不同利用方式下农田土壤对磷的吸持与解吸特征

不同利用方式下农田土壤水土界面磷的迁移能力有较大的差别.模拟实验结果表明,太湖地区水稻土在旱作时土壤固磷能力低于旱地土壤,但由于其土壤磷素水平较后者低,在一定条件下磷由固相转入液相被淋溶或随径流流失的风险要低于旱地土壤.水稻土在淹水还原条件下比旱作时固磷能力有了较大幅度的提高,土壤中的磷向溶液中的释放量总体上较淹水前减少,这是因为在还原条件下形成的无定形Fe³⁺-Fe²⁺混合氢氧化物具有巨大的表面积和很强的吸持能力,增强了对磷的固定.     

紫色土稻田磷素淋失特征及其对地下水的影响

采用原状土壤渗漏计在水稻生育期定期采集不同土壤剖面深度的渗漏水,研究了在不同施磷水平下水稻生育期磷素淋失动态和渗漏淋失量及其对地下水的潜在影响,并分析了土壤Olsen-P含量与磷素渗漏量之间的关系,旨在为紫色土区稻田磷肥的合理施用和控制磷对地下水污染提供科学依据.结果表明,在水稻生长期紫色土的磷素渗漏整体呈下降趋势.前期磷素渗漏淋失量高且变幅较大,在施磷后第5d各土层渗漏水中磷素浓度最高;施肥60 d后稻田磷素渗漏淋失负荷显著降低.不同土层和各处理趋于一致.稻田磷素的渗漏淋失受磷肥用量和土壤性质的影响,随着磷肥用量的增加稻田磷的渗漏淋失量增加,3种类型紫色土磷素渗漏淋失量为中性紫色土>钙质紫色土>酸性紫色土.施磷(P2O5)90～180kg·hm-2处理,40cm土层渗漏水中磷的平均浓度在中性、钙质、酸性紫色土上分别为0.13～0.142 mg·L-1、0.097～0.131mg·L-1和0.083～0.109mg·L-1,比不施磷处理高33.1%～38.7%、24.7%～44.3%和34.9%～50.4%,在60cm和100cm深处也有相似的特征.3种类型紫色土的土壤Olsen-P含量与磷素渗漏淋失量之间符合指数关系.渗漏水中磷素浓度随土壤剖面深度的增加而降低.淹水种稻初期是磷向下迁移最强和淋失量最高的时期,3种紫色土在施肥后的60d内对地下水质量产生潜在不良影响.整个水稻生育期磷渗漏量较低,最高磷渗漏量为0.262kg·hm-2.     

可溶性磷径流时间关系模拟研究

利用Heckrath分段回归(split-line)模型,对潮褐土Olsen-P、CaCl2-P含量进行拟合,得到潮褐土环境敏感磷临界点对应的土壤Olsen-P含量为69.4 mg/kg.采用循环水法模拟地表径流,研究了不同施磷水平土壤通过径流流失到水体中的可溶性磷(dissoluble phosphorus,DP)与径流时间的关系.利用一级动力学方程模型对径流发生时土壤向水体输入DP总量的动态变化进行模拟分析.结果表明模型能够较好地描述径流发生时磷素从土壤向水体的转移.当施磷量低于400 kg/hm2时,速率常数K没有发生变化,其平均值为1.095 h-1;而当施磷量为800和1 600 kg/hm2时.K值分别减小了17.2%和38.9%.利用指数函数模型对径流发生时土壤向水体输入DP速率随时间的动态变化进行模拟分析,结果表明,当施磷量低于400 kg/hm2时,速率常数K'没有发生变化,其平均值为1.037 h-1;而当施磷量高于800 kg/hm2时.K'值却有所降低.土壤Olsen-P和CaCl2-P与径流发生时土壤的可溶性磷流失潜势(dissoluble phosphorus loss potential,DPLP)和可溶性磷流失初始速率(dissoluble phosphorus loss initial velocity,VPo)间存在明显的线性关系,因此土壤Olsen-P含量和CaCl2-P含量可以作为土壤环境影响评价的指标来指示土壤DP径流损失的风险.     

