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1、土壤磷素与环境第1页，共26页，编辑于2022年，星期五主要内容主要内容生态系统磷的循环图生态系统磷的循环图磷的概述磷的概述土壤全磷、我国及世界土壤磷素平衡土壤全磷、我国及世界土壤磷素平衡土壤有效磷土壤有效磷土壤磷的分级及危害土壤磷的分级及危害农业非点源农业非点源P P的评价的评价第2页，共26页，编辑于2022年，星期五生态系统磷循环生态系统磷循环第3页，共26页，编辑于2022年，星期五第4页，共26页，编辑于2022年，星期五磷的概述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
2、量在0.02-0.2(P2O5 0.05-0.46)，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23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。第5页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤全磷含量土壤全磷含量 土壤全磷含量，从世界范围来看，大体在20005000gg范围内，平均为500gg。我国土壤的全磷含量大部分变化在2001100 gg之间第6页，共26页，编辑于2022年，星期五我国不同土壤的含磷量我国不同土壤的含磷量 第7页，共26页，编辑于2022年，
3、星期五我国农田不同施磷条件下土壤我国农田不同施磷条件下土壤全磷的变化全磷的变化第8页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤溶液中的磷土壤溶液中的磷 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值第9页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤磷素土壤磷素 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5570%。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)CaP，它是石灰性土壤中磷酸盐的主要形态；(2)FeP、A1P
4、，在酸性土壤中，这一类磷酸盐占无机磷的很大部分；(3)OP，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。第10页，共26页，编辑于2022年，星期五有机磷有机磷 有机磷含量与土壤有机质正相关，平均约占土壤全磷量的1050，在有机质含量高的黑土中，有机磷可达全磷量的6070。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。第11页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤有效磷测定方法土壤有效磷测定方法Bray-kurtzl(0.025mol LBray-kurtzl(0.025mol L-1-1 HCl+0.03mo
5、l LHCl+0.03mol L-1-1 NHNH4 4F)F)法磷法磷0lsen(0.5mol L0lsen(0.5mol L-1-1 NaHC03NaHC03，pH8.5)pH8.5)法磷；法磷；Mehlich(0.2mol LMehlich(0.2mol L-1-1 CHCH3 3C00H+0.25mol LC00H+0.25mol L-1-1 NHNH4 4N0N03 3+0.015mol L+0.015mol L-1-1 NHNH4 4F F十十0.013mol L0.013mol L-1-1 HN0HN03 3+0.001mol L+0.001mol L-1-1 EDTA)EDTA
6、)法磷；法磷；Morgan(0.72mol LMorgan(0.72mol L-1-1 NaOAcNaOAc十十0.52mol L0.52mol L-1-1 CHCH3 3C00HC00H，pH4.8)pH4.8)法磷、法磷、VerMont1(1.25mol LVerMont1(1.25mol L-1-1NHNH4 40Ac0Ac，pH4.8)pH4.8)法磷法磷VerMont2(1.25mol LVerMont2(1.25mol L-1-1NHNH4 40Ac+0.03mol L0Ac+0.03mol L-1-1NHNH4 4F F，pH4.8)pH4.8)法磷；法磷；滤纸条法磷；滤纸条法磷
7、；0.1mol L0.1mol L-1-1NaOHNaOH提取磷；提取磷；蒸馏水提取态磷；蒸馏水提取态磷；0.01mol L0.01mol L-1-1CaClCaCl2 2提取磷提取磷(CaCl(CaCl2 2)。第12页，共26页，编辑于2022年，星期五我国一些省市土壤有效磷的变化我国一些省市土壤有效磷的变化第13页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤磷分级土壤磷分级 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分级法第14页，共26页，编辑于2022年，星期五HedleyHedle
8、y分级法分级法 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(ResinP)：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(NaHC03P)：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。第15页，共26页，编辑于2022年，星期五(3)微生物细胞磷：先用氮仿处理，将土壤中微生物细胞中的
9、磷溶解出来，再用NaHC03溶液提取，然后减去NaHC03溶液磷的差值。这部分的磷主要是溶解的微生物细胞磷，也包括有机和无机两部分。在某些条件下，它们可以较快的矿化后为作物利用。(4)NaOH溶性磷：用0.1mol/L NaOH提取，它们是以化学吸附作用吸附于土壤Fe、Al表面的磷。它也包括有机和无机两部分。(5)土壤团聚体内磷(超声P)：土壤先经超声分散，然后用NaOH提取的磷，也包括有机和无机两部分。主要是存在于土壤团聚体内表面的磷。(6)磷灰石型磷(HCl-P)：用1molL盐酸提取，在石灰性土壤中主要提取的是磷灰石型磷，但在高度风化的土壤(如红壤)中也能提取部分闭蓄态磷。(7)残留磷：
