巢湖流域农田土壤磷吸持指数及吸持饱和度特征

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农业环境科学学报2007,26(增刊):386—389 Journal fAgro-Envionment Scince 
巢湖流域农田土壤磷吸持指数及 吸持饱和度特征 
周慧平 ,高 超2,王登峰2,赵和苍。,张桃林4 
(1.南京大学国际地球系统科学研究所,南京210093;2.南京大学地理与海洋科学学院,南京210093;3.安徽省地质调 查院,安徽合肥230022;4.中国科学院南京土壤研究所,南京210000;5.水利部太湖流域管理局,上海200434) 
要:农业活动对水体磷污染的影响已成为公众关注的焦点。土壤对磷具有一定的固定能力,可以采用土壤磷吸持 
指数(PSI)和吸持饱和度(DPSS)来表征土壤中的磷向水体释放的风险。对巢湖流域各类土壤的研究表明,土壤的固 
磷能力相比太湖及国外其他地区普遍较低,红壤和石灰岩土的固磷能力相对较强,而紫色土的固磷能力最弱。土壤磷 的吸持饱和度和吸持指数之间存在显著的负相关关系,吸持指数较高的红壤和石灰岩土,其土壤磷吸持饱和度表现较 低;而紫色土对磷较容易饱和,磷吸持饱和度普遍偏高。已有30%的土壤其磷吸持饱和度超过25%的流失临界值,应 重视其可能对环境造成的影响。 
关键词:磷;吸持指数;吸持饱和度;巢湖流域 中图分类号:S153.3 
文献标识码:A 
文章编号:1672—2043(2007)增刊一0386—0 
Phosphorus Sorption and Saturation in Topsoil of Chaohu Lake W atershed 
ZHOU Hui—Ping 一,GAO Chao ,WANG Deng—feng ,ZHAO He—cang ,ZHANG Tao—lin4 
(1.Internatonal Insut for Earh System Scince,Naming Univery,Naming 210093,China;2.Deparment o Geography and Oceanogaphy Science,Nanjng Univesiy,Nanjng 210093,China;3.Insute of Geological Survey of Anhui Province, Heei 230022,China;4.Instute ofSoi Science,Chinese Academy fScience,Nanng 210000,China;5.Taihu Bas Au. hory of he Ministy o Water Resources,Shanghai 200434,China) 
Abstract:The impact of agrculural actvies on phosphous(P)water poluton contnues to be a serous publ conce.Be. 
cause of the high P fxaton capacity of soils,verical movement of P through the soi profle is generaly considered of litle im— 
porance,unles oi become P aturated.The P orpton ndex(PSI)and he degee of P sorpton aturon(DPSS)have been 
suggested as indicators for the risk of P loss from agrcultural soils.In this paper,the P sorption and saturation in topsoi of Chaohu Lake watershed were tested and the results showed that the P fxation capacity in Chaohu area was generally lower than Taihu and areas in other literatures.The red soil and calcareous soi had a higher P fxaton capaciy while the purple soil had he lowest capaciy.A negative correlation was found between P and DPSS fr al soils.The P saturation in red soi and cal— caeous soi were relative lower than purple soil.Over 30%of the sampling soils were P saturated with the DPSS overass 
25%,which is the threshold of P loss from agicultura soils.It indicated that more attentons should be paid to this aea for the water pollution derived fom P loss. 
Keywords:phosphors;sorption index;sorption saturaton;Chaohu waterhed 
农业非点源磷污染通常是由于农田磷肥投入过 含量的增加,另一方面,当土壤磷积累到一定程度后 
多和由此而导致的土壤磷素积累造成的。表层土壤 
土壤对磷的吸持能力就会接近饱和,此时磷的淋溶风 中磷的积累一方面将直接导致农田径流中颗粒态磷 
险就会呈“突变”式增加¨ J。土壤对磷的固定和释 放能力、过程决定着土壤中活性磷的数量和行为,这 
收稿日期:2007一O7—27 
基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向资助项目(KZCX3一SW 
也是近年来农业和环境科学领域许多科学家致力研 

417)和中国地质大调查项目 
究的课题  
作者简介:周慧平(1978一),男,江苏太仓人,博士,主要从事非点源污 
染与水环境研究。E—mail:zhouhp—cn@yahoo.tom.cn 
土壤的固磷能力一般用土壤最大吸磷量(Q )表 通讯作者:高E—mail:chgao@nju.edu.cn 
示,Q 通过实验得到相关数据后再求解Langmuir方 