施磷对太湖流域典型蔬菜地磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究不同施磷水平(0,30,75,150kg/hm²)下,典型蔬菜地磷素径流流失的特征、流失形态及流失量.结果表明,不同形态磷素随降雨-径流过程的变化趋势基本一致,即初始阶段浓度大且下降速度快,,大约产生径流20min后,浓度下降变得缓慢,直到最后趋于稳定;在整个降雨-径流过程中,颗粒态磷(PP)占总磷(TP)72%～87%,是土壤磷素径流流失的主要形态.在不同施磷水平下,不同形态磷的径流平均浓度由大到小的顺序是150,75,30,0kg/hm2.利用Duncan新复极差法进行多重比较,发现在不同施磷处理下(0,30,75,150kg/hm²)下,随着施磷量的增加,径流中溶解态总磷(DTP)、溶解态无机磷(DIP)、PP和TP的流失量增加,而且增加的趋势与施磷量呈显著线性相关关系.     

土壤污染及其防治

X532(X) 200219不同利用方式下农田土壤对磷的吸持与解吸特征/高超(南京大学城市与资源学系)…//环境科学/中科院生态环境研究中心一2田1,22(4)一67-72环图X一5 不同利用方式下农田土壤水土界面磷的迁移能力有较大的差别。模拟实验结果表明,太湖地区水稻土在早作时土壤固磷能力低于早地土壤,但由于其土壤磷索水平较后者低,在一定条件下磷由固相转人液相被淋溶或随径流流失的风险要低于早地土壤,水稻土在淹水还原条件下比早作时固磷能力有了较大幅度的提高、土壤中的磷向溶液中的释放量总体上较淹水前减少,这是因为在还原条件下形成的无定…     

沂北水稻主产区田间土—水磷素流失潜能

选取嘉善、余姚、德清、余杭4个具有代表性浙北水稻主产区，研究了水田土－水磷素流失潜能及环境意义。4稻区高水平磷肥投入促进了土壤高磷化，土壤Olsen-P积累的同时,相应地提高了土壤生物性有效磷、水浸提磷，并提高了土壤磷素的流失潜能。稻区土壤在富磷化过程中，存在着土壤磷素的农学意义向环境意义方向演变的趋势。在非植稻期，稻区农田水体，包括沟渠水、田表水、排渠水、暗管排水等总磷（TP）平均超过了易诱发水体富营养化临界值，其中溶解磷（DRP）占总磷40％；主要是源于绿肥田表水及部分排渠中的溶解磷对稻区外水体构成了直接危害。在非植稻期，因稻区间农耕措施的差异导致了土壤富磷水平与对应田表水磷素水平不具相关性；在植稻期，施磷措施促进水田土壤富磷，相应地提高了田表水磷素水平。     

不同施肥配比对土壤磷素固液相分配及组分的影响

以陕西长武国家长期定位试验站土壤样品为研究对象,采用25a小麦连作试验田不同氮磷配比处理11个,氮磷有机肥配施处理8个来研究不同肥料处理对磷素固液相分配及其磷素组分的影响,结果表明,黄土高原农田生态系统磷素固液相分配系数与Ca2-P和活性有机磷具有一定的相关性.同等氮素水平下(N90),随着施入磷素的增加,土壤中全磷、固相磷和液相磷的含量均呈增加趋势,而固液相分配系数却呈减少趋势.同一磷素(P90)水平下,氮素的施入对磷素利用也存在一定的影响,全磷在N135时达到最小值,固相速效磷有减少趋势,液相磷在N135时达到最大值,固液相分配系数以单施磷处理(无氮肥施入)最大.Ca2-P和活性有机磷对于磷素的固液相分配起着一定的决定作用,有机物质对磷素的有效性具有很大的激发作用.平衡施肥对磷素高效利用和减少面源污染具有很重要作用.     

开封城市土壤磷素组成特征及流失风险

为深入了解城市土壤磷素组成特征及其对受纳水体的影响,以开封城市表层土壤为研究对象,分析开封城市不同功能区土壤磷素的组成特征,并采用"突变点"法计算土壤磷素流失临界值,探讨开封城市不同功能区表层土壤磷素流失风险.结果表明,开封城市土壤总磷为400~1 427 mg·kg~(-1),其中无机磷占65%~99%;速效磷(Olsen-P)和易解吸磷分别为3.41~115.03 mg·kg~(-1)和0.01~9.40 mg·kg~(-1),与土壤磷素背景值相比,城市土壤磷素呈现明显集聚.开封城市土壤总磷和速效磷均呈现出东高西低,中心老城区高于新城区的空间分布格局;在不同功能区分布上,居民区土壤各形态磷素含量均最高.开封城市土壤磷素流失临界值对应的Olsen-P为22.18 mg·kg~(-1),超过临界值的土样占总土样数的33.64%,磷素流失风险最高的区域亦分布在中心老城区.     

