关于土壤磷素研究的现状与趋向
土壤磷素淋溶状况模拟研究的开题报告
土壤磷素淋溶状况模拟研究的开题报告
引言：
磷是植物生长和发育的重要元素之一，同时也是限制植物生产的重要因素。
土壤中的磷素含量不足、吸附强度大、转化速度慢,是限制磷吸收的关键因素,而土壤水分状态的变化又极易影响其分布状况,进而影响植物对于磷的吸收和利用能力。
因此，对于土壤中磷素的淋溶状况进行研究，有助于推进土壤营养研究及植物育种的发展。
研究目的：
本文旨在利用模拟实验方法，模拟不同时间段内土壤中的磷素淋溶状况，并探究水分和温度等环境因素对淋溶状况的影响，为制定科学的土壤管理措施提供参考。
研究内容：
1. 研究土壤中磷素的淋溶特性，确定其不同时间段内的变化规律。
2. 探究水分和温度等环境因素对土壤磷素淋溶状况的影响。
3. 分析磷素淋溶后对土壤肥力的影响，进一步探究其对植物生产的影响。
研究方法：
本研究将采用模拟实验的方法，设置多组实验条件，分别控制其水分和温度等环境因素，以考察其对土壤磷素淋溶状况的影响。
同时，通过测定不同实验条件下土壤中的磷浓度和pH值等指标，分析磷素淋溶后对土壤肥力的影响程度。
在实验过程中，应注意采样方法、指标筛选等问题，以保证实验结果的准确可靠性。
预期结果：
本研究将得出不同时间段内土壤中磷素淋溶状况的变化规律，并探究水分和温度等环境因素对淋溶状况的影响，为制定科学的土壤管理措施提供参考。
同时，研究结果也将为解决当前农业生产中土壤肥力下降、植物生产受到限制等问题提供一定的参考和借鉴。
土壤磷素流失的途径、环境影响及对策
土壤磷素流失的途径、环境影响及对策
土壤磷素流失的途径、环境影响及对策
土壤磷素是一种重要的营养元素，它在土壤中的含量和植物的生长密
切相关。
然而，由于土壤磷的活动性和流动性，它容易从土壤中流失，给环境带来严重的污染和危害。
土壤磷素的主要流失途径有两个：一是磷的物理性流失，即土壤中的
磷物质被洪水冲走，或被风吹走；二是磷的生物性流失，即磷被植物
吸收，随着植物的收获而离开土壤。
土壤磷素的流失会给环境带来一系列问题，首先，磷的流失会导致土
壤肥力的下降，使植物生长受阻；其次，土壤磷素的过量排放会导致
河流、湖泊等水体中的磷沉积物的积累，从而引发水体富营养化现象；最后，土壤磷素的流失也会增加大气的污染，对人类的健康造成危害。
针对土壤磷素流失带来的环境问题，应采取有效的对策。
首先，要加
强土壤肥力的管理，增加磷的营养供给；其次，要加强对土壤磷素的
监测，及时发现磷的流失情况；最后，应采取有效的控制措施，减少
土壤磷素的流失，保护环境。
综上所述，土壤磷素的流失会给环境带来严重的危害，因此，我们应
采取有效的措施，加强土壤肥力的管理，减少土壤磷素的流失，保护
环境，确保人们的健康。
国内外磷矿资源利用现状、趋势分析及对策建议
国内外磷矿资源利用现状、趋势分析及对策建议李维;高辉;罗英杰;高骏【摘要】Phosphorus is essential for crop growth .Most of the phosphorus ,which is applied to agricultural land ,comes from phosphate rock .About 66% of the phosphate rock ore mined was used to produce phosphate fertilizer .A reasonable exploitation and utilization of phosphate rock is a key to the national food security and human survival . Sustainable development of the phosphate rock industry is important for the fertilizer industry and agricultural production . Based on the current relationship of reserves and production‐demanding of phosphorus ore resources around the world , the characteristics , exploitation and utilization situation of phosphorus ore resources in China have been introduced ,and their trendof exploitation and utilization has been analyzed .The result shows that there will be a short supply of rich phosphorus ores and a notable trend of combination of phosphorus resources , and that the transformation and updating of their exploitation and utilization would inevitablyaccelerate .According to the prediction and the trend of exploitation and utilization of phosphorus ore resources consumption in China , advices on their reasonable exploitation have been given to sustain the developmentof the phosphorus chemical industry .%世界上约66％的磷矿石用于生产磷肥，磷矿的合理开采和利用直接关系国家粮食安全以及人类的生存发展，磷矿工业的可持续发展对化肥工业和农业生产均具有重要意义。
土壤中的磷素的转化特点与提高有效性措施
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沉淀和溶解反应
沉淀反应： 可溶性磷与碳酸钙、铁铝 氧化物及其水化物、层状 铝硅酸盐及钙、铁、铝等 发生化学反应产生沉淀， 变成羟基磷灰石、氟磷灰 石或磷酸铁铝等。（主要 发生在石灰性土壤中）
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溶解反应 主要受土壤水分状况和 干湿交替时间的限制。 厌氧条件下的湿地环境 能降低土壤对磷的固定 能力，提高磷素的溶解 活性。
无机阴离子和有机阴离子都不 同程度地与磷竞争吸附点，时或 减少磷的吸附，时或促使磷的解 吸。硝酸根、氯离子等吸着力弱 的无机阴离子没什么作用，但羟 基、硅酸、硫酸盐和钼酸盐等专 性吸附阴离子或酸与磷竞争吸附。 阴离子与吸附表面结合的键强决 定其竞争力。以硫酸盐为例，尽 管它是专性吸附，却不能解吸出 多少磷酸盐。显然，磷酸盐比硫 酸盐与表面的结合键更强。
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End
Thank you！
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讨论组成员： 朱俊英、胡 辉等
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土壤中各种形态的磷的转化遵守一定的物理化 学法则，并在环境条件不变时保持着动态平衡 ，该平衡决定了土壤中磷的有效性。
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点击添加标题
土壤组分及 其性质
标题
有ห้องสมุดไป่ตู้质
标题
pH值的影响
标题
阳离子阴离子 的影响
影响磷的 有效性的
因素
湿度、温度
标题
反反应应时时间间
附吸复附合复体合的体饱的和 饱和度度
标题
2.需要较长时间 如：矿物态磷的风化
和转变成对作物有效的 磷
土壤中存 在着多种 含磷化合 物，能不 断地相互 转化。
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影响含磷化合物相互转化的土壤条件
一
PH值 一般认为 ，土壤中 不同类型 磷酸 盐相互转 化点的PH 值是 6.5~7.0
农田生态系统中磷循环及其模拟模型的研究现状_王艳红
农田生态系统中磷循环及其模拟模型的研究现状王艳红,陈金湘(湖南农业大学农学院,长沙410128)摘 要:中国是世界上磷肥施用量较多的国家,各种作物的生产均需要磷肥,同时磷又是影响水体生态环境的主要营养物质。
为了保持土壤肥力及水环境系统稳定,必须设计合理的施肥措施及土肥管理措施,了解磷素在植物—土壤的转移途径,以及磷素的变化通量对施肥措施及土肥管理措施优化的重要性。
从磷循环的研究方法、磷的动态循环、以及磷循环模拟模型三个方面,综述了农田生态系统磷循环及模拟模型情况。
关键词:农田生态系统;磷循环;模拟模型中图分类号:S181 文献标识码:A 文章编号:1001-5280(2007)05-0775-04 磷是作物需要量较大且经常限制作物生长的重要元素。
土壤中的磷通过地表侵蚀和淋失,使水体富营养化。
因此建立磷素养分模拟模型,有利于对作物生产中磷的有效管理提供科学的依据。
近几十年来,对磷的模拟主要集中在作物吸磷的机理模型和土壤中磷的行为模拟方面。
B a rber-Cushman模型是养分吸收模型的典型代表,已被一系列盆栽试验在多种作物和土壤上进行了验证和评价,并被用来进行养分吸收量的预测和评价施肥技术的效果。
土壤磷行为动态研究,则主要集中在土壤磷的固定与释放、磷的淋失等方面。
在作物生长的综合性模拟模型中,磷的动态模拟是极为薄弱的部分之一。
在已研制的综合性作物生长模型如国外的CERES,ORYZA,W HEATGRO,GOSSYM等,国内的RC-SODS,WCSODS,ESWCM,CO TGROW, W HEA TGROW等都尚未包括磷素的动态模拟。
研究磷在农田生态系统中循环的模拟模型,有利于建立平衡的高产稳产的农田生态系统。
农业系统中的养分循环是联系土壤、作物、人的纽带,特别是有机肥还田是养分循环最重要的途径,是维持农业系统时空上连续性的重要手段,也是农业系统具稳定性和自调力的基础,即“循环”的特殊作用。
[整理]中国北方土壤磷素状况及磷肥的增产作用.
