Phosphate and Nitrate Release from Mucky Mineral Soils

High-organic (mucky) mineral soils make a small proportion of the Canadian agricultural land but are highly productive, especially for organic farming. Although these high-quality soils may release large amounts of nitrate and phosphate to the environment, there is yet no reliable agro-environmental indicator for managing N and P compared to the adjacent mineral and organic soils. Our objective was to quantify the N mineralization and P environmental risks of mucky mineral soils. Nine Canadian soil series (eight Orthic Humic Gleysols and one Terric Humisol with three variants) were analyzed for texture, pH(CaCl2), total C and N, oxalate and Mehlich-III (M-III) extractable P, Al and Fe, and water extractable P (Pw). Soil texture varied from loamy sand to heavy clay, organic carbon (OC) content ranged from 14 to 392 g·OC·kg-1, total N from 1.21 to 16.38 g·N·kg-1, and degree of P saturation (DPSM-III) as molar (P/[Al + γFe])M-III percentage between 0.3% and 11.3%. After 100 d of incubation, soils released 31 to 340 mg·N·kg-1. The N mineralization rate was closely correlated to organic matter content (r = 0.91, p Sandy to loamy soils released 1.2 - 1.8 kg·N·ha-1·d-1 compared to 1.6 - 2.4 kg·N·ha-1·d-1 for clayey soils, 2.0 - 2.8 kg·N·ha-1·d-1 for mucky clayey soils and 2.6 - 2.7 kg·N·ha-1·d-1 for Humisol. For (P/[Al + 3Fe])M-III ratios of mucky clayey soils below 4.5%, water-extractable P did not exceed threshold of 9.7 mg Pw L-1. Mucky clayey soils could be managed for N similarly to Humisol and for P with (P/[Al + 3Fe])M-III percentage not exceeding 4.5%.

土壤磷素淋溶预测指标研究

对西北农林科技大学农作一站长期肥料试验地0—20 cm耕层土壤研究表明:(1)易释放的各形态磷与全磷呈正相关关系;(2)土壤磷素的释放能力随pH值的增大而减小,不同处理的缓冲能力不同。释放能力的大小也与全磷的多少有关;(3)土壤全磷与PSD(土壤磷饱和度)有很好的正相关性。因此,基于以土壤饱和度为25%作为预测指标,把土壤全磷环境敏感指标(TP)为1.92 g/kg作为关中磷淋溶的环境敏感指标。

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。

磷细菌对复垦土壤磷素流失风险的影响

以实验室筛选的溶磷能力最强的磷细菌W37为试验菌株,采煤沉陷区复垦土壤为供试土样,通过盆栽试验研究施用磷细菌对复垦土壤磷素养分、油菜产量、磷吸附特性及流失风险的影响。结果表明:磷细菌可以提高复垦土壤有效磷(Olsen-P)含量和油菜产量;施用磷细菌后复垦土壤最大吸磷量(Xm),吸附常数(k)都减小;磷细菌处理易解吸磷(RDP)、磷零点吸持平衡浓度(EPC0)及磷素饱和度(DPS)呈增加的趋势,分别比M处理增加0.014mg·L^(-1),6.54ug·L^(-1),0.80%;通过估算复垦土壤Olsen-P、EPC0、DPS的环境风险值为28.52mg·kg^(-1),129.78ug·L^(-1),5.18%,本试验中磷细菌处理土壤Olsen-P、EPC0、DPS远小于风险值,因此复垦土壤上施用磷细菌对磷素流失风险影响较小。

长期施肥对旱地红壤磷素饱和度的影响

磷素饱和度(Degree of phosphorus saturation,DPS)能够有效评估土壤磷素的流失潜能及地表水磷富营养化问题,可用于评价土壤磷素环境风险。DPS值通常由酸性草酸钱提取态磷(PQ与提取态铁铝(FemAlQ的摩尔质量比除以校正常数(Corrected constant,a)计算得到,而a是通过建立土壤饱和吸磷量与影响土壤磷吸附的土壤特征值间的相关关系而计算得到的数值;a的取值大小(常取0.5)会直接影响到DPS的准确估算。因此,本文以中国科学院红壤生态实验站(28。04,~28。37取,116°4 r^117。09馆)为依托,以长期施肥(1988-2014年)的旱地红壤为研究材料,通过两种计算方法得到了土壤的DPS值,分析了校正常数a=0.5在长期施肥的旱地红壤DPS计算中的适用性,并确定了长期施肥旱地红壤DPS计算中a的适用性阈值。研究结果表明:校正常数a=0.5虽适用于长期施肥旱地红壤DPS的估算,但易导致旱地红壤DPS的过高估算;对比计算发现,长期施肥旱地红壤DPS计算时,校正常数a的最适取值范围为0.71-0.81。但是,不同环境背景下旱地红壤DPS计算公式中校正常数a的适应性阈值仍需进一步校正与验证,从而提高红壤区土壤磷素环境风险评估的准确性。