浙北水稻主产区田间土-水磷素流失潜能

选取嘉善、余姚、德清、余杭 4个具有代表性浙北水稻主产区 ,研究了水田土 水磷素流失潜能及环境意义 .4稻区高水平磷肥投入促进了土壤富磷化 ,土壤Olsen-P积累的同时 ,相应地提高了土壤生物性有效磷、水浸提磷 ,并提高了土壤磷素的流失潜能 .稻区土壤在富磷化过程中 ,存在着土壤磷素的农学意义向环境意义方向演变的趋势 .在非植稻期 ,稻区农田水体 ,包括沟渠水、田表水、排渠水、暗管排水等总磷 (TP)平均超过了易诱发水体富营养化临界值 ,其中溶解磷 (DRP)占总磷 40% ;主要是源于绿肥田表水及部分排渠中的溶解磷对稻区外水体构成了直接危害 .在非植稻期 ,因稻区间农耕措施的差异导致了土壤富磷水平与对应田表水磷素水平不具相关性 ;在植稻期 ,施磷措施促进水田土壤富磷 ,相应地提高了田表水磷素水平 .     

武汉市郊典型利用方式下土壤磷素特征及流失风险分析

当前地表水体环境问题日益突出,磷素作为水体富营养化的关键控制因子而备受关注。本研究通过实地采样分析,研究了武汉市郊区典型利用方式下土壤磷素形态剂含量特征,并分析了其流失风险。结果表明:不同利用方式下的土壤磷素水平差异较大,各形态磷水平排序是蔬菜地稻田常规旱地苗圃地;武汉城郊0～20cm表层土壤全磷(TP)含量为255.4～1763.1mg/kg,平均值为975.4mg/kg;土壤有效磷(Olsen-P)为1.3～164.2mg/kg,平均值为56.4mg/kg;藻类有效磷(NaOH-P)含量为33.4～910.7mg/kg,平均值为204.0mg/kg;土壤Olsen-P为56.0mg/kg可作为武汉市郊区土壤磷素流失的临界值,且超过该临界值的土样有34.9%,其中有93.3%采自蔬菜地,表明各利用方式下蔬菜地土壤磷素流失风险最高。     

Influence of organic amendments on the sorption of pentachlorophenol on soils

The influence of pH on the sorption of pentachlorophenol (PCP) onto three organic amendments, char, humic acid (HA) and peat, and the effect of organic amendments on PCP sorption to three kinds of soils were evaluated. The sorption of PCP on these sorbents fitted the Freundlich model well, suggesting that PCP sorption isotherms were nonlinear with exponential coefficient (N) value lower than 1. The PCP sorption capacity on three organic amendments and the N values increased with decreasing pH. The sorption capacities were in the order: char > HA > peat. Organic amendments resulted in an enhancement of sorption capacities of soils. The N values of PCP sorption on soils were decreased by char amendment and increased by HA and peat amendments. This study demonstrated that application of traditional organic amendments led to the enhancement of PCP sorption by soils. This information may aid both in predicting environmental fates of hydrophobic ionizable organic compounds and in developing remediation strategies for them.     

Manuring and fertilization effects on phosphorus accumulation in soils and potential environmental implications

Phosphorus application as manure to agricultural soils in intensive livestock farming and arable cropping systems often exceeds P offtake by crops. This surplus could lead to P accumulation in soils, making them long-term diffuse sources of P loss to water. We investigated the impact of a range of manuring and fertilization practices in intensive farming systems on the accumulation of P in soils, soil test phosphorus (STP), distribution of organic and inorganic P, P-sorption capacity and degree of soil saturation with P (DSSP). The results from the 10 long-term sites investigated showed increases in both total soil P content and STP values (Olsen-P and Mehlich-3 P), as a result of P surpluses. The net total P accumulation in the soils across the sites ranged from 16 to 232 kg P ha⁻¹ year⁻¹. The effects of long-term P surpluses were a significant reduction in P-retention capacity and increase in DSSP. The sites investigated would attain 25% DSSP in 10–150 years, depending upon the size of P surplus and sorption capacity. A combination of large P surplus and low P-sorption capacity could saturate soils to 25% DSSP within 10–30 years. The values of Olsen (85 mg P kg⁻¹) and Mehlich-3 (305 mg P kg⁻¹) extractable-P predicted for the 25% DSSP are likely to result in environmentally significant P losses.     

