着磷肥的大量施用，我国各区耕地土壤速效磷含量呈显著增加趋势，部分耕层土壤速效磷含量表现为过量累积，导致农田生态系统水体富营养化，给环境带来不利影响，文章通过对磷素在土壤中存在的状态，土壤对磷的固定积累以及提高磷的有效性展开综述，以期为提高作物对土壤磷的吸收利用方面研究提供参考。 1.贵州土壤磷素肥力利用现状 贵州位于我国西南，居云贵高原东部。其具有低纬度、高海拔，自然条件复杂，地貌多种多样，母岩组合复杂，气候变化悬殊，土壤类型较多，从亚热带的红壤到暖温带的棕壤都有分布的特点。其中，以黄壤分布面积最多，遍及贵州高原的主体部分。贵州土壤pH 值在3.1~8.9范围。通常林草地土壤与耕地土壤之间有一定的差异。全省耕地土壤以微酸性(pH 5.5~6.5) 所占面积比例最大，为35.7%。由于黄壤地区温暖湿润;地形以低山丘陵为主；旱地面积分布较广;是我国农业生产的主要区域之一，由于对土地资源的不合理利用；多数旱地土壤侵蚀严重；引起土壤养分流失；导致土壤退化，在农业生产上磷肥施用是提高作物产量的有效措施之一；然而当季施用磷肥的利用率一般为10%～25%；大量磷肥在土壤中积累;当地表径流和土壤侵蚀发生时；土壤磷由陆地向水体迁移；这不仅造成磷矿资源的损失与浪费；而且会加速附近水体富营养化的产生。据贵州省土壤肥料研究所测定，黄壤旱地耕作层土壤有效磷含量为5.2mg/kg，侵蚀后黄壤底土土壤有效磷为痕量。 2土壤中磷的形态分布 磷素在土壤中的形态是人们研究的重点，因为只有了解了磷素在土壤中的形态才可以正确的利用土壤，因地制宜。不同的土壤类型磷素的形态[4]以及组成成分不同。土壤中磷的形态可分为有机态磷和无机态磷，后者包括矿物态磷、吸附态磷和土壤溶液中的磷。其中，土壤溶液中的磷是最有效的部分，是可供植物利用的主要形态。
土壤磷素污染现状 摘要：对当前农田及菜地土壤过量施用磷肥导致磷素高度积累的现状进行阐述，说明在磷素高度富集下带来的土壤环境污染问题。合理施用磷肥，解决蔬菜地磷富集导致的地下水污染已成为环境保护上亟待解决和制约蔬菜生产可持续发展的瓶颈问题。 关键词：土壤磷污染环境 土壤是人类赖以生存的基本条件[1]。近年来，随着人口急剧增长，人类对土地资源的过度开发，导致土地质量下降，生产能力退化。而在农业生产中使用化肥与农药以及如生长激素等化学物质，土壤中某些成分含量过高，致使物理化学和生物学性质发生变化，土壤功能受到损害，微生物活动受到影响，土地肥力下降，影响农作物产量及品质，威胁着人类的健康，也影响着国民经济的发展。 磷是作物生长所必需的3大元素之一。土壤磷素的积累能够提高土壤磷的供应能力，为作物高产优质提供物质基础。土壤磷含量受母质、成土过程和耕作施肥的影响，变化很大[2]。2007年世界磷矿资源经济储量为180亿t，远景储量约500亿t。地球中的磷的总含量估计为1019t，平均磷含量为0．12％。人们为了农业经济利益，大量地向农田中施入化肥和有机肥，导致农田中磷大量积累。1950年至1995年间，全球约有6108t化肥投入，约有4108t的磷净残留于农田土壤环境中[3]。我国土壤磷含量在0．017-0．1l5％之间，总的变化是从南到北，自西向东逐渐降低的趋势。从第二次土壤普查到现在经过10多年的累积，我国土壤速效磷含量大大提高。 1.土壤积累态磷素的研究 所谓积累态P就是指肥料P未被植物利用而积累于土壤中的那一部分P素,积累的磷不仅造成±壤质量恶化，还可通过径流、渗漏等多种途径进入河流、湖泊等地表水体和地下水，对生态环境造成潜在威胁。且由于其溶解性差，无法满足一般作物的生长需要，造成土壤磷素的“遗传性”缺乏，成为提高农业生产力的主要限制因子之一[4]。 随着我国农业种植结构的调整，近年来设施蔬菜种植面积不断扩大，截止2005年底，全国蔬菜种植面积为1 970．8万hm2。总产量约6．2亿t，产值约5 600亿元，其中设施蔬菜栽培面积达253．7万hm2，占世界设施蔬菜总面积的80％以上。辽宁省设施蔬菜栽培面积达21．7万hm2，到2010年预计发展到30万hm2。设施菜地土壤是一种处在半封闭条件下、受人为影响强烈的特殊土壤，为追求高产高效，大量投入的肥料导致设施菜地土壤中氮磷的大量累积。 1.1菜园土壤磷素的积累状况 蔬菜地产量高，效益好，经济效益将驱使菜农大量投肥。据统计，我国化肥施用量从1990年的2590．3万t(纯量，下同)增加到2003年的441 1．8万t[5]，其中磷肥施用量由1990年的462．4万t增加到2003年的714．4万t，复合肥施用量由
