土壤磷素与环境

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。有人还用磷有效指数(AI)法以及
同位素法等等。
土壤Olsen—P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Olsen—P＜60 mg P/kg时，土 壤渗漏水中磷的浓度很低，但当＞60 mg P／kg时，渗漏水磷浓度大大增加，g故认 为土壤Olsen—P应保持低于60 mg／kg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。
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。
土壤有效磷测定方法
Bray-kurtzl(0.025mol L-1 HCl+0.03mol L-1 NH4F)法磷 0lsen(0.5mol L-1 NaHC03，pH8.5)法磷； Mehlich (0.2mol L-1 CH3C00H+0.25mol L-1 NH4N03+0.015mol L-1 NH4F十0.013mol L-1 HN03+0.001mol L-1 EDTA)法磷； Morgan(0.72mol L-1 NaOAc十0.52mol L-1 CH3C00H，pH4.8)法 磷、 VerMont1(1.25mol L-1NH40Ac，pH4.8)法磷 VerMont2(1.25mol L-1NH40Ac + 0.03mol L-1NH4F，pH4.8)法 磷； 滤纸条法磷； 0.1mol L-1NaOH提取磷； 蒸馏水提取态磷； 0.01mol L-1CaCl2提取磷(CaCl2)。
第三章：土壤中C、N、S、P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 ％(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。
播种前3个 月以上与土 混合或播种 前 3个月内 67.3-100.7 表施 kg/ha 播种前3个 月以上与土 混合或播种 前3个月内
>167.9 kg/ha
播种前3个 月以上表施 >100.7 kg/ha 播种前3个 月以上表施
化肥P施用 不施用 方 法 （ 0.5 Biblioteka Baidu 有机P施用 量（1.0） 不施用
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。
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．
有机P施用 不施用 方 法 （ 1.0 ）
P流失危险性指数=Σ（因子等级分值*权重）
PI <5 5-9 9-22 >22 P流失危险性 低 中等 高 很高
农业非点源P污染评价指标体系及P流失危险性指数
评价因子
权重 土壤侵蚀 （1.5）
P流失强度评价（等级级别分值）
无（0） 无 低（1） <12.4 tons/ha 低或很低 低 中（2） 12.5-24.7 tons/ha 中等 中等 高（4） 24.8-37.1 tons/ha 高 高 极高（8） >37.1 tons/ha 很高 很高
径流 （ 0.5 ） 可忽略 土壤有效P 无 含量 （ 1.0 ）
化肥P施用 量 （0.75）
不施用
<33.6 kg/ha
施入地表5 厘米以下 <33.6 kg/ha 施入地表5 厘米以下
33.7-100.7 kg/ha
播种时与土 混合使用 33.7-67.2 kg/ha 播种时与土 混合使用
100.8-167.9 kg/ha
Hedley分级示意图
Guppy分级法
(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，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 H2S04· HCl04(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P
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200～1100 μg／g之间
我国不同土壤的含磷量
我国农田不同施磷条件下土壤 全磷的变化
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
(3)微生物细胞磷：先用氯仿处理，将土壤中微生物细胞中的磷
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1mol／L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：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。
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。
磷素的流失
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3-94kg P/hm 2。北爱尔兰农田磷盈余在10 kg P/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4.8kg P/hm 2上升到1999年 的37．7kg P/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。