![[整理]中国北方土壤磷素状况及磷肥的增产作用.](https://img.taocdn.com/s3/m/de2d5522ff00bed5b8f31d2b.png)
中国北方土壤磷素状况及磷肥的增产作用周艺敏博士天津市土壤肥料研究所天津市 300192北方历来为全国的重点缺磷地区，农田耕地土壤缺磷面积约占75%以上。
大规模施用磷肥，土壤磷素状况得到明显改善。
近年来土壤养分状况的系统研究和大量田间试验结果显示，中国北方土壤磷素仍然是继N之后的主要养分限制因子。
从农业的持续发展出发，仍需高度重视合理施用磷肥问题，以提高肥效，培肥土壤。
本文汇总了北方协作组几年来有关磷肥的研究成果，对北方土壤磷素状况、磷肥的合理施用以及肥效进行分析。
(图：作者周艺敏)一、北方农田土壤磷素及平衡状况1. 耕层土壤磷素状况及平衡根据北方主要土壤养分动态监测结果表明，八十至九十年代以来随着农业生产的发展，磷肥的大量投入，农田土壤磷素平衡出现盈余。
九十年代与八十年代相比农田磷肥投入量增长2-8倍。
有机肥在磷肥投入的贡献率占25%-30%。
磷肥的大量投入使土壤磷素平衡出现盈余。
耕层(0-20cm)土壤有效磷含量水平普遍提高。
图1显示了吉林、山东、新疆3省主要土壤类型的有效磷含量变化情况。
从图中可看出九十年代与八十年代相比主要土壤类型的有效磷含量平均提高了3-10mg/kg。
(图：图1 北方地区主要土壤类型速效磷含量变化情况)2. 北方农田土壤养分限制因子中缺磷对产量的影响采用国际农化服务中心（ASI）推荐的土壤养分状况系统研究方法，对北方13个省市10多个代表性土壤类型的199个样点进行养分限制因子温室盆栽试验，结果表明（见表1），土壤磷素的亏缺依然是继氮之后的第二大养分限制因子。
与最佳处理量（OPT）对比，土壤不施磷（-P），平均生物量仅达最佳处理的49%。
(表：表1 北方农田土壤养分限制因子分析结果(1992-1998) )注释：* 生物量为出苗后6个星期地上部分的干物重，以最佳处理(OPT)为100%。
各处理除标定的养分外均施用相等于OPT的养分量，如-N为除N外施用所有其它的养分。
养分限制因子位序为N＞P＞S＞K＞Zn＞Fe＞B＞Mn＞Cu。
土壤磷素形态极其分级方法
二、土壤磷素的存在形态
土壤磷分为有机磷和无机磷两种形态，在大多数土壤中，磷以无机形态为主，
主要以正磷酸盐的形式存在，焦磷酸盐的数量很少；有机形态的磷含量较低， 而且变幅比较大。
土壤中无机磷的种类较多，主要有矿物态、吸附态和水溶态3种。1)矿物态磷
(包括含磷的原生矿物、次生矿物及其他含磷化合物 )。2)吸附态磷：土壤中吸 附态磷是指附在粘土矿物或有机物表面的以物理能级、化学键能级或介于这两 者能级间的磷。3)水溶态磷：水溶态磷能被植物直接利用，但其含量极低，浓 度依土壤 pH、磷肥施用量及土壤固相磷的数量和结合状态而定。
土壤有机磷是土壤中与有机物结合的含磷化合物。土壤有机磷的多少取决于土 壤中有机质数量以及有机质分解速率，且受土壤母质、风化程度、土地利用方 式和耕作制度的影响较大。土壤中的有机磷主要有磷酸肌醇、磷酯和核酸、少
量的磷蛋白和磷酸糖，以及微生物量磷。
三、土壤磷素分级方法
3.1 土壤无机磷分级方法
土壤无机磷的分级研究始于20世纪30年代。在几十年的发展过程中，
三、土壤磷素分级方法
3.2 土壤有机磷分级方法
土壤有机磷的研究进展比无机磷研究起步晚，直到70年代末，
Bowman和Cole(1978)才提出了一种较为完善的有机磷分级方法，即 Bowman-Cole有机磷分级法。该方法将土壤有机磷分为活性有机磷，易矿 化，易为植物吸收；中活性有机磷，较易矿化，较易为植物吸收；中稳性 有机磷，较难矿化，较难为植物吸收；高稳性有机磷，很难矿化，基本不 被植物吸收四种形态。目前，Bowman-Cole法是国内外学者比较常用的有 机磷分级方法。但该方法也存在一些不足：(1) 活性有机磷中未包含土壤 微生物磷；(2) 先酸后碱的提取程序会过地估计中等活性有机磷的含量， 因此使稳定性有机磷测定值偏低。
土壤-植物系统中磷素生物有效性的研究
一
类 的差 异等等 。 不 同植 物 根系其 密度 、 形状 、 结构 等特
性 都有 差 异 ， 因此 吸收 能力 明显 不 同 ， 尤 其 是 对 土壤 溶 液 中浓度很 低 的磷来 说 ， 更 是如 此 。根毛 对植 物 吸
收磷有 明显作 用 ， 洋 葱 因 为没 有 根毛 ， 其 吸磷 能力 就
溶解 度 和有效 性逐 渐降 低 。
２ ． 环境 因素
环境 条件 中 以水 分 和温度 的影 响最 为 明显 。 增加 水 分可 以提 高土 壤 中 Ｏ ｌ ｓ ｅ ｎ — Ｐ的含量 ， 同时有 利 于磷
收土 壤 中的某 些有 机 磷 化合 物 ， 如 乙糖磷 酸 酯 、 核 糖 核酸等 。 植 物根 能从含 磷浓 度极低 的溶 液 中吸收 磷 ， 通 常 根 细胞 和 木 质部 汁 液 中磷 酸盐 的浓 度 比土 壤 中 的磷
Ａ Ｔ Ｐ酶的 Ｈ ＋ 为驱 动力 ，借 助于质 子化 的磷酸 根 载体
而实现 的 ， 即属 于 Ｈ＋ 和 Ｈ Ｐ Ｏ ４ ． 共运 方式 。进 一 步 的
试 验表 明 ． 根 的表 皮细胞 是植 物积 累磷 酸盐 的主要 场 所。 并 通过 共 质体 途 径 进入 木 质部 导 管 ． 然 后运 往 植
在 土壤溶 液 中的扩散 ， 因此能 提高磷 的有 效 性 。土壤
温 度 的提高 ，不仅 土壤溶 液 中磷 的扩散 速度 加快 ． 而 且 根和 根毛生 长速 度相 对加快 ， 根 的呼 吸作 用也 有所 加强 ， 这些 都有 利 于植 物 对磷 的吸 收 。土 温 提高影 响 最 明显 的是 ． 可 以加 强 土壤 微 生 物 的活 性 ． 从 而提 高
高ｐ Ｈ值 时 ， 则 以 ＨＰ Ｏ 形式 为 主 。对 于两 种形 态 的 磷， 植物 更 易吸收 Ｈ ２ Ｐ Ｏ 。 除无机磷 外 ， 植物还 可 以吸
农田土壤中磷素有效性及影响因素_王永壮