土壤养分含量以及存在形态和特点 土壤形态 一、根据在土壤中存在的化学形态分为 （1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。 （2）代换态养分：是水溶态养分的来源之一。 （3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物有效）。 （4）有机态养分：矿质化过程的难易强度不同。 二、氮的形态与转化 1、氮的形态：（全氮含量%——%） （1）无机态氮：铵离子和硝酸根离子，在土壤中的数量变化很大，1—50mg/kg （2）有机态氮：A、腐殖质和核蛋白，大约占全氮的90%，植物不能利用； B、简单的蛋白质，容易发生矿质化过程； C、氨基酸和酰胺类，是无机态氮的主要来源。 （3）气态氮： 2、氮的转化： 有机态氮的矿质化过程：氨化作用、硝化作用和反硝化作用； 铵的固定：包括2：1型的粘土矿物（依利石、蒙脱石等）对铵离子的吸附；和 微生物吸收、同化为有机态氮两种形式。 土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类，其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。小分子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。 土壤全氮中无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和氮氧化物等很少。大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。在还原条件下，硝酸根在微生物的作用下可以还原为气态氮而逸出土壤，即反硝化脱氮。部分铵离子可以被粘土矿物固定而难以被作物吸收，而在碱性土壤中非常容易以氨的形式挥发掉。土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。 三、磷的形态与转化 1、形态（土壤全磷%——%） （1）有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的15%——80%； （2）无机磷：（占全磷20%—85%） 根据溶解度分为三类 A、水溶性磷： 一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为——1mg/kg。在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态。
土壤磷素形态组成变化及有效性研究 摘要：土壤中无机磷的形态历来是人们关注的问题之一。在大部分土壤中，无机磷含量占有主导地位，是植物所需磷的主要来源。通过土壤中磷的化学形态、磷化合物的性质可判断其土壤环境行为，从而进行土壤磷素形态的分级。本文围绕土壤磷素形态的组成变化对土壤供磷状态，提高磷素的再循环利用率等提出了建议，为今后指导磷肥的合理施用提供参考。 关键词：土层；无机磷；含量；有效性 近年来，我国磷矿资源正在快速枯竭，工业上大量磷肥的生产、农业上过量磷肥的施用是磷矿资源枯竭的重要原因。由于土壤中长期大量磷肥的投入导致了土壤磷素水平提高，土壤土层处于富磷状态，土壤磷通过地表径流、土壤侵蚀、淋洗等途径，加速向水体迁移的速度，造成非点源性磷素污染加剧。施用磷肥的当季利用率低，有效磷的缺乏，严重限制着作物产量的提高。为了提高作物产量，满足作物生长需要，须维持土壤较高的速效磷水平，因此大量施用磷肥成为解决这些问题的主要措施之一。我国北方地区分布着大面积的石灰性土壤，尤其是黄淮海地区广泛分布的潮土，由于石灰性土壤富含石灰质，大部分施用的磷肥被固定为作物难以利用的钙磷，其在当季作物的利用率仅为10%～25%。国内
