红壤基质组分对磷吸持指数的影响

在红壤旱地肥料长期定位试验(始于1988年)中,选取了无机肥试验区的NPK、NP、NK、PK,有机无机配施试验区的CK、CK+猪厩肥(BM)及CK+花生秸秆(SR)等7个施肥处理土壤,测定了土壤磷吸持指数(Phosphate sorption index,PSI),分析了PSI与红壤最大吸磷量(Xm)的相关关系,讨论了土壤pH、有机质、黏粒、铁铝氧化物及无机磷酸盐等基质组分对PSI的影响。结果表明:长期施磷或配施有机肥均可显著降低红壤PSI值,随着土壤pH的升高、有机质及铁结合态磷酸盐(Fe-P)含量的增加,红壤PSI显著降低;土壤游离铁铝氧化物及黏粒含量越高,PSI也越大。PSI与Xm呈显著线性相关关系(Xm=0.5PSI+412.8,n=15,r=0.967**,p<0.01),因此,可以用PSI替代Xm来表征土壤固磷能力,亦可由PSI的大小来推断土壤磷的供磷能力。

红壤磷素有效性衰减过程及磷素农学与环境学指标比较研究

【目的】研究红壤中磷素有效性衰减的关键过程及其与施肥量的关系,明确农学与环境学土壤有效磷指标之间的数学关系。【方法】以亚热带红壤为试验材料,通过人工施肥和室内恒温(25℃)培养试验,应用Olsen(OP)、Bray-1(BP)、Mehlich-3(BP)3种农学方法和蒸馏水(HP)、CaCl2(CP)两种环境学方法,分别在1 h、3 h、12 h、24 h、3 d、6 d、9 d、15 d、30 d、60 d用新鲜土样测定土壤有效磷以及磷吸附指数(PSI)的动态变化。【结果】红壤磷素有效性衰减过程存在明显的临界期,变化范围为0.1—18.7 h,此前衰减速度很快,之后明显变慢。施肥量对临界期有显著影响,其中OP、BP、MP的临界期随施肥量增加呈线性延长的趋势,而HP、CP临界期随施肥量的增加呈幂函数延长趋势。环境学与农学指标之间表现为非线性关系,存在明显的"突变点",据此可求算出红壤磷素迁移的环境风险临界值,其中根据CP变化求算的OP、BP和MP临界值分别为49.97、91.07和30.54 mg.kg-1,根据HP变化求算的OP、BP和MP临界值分别为60.78、82.74和39.65 mg.kg-1。磷吸附指数(PSI)随施肥量的变化范围为17.92—26.29,OP的环境风险临界值对应PSI为23.46。【结论】磷素有效性在红壤中的衰减过程存在明显的临界期,施肥量越高临界期越长,因此向环境迁移的风险就越大。土壤有效磷的环境学指标与农学指标存在非线性关系,据此可以确定出土壤磷素迁移的环境风险临界值。供试红壤的Olsen-P含量临界值为50-60 mg.kg-1,PSI的环境风险临界值为23.46。

长期施肥对旱地红壤团聚体磷素固持与释放能力的影响

在中国科学院红壤生态试验站26年的旱地红壤长期肥料定位试验中,选取无机肥试验区的NPK、NK处理,有机无机肥配施试验区的对照(CK)、CK+稻秆(RS)、CK+花生秸秆还田(PS)、CK+绿肥(FR)及CK+猪厩肥(PM)等7个肥料处理土壤,采用湿筛法逐级提取并得到粒级依次为>2 mm、2~1 mm、1~0.25 mm与0.25~0.053 mm的团聚体土壤样品;通过室内分析获得了土壤及各粒级团聚体的全磷(TP)、有效磷(Available P)、水溶性磷(CaCl_2-P)、土壤磷素吸持指数(PSI)及土壤磷素饱和度(DPS)等指标值,并探讨了上述测定指标间的相关关系。结果表明:长期施用磷肥可有效保持旱地红壤的供磷水平,配施猪厩肥可显著增加旱地红壤及大小团聚体的TP、有效磷及CaCl_2-P含量、降低土壤PSI并显著增大旱地红壤DPS,加大了旱地红壤磷素的流失风险;随着土壤中>1 mm粒级团聚体数量的增多,旱地红壤磷素储量显著增加,磷素固持能力显著下降,土壤磷释放潜能随之增大。由DPS、有效磷及CaCl_2-P的分段线性拟合方程可以推断得出,当旱地红壤中有效磷为168~260 mg kg^(-1)时或DPS<28%,土壤磷素具有潜在流失风险;当有效磷≥260 mg kg^(-1)或DPS≥28%,土壤磷素具有极高的流失风险,应立即停止施用磷肥尤其是有机磷肥,并重新调整施肥方案,以避免土壤磷素流失及其对水体环境的污染。

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81~178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl 2-P)含量的范围为0.29~8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34~369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95~47.05,均值大小表现为牧草地>玉米地>菜地>休闲地>大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245~2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023~0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223~1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚>菜地>旱地玉米>牧草地>休闲地,而TDP流失量却表现为大棚>菜地>牧草地>休闲地>旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%~90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl 2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl 2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的“突变点”,确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。