Abstract： Soil phosphorus （ P） availability directly determines cropland productivity． Based on the long-term fertilization experiments in different climatic zones of China，this paper summarized the P content，its availability，and the factors affecting the P transformation in China cropland soils． The total and available P contents in different types of China cropland soils were 0． 31 －1． 72 g·kg－1 and 0． 1－228． 8 mg·kg－1 ，respectively． Soil parent material，soil physical and chemical prosperities，and fertilization practices were the main factors affecting the soil P availability． It was suggested that more attentions should be paid on the mixed application of organic manure and chemical fertilizers to improve the P availability of cropland soils and on the potential environmental impacts of this fertilization．
土壤中磷元素的含量分析的研究
土壤中磷元素的含量分析的研究摘要：本研究是对土壤中磷元素的含量进行分析的研究。
通过讨论磷对植物的一系列的功能与作用，了解磷在土壤中的存在形态，进一步深入研究土壤中磷的两大种类。
有机磷和无机磷的组成土壤中的全磷，但是土壤中全磷的含量多时却不能代表土壤的磷元素供应充足，其中大部分是有机磷，有机磷都以高分子形态存在，有效性很低。
而当土壤中磷的含量低与某个水平的时候，我们就可能说其磷素供应不足。
实验测定出样品中不同等高线上的磷含量存在差异，我们可以判断其样品土壤区域的磷素分布遭受破坏。
引起这种现象的原因主要是：1 使用含磷洗衣粉。
2 由于样品土壤在学校学生宿舍旁，学校经过大面积的修建，使得周围土壤性质遭受到人为活动的影响。
关键词：土壤磷 原子吸收 土壤磷的测定 形态分布作者简介:吴涛(1982.9-)、男、汉族，贵州民族学院化学与环境科学学院2002级学生。
第一章 综述1.1 土壤中磷对植物的作用：植物是人类赖以生存的物质财富，而植物是通过吸收土壤中养分来维持植物的生长。
土壤中磷的存在对植物的营养有重要的作用，它是植物生长所必须的重要元素之一，植物用来吸收养分的根系也和磷有密切的关系。
在自然界中磷大多以磷酸盐的形式存在，常见的有磷酸钙、磷灰石等。
它在植物体中的含量仅次于氮和钾。
一般在种子中含量较高。
磷对植物营养有重要作用，几乎许多重要的有机化合物都有磷元素。
磷在植物体内参与光和作用、呼吸作用。
能量储备和传递细胞分裂。
细胞增大和其他过程，磷能促进植物早期根系的形成和生长，提高植物适应外界环境条件的能力。
有助于植物抗寒，磷还能提高许多水果、蔬菜和粮食作物的品质还有助于增强一些植物的抗病性，还具有促熟作用对收获和作物品质是非常重要的。
植物从土壤中吸收磷时，若土壤中没有足够的磷元素时或没有足够能够提供植物吸收的磷元素时，植物生长将受到极大的限制。
那么土壤中的磷元素有哪些形态呢？土壤全磷即磷的总含量，包括有机磷和无机磷两大类，土壤中磷元素大部分是以迟效性状态存在，因此土壤中全磷的含量并不能作为土壤磷素供应的指标。
土壤中的磷素
土壤中的磷素土壤中的磷素土壤是作物磷素营养的主要来源，土壤中的磷素包括有机和无机两种形态，主要是磷酸钙（镁）盐、磷酸铁、铝盐。
大部分有机磷多作物是有效的，但大部分无机磷酸盐在水中的溶解都很低，作物非常难以吸收。
进入土壤的各种磷酸盐，都非常迅速地与土壤中的钙、铁、铝等离子作用，形成难溶性的磷酸盐沉淀，或吸附在土壤胶体上，并逐渐转化为难溶性磷酸盐。
土壤pH 值和氧化还原状况是影响磷酸盐有效性的主要因素。
1土壤中磷的含量、形态及其有效性1.1 土壤磷素含量土壤中的磷来自于成土矿物、有机物质和所施用的肥料。
我国大多数土壤的全磷含量为0.04% ～0.25%，一般说来有机质含量高、熟化程度高、质地粘重的土壤，全磷含量都比较高。
土壤磷素含量不仅有明显的地带性分布，而且也呈现出有规律性的局部变化。
从南往北、由东向西，我国土壤中的全磷含量逐渐增加；离城镇村庄越远，土壤含磷量越低1.2 土壤磷素的形态及其有效性土壤中的磷可分为有机态磷和无机态磷，有机态磷主要是植酸盐、磷脂和核酸，耕地土壤一般占全磷的20%左右，对作物几乎都是有效的。
无机态磷占土壤全磷的80% 以上，主要有钙（镁）磷酸盐(Ca - P) 、铁铝磷酸盐（Fe - P 、Al - P ）、闭蓄态磷（O - P ）。
1）钙（镁）磷酸盐：磷酸根与钙、镁结合形成不同溶解度的磷酸钙、镁盐类，主要是磷酸钙盐，是我国北方石灰性土壤中磷酸盐的主要形态。
磷酸钙盐有多种，常见的磷酸钙盐的溶解度和对作物的有效性大小顺序为：氟磷灰石< 羟基磷灰石< 磷酸八钙< 磷酸二钙< 磷酸一钙。
2）铁、铝磷酸盐：磷酸根与Fe3+ 、Fe2+ 、Al3+ 结合形成各种形态的磷酸铁、铝类化合物，是酸性土壤磷酸盐的主要形态，常见的有粉红磷酸铁（Fe(OH)2·H2PO4 ）和磷铝石（Al(OH)2·H2PO4 ），其溶解度极小，对作物的有效性很低。
土壤磷素形态极其分级方法
三、土壤磷素分级方法
3.1 土壤无机磷分级方法
1990年，蒋柏藩、顾益初(1990)根据石灰性土壤中磷酸钙盐所占比重
较大的特点，将土壤无机磷组分的磷酸钙盐分为三级，即磷酸二钙型(Ca2P)、磷酸八钙型(Ca8-P)和磷石灰型(Ca10-P)，同时对磷酸铁(Fe-P)的测定进 行了改进，采用混合型浸提剂提取磷酸铁盐。具体形态为:磷酸二钙(Ca2-P)、 磷酸八钙(Ca8-P)、铝磷酸盐(Al-P)、铁磷酸盐(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)、磷 酸十钙(Ca10-P)。该方法很好的区分了石灰性土壤中的Ca2-P、Ca8-P和Ca10P三种组分；使土壤中的Fe-P、Al-P和O-P分离开来；且操作较为简化，是 目前国内进行石灰性或中性土壤无机磷分级最佳方法。
二、土壤磷素的存在形态
土壤磷分为有机磷和无机磷两种形态，在大多数土壤中，磷以无机形态为主，
主要以正磷酸盐的形式存在，焦磷酸盐的数量很少；有机形态的磷含量较低， 而且变幅比较大。
土壤磷
贵州土壤磷素肥力磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一。
它既是植物体内许多重要有机化合物的组分，同时又以多种方式参与植物体内各种代谢过程。
土壤[1]是植物磷营养的主要来源，生产上人们通过向土壤中施加磷肥来提高土壤中磷的含量，由于磷是以沉积的形式存在和贮存的，而且，在土壤中具有特定的化学行为，使其在当季作物的利用率仅为10%～25% [2]。
为此土壤中磷的含量、存在形态及其有效性对作物磷素吸收极为重要，成为当今关注的热点问题。
贵州位于我国西南，居云贵高原东部，是介于四川盆地和广西丘陵之间的岩溶高原山区。