水稻土对磷的吸持能力及环境风险研究

以湖南Cd污染区水稻土为供试土壤,研究了土壤活性Al(Al_(ox))、活性Fe(Fe_(ox))、磷吸持指数(PSI)、吸持饱和度(DPSS)和释放风险指数(ERI)及其相关性关系.结果表明:供试水稻土中Al_(ox)和Fe_(ox)含量变异性较大,分别为55.67~1495.90 mg·kg~(-1)和1.50~13.63 g·kg~(-1),但有效磷含量变化幅度不大.水稻土吸持磷能力较弱,全部样品中PSI均低于30,但水稻土磷的吸持饱和度较低,85%的土壤样品DPSS低于磷淋失临界值(15%),且磷释放失风险(ERI)较小.水稻土中Al_(ox)含量和Fe_(ox)含量与PSI存在显著正相关关系(p0.05),而与DPSS之间表现为显著负相关关系(p0.01),DPSS和PSI呈现为显著负相关关系(p0.01).     

人工湿地生态工程中基质的筛选及应用研究

文章采用Langmuir等温吸附方程研究了人工湿地基质对磷的吸附能力和基质在人工湿地中的使用寿命,结果显示不同基质对磷的吸附能力差异比较大,其中赤泥对磷的吸附能力最大,铝矿土次之,陶粒和砂子比较低,而以陶粒对磷的吸附能力最低。不同的基质在人工湿地中的使用寿命不同,赤泥可以使用大约3010个月,而陶粒则<6个月。人工湿地基质大致可分为工业副产品、土壤和沙石三类,其中以工业副产品对磷的吸附能力比较高,土壤其次,而沙石则相对较低。Langmuir等温吸附方程可比较不同基质的吸附能力大小并估算其使用寿命,因此,可将它作为一种快速筛选人工湿地基质的方法。     

不同钝化剂对Cd污染农田土壤生态安全的影响

为研究Cd污染土壤的钝化修复技术,同时探讨不同钝化剂对土壤生态安全性的影响,选取钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥4种常用的钝化材料,开展Cd污染农田土壤的钝化修复试验.通过浸出试验评估其钝化修复效果,并从农田土壤功能角度出发,探讨不同钝化材料对土壤w（有机质）、w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）和土壤脲酶等指标的影响.结果表明,采用钝化剂处理污染土壤后,Cd的浸出浓度明显下降,钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥对Cd的钝化率达85.0%以上,钙镁磷肥和石灰在为期1 a的养护时间中持续保持较好的钝化效果.不同钝化处理后,土壤pH均有所增加,增幅在2.36~7.51之间,其中石灰的影响最大.与钝化处理前相比,添加牛粪后土壤w（有机质）增加了71.0%,添加其他钝化剂后w（有机质）无明显变化,另外,添加牛粪后,w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）等肥力指标和土壤脲酶活性均显著增加.因此,有机材料能显著提升土壤养分指标等级,而无机材料对土壤养分等级影响不大.研究显示,钙镁磷肥、牛粪和赤泥既能达到较好的修复效果,也在一定程度上维持和提升了土壤的种植功能,满足了农田土壤生态安全的要求,在农田土壤修复领域具有较好的应用前景.      

