不同磷飽和度土壤中膠體態(tài)磷遷移特征及其對磷素流失潛能的影響.pdf

1、鑒于膠體在污染物分布特征及元素循環(huán)中的作用以及富營養(yǎng)化的日益加劇，膠體態(tài)磷以其流失量大，生物利用性高等特點逐漸成為面源磷污染研究的新熱點。本研究以浙江嘉興地區(qū)典型水稻土為對象，通過長期田間小區(qū)試驗、徑流模擬試驗、室內(nèi)淋溶試驗、靜態(tài)批處理試驗研究了不同磷飽和度的土壤中肢體細顆粒物及膠體態(tài)磷的分布特征；考察了化肥和有機肥施用的膠體態(tài)磷流失源強及其徑流、淋溶遷移特征，為全面認識磷素流失和有效評價磷素流失的環(huán)境風險提供了依據(jù)。通過田間小區(qū)試驗研

2、究了施肥對不同粒徑土壤磷素的分布與流失貢獻的影響；探討了稻田膠體態(tài)磷素流失特征及其施肥效應；研究了豬糞有機肥釋放的水分散性膠體對不同類型土壤膠體態(tài)磷的活化遷移影響；通過模擬試驗分析了稻田磷素流失的形態(tài)及主控因子.主要研究結果如下：
　　 1.土壤各粒級組分在理化性質(zhì)上有顯著差異，不同組分吸附磷的環(huán)境學歸宿也顯著不同。以嘉興典型水稻土不同施肥處理的試驗小區(qū)土壤為對象，研究了不同粒級組分(粘粒<2μm，粉粒2～20μm，細砂粒20～

3、200μm，粗砂粒200～2000μm)中磷的分布及等溫吸附曲線，得出了各組分對土壤吸附磷的貢獻率，并采用SPSS軟件對影響吸附的因子進行了回歸分析。結果表明，各粒級組分中總磷的分布為：粘粒(52.84％±0.93％)>細砂粒(24.85％±2.47％)>粗砂粒(16.72%±2.69％)>粉粒(9.09%±1.48％)；速效磷占總磷比例隨粒徑的增大而減小，粘粒組分中磷含量最高，約50％以上的總磷和69％以上的速效磷吸附在粘粒組分上。不

4、同粒級組分對磷的吸附量在各處理土壤中均表現(xiàn)為：粘粒>粉粒>粗砂粒>細砂粒，粘粒對磷的最大吸附量分別是粉粒的1.30倍、細砂粒的1.61倍和粗砂粒的1.40倍。粒級、有機質(zhì)、有效鐵均對土壤吸附磷有較大影響。
　　 2.通過田間小區(qū)試驗研究了土壤的磷素狀況與環(huán)境磷素間的相互關系，考察了土壤膠體態(tài)磷和溶解態(tài)磷在土壤剖面的遷移情況，建立了磷素淋失的評價指標。結果表明，土壤全磷(TP)、膠體態(tài)磷(Colloidal P)、水溶性磷(Dis

5、solved P)、速效磷(Olsen P)在土壤剖面上均存在較大的變幅，磷素在土壤中積累量均隨施肥量增大而增大，有機肥處理中磷素向下遷移的趨勢更加明顯。通過分段線性模型分析了土壤剖面上膠體態(tài)磷與DPSox、水溶性磷與DPSox、Olsen-P與DPSox的關系，結果表明，水溶性磷和Olsen-P分別在DPSox為9％和12％時存在明顯的突變，超過該突變點，則水溶性磷和Olsen-P明顯有向下遷移的趨勢。而分段線性模型中DPSox與膠體