省内地带性土壤以黄壤为主，还有红壤、黄棕壤等土壤呈酸性或强酸性，土壤中活性铁、铝含量较高，可溶性磷多与铁、铝相结合，转化为难溶性磷酸铁、磷酸铝等形态而被固定，其有效磷含量不高[3]。
人们通过在土壤中施加磷肥来提高土壤中磷的含量，但是，随着磷肥的大量施用，我国各区耕地土壤速效磷含量呈显著增加趋势，部分耕层土壤速效磷含量表现为过量累积，导致农田生态系统水体富营养化，给环境带来不利影响，文章通过对磷素在土壤中存在的状态，土壤对磷的固定积累以及提高磷的有效性展开综述，以期为提高作物对土壤磷的吸收利用方面研究提供参考。
1.贵州土壤磷素肥力利用现状贵州位于我国西南，居云贵高原东部。
其具有低纬度、高海拔，自然条件复杂，地貌多种多样，母岩组合复杂，气候变化悬殊，土壤类型较多，从亚热带的红壤到暖温带的棕壤都有分布的特点。
其中，以黄壤分布面积最多，遍及贵州高原的主体部分。
贵州土壤pH 值在~范围。
通常林草地土壤与耕地土壤之间有一定的差异。
全省耕地土壤以微酸性(pH ~ 所占面积比例最大，为%。
由于黄壤地区温暖湿润;地形以低山丘陵为主；旱地面积分布较广;是我国农业生产的主要区域之一，由于对土地资源的不合理利用；多数旱地土壤侵蚀严重；引起土壤养分流失；导致土壤退化，在农业生产上磷肥施用是提高作物产量的有效措施之一；然而当季施用磷肥的利用率一般为10%～25%；大量磷肥在土壤中积累;当地表径流和土壤侵蚀发生时；土壤磷由陆地向水体迁移；这不仅造成磷矿资源的损失与浪费；而且会加速附近水体富营养化的产生。
草地土壤磷循环及其对全球变化的响应
*通信作者,E -m a i l :l i u js 606@n e n u .e d u .c n 收稿日期:2020-10-06;修回日期:2021-02-25基金项目:国家自然科学基金面上项目 氮沉降背景下放牧对草地土壤线虫的影响及其作用机制 (31971744)作者简介:吴金凤(1996-),女,山东曹县人,在读硕士生,研究方向为草地生态学,E -m a i l :w u jf 046@n e n u .e d u .c n .D O I :10.16742/j .z gc d x b .20200326草地土壤磷循环及其对全球变化的响应吴金凤,刘鞠善*,李梓萌,王德利(植被生态科学教育部重点实验室/东北师范大学草地科学研究所,吉林 长春 130024)摘要:磷是生物体的必需元素,也是草地生态系统生产力仅次于氮的限制元素㊂土壤磷循环主要受地球化学和生物过程控制,并受到全球变化的影响㊂通过从大气氮沉降㊁C O 2浓度升高㊁温度升高㊁降水变化4个全球变化因子及其交互作用对土壤磷循环的影响进行分析,并从土壤理化性质㊁土壤磷酸酶活性和丛枝菌根真菌等途径揭示全球变化影响土壤磷循环的作用机制,指出全球变化能够通过这些作用途径加快土壤磷循环,为提高土壤有效磷含量及全球变化背景下草地可持续利用提供科学的指导㊂最后总结当前研究的不足,即球变化对草地土壤磷循环的影响仍需开展系统深入的研究,并需考虑全球变化与刈割和放牧等人类活动交互作用对土壤磷循环的影响㊂关键词:氮沉降;C O 2浓度升高;温度升高;降水变化;磷循环;草地中图分类号:S 812 文献标志码:A 文章编号:1673-5021(2021)06-0102-10草地是地球上最大的陆地生态系统,约占陆地总面积的25%,我国草地面积为3.31ˑ106k m 2,约占国土面积的41%[1]㊂磷是所有生物的必需元素,在植物生长发育和繁殖过程中发挥关键作用,也是许多生态系统中的主要限制元素[2]㊂磷元素缺乏会限制生态系统净初级生产力㊁氮固定和碳储存[3~4]㊂土壤磷循环是重要的地球化学循环之一,是生态系统养分循环的重要组成部分,对生态系统结构㊁过程和功能具有关键的调节作用㊂土壤磷循环受地球化学和生物过程的控制,易受植被状况㊁土壤类型㊁利用方式以及全球变化等因素的影响[5~6]㊂全球变化是由自然因素或环境因素所驱动的环境变化,已对生态系统产生重要影响[7]㊂近年来由于化石燃料的燃烧和氮肥的使用,使大气氮沉降逐年加剧,同时温室气体排放量的增加导致温度升高和降水格局的变化[8]㊂综合国内外研究表明,氮沉降和C O 2浓度升高会增加土壤氮㊁碳含量,改变土壤NʒP ㊁C ʒP ,而参与土壤磷循环的微生物的主要功能基因的丰度主要由土壤碳氮磷化学计量比决定[9]㊂气温升高通过增加土壤温度改变微生物生物量㊁刺激土壤磷酸酶活性,加速土壤磷循环㊂降水变化主要通过改变土壤湿度和土壤团聚体结构,引起土壤淋失,降低土壤磷含量[10],从而导致土壤磷元素匮乏㊂近年来,已开展不同全球变化因子间交互作用对草地土壤磷循环影响的研究,通过增温和施氮对土壤磷循环影响的研究发现,两因素共同作用减少土壤有效磷的含量,加剧了草地磷限制[11]㊂而施氮和水分添加实验则表明二者相互作用增加土壤中有效磷含量,加快土壤磷循环[10]㊂因此,需要加强全球变化对草地生态系统磷循环过程及影响因素的理解以提高土壤有效磷含量,实现土壤磷元素的可持续利用㊂目前国内外对土壤磷循环的研究比较分散,且对全球变化影响土壤磷循环的机制尚不清楚㊂本文以大气氮沉降㊁C O 2浓度升高㊁温度升高㊁降水变化4个全球变化因子对草地土壤磷循环的影响进行综述,阐释草地土壤磷循环对全球变化的响应机制,为提高土壤有效磷含量及全球变化背景下草地可持续利用提供科学的指导㊂1 草地土壤磷循环磷循环属于沉积型循环,生态系统中的磷元素主要源于矿物岩石的风化作用,最常见的原生磷矿物是磷灰石,而次生磷矿物包括各种磷酸钙和无定形的铝和铁磷酸盐[5]㊂岩石风化中的一部分磷酸盐会随地表径流进入湖泊或海洋中沉积下来㊂由于岩石风化速率和沉积作用缓慢,磷循环在全球尺度上的周转较慢,长达107~108年[12~13]㊂因此,在较短的时间尺度上,草地土壤磷循环主要指磷元素的输入㊁在植物-土壤间的迁移与转化以及在生态系统的输出过程㊂草地土壤磷元素的输入主要包括植物凋落物分解㊁矿物风化和有机磷肥施用等途径,磷元素201 第43卷 第6期V o l .43 N o .6 中 国 草 地 学 报C h i n e s e J o u r n a l o fG r a s s l a n d2021年6月J u n .2021的迁移与转化指土壤中各个磷库之间磷元素形态的转化过程,土壤磷元素的输出指植物对可利用磷的吸收利用以及磷在土壤中的淋溶[13]㊂土壤磷循环主要围绕土壤中各磷库之间磷元素的相互转化以及对植物生长的影响展开研究㊂土壤中的磷可归纳总结为土壤溶液中的磷㊁微生物生物量磷㊁无机磷和非生物有机磷4个磷库,并以有机磷和无机磷两种形式存在[14]㊂其中有机磷占土壤全磷的20%~80%[15],主要包括正磷酸盐单脂和正磷酸盐二脂㊁有机多磷酸盐和磷酸盐等形式[16]㊂有机磷矿化包括物理化学(吸附/解吸和沉淀/溶解)和生物生化(矿化/固定和细胞外酶的水解)两个过程[14]㊂有机磷转化过程中所释放的可溶性磷酸盐,一部分被植物和微生物吸收,另一部分被土壤中的矿质元素固定,即土壤中有机磷矿化与生物固定同时进行[17]㊂微生物和植物通过矿化有机磷㊁吸收磷㊁合成新的有机磷以及通过分泌物影响磷矿物的溶解度来驱动磷循环㊂2全球变化对草地土壤磷循环的作用2.1氮沉降对草地土壤磷循环的影响在陆地生态系统中,大气氮沉降日趋严重,已成为全球变化的重要特征之一㊂在过去150年中,人为活性氮的年输入量增加10倍以上,并预计未来几年大气氮沉降速度将会增加2~3倍[18]㊂氮沉降能够提高草地生产力,改变凋落物分解速率,并通过土壤酸化和提高磷酸酶活性调节土壤有效磷含量,进而影响草地土壤磷库和循环过程㊂氮沉降通过改变凋落物积累量和养分归还影响草地土壤磷输入㊂氮沉降能够增加草地凋落物积累量并提高其分解速率,进而增加草地生态系统的磷元素输入㊂T