土壤磷素與環(huán)境課件

第三章：土壤中C、N、S、P、F、Se、I與土壤環(huán)境質(zhì)量

土壤磷素與環(huán)境主要內(nèi)容生態(tài)系統(tǒng)磷的循環(huán)圖磷的概述土壤全磷、我國及世界土壤磷素平衡土壤有效磷土壤磷的分級及危害農(nóng)業(yè)非點源P的評價生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)磷的概述磷是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素之一、參與組成植物體內(nèi)許多重要化合物、是植物體生長代謝過程不可缺少的。植物所利用的磷素，主要來源于土壤，土壤中磷的總含量在0.02％-0.2％(P2O50.05％-0.46％)，與其它大量營養(yǎng)元素相比較低。據(jù)全國土壤普查資料估算，我國有2／3的土壤缺磷。缺磷的主要原因是由于土壤有效磷含量不足，施入土壤的大量磷素在土壤中以無效態(tài)儲備起來。磷肥的當季利用率一般只有10％一25％，不能滿足一般作物的生理需求。土壤全磷含量土壤全磷含量，從世界范圍來看，大體在2000～5000μg／g范圍內(nèi)，平均為500μg／g。我國土壤的全磷含量大部分變化在200～1100μg／g之間我國不同土壤的含磷量

土壤溶液中的磷土壤溶液中的磷主要以HPO42-和H2PO4-兩種離子存在，這兩種離子的比例決定于環(huán)境溶液的pH值土壤磷素土壤磷素分為無機態(tài)磷和有機態(tài)磷兩大類。一般，土壤中的無機磷是土壤磷的主體，可占旱地土壤全磷量的70％以上。在水稻土中有機磷比重略高．無機磷約占55％～70%。無機磷(Pi)幾乎全部為正磷酸鹽，根據(jù)其所結合的主要陽離子的不同，可分為：(1)Ca—P，它是石灰性土壤中磷酸鹽的主要形態(tài)；(2)Fe—P、A1—P，在酸性土壤中，這一類磷酸鹽占無機磷的很大部分；(3)O—P，閉蓄態(tài)磷，是以氧化鐵膠膜包被的磷酸鹽，其溶解度小，在沒有除去其外層鐵質(zhì)包膜前，很難發(fā)揮其效用。有機磷有機磷含量與土壤有機質(zhì)正相關，平均約占土壤全磷量的10—50％，在有機質(zhì)含量高的黑土中，有機磷可達全磷量的60—70％。而我國南方侵蝕性紅壤中，有機質(zhì)含量多低于1％，其有機磷含量只占全磷量的10％以下。我國一些省市土壤有效磷的變化土壤磷分級較為合理土壤磷素分級方法應該包括對無機磷、轉(zhuǎn)性和穩(wěn)定性有機磷的區(qū)分，更有助于全面估計土壤無機態(tài)磷和有機態(tài)磷有效性程度Hedley分級法Guppy分級法Hedley分級法Hedley等1982年提出的分級方法，是目前較為合理、較具說服力的土壤磷素分級方法，已被越來越多的學者采用和發(fā)展，簡述如下：