6、態(tài)磷的沒有發(fā)現(xiàn)明顯的突變點，但二者之間存在極顯著的線性相關。由相關性分析可見，雖然土壤剖面上的膠體濃度與土壤pH(正相關)及離子強度(負相關)呈顯著的線性相關，但土壤pH及離子強度與膠體態(tài)磷濃度相關性不顯著。盡管底層土壤中土壤磷飽和度較低，但底層土壤中膠體態(tài)磷含量仍然較高，這可能是由于受底層土壤中較高pH及較低的離子強度的影響，大量土壤膠體仍可從土壤固相釋放出來，而膠體態(tài)磷也被土壤膠體攜帶釋放。可見，土壤磷飽和度對膠體態(tài)磷遷移有重要的影

7、響。而高的pH、低的離子強度對底層土壤膠體和膠體態(tài)磷的釋放影響也不易忽略。
　　 3.通過模擬降雨試驗研究了土壤膠體態(tài)磷與溶解磷的徑流流失特征，并分析了土壤中初始磷(非當季施肥入的磷肥)和新施入的肥料磷對徑流流失磷的貢獻。結果表明：在所有處理中，施肥量、土壤初始磷與總磷流失負荷均存在顯著正相關關系；在未施入新肥料磷的處理中，有機肥處理的土壤中流失的磷明顯高于無機肥處理土壤，而在實驗前24h分別施入有機和無機磷肥后，無機肥土壤中流

8、失的磷量顯著增加并超過有機肥土壤中各形態(tài)磷素的流失磷量。其中膠體態(tài)磷(0.1-1μm)占流失總磷42.62％，而總溶解磷(TDP)(<0.45μm)占總磷的60％以上，是流失磷的主要形態(tài)。與不施無機肥的對照組相比，新施入無機肥的處理中，膠體態(tài)磷和溶解態(tài)磷流失量均顯著增加，二者占總磷的比例也顯著增加；與不施有機肥的對照組相比，新施入有機肥的處理中，膠體態(tài)磷和溶解態(tài)磷流失均有所增加，但占流失總磷的比例變化略有減小。此外，線性回歸分析表明了土

9、壤新施入的磷肥是流失負荷中磷素的主要來源。
　　 4.利用土柱模擬試驗，在飽和流條件下研究了外源水分散性有機肥膠體、pH、離子強度對水稻土中膠體態(tài)磷素活化遷移(Colloid Facilitated Transport)的影響。結果表明，與去離子水作為淋入液的處理相比，在初始階段，有機肥膠體的輸入明顯抑制了溶解態(tài)磷的遷移，溶解態(tài)磷的淋出濃度遠遠小于去離子水處理中的濃度，待土柱中吸附點位被飽和后，淋濾液溶解態(tài)磷的淋出濃度迅速增加，

10、并最終接受有機肥膠體懸浮液中磷的濃度；而淋出液中膠體態(tài)磷的變化則不同，隨有機肥膠體的輸入不斷增加，淋濾液膠體態(tài)磷濃度也不斷增加。整個實驗過程中，淋濾液膠體態(tài)磷濃度始終較去離子水處理中的淋濾液膠體態(tài)磷濃度高，且與膠體態(tài)鐵存在著顯著的線性關系。鐵化合物可能是膠體態(tài)磷運輸?shù)闹饕d體。此外，研究也表明，高的DPSox不僅會促進溶解態(tài)磷的遷移，同時會促進膠體態(tài)磷的垂直遷移；流入液中pH的增加、離子強度的降低有利于土壤中膠體態(tài)磷的釋放。
　　

11、 5.通過田間小區(qū)試驗和靜態(tài)培養(yǎng)實驗，研究了不同施磷水平對嘉興水稻土中磷素積累、土壤磷飽和度以及流失水體中磷的影響。結果表明，DPSM3和DPSox兩種土壤飽和度計算方法、幾種有效磷之間具有較好的相關性。兩種飽和度對于供試土壤飽和度的預測都是可行的。DPSox作為土壤磷素水平和固磷能力的綜合指標，代表了土壤吸附磷素和釋放能力的強弱，在研究土壤磷素徑流流失對地表水質(zhì)的潛在影響時，不僅能很好地表征土壤磷素向環(huán)境遷移流失的潛能，也能有效的表