a n g等[19]对氮添加的56项研究进行m e t a分析发现,在草甸草原上每年施氮量为7.5~ 20.0g/m2时,可以提高植物生产力;高于或低于该阈值时,植物生物量都会降低㊂多数草地生态系统受到氮元素的限制,当施氮量过低时,微生物和非生物过程对氮的竞争超过了植物本身,使植物可利用氮含量减少而降低植物生物量;而高施氮量减少生物量可能是由于过量氮的输入会引起其他因素限制植物生长㊂适量的施氮量可以通过提高土壤可利用氮含量,促进植物生长并提高初级生产力,从而增加草地凋落物积累量[20]㊂赵浩波等[21]通过研究不同氮素水平对羊草生长的影响发现,随着施氮水平的增加,羊草生物量呈现先上升后下降的趋势㊂氮沉降加快营养元素循环,改变凋落物形成过程中的营养元素再分配,增加凋落物中的氮㊁磷含量㊂氮沉降对凋落物分解速率的作用受施氮肥的种类和数量的影响,表现为促进效应[22]㊁抑制效应[23]和没有影响[24]㊂研究表明当凋落物CʒN低于5~15时或CʒP低于200~480时,凋落物氮㊁磷元素出现净释放㊂当凋落物氮㊁磷含量不足时,微生物会固定土壤中的氮㊁磷来维持自身的化学计量平衡[25]㊂因此,氮沉降可通过改变凋落物数量和质量调节草地土壤磷元素输入,其作用效果主要受到氮沉降量的影响㊂氮沉降对土壤磷元素迁移与转化的作用主要表现在对有效磷含量的影响,土壤磷元素只有转化成可利用磷才可以被植物和微生物吸收㊂在多数草地生态系统中,氮沉降可增加酸性磷酸酶的活性,提高土壤有效磷含量[26]㊂这是由于适量的氮添加能够促进植物生长,提高微生物活性,当土壤处于氮饱和时,微生物会将多余的氮用于合成磷酸酶,同时植物根系也会释放磷酸酶加速有机磷矿化过程,提高土壤有效磷含量,加快磷元素养分循环㊂此外,长期大气氮沉降会导致土壤酸化,能够加快被矿物吸附的无机磷的溶解释放,对微生物群落也会产生影响㊂刘红梅等[27]在内蒙古典型草原进行模拟不同梯度氮沉降的研究表明,随着施氮强度的增加,土壤p H 及全磷含量逐渐降低,但有效磷含量逐渐增加㊂这与土壤酸化会溶解释放矿物吸附的无机磷㊁促进迟效状态的磷向有效态包括可溶性磷的转化有关㊂氮沉降对土壤磷元素输出的影响主要表现在影响植物对磷元素的吸收㊂在植物生长初期,大气氮沉降增加土壤中有效氮浓度,提高植物体氮含量和NʒP㊂后期随着氮的持续输入,会引起土壤酸化,降低土壤磷元素矿化速率和有效磷含量,最终提高植物NʒP[28]㊂植物NʒP的增加会导致植物体内养分失衡,引起植物生长的磷限制㊂植物会加快对磷元素的吸收以平衡氮含量㊂L i等[29]在半干旱草地进行氮添加和凋落物对羊草养分重吸收的实验,该研究发现氮添加提高了羊草叶片和茎秆对磷的重吸收能力㊂但随着氮沉降量持续增加,植物叶片内的磷含量会呈现下降趋势,这是因为高浓度氮添加减少了细根生物量,降低植物根冠比[20],从而减少细根对有效磷的吸收㊂氮沉降导致草地生态系统土壤氮饱和,引起草地生态系统中植物和土壤的CʒNʒP化学计量比发生变化㊂植物㊁凋落物和土301吴金凤刘鞠善李梓萌等草地土壤磷循环及其对全球变化的响应壤C ʒNʒP 化学计量比的差异,不仅代表了植物和微生物为维持生态系统平衡而面临的养分竞争关系,还是反映了土壤碳㊁氮㊁磷元素循环的重要指标[30]㊂2.2 C O 2浓度升高对草地土壤磷循环的作用自工业化以来,大气中的C O 2浓度大幅增加,2017年初C O 2浓度为400p pm ,预计2050年将达到550p pm [31]㊂大气中C O 2浓度增加能够改变生态系统的营养循环过程㊂有研究表明,C O 2浓度升高促进植物生长,增加植物磷限制[32]㊂同时,C O 2浓度升高可以增加土壤微生物生物量和碱性磷酸酶活性,提高土壤有效磷含量,促进植物对磷吸收㊂C O 2浓度升高可以通过改变凋落物积累量及其养分归还影响草地土壤磷元素输入㊂C O 2浓度升高促进植物光合作用及生物量积累㊂A n d r e s e n等[33]在温带草原进行长期增加C O 2浓度实验发现,C O 2浓度升高能够显著提高地上生物量㊂C O 2浓度升高产生的施肥效应可以提高植物养分利用率,降低土壤的矿化速率,从而降低凋落物养分含量和分解速率,即养分限制假说[34]㊂但A l l a r d 等[35]研究表明,在高C O 2浓度下草地土壤有机质含量表现出增加趋势㊂这是因为C O 2浓度升高增加植物向地下的碳分配,植物细根增多并提高根部养分吸收能力,同时增加土壤微生物活性并加速土壤养分矿化,从而抵消因C O 2浓度升高引起的养分限制对凋落物分解的不利影响,即C O 2施肥假说[34]㊂C O 2浓度升高对凋落物分解影响持有两种不同的观点,这也影响了凋落物中磷元素向土壤释放的研究㊂C O 2浓度升高主要通过改变土壤有效磷含量影响磷元素的迁移和转化㊂目前C O 2浓度升高对土壤磷元素转化影响的研究相对较少,这些研究趋向于认为为了满足植物生长需求,C O 2浓度升高能够加速磷元素矿化,增加土壤有效磷含量㊂D e n g 等[36]通过m e t a 分析112项研究发现,C O 2浓度升高能够提高磷酸酶活性,从而加快有机磷转化为植物可利用磷的矿化过程,有效缓解土壤有效磷缺乏的状况㊂C O 2浓度主要通过土壤CʒN ㊁有机质和pH 间接影响磷酸酶活性㊂此外,土壤微生物通常受到土壤碳限制而影响磷固持过程,大气C O 2浓度升高可以通过刺激植物生长改变土壤碳库,促进土壤微生物对养分的固定[37],进而提高磷固持能力㊂有研究表明在高C O 2浓度环境下的土壤比周围土壤具有更大的微生物生物量,这是由于大气C O 2浓度升高将产生的额外碳分配给土壤中的微生物生物量,并增加土壤有机质中的碳及其他养分的积累[38]㊂C O 2浓度升高通过影响植物磷吸收调节土壤磷元素的输出,主要指对植物体磷含量的作用,而关于植物对磷的吸收和NʒP 化学计量的影响关注较少㊂C O 2浓度升高会引起植物体内营养元素变化,从而导致C ʒP ㊁NʒP 发生变化㊂C O 2浓度升高能促进植物对磷元素的吸收,降低植物组织NʒP [9]㊂有研究表明随着C O 2浓度升高植物体磷浓度逐渐升高,植物C ʒP 也有所提高[39]㊂这是由于C O 2是植物光合作用的底物,而磷是光合作用的重要参与者,植物需要相对更多富含磷的R