川西北沙化土壤对双酚A的吸附特征

研究了川西北地区4种受试土壤（PS：泥炭土壤,ND：未沙化土壤,LD：轻度沙化土壤,MD：中度沙化土壤）对双酚A（BPA）的吸附行为,探讨了土壤有机质（SOM）含量、土层深度和土壤团聚体对吸附作用的影响.结果表明：4种受试土壤对BPA的吸附过程符合双室一级动力学模型（R²≥0.98）.Freundlich和Langmuir模型吸附等温式可以较好地描述BPA的吸附行为（R²≥0.98）,吸附表现出较强的非线性（N, 0.52~0.70）.沙化后,吸附非线性增强,饱和吸附量下降3.7~5.7倍.4种受试土壤的最大吸附量Q_m依次为：PS（8901mg/kg）,ND（7011mg/kg）,LD（1506mg/kg）和MD（1050mg/kg）,Q_m与其SOM含量呈显著正相关（r > 0.999,P < 0.01）.土层深度增加BPA吸附性能下降,沙化后,下降幅度增大（MD > LD > ND > PS）.团聚体粒级增大,其吸附性能先增加后减小.沙化后,各粒级团聚体的吸附性能差异显著增大,吸附贡献率分布也不同.5种粒级的团聚体对未沙化土壤ND吸附BPA的贡献率基本相当,而沙化土壤LD和MD吸附BPA主要来自小团聚体（< 0.25、0.25~0.5mm）的贡献（86%~88%）.     

西辽河流域沙土对磷的吸附行为

采用小型回填式土柱动态吸附试验研究了西辽河流域沙土对磷的吸附行为. 结果表明:沙土对磷的吸附行为符合Freundlich吸附方程和Langmuir吸附方程,且前者更优. 吸附分配系数(k)平均值为31.55,磷饱和吸附量平均值为312.55 mg/kg. 沙土对磷的吸附方式以物理吸附为主,易淋失,仍存在一定的环境风险. 固定沙土中的微团聚体因存在以孔隙填充方式的磷吸附,所以其对磷的吸附能力最强,磷淋失的环境风险最小;而流动沙土对磷的吸附能力最弱,磷淋失的环境风险最大. 农田和林地沙土对磷的吸附能力最强,磷淋失的环境风险最小,是沙土的最佳利用方式. 沙土对磷的吸附分配系数及饱和吸附量与土壤w(粗黏粒),w(黏粒)和w(有机质)呈极显著正相关.      

沙土不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响

采用平衡吸附法研究了沙土不同有机矿质复合体对磷的吸附特征影响.结果表明,去除腐殖质后的沙土对磷的吸附能力大大降低,其饱和吸附量Qm和吸附分配系数K分别只能达到原样的38.41％和7.42％,说明有机矿质复合体是影响磷在沙土上吸附特征的主要因素;钙键有机矿质复合体的碳标化饱和吸附量为388.35 mg·kg-1,相当于原样的1.51倍,在其所形成的有机矿质复合体中存在着孔隙填充方式的磷吸附;铁铝键有机矿质复合体在对磷吸附中发挥着重要作用,其碳标化饱和吸附量可达500.23 mg·kg-1,相当于原样的1.93倍,其吸附机制除孔隙填充方式外,还存在铁铝氧化物及水化氧化物对磷的配位吸附.因此,考查土壤对磷的吸附能力时不仅要考虑腐殖质的含量,更要考虑腐殖质的复合形态,它也是影响土壤对磷吸附特征的重要因素.以原样的磷饱和吸附量为基准,钙键有机矿质复合体和铁铝键有机矿质复合体携载的吸附态磷可分别按原样的1.51和1.93倍进行估算.     

低施磷水平下不同施肥对太湖地区黄泥土磷迁移性的影响

对太湖地区水稻土上长达13年的长期不同施肥处理的某试验田进行了土壤全磷、树脂磷和水溶性磷的测定分析.不同处理的年施磷量为0～53kg/(hm²·a),土壤全磷为0.3～0.5g·k^-1.根据土壤磷素的质量平衡,计算表明该水稻土存在的磷素流失量为2～8kg/(hm²·a),单施化肥下的流失量最大,为配施有机肥处理的2～4倍;水溶性磷的比率在0.2%～0.4%间,且不同施肥实践对其的影响不明显.但单施化肥有使亚表层树脂磷和水溶性磷含量提高的倾向.长期施用化肥配施大量鲜猪粪使树脂磷含量提高20～40 mg·kg^-1,但与长期施用化肥配施秸秆的处理一样没有发生在有机质增加下的磷活化而提高磷流失.这些说明本地区长期单施化肥的水稻土中可能存在强烈的磷流失,且水稻土磷流失并不以水溶解发生.为了防止水稻土磷的强烈水流失而加剧农业非点源污染,要避免长期单施化肥,而应坚持和推广配施适量有机肥.