外许多土壤学家、植物营养学家都曾对石灰性土壤中的磷以及肥料磷施入土壤后的动态变化做了大量研究。1989年，蒋柏藩和顾益初提出石灰性土壤无机磷分级体系，其主要特点是在分离技术上将石灰性土壤中占主导地位的磷酸钙盐按 其溶解度和有效性的不同进一步分成磷酸二钙、磷酸八钙和磷灰石三种类型，同时在磷酸铁的分离技术上也做了有益的改进，为石灰性土壤中的磷素形态、转化及有效性研究开辟了新的途径。 一、不同利用方式下土壤各形态磷的空间分布特点 土壤全磷主要来自于地壳表层的风化释放以及成土过 程中磷在土壤表层的生物富集和施用的肥料，它的含量可以反映土壤潜在的供磷能力和土壤磷库大小，因此了解我国土壤全磷含量情况有助于土壤磷肥管理。土壤有效磷含量是决定磷肥有无效果以及效果大小的主要因素。想要利用好磷肥，必须根据土壤有效磷的含量区别对待。在我国的多数土壤中，土壤有机磷在土壤磷素中所占的比重较大，土壤有机磷直接关系到土壤中有效磷的丰缺。它可以通过矿化作用转化为可供植物直接利用的磷。因此有必要了解土壤中全磷、速效磷、有机磷及无机磷的空间分布状况，为以后的合理施肥、促进高产提供理论依据。 由于水溶态磷进入土壤后，很容易发生化学固定或吸附固定，所以无机磷在土壤中移动性较差。相比较而言，土壤
农田土壤磷素淋溶及其预测
第23 卷第12 期 2003 年12 月 生态学报 A CTA ECOLO G ICA S I N ICA V o l. 23, N o. 12 D ec. , 2003 农田土壤磷素淋溶及其预测 吕家珑 (西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌712100) 摘要: 农田土壤磷的淋溶损失, 不仅造成肥料利用率降低、农业生产成本上升, 还能引起地下和地表水体富营养化。在综合大量中外文献的基础上, 阐述了农田土壤磷素淋溶问题的提出、淋溶对水体富营养化的贡 献、淋溶液中磷素的形态及其比例、影响土壤磷素淋溶的因子、淋溶机理、预测方法, 并对农田土壤磷素淋溶及其预测作了展望。 关键词: 农田土壤; 磷; 淋溶; 预测方法 Phosphorus leach in g from agr icultura l so ils and its pred ic t ion LU J ia2L ong (R esources and E nv ironm ental College, N orthw est S ci2T ech U niversity of A g ricu ltu re and F orestry , Y ang ling , S haanx i 712100, China). A cta Ecolog ica S in ica , 2003, 23 (12) : 2689～2701. Abstract: Pho spho ru s ( P ) is an essen t ia l elem en t fo r p lan t grow th. It also is a key elem en t fo r eu t roph icat io n of w ater bodie s.T he lo ss of P from agricu ltu ral so ils no t on ly leads to a decrease in the u t iliza t io n rat io of fertilizers and an increase in the co st of agricu ltu ral p roduct io n, bu t also gives rise to the eu t r oph icat i o n of su rface w ater and ground w ate r. Eu t r oph icat i o n, cau sed by P en richm en t, first cam e to the fo re in the 1960s, mo st no tab ly in the Great L akes reg io n of the U SA and Canada. In the fo llow ing decade, a ho st of o ther w ater bodies, suffering from varying degrees of pho spho ru s en richm en t, w ere iden t if ied around the w o rld. T here are tw o w ays fo r pho spho ru s to en ter w ater bodies2po in t sou rce and non2po