N A 支持蛋白质快速合成以满足植物生长需要[40],生长快速的植物体内会具有更高的磷含量㊂2.3 温度升高对草地土壤磷循环的影响近100年来,全球地表温度升高0.74ʃ0.18ħ,I P C C 预测到2100年全球气温将上升1.4~5.8ħ[41]㊂温度升高能提高植物光合作用效率及植物生产力[42],同时也会加速水分流失,引起植物干旱胁迫[43]㊂这些作用会通过影响微生物活性和土壤酶活性影响草地生态系统磷循环㊂温度升高对土壤磷元素输入的影响主要表现为对凋落物产量及其分解速率的作用㊂温度升高可通过促进植物光合作用,增加植物生物量[44],也会由于温度升高提高蒸腾作用和加快土壤水分流失,抑制植物生长,降低生物量[43]㊂草地凋落物分解是草地生态系统养分循环的关键环节,对调节土壤养分可利用性具有重要作用[45]㊂温度是影响凋落物分解的重要环境因子,温度升高能够提高微生物活性和分解酶活性,促进土壤有机质分解,加快凋落物的分解速率进而加速磷元素的返还[46]㊂而林巧燕等[47]进行增温对高寒草甸凋落物质量变化影响的实验发现,增温显著促进了凋落物的分解速率并提高了凋落物中的磷含量,这表明温度升高增加了凋落物中磷元素的固定㊂在未来温度升高的条件下,有可能会导致草地生态系统的磷缺乏,进而引起草地磷限制㊂温度升高能够通过改变磷酸酶活性和微生物生物量磷影响土壤磷元素的迁移与转化过程,进而改变植物和土壤中的有效磷含量㊂研究表明增温处理显著提高磷酸酶活性,即温度升高加快有机质的分解引起磷酸酶活性增强,磷酸酶活性的增强促进有401 中国草地学报 2021年 第43卷 第6期机磷矿化,提高有效磷含量[48]㊂G o n g等[49]研究发现增温处理提高土壤总磷含量,这是因为温度升高降低了土壤含水量和磷的扩散性,减少植物和微生物对磷元素的吸收㊂此外,温度升高还会影响土壤微生物活性,土壤微生物生物量磷的周转期较短,且能够释放活性态的磷元素,可被看作土壤磷元素转化的中转站和植物有效磷的主要来源[50]㊂在目前温度升高对微生物生物量磷的研究中,一部分研究者认为增温处理降低了微生物生物量磷[49]㊂另一部分研究发现增温处理对微生物生物量磷没有显著影响[51]㊂导致结果不一致的原因可能是由于增温处理的时间长短不同,长期增温会降低土壤湿度,通过减缓磷元素解吸和溶解过程减少对微生物的磷元素供应㊂温度升高能够通过改变植物养分吸收影响磷元素输出,温度升高对植物磷元素吸收的影响可能与植物自身特性和土壤性质有关㊂大部分研究表明温度升高会降低植物磷含量,并提高磷元素吸收效率㊂Y a n g等[52]在青藏高原冻土区研究高山莎草叶片对增温的响应发现,适度的增温降低了叶片磷浓度,更大程度的增温会增加根系磷浓度㊂这是因为温度升高促进土壤有机质释放磷元素,提高磷元素吸收效率,植物有效磷含量增加㊂而R e n等[53]在荒漠草地研究干㊁湿年份养分吸收对增温的响应,结果发现在湿润年份,增温显著提高土壤和植物体的磷含量,降低了磷元素吸收效率;而在干旱年则没有影响,这可能是由于降雨解除了增温引起的干旱的负面效应㊂总的来说,温度升高会通过降低土壤磷含量和增加植物养分吸收效率,进一步加剧生态系统磷限制,而降水可能在一定程度上能够缓解因温度升高而导致的磷限制㊂2.4降水变化对草地土壤磷循环的调节作用全球气候变化导致极端降水和干旱事件频发,对生态系统过程产生重要影响㊂降水变化与土壤养分状态及植物光合生理过程密切相关[54],是控制草地初级生产力的关键因素㊂降水过多则会引起土壤磷元素的淋失作用,进一步影响土壤磷含量㊂降水通过改变凋落物产量及其养分归还影响土壤磷元素输入㊂降水变化主要通过提高土壤水分可利用性增加植物生物量㊂有研究表明地上生物量随着降水量的增加而增加,且在降水量增加60%时达到最大[55]㊂相邻年份降水量增加也会提高植物生物量㊂降水是干旱和半干旱区凋落物分解及养分释放的重要驱动因素㊂短期降水增多可加快表层凋落物的碎裂和水溶性物质的淋溶,加速凋落物质量损失和分解过程[56]㊂不同物种凋落物分解速率和养分释放对降水变化的响应存在差异㊂W a n g等[57]在半干旱草地研究了两种禾草和一种杂类草的凋落物分解及养分释放对水分添加的响应发现,杂类草的凋落物质量损失和养分释放快于禾草,且水分添加加速了杂类草凋落物中磷元素的释放㊂由于半干旱草原不同物种凋落物养分释放的不同步性,长期增加降水可能导致土壤养分供应和有效性的变化㊂降水主要通过控制有机磷矿化的生物化学过程影响磷元素的迁移和转化,以及土壤磷元素的组成和有效性㊂W a n g等[10]在干旱草地研究水分添加对土壤团聚体磷有效性的影响发现,水分添加能够改善土壤结构,加速土壤团聚体中磷元素的溶解与解吸过程,增加土壤有效磷含量㊂降水变化主要通过增加土壤有机碳含量,使微生物生物量上升㊂微生物生物量磷作为土壤磷库的重要组成部分,可以为植物提供大部分磷元素营养的需求㊂有研究表明降水能够提高微生物生物量磷的周转速率,从而提高土壤全磷含量[58]㊂D i j k s t r a等[59]用32P同位素标记法研究干旱在短期内对微生物磷吸收的影响,结果表明干旱抑制微生物磷吸收,这可能是由于水分减少降低了磷迁移率,进而限制了无机磷向微生物的供应㊂在降水对磷酸酶活性影响的研究中,一部分结果表明降水增多提高了磷酸酶活性,另一部分研究发现降水增多降低了磷酸酶活性,除了降水对微生物活性的影响外,造成结果差异的原因可能与植物生长发育的时间㊁土壤类型以及不同取样测定的时间有关㊂降水对磷元素输出的影响主要表现在植物吸收和土壤磷元素的淋失作用㊂由于研究地点㊁植物种类以及土壤含水量对土壤养分可利用性和植物营养元素影响等差异,降水变化对植物NʒP的影响尚不清楚㊂例如在地中海地区[60],适度干旱会增加土壤有效磷含量,却降低了植物体内的磷浓度㊂而在荒漠草原降雨量减少则会提高植物体内全磷含量[61]㊂目前关于降水变化对土壤-植物之间磷元素传递机制的研究较为薄弱,仍需进一步研究㊂在较高水分条件下,土壤磷扩散率会随着土壤湿度的增加而增加,加快植物和微生物吸收磷的速率[62]㊂降水事件频发会引起地表径流,加速土壤中的速效养分发生淋失作用㊂如S c h l e s i n g e r[63]认为在灌丛草地上有机磷化合501吴金凤刘鞠善李梓萌等草地土壤磷循环及其对全球变化的响应物占可溶性磷流失量的70%以上,大多数无机磷与碳酸钙矿物存在于不可利用的络合物中㊂2.5多因子交互作用对草地土壤磷循环的作用规律全球变化是由大气氮沉降㊁C O2浓度升高㊁温度升高㊁降水变化等因子共同作用的结果,且各个变化因子间存在复杂的交互作用㊂研究表明增温和施氮的综合效应显著提高土壤NʒP,提高了土壤全磷与微生物生物量磷的相关性,二者通过影响土壤和微生物CʒNʒP进而改变碳㊁氮㊁磷的循环[64]㊂D i j k s t r a等[65]在半干旱草原进行的增温和增加C O2浓度的实验表明,增温和C O2浓度升高可以通过改变土壤湿度来影响植物和微生物有效NʒP,温度升高可以减缓在高C