(1)樹脂交換態(tài)磷(Resin—P)：用陰離子交換樹脂代換出的磷，這一部分磷是與土壤溶液磷處于平衡狀態(tài)的土壤固相無機磷，所以它是充分有效的，在土壤溶液磷被吸收之后，它可迅速進行補充，這部分磷構成了土壤活性磷的大部分。(2)NaHC03提取態(tài)磷(NaHC03—P)：包括無機態(tài)和有機態(tài)兩部分，無機部分主要是吸附在土壤表面的磷，有機部分主要是易于礦化的可溶性有機磷。Hedley分級示意圖(1)0．5g過100目的土壤樣品移入50m1離心試管中，加30m1去離子水，加入兩小袋NaCl飽和陰離子交換樹脂，振蕩16h，移去樹脂袋，并在30m10.7MNaCl溶液中振蕩1h，用孔雀綠法測定Pi，ICP法測定總P(Pt)。所測定的即為Resin-P。(2)加入1m114MNaCl于上述離心管，100g下離心30min，棄出上清液，向所得的土壤殘渣加入30m10.5MNaCO3镕液，振蕩過夜。900g下離心30min，上清液用于Pi和Pt的測定。取0.3加上清液加2.4m1去離子水并逐滴加入0.1加的濃HCl，用孔雀綠法測定Pi。ICP法測定Pt。所測定的P即為NaCO3-P；(3)土壤殘渣加入30毫升0.1MNa0H與1m14MNaCl，振蕩16h，900g下離心30min，上清液用于Pi和Pt的測定。ICP法測定Pt。取3.0m1上清液于10m1離心管并加0.05m1濃HCl，搖勻，放置lh，900g下離心2min以除去絮凝的有機質(zhì)。此上清液稀釋10倍，用孔雀綠法測定Pi，所測定的P即為NaOH-P；(4)土壤殘渣加入30ml1.0MHCl，振蕩過夜。土壤殘渣全部轉(zhuǎn)移于75ml消煮管(用去離子水洗)，放置過夜，取0.3m1上清液并加入2.7m1去離子水，用于測定HCl-Pi(5)倒去上述消煮管中多余的水，只留下2-3m1，加入0.5MMgS04和5mlH2S04·HCl04(20：1)消化3h，冷卻，稀釋到75ml，放置過夜。上清液用去離子水稀釋30倍，用孔雀綠法測定Pi。所測定的P即為殘渣PGuppy分級法土壤分級存在的問題對土壤有機磷進行形態(tài)分級，可以弄清土壤中各種形態(tài)有機磷的含量、動態(tài)變化及其與土壤有效磷、微生物磷、磷酸酶活性之間的關系，了解施用有機肥或磷肥對各種形態(tài)有機磷的影響，從而豐富土壤磷素化學和磷素肥力學的內(nèi)容，為提高土壤磷素肥力和合理施用磷肥提供依據(jù)．然而對土壤有機磷進行形態(tài)分級，仍然存在一些困難和問題：1)浸提劑的選擇．目前所使用的酸堿浸提劑易使土壤中的有機磷化合物水解．2)樣品處理．樣品的風干和研磨對各種形態(tài)有機磷的分配有影響．3)判斷有機磷分級體系優(yōu)劣標準的確定．我國一些研究報告表明：一些湖泊中來自農(nóng)田的磷素份額約占14％一68％。最近太湖的一項測定表明，入湖總磷中，非點源磷占59％。美國湖泊的磷來自農(nóng)田的超過60％，已成為水體污染的首要原因。北歐一些報告認為面源磷的份額高達40％-50％，英國、荷蘭都認為農(nóng)田磷素是水體磷的主要來源。多數(shù)發(fā)達國家農(nóng)田磷素都處于盈余狀態(tài)其范圍在3-94kgP/hm

2。北愛爾蘭農(nóng)田磷盈余在10kgP/hm2時，已對河湖水質(zhì)造成不良影響。而我國從1980年以來農(nóng)田磷素盈余已從4.8kgP/hm

2上升到1999年的37．7kgP/hm

2，20年中增長7倍，其速度是驚入的，絕對值已超過歐洲農(nóng)田的平均水平1倍以上，這為我們敲響了警鐘，必須盡快改變土壤磷素過度積累和水體污染的現(xiàn)狀。土壤磷素向水體的傳輸

農(nóng)田磷素主要通過徑流、滲漏和侵蝕進入水體，通常徑流的傳輸是主要的，其次是滲漏，但在某些條件下，侵蝕則是主要的。所應用的測定有效磷方法大多為傳統(tǒng)方法，如Bray法、Olsen法、M1，M3法、樹脂法、氧化鐵膜法、等。有入還用磷有效指數(shù)(AI)法以及同位素法等等。評價因子P流失強度評價（等級級別分值）權重無（0）低（1）中（2）高（4）極高（8）土壤侵蝕（1.5）無<12.4tons/ha12.5-24.7tons/ha24.8-37.1tons/ha>37.1tons/ha徑流（0.5）可忽略低或很低中等高很高土壤有效P含量（1.0）無低中等高很高化肥P施用量（0.75）不施用<33.6kg/ha33.7-100.7kg/ha100.8-167.9kg/ha>167.9kg/ha化肥P施用方法（0.5）不施用施入地表5厘米以下播種時與土混合使用播種前3個月以上與土混合或播種前3個月內(nèi)表施播種前3個月以上表施有機P施用量（1.0）不施用<33.6kg/ha33.7-67.2kg/ha67.3-100.7kg/ha>100.7kg/ha有機P施用方法（1.0）不施用施入地表5厘米以下播種時與土混合使用播種前3個月以上與土混合或播種前3個月內(nèi)表施播種前3個月以上表施農(nóng)業(yè)非點源P污染評價指標體系及P流失危險性指數(shù)

PIP流失危險性<5