in t sou rce. H um an beings did no t pay enough atten t io n to P lo ss from agricu ltu ral land to w ater bodies un t il the 1960s becau se of its lim ited movem en t in so ils. P m ay be lo st from agricu ltu ral land to w ater bodies by several p rocesse s. T hese include ero sio n, su rface runoff and leach ing. It is repo rted that a bou t 35% of the P inpu ts to natu ralw aters now com e from agricu ltu re in the U K, 70% in D enm ark, and 38% in Ge rm any. Since mo st so ils have a very h igh ab so rp t io n capacity fo r P, u sually far exceeding the quan t it ies of P added as m anu res o r fertilizers, it has long been con sidered that leach ing lo sses of P from so il to w ater are negligib le in m o st case s. T he concen t r at i o n of P requ ired to t r igger eu t r op h icat i o n in fresh w ater is ex t r em ely s m all (as low as 0102～01035 m g P ?L. T he p rob lem of P leach ing from so il to w ater w as generally no t con sidered i m po rtan t un t il the 1980s. W hen researchers first m easu red P lo sses in drainage w ater in the U K and U SA. It w as repo rted
蔬菜地土壤磷素状况及其淋失风险研究 姓名：庄远红 。许多学者研 究发现，土壤磷素的空间分布特征为表层土壤磷素含量高于底层土壤，即磷素含 量一般随土壤层次的加深而降低【141。主要原因可能有四：①磷肥和有机肥的表施； ②通过植物根系对下层土壤中磷的吸收，以有机物残留体的形式累积于表层；③ 由于剖面上层存在大量的有机胶体及风化复合体，增强了对磷酸离子的吸附；④ 磷的移动性很小，不易从剖面上层淋溶下移。有的土壤因剖面中其它成分淋溶强 烈，会使剖面上层的全磷量相对增加【131。 72-3土壤磷素流失的主要途径及影响因素 2．3．1地表径流 大多研究认为土壤中的磷通过径流进入地表水是农田磷素流失的主要途径， 伴随着地表径流而发生的土壤侵蚀会使土壤中积累的磷素随水流发生迁移【6射。随 地表径流流失的磷分为溶解态磷和颗粒态磷，一般用0．45um的微孔滤膜过滤分
离这两种形态的磷[69,70]。当径流流经表层土壤时，不仅会通过侵蚀作用搬运细粒 的土壤颗粒和轻质的有机物质，还会溶解各种形态的无机磷和有机磷。溶解态磷 来自土壤、作物和肥料的释放，主要以正磷酸盐的形式存在，可为藻类直接吸收 利用；颗粒态磷包括含磷矿物、含磷有机质和被吸持在土壤颗粒上的磷，在一定 条件下可溶解、解吸，成为溶解态磷的潜在补给源【711。单保庆等在研究中发现， 磷在径流损失中以颗粒态磷为主(78．5．94．9％)，溶解性总磷(3．1．19．6％)和正 磷酸盐(1．2．2．9％)所占比例很低‘721，晏维金等也得NT相似结剿731。刘方等通 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，黄壤早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％t651。黄满湘等利用室内模拟降雨径流试验，研究侵蚀泥沙的粒径 分布特征及其对氮磷的富集作用，结果表明径流流失的氮磷分别有94％和91％