O2浓度下植物的氮限制,并进一步加剧磷限制㊂降水变化可以解除温度升高引起土壤水分减少所导致的负面效应,在降水多的年份可在一定程度上缓解温度升高对土壤有效磷的不利影响㊂而施氮和降水的累加效应可提高土壤有效磷含量[9]㊂T h a k u r等[66]研究发现,C O2浓度㊁温度㊁降水三者交互作用影响土壤磷酸酶活性,当温度升高㊁降水增加时,磷酸酶活性会随着C O2浓度升高而降低㊂总之,全球变化因子及其复杂的交互作用会加剧草地磷限制,并通过调节地上植物群落㊁土壤环境和微生物活性,改变土壤有效磷含量,进而加快土壤磷循环(图1)㊂因此,研究磷元素的动态变化对预测草地生态系统对全球气候变化的响应至关重要㊂图中土壤磷循环部分参考赵琼等[12]和Bün e m a n n[14]的文献T h e p a r t o f s o i l p h o s p h o r u s c y c l i n g i n t h e f i g u r e r e f e r s t o t h e r e s e a r c ho f Z h a oQ i o n g e t a l.[12]a n dBün e m a n n[14]图1全球变化对草地土壤磷循环的作用机制F i g.1 T h em e c h a n i s mo f g l o b a l c h a n g e o n g r a s s l a n d s o i l p h o s p h o r u s c y c l i n g3全球变化影响土壤磷循环的机理3.1全球变化通过改变土壤理化性质影响磷循环土壤p H是影响磷循环的主要环境因子㊂土壤p H能够影响土壤磷元素的化学形态,但对土壤磷元素的作用主要与土壤中存在的离子和矿物含量有关[67]㊂在低p H值的土壤中,磷酸盐容易吸附在F e㊁A l㊁M n氧化物表面形成沉淀㊂在高p H值的碱性土壤或者石灰性土壤中,磷离子易与C a2+形成沉淀[12]㊂T y l e r[68]研究表明,在高p H值土壤中无机磷组分以钙磷酸盐为主,而在中p H值土壤中无机磷组分减少,在低p H值土壤中无机磷组分变化较大㊂这项研究还表明,磷酸铁和磷酸铝随着p H值的降低而增加㊂T u r n e r等[69]在研究土壤p H值与有机磷之间的关系时发现,在酸性土壤中,无机磷与游离的铝离子和锰离子呈显著负相关㊂全球变化对土壤p H也会产生一定的影响,长期大气氮沉降会引起土壤酸化,加速土壤阳离子(F e3+㊁A l3+㊁M n2+)从矿物中释放到土壤溶液中,与土壤中的活性磷酸盐结合或者形成沉淀,进而影响土壤磷元素601中国草地学报2021年第43卷第6期。
土壤中磷素迁移及调控措施
土壤中磷素迁移及调控措施
土壤中的磷素迁移主要受到以下因素的影响：
1. 土壤颗粒的吸附作用：磷素在土壤中主要以磷酸盐的形式存在，会与土壤颗粒表面的铁、铝、钙等离子发生吸附作用。
这种吸附作用可以防止磷素的淋溶和迁移。
2. 土壤质地：粘土颗粒比较细小，具有较强的吸附能力，能够更有效地固定磷素。
而沙质土壤则相对较松散，磷素的迁移性较强。
3. 土壤酸碱度：土壤的酸碱度会影响磷素的形态和迁移性。
酸性土壤中，磷素主要以铝磷酸盐的形式存在，不容易被植物吸收，也不容易迁移。
碱性土壤中，磷素以磷酸盐的形式存在，容易被植物吸收和迁移。
4. 土壤水分：土壤水分状况会影响磷素的迁移。
过度排水或过度浇水会导致磷素的淋溶和迁移。
为了调控土壤中的磷素迁移，可以采取以下措施：
1. 合理施肥：根据作物需求和土壤磷素含量，合理施肥，避免磷素的过量积累和流失。
2. 土壤改良：通过添加有机肥料和改善土壤结构，增加土壤的保水性和固磷能力，减少磷素的迁移。
3. 灌溉管理：合理管理灌溉水量，避免土壤过度排水或过度浇水，减少磷素的淋溶和迁移。
4. 控制土壤酸碱度：根据土壤的酸碱性情况，适当调节土壤pH值，减少磷素的迁移。
5. 植物根系调控：通过选择适合的植物品种，培育具有较强吸磷能力的根系，减少磷素的迁移。
安庆市水稻土全磷和速效磷状况及应对措施探讨
磷是 土壤 中利用效率最低 的营养元素之一 ， 世界大部分农 业 土壤严重缺磷【 ｌ ＿ 。磷是 我国乃 至世界农业 生产 中最重要 的限
原 电位变 化较快 ， 使土壤 中铁 的氧化还原加强 ， 因而有利土壤 中磷酸铁盐的形成 。据 有关研究 资料 报道 ［ｐ ３ Ｈ值 ６ ９的水稻 １ ， －
通过 ５ ２个样 品统 计结 果表 明 ，Ｈ值 与速效 磷 关 系不 明 ｐ
壤水分有关 。
市５ ２个水稻土典型剖面的数据 ，浅析 了影响全磷和速效磷含量 的因素 ， 并提出了提高不同类型水稻土磷含量的措施 。
２ 速效 磷
土壤全磷含量只是土壤供磷 的容量因素 ， 但不 能反 映供磷 水平 ， 常将 土壤速效磷称之 为有效态磷 ， 以此作 为衡量 土 通 并 壤供磷能力嗍 。所 以 ， 在分析土壤含 量的同时 ， 必须对有效态磷 进行分析测定 以供施肥参考 。 ， 据安庆市 ５ ２个水稻土典型剖面样分析结果表 明，水稻土 含 速效 磷 ３ １ ｇｋ ，若 按该 市 第 ２次 普查 分 级 标 准 ＜１ ～ ７ｍ ／ｇ ０ ｍ ／ｇ ｇ 作为缺乏标准 ， ｋ 缺磷 面积 占水稻土面积的 ７ ％。因此 ， ３ 该 市大部分水稻土应注意增施磷肥和磷肥 的土壤管理。
指标 ＜０６ｇ ｇ为低进行面积统计 ， ． ／ ｋ 全磷 ＜０６ｇ ｇ ． ／ 的面积 占水 ｋ
稻 土 总 面积 的 ６ ． ７８ ％。
从表 １ 可知，全磷含量顺序是酸． 晶岩洪积物＞山河冲 陛结
积物 ＞泥质岩类洪积 、 坡积物＞第 四纪红色黏土＞下蜀系黄土 。
表 １ 水 稻 土 主 要母 质 类 型 的全 磷 含 量
安庆水稻土的全磷与速效磷进行 了调查取样检测 。 笔者利用安庆
磷的现状及未来五至十年发展前景
磷的现状及未来五至十年发展前景磷是一种重要的非金属元素，广泛应用于农业、化工、冶金等领域。
磷的现状及未来五至十年的发展前景备受关注。
本文将从供需关系、应用领域和技术创新等方面探讨磷的现状，并展望未来五至十年磷产业发展前景。
首先，我们来看磷的供需关系。
磷作为农业肥料的主要成分，对于粮食生产起着关键作用。
然而，全球磷资源的储量有限，且分布不均。
据统计，目前全球已开采的磷资源只能满足未来几十年的需求。
随着人口的不断增长和农业用地的减少，磷供应压力将逐渐加大。
因此，未来五至十年，磷供需关系将更加紧张，需求量将持续增加，而供应则可能面临短缺的风险。
其次，磷的应用领域广泛。
除了农业肥料，磷还被广泛应用于化工、冶金和能源等领域。
在化学工业中，磷是合成橡胶、塑料、颜料等的重要原料。
在冶金领域，磷用于制备耐热合金和特殊钢。
此外，磷还被用于制备脱硫剂和燃料电池等能源技术。
随着科技的不断进步和应用领域的扩大，磷的需求将持续增加。
未来五至十年，磷的应用领域将更加多样化，对磷的需求也将呈现出多元化的趋势。
