土壤磷素与环境课件

第三章：土壤中C、N、S、P、F、Se、I与土壤环境质量

土壤磷素与环境主要内容生态系统磷的循环图磷的概述土壤全磷、我国及世界土壤磷素平衡土壤有效磷土壤磷的分级及危害农业非点源P的评价生态系统磷循环磷的概述磷是植物生长发育的必需营养元素之一、参与组成植物体内许多重要化合物、是植物体生长代谢过程不可缺少的。植物所利用的磷素，主要来源于土壤，土壤中磷的总含量在0.02％-0.2％(P2O50.05％-0.46％)，与其它大量营养元素相比较低。据全国土壤普查资料估算，我国有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无效态储备起来。磷肥的当季利用率一般只有10％一25％，不能满足一般作物的生理需求。土壤全磷含量土壤全磷含量，从世界范围来看，大体在2000～5000μg／g范围内，平均为500μg／g。我国土壤的全磷含量大部分变化在200～1100μg／g之间我国不同土壤的含磷量

土壤溶液中的磷土壤溶液中的磷主要以HPO42-和H2PO4-两种离子存在，这两种离子的比例决定于环境溶液的pH值土壤磷素土壤磷素分为无机态磷和有机态磷两大类。一般，土壤中的无机磷是土壤磷的主体，可占旱地土壤全磷量的70％以上。在水稻土中有机磷比重略高．无机磷约占55％～70%。无机磷(Pi)几乎全部为正磷酸盐，根据其所结合的主要阳离子的不同，可分为：(1)Ca—P，它是石灰性土壤中磷酸盐的主要形态；(2)Fe—P、A1—P，在酸性土壤中，这一类磷酸盐占无机磷的很大部分；(3)O—P，闭蓄态磷，是以氧化铁胶膜包被的磷酸盐，其溶解度小，在没有除去其外层铁质包膜前，很难发挥其效用。有机磷有机磷含量与土壤有机质正相关，平均约占土壤全磷量的10—50％，在有机质含量高的黑土中，有机磷可达全磷量的60—70％。而我国南方侵蚀性红壤中，有机质含量多低于1％，其有机磷含量只占全磷量的10％以下。我国一些省市土壤有效磷的变化土壤磷分级较为合理土壤磷素分级方法应该包括对无机磷、转性和稳定性有机磷的区分，更有助于全面估计土壤无机态磷和有机态磷有效性程度Hedley分级法Guppy分级法Hedley分级法Hedley等1982年提出的分级方法，是目前较为合理、较具说服力的土壤磷素分级方法，已被越来越多的学者采用和发展，简述如下：

(1)树脂交换态磷(Resin—P)：用阴离子交换树脂代换出的磷，这一部分磷是与土壤溶液磷处于平衡状态的土壤固相无机磷，所以它是充分有效的，在土壤溶液磷被吸收之后，它可迅速进行补充，这部分磷构成了土壤活性磷的大部分。(2)NaHC03提取态磷(NaHC03—P)：包括无机态和有机态两部分，无机部分主要是吸附在土壤表面的磷，有机部分主要是易于矿化的可溶性有机磷。Hedley分级示意图(1)0．5g过100目的土壤样品移入50m1离心试管中，加30m1去离子水，加入两小袋NaCl饱和阴离子交换树脂，振荡16h，移去树脂袋，并在30m10.7MNaCl溶液中振荡1h，用孔雀绿法测定Pi，ICP法测定总P(Pt)。所测定的即为Resin-P。(2)加入1m114MNaCl于上述离心管，100g下离心30min，弃出上清液，向所得的土壤残渣加入30m10.5MNaCO3镕液，振荡过夜。900g下离心30min，上清液用于Pi和Pt的测定。取0.3加上清液加2.4m1去离子水并逐滴加入0.1加的浓HCl，用孔雀绿法测定Pi。ICP法测定Pt。所测定的P即为NaCO3-P；(3)土壤残渣加入30毫升0.1MNa0H与1m14MNaCl，振荡16h，900g下离心30min，上清液用于Pi和Pt的测定。ICP法测定Pt。取3.0m1上清液于10m1离心管并加0.05m1浓HCl，摇匀，放置lh，900g下离心2min以除去絮凝的有机质。此上清液稀释10倍，用孔雀绿法测定Pi，所测定的P即为NaOH-P；(4)土壤残渣加入30ml1.0MHCl，振荡过夜。土壤残渣全部转移于75ml消煮管(用去离子水洗)，放置过夜，取0.3m1上清液并加入2.7m1去离子水，用于测定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，冷却，稀释到75ml，放置过夜。上清液用去离子水稀释30倍，用孔雀绿法测定Pi。所测定的P即为残渣PGuppy分级法土壤分级存在的问题对土壤有机磷进行形态分级，可以弄清土壤中各种形态有机磷的含量、动态变化及其与土壤有效磷、微生物磷、磷酸酶活性之间的关系，了解施用有机肥或磷肥对各种形态有机磷的影响，从而丰富土壤磷素化学和磷素肥力学的内容，为提高土壤磷素肥力和合理施用磷肥提供依据．然而对土壤有机磷进行形态分级，仍然存在一些困难和问题：1)浸提剂的选择．目前所使用的酸碱浸提剂易使土壤中的有机磷化合物水解．2)样品处理．样品的风干和研磨对各种形态有机磷的分配有影响．3)判断有机磷分级体系优劣标准的确定．我国一些研究报告表明：一些湖泊中来自农田的磷素份额约占14％一68％。最近太湖的一项测定表明，入湖总磷中，非点源磷占59％。美国湖泊的磷来自农田的超过60％，已成为水体污染的首要原因。北欧一些报告认为面源磷的份额高达40％-50％，英国、荷兰都认为农田磷素是水体磷的主要来源。多数发达国家农田磷素都处于盈余状态其范围在3-94kgP/hm

2。北爱尔兰农田磷盈余在10kgP/hm2时，已对河湖水质造成不良影响。而我国从1980年以来农田磷素盈余已从4.8kgP/hm

2上升到1999年的37．7kgP/hm

2，20年中增长7倍，其速度是惊入的，绝对值已超过欧洲农田的平均水平1倍以上，这为我们敲响了警钟，必须尽快改变土壤磷素过度积累和水体污染的现状。土壤磷素向水体的传输

农田磷素主要通过径流、渗漏和侵蚀进入水体，通常径流的传输是主要的，其次是渗漏，但在某些条件下，侵蚀则是主要的。所应用的测定有效磷方法大多为传统方法，如Bray法、Olsen法、M1，M3法、树脂法、氧化铁膜法、等。有入还用磷有效指数(AI)法以及同位素法等等。评价因子P流失强度评价（等级级别分值）权重无（0）低（1）中（2）高（4）极高（8）土壤侵蚀（1.5）无<12.4tons/ha12.5-24.7tons/ha24.8-37.1tons/ha>37.1tons/ha径流（0.5）可忽略低或很低中等高很高土壤有效P含量（1.0）无低中等高很高化肥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厘米以下播种时与土混合使用播种前3个月以上与土混合或播种前3个月内表施播种前3个月以上表施有机P施用量（1.0）不施用<33.6kg/ha33.7-67.2kg/ha67.3-100.7kg/ha>100.7kg/ha有机P施用方法（1.0）不施用施入地表5厘米以下播种时与土混合使用播种前3个月以上与土混合或播种前3个月内表施播种前3个月以上表施农业非点源P污染评价指标体系及P流失危险性指数

PIP流失危险性<5