10、在以上各试剂中不能提取的比较稳定的磷，也包括有机和无机两部分。第16页，共26页，编辑于2022年，星期五Hedley分级示意图第17页，共26页，编辑于2022年，星期五(1)05g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1m114M NaCl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30m10.5M NaCO3镕液，振荡过夜。900g下离心30min
11、，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0.1M Na0H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30ml1.0 M HCl，振荡过夜。土壤残渣全部转移于75 ml消煮管(用去离子
12、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0.5M MgS04和5 ml H2S04HCl04(20：1)消化3h，冷却，稀释到75 ml，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PGuppyGuppy分级法分级法第18页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤分级存在的问题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、磷酸酶活磷的含量、动态变
13、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：和问题：1)1)浸提剂的选择目前所使用的酸碱浸提剂易使土壤中的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有机磷化合物水解2)2)样品处理样品的风干和研磨对各种形态有
14、机磷的分配有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影响3)3)判断有机磷分级体系优劣标准的确定判断有机磷分级体系优劣标准的确定第19页，共26页，编辑于2022年，星期五磷素的流失磷素的流失第20页，共26页，编辑于2022年，星期五第21页，共26页，编辑于2022年，星期五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1414一一6868。最近太湖的一项测定表明，入湖总磷中，非点源磷。最近太湖的一项测定表明，入湖总磷中，非点源磷占占5959。美国湖泊的磷来自农田的超过美国湖泊的磷来自农田的超过6060，已成为水体污
15、染的首，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要原因。北欧一些报告认为面源磷的份额高达4040-50-50，英国、荷兰都认为农田磷素是水体磷的主要来源。多数英国、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发达国家农田磷素都处于盈余状态其范围在3-94kg P/hm 3-94kg P/hm 2 2。北爱尔兰农田磷盈余在。北爱尔兰农田磷盈余在10 kg P/hm10 kg P/hm2 2时，已对河湖水质造成时，已对河湖水质造成不良影响。而我国从不良影响。而我国从19801980年以来农田磷素盈余已从年以来农田磷素盈余已从4.8kg 4.8k
16、g P/hm P/hm 2 2上升到上升到19991999年的年的37377kg P/hm 7kg P/hm 2 2，2020年中增长年中增长7 7倍，其倍，其速度是惊入的，绝对值已超过欧洲农田的平均水平速度是惊入的，绝对值已超过欧洲农田的平均水平1 1倍以上，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。水体污染的现状。第22页，共26页，编辑于2022年，星期五土壤磷素向水体的传输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
17、次是渗漏，但在某些条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。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，如所应用的测定有效磷方法大多为传统方法，如BrayBray法、法、OlsenOlsen法、法、M1M1，M3M3法、树脂法、氧化铁法、树脂法、氧化铁膜法、等。有入还用磷有效指数膜法、等。有入还用磷有效指数(AI)(AI)法以及同位法以及同位素法等等。素法等等。第23页，共26页，编辑于2022年，星期五 土壤OlsenP法是世界应用较成功的方法，在环境测定中应用较多。英国的研究认为，在OlsenP60 mg P/kg时，土壤渗漏水中磷的浓度很低，但当
18、60 mg Pkg时，渗漏水磷浓度大大增加，g故认为土壤OlsenP应保持低于60 mgkg的水平，以保护水环境安全。该临界值必须考虑到土壤类型及性质的不同。第24页，共26页，编辑于2022年，星期五评价因子评价因子P流失强度评价（等级级别分值）流失强度评价（等级级别分值）权重权重无（无（0）低（低（1）中（中（2）高（高（4）极高（极高（8）土土 壤壤 侵侵 蚀蚀（1.5）无无37.1tons/ha径径流流（0.5）可忽略可忽略低或很低低或很低中等中等高高很高很高土土壤壤有有效效P含含量量（1.0）无无低低中等中等高高很高很高化化肥肥P施施用用量量（0.75）不施用不施用167.9kg/h
19、a化化肥肥P施施用用方方法法（0.5）不施用不施用施施入入地地表表5厘米以下厘米以下播播种种时时与与土土混合使用混合使用播播种种前前3个个月月以以上上与与土土混混合合或或播播种种前前3个个月月内内表施表施播播种种前前3个个月以上表施月以上表施有有机机P施施用用量（量（1.0）不施用不施用100.7kg/ha有有机机P施施用用方方法法（1.0）不施用不施用施施入入地地表表5厘米以下厘米以下播播种种时时与与土土混合使用混合使用播播种种前前3个个月月以以上上与与土土混混合合或或播播种种前前3个个月月内内表施表施播播种种前前3个个月以上表施月以上表施农业非点源农业非点源P P污染评价指标体系及污染评价指标体系及P P流失危险性指数流失危险性指数 第25页，共26页，编辑于2022年，星期五PI P流失危险性流失危险性22 很高很高P流失危险性指数流失危险性指数=（因子等级分值（因子等级分值*权重）权重）第26页，共26页，编辑于2022年，星期五