然而，磷资源的有限性和环境污染问题给磷产业的发展带来了挑战。
随着磷资源的逐渐枯竭，磷的开采和提取成本也将不断上升。
同时，磷的产业链中存在大量的废弃物和废水，对环境造成了巨大的压力。
为了解决这些问题，磷产业亟需技术创新和资源循环利用。
近年来，一些国家和企业已经开始研究和开发磷的替代品和高效利用技术，以减少对磷资源的依赖和降低对环境的影响。
未来五至十年，磷产业将更加注重持续发展和环境保护，技术创新将成为关键驱动力。
综上所述，磷的现状及未来五至十年的发展前景值得我们关注。
磷的供需关系紧张、多样化的应用领域和环境挑战都将推动磷产业的发展。
我们期待，在技术创新的推动下，磷产业在未来的五五至十年内能够实现可持续发展，为全球的农业、化工和能源等领域做出贡献。
磷循环研究的现状及其应用
磷循环研究的现状及其应用磷是地球上生命所必需的元素之一。
它存在于DNA、RNA、ATP以及细胞膜等生物分子中，同时也是植物的重要营养元素之一。
然而，磷在自然界中的分布非常有限，大部分磷都存在于矿石和化石燃料中，这就导致了在人类生产和生活中，磷资源的日益稀缺。
为了更好地利用和保护磷资源，磷循环研究成为了一个热门的研究领域。
磷循环指的是磷元素在自然界中的循环过程，包括磷的来源、沉积、转化以及再生等过程。
了解磷循环对于我们深入理解自然界的生态系统和矿产资源的利用非常有帮助。
目前，磷循环的研究已经取得了一些重要的进展。
首先，科学家们已经开始研究磷循环中的微生物角色。
微生物在磷循环中起着至关重要的作用，它们可以通过各种代谢途径利用磷元素，同时也可以通过分解有机物和酶解磷酸盐等方式释放磷元素。
最近的一项研究发现，一种名为Pelagibacter ubique的海洋细菌可以通过代谢抑制磷酸盐被固定在有机物分子中，从而促进生态系统的稳定。
另外，磷循环研究还涉及到磷营养问题。
随着人类生产和消费的不断增长，越来越多的磷元素流失到环境中，导致土壤与水体中磷含量的下降。
这将直接影响到作物的生长和人类的食品来源。
因此，研究如何更好地利用和回收磷元素，以应对人类日益增长的需求，成为了磷循环研究的重要内容之一。
同时，磷循环研究还涉及到农业环境的保护。
在现代农业中，磷肥是一种必要的营养物质。
然而，如果磷肥施用不当，不仅会浪费磷资源，也会对环境产生负面影响。
磷肥的过量使用会导致土壤中磷含量的过高，导致水体中藻类过度生长，从而引发水体富营养化。
为了避免这种情况的发生，磷循环研究的一些成果已经被应用到现代农业实践中，例如磷肥的利用效率提高，磷肥的分层施用等。
这些措施的实施不仅可以保护环境，还可以提高农作物的产量和质量。
综上所述，磷循环研究是一个非常重要的领域，它将相关研究者从不同领域集中到一起，共同探索如何更好地处理和利用磷资源。
未来，我们可以期待更多科学家通过多种角度和方法来研究磷循环的各个方面，并将这些研究成果应用到更加实际的领域中。
磷肥养分在土壤中的演变与移动规律研究
磷肥养分在土壤中的演变与移动规律研究磷是农作物生长过程中必不可少的养分，然而，磷肥在土壤中的演变与移动规律直接影响了植物的营养吸收和土地的环境质量。
因此，对于磷肥在土壤中的演变与移动规律研究非常重要。
本文将围绕这一主题展开讨论。
一、磷肥的作用和形态磷是植物生长必需的主要元素之一，它参与了植物生长发育中的许多关键生理过程，如ATP合成、DNA合成以及酶结构等。
在土地中，有机磷和无机磷是两种主要形态。
无机磷又可分为磷酸盐和游离态磷。
二、与土壤物理化学性质的关系磷肥在土地中的演变与移动规律与土壤物理化学性质有着密切的关系。
土壤pH值、有机质含量、土壤类型、微生物活性等因素都会影响磷的有效性和流动性。
低pH值、高有机质含量和粘土含量的土壤中，磷的吸附能力较强，吸附的磷对植物不易利用，而高pH值的土壤则容易造成磷的沉淀。
此外，微生物在土壤中的活性对于磷的转化也有着重要的影响。
三、磷肥在土壤中的转化与迁移磷肥在土地中的转化方式主要有微生物转化和酸碱条件影响下的溶解转化。
微生物转化代表了一个复杂的过程，它包括了有机磷转化为无机磷，无机磷转化为有机磷以及各种磷形态之间的相互转化。
溶解转化则是指当土壤中的pH值降低或升高时，磷肥会溶解成为可利用的无机磷或沉淀成为难以利用的磷酸盐。
此外，不同的作物对于磷的需求也会影响磷肥在土地中的分布。
四、磷肥在环境中的影响磷肥在土壤中的演变与迁移规律直接影响到农作物的营养和土地的环境质量。
高磷肥使用量可能会导致磷的过多积累，从而引发土地污染，而磷的流出则会导致水体富营养化，从而影响水体生态环境。
因此，在使用磷肥时，应该合理施肥，减少磷的流失，从而保证土地生态环境的健康。
结论：通过对磷肥在土地中的演变与移动规律的研究，我们可以更好地理解土地中的养分循环，合理施肥，减少磷的流失，从而保障土地质量和生态环境的健康。
同时，磷肥在土地中的研究也有助于我们探索新的肥料利用技术，提高农业生产效率。
国内外研究磷素效应和调控的现状
国内外研究磷素效应和调控的现状磷素（phosphorus）是植物生长发育中必需的元素之一，是构成核酸、蛋白质和磷脂的重要组成部分，对植物的生长发育起着至关重要的作用。
然而，全球磷素资源日益枯竭，磷素资源供应不足已成为制约现代农业可持续发展的主要瓶颈之一。
因此，研究磷素的效应和调控，提高作物对磷素的利用效率，已经成为近年来各国科研机构和农业生产者关注的热点问题。
国内研究磷素效应和调控的现状：我国是全球最大的肥料生产和使用国家，而磷肥是三大主要肥料之一。
随着我国现代农业的快速发展和磷肥的广泛应用，土壤磷素负荷逐渐增加，导致土壤磷素利用效率降低，土壤磷素残留增多，磷素污染问题日益凸显。
因此，研究如何提高植物对磷素的吸收利用效率，减少磷素的施用量，减缓磷素排放对环境的危害，已经成为我国许多农业科研机构的研究重点。
在磷素效应方面，国内研究表明，不同植物对磷素的吸收利用效率存在差异，一些高效利用磷素的作物品种和生态类型的植物对磷素的吸收利用效率较高，而一些低效利用磷素的作物品种和生态类型的植物对磷素的吸收利用效率较低。
因此，培育耐磷素缺乏、高效利用磷素的植物品种，提高植物对土壤磷素的吸收利用效率是提高农田磷素利用效率的关键。
在磷素调控方面，国内研究主要集中在土壤磷素的添加、磷素肥料的施用方式以及植物根系的磷素吸收等方面。
磷素肥料的施用方式对植物的生长发育和土壤磷素利用效率具有重要影响。
磷素肥料的施用方式包括底肥、追肥、叶面喷施等，不同施肥方式对植物的吸收利用效率和土壤磷素的利用效率有不同的影响。
另外，植物根系的结构和功能对磷素吸收利用效率也起着至关重要的作用。
植物根系对磷素的吸收具有选择性，植物可通过根系分泌酸类物质和根际氧化物还原酶等调控机制，促进土壤磷素的溶解和吸收。
因此，改良植物根系结构和功能，提高根系对磷素的吸收利用效率，也是提高植物磷素利用效率的一种重要途径。
国外研究磷素效应和调控的现状：国外对磷素效应和调控的研究也十分活跃。