土壤中磷元素的含量分析的研究 摘要：本研究是对土壤中磷元素的含量进行分析的研究。通过讨论磷对植物的一系列的功能与作用，了解磷在土壤中的存在形态，进一步深入研究土壤中磷的两大种类。有机磷和无机磷的组成土壤中的全磷，但是土壤中全磷的含量多时却不能代表土壤的磷元素供应充足，其中大部分是有机磷，有机磷都以高分子形态存在，有效性很低。而当土壤中磷的含量低与某个水平的时候，我们就可能说其磷素供应不足。 实验测定出样品中不同等高线上的磷含量存在差异，我们可以判断其样品土壤区域的磷素分布遭受破坏。引起这种现象的原因主要是： 1 使用含磷洗衣粉。 2 由于样品土壤在学校学生宿舍旁，学校经过大面积的修建，使得周围土壤性质遭受到人为活动的影响。 关键词：土壤磷 原子吸收 土壤磷的测定 形态分布 作者简介:吴涛(1982.9-)、男、汉族，贵州民族学院化学与环境科学学院2002级学生。 第一章 综述 1.1 土壤中磷对植物的作用： 植物是人类赖以生存的物质财富，而植物是通过吸收土壤中养分
来维持植物的生长。土壤中磷的存在对植物的营养有重要的作用，它是植物生长所必须的重要元素之一，植物用来吸收养分的根系也和磷有密切的关系。在自然界中磷大多以磷酸盐的形式存在，常见的有磷酸钙、磷灰石等。它在植物体中的含量仅次于氮和钾。一般在种子中含量较高。磷对植物营养有重要作用，几乎许多重要的有机化合物都有磷元素。磷在植物体内参与光和作用、呼吸作用。能量储备和传递细胞分裂。细胞增大和其他过程，磷能促进植物早期根系的形成和生长，提高植物适应外界环境条件的能力。有助于植物抗寒，磷还能提高许多水果、蔬菜和粮食作物的品质还有助于增强一些植物的抗病性，还具有促熟作用对收获和作物品质是非常重要的。植物从土壤中吸收磷时，若土壤中没有足够的磷元素时或没有足够能够提供植物吸收的磷元素时，植物生长将受到极大的限制。 那么土壤中的磷元素有哪些形态呢？土壤全磷即磷的总含量，包括有机磷和无机磷两大类，土壤中磷元素大部分是以迟效性状态存在，因此土壤中全磷的含量并不能作为土壤磷素供应的指标。全磷的含量高并不意味着磷素供应充足，而磷含量低于某一水平时，却可能意味着磷素供应不足，因此对研究土壤中磷的含量对生产实践有一定的参考价值。全磷以有机磷为主，约占土壤中全磷的20%--50%，但有机磷以高分子形态存在，其有效性不高，（有效性是指植物能够吸收作为养分的磷 ）无机磷是以吸附态和钙、铁、铝等磷酸盐为主。 1.2 磷素的吸收和运输 磷通过根毛、根尖和最外层根细胞进入植株。磷通常以一价磷
土壤磷素活化剂应用效果总结 摘要根据土壤磷素活化剂功能，结合宁安农场土壤养分状况，进行土壤磷素活化剂应用试验。结果表明：土壤磷素活化剂能有效地活化分解被土壤固定的磷为有效磷，提高肥料利用率，促进小麦、大豆、玉米（玉米制种）的生长发育，提高产量，且能减少对土壤的污染，是保护农业生态、生产绿色食品的绿色肥料。 关键词土壤磷素活化剂；小麦；大豆；玉米；应用效果 土壤磷素活化剂系应用现代生物技术研制而成的高科技产品，它能活化和释放被土壤固定的磷、钾及其他营养元素，提高作物产量，改善作物品质，保护环境。根据它的功能，结合我场土壤养分状况，我们于2005年开始进行土壤磷素活化剂试验，2006年进行示范，2007年大面积示范推广，取得了较好的效果。现将土壤磷素活化剂应用效果总结如下。 1 基本情况 1.1 处理 各处理见表1。 1.2 示范方法 （1）示范。采用大区对比法，不设重复，处理区将土壤磷素活化剂与肥料充分混拌施于土壤中。 （2）施肥播种。小麦采用春深施肥，行距0.15m，品种为克丰四号，保苗750万株/hm2；大豆采用三垄栽培方式，分层施肥，垄距0.65m，品种为8571号，保留30万株/hm2；玉米采用三全栽培，垄距0.65m，品种为龙单13，保留6.0万株/hm2；玉米制种采用播种、施肥覆膜一次成，垄距1.10m，品种为绥玉七号。 （3）田间管理。小麦三叶期用72%丁脂0.6L/hm2＋农大叶面肥1.5L/hm2进行化学除草，7月6日用敌杀死0.6 L/hm2＋叶喷灵1.5L/hm2防治黏虫。大豆、玉米播后用90%禾耐斯2.0kg/hm2＋70%赛克津0.45kg/hm2封闭除草，玉米制种