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第26卷增刊 报 387 
程获得 J。但此方法比较繁琐,测定时耗时费力,不 便于实际应用。Bach和Wiamsl 经过对多种不同 类型土壤的实验研究,发现土壤的磷吸持指数PSI (Phosphorus Sorpton Index)与Q 之问存在着非常显 
著的相关关系,因此可将PSI值作为Q 的替代指标 来表征土壤的固磷能力。此结果得到了其他研究者 的证实 、 。高超等 在太湖地区的实验结果表 明,PSI与Q 之问的线性关系也完全适用于我国亚 热带地区的土壤(PSI=0.O75Q 一o.004,R = 0.96…)。土壤吸持磷的能力是有限的,对于特定的 土壤来说,随着其吸磷量增多,土壤吸持磷的饱和程 
度逐渐提高。可以将磷吸持饱和度DPSS(Degree of P Sorpton Saturaton)值视作磷的土壤环境容量,用以评 估土壤的固磷能力及磷随径流或被淋溶流失的风 
。 
本文初步研究了巢湖流域不同类型土壤之问固磷 能力的差异以及磷吸持指数和吸持饱和度之间的关 
系,以为进一步识别非点源磷污染关键源区提供依据。 
 材料与方法 
2003年1月起开始组织实施的安徽省江淮流域 
生态地球化学调查和评价工作,曾在巢湖流域约 8 780 km 的范围内(流域西南部地区以山地为主,耕 垦指数较低,不在本次工作的采样范围),以1:5万地 形图的方里网(1 km×1 km)为采样单元,以多点混合 的方法每平方千米采集1个表层土壤(0~20 em)单 点样。本研究从中选取450个样品,包括红壤、黄褐 
土、黄棕壤、水稻土、石灰岩土、紫色土等6个土壤类 型,样品风干后过10目(2 mm)筛。 
PSI测定方法为:准确称取2.5 g过2 mm筛的土 壤样品于50 mL离心管中,加入含磷量为150 mg・ L 的0.O1 mol・L—CaC1 溶液25 mL(相当于每克 土加P量为1.5 mg),同时加入2滴甲苯以抑制微生 物的活动。25℃下振荡24 h后,以3 000 r・min 转 速离心分离15 min,吸取上层清液,加入钼锑抗显色 剂,在室温高于15℃的条件下放置30 min后,在分光 
光度计上用波长700 nm比色,测定平衡溶液中磷的 浓度C( ̄zmol・L )以及土壤吸磷量X(mg・100 
g )。 
PSI=X/lgC 
实验采用双份重复的方法减少误差,PSI结果取 
重复测定的平均值。如果平行样测定结果的相对误 差超过10%,则进行重新测定工作,直至相对误差小 于10%。 
再从上述450个土壤样品中选取80个样品测定 
DPSS,采用Pauter&Sims[1]、Maguire&Sims 、Nair &Graetzl 的方法:称取通过2 mm筛的风干土样1 g,置于50 mL三角瓶中,加入40 mL酸性草酸铵提取 液(0.2 mol・L~,pH 3.0),加塞后遮光在25℃下振 
荡4 h后转入50 mL离心管中,以4 000 r・min 转 速离心分离15 rn后取上层清液,采用ICP—AES法 测定酸性草酸铵提取的磷(P。 )、铁(Fe。 )和铝 
(A1 ),单位为mnlol・L~。 
DPS5 
P~ 
×100% 
2 结果与讨论 
2.1流域土壤固磷能力特征 
450个土壤样品的PSI实验结果表明,与国内外 其他地区的研究相比,本区土壤固磷能力明显偏低, 
体现在土壤的PSI值普遍小于其他地区(表1)。 
表1 巢湖流域土壤固磷能力与其他地区的比较 
Table 1 
The P fxable ability compared between soils from Chaohu watershed&other regions 
巢湖流域农田土壤固磷能力低于太湖流域的原 因可能在于二者有机质含量的差别。太湖地区的研 究表明,太湖流域土壤有机质平均含量为27.2 g・ kg 
,而本区土壤有机质平均含量仅为19.8 g・ 
kg~。土壤固磷能力与有机质含量的关系比较复杂, 已有研究结果表明随着土壤有机质含量的增加,一些 
类型土壤的固磷能力呈现降低的趋势,而另一些类型 土壤的固磷能力随之增强 
。因为有机质在一定 
范围内可提高磷的吸附,但是过高含量的有机质,反 而促进磷的溶解 。在太湖流域,土壤PSI值与土壤 
 机质含量(OM)呈正相关关系,PSI=0.85 OM+ 7.8,R =0.34 (高超,未发表资料)。说明在我 

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388 周慧平等:巢湖流域农田土壤磷吸持指数及吸持饱和度特征 2007年1O月 
国南方土壤有机质含量较低的地区,随土壤有机质含 量升高,土壤的固磷能力提高。 2.2不同类型土壤的固磷能力差异 
土壤的固磷能力是土壤的一种特性,不同类型的 
土壤对磷的固定能力存在一定的差异(表2)。实验 结果显示,石灰岩土的PSI值平均最大,其次是红壤。 说明相对而言这两类土壤对磷具有较强的固定能力。 这是由于磷的沉淀反应易在pH值较高的条件下进 行,在钙质土壤中(如石灰岩土)磷与碳酸钙易结合形 成磷灰石,同时铁和碳酸钙又控制了磷的吸附;而在 
酸性土壤中(如红壤),磷主要与铁和铝结合发生沉淀 反应,黏土、铝、铁也决定了磷的吸附。磷的沉淀、吸 附能力取决于土壤中钙、铁、铝的含量,还取决于pH 值的高低。 
本研究也表明,PSI与草酸铵提取的铝含量具有 
显著的相关性(表3)。然而紫色土的PSI值普遍偏 小,平均值不到石灰岩土的一半,说明紫色土的固磷 能力相对较弱,因而在同等条件下容易造成土壤磷素 的径流或淋溶流失。黄棕壤、黄褐土以及各类水稻土 的PSI值差异不明显。 
由于本次研究未同时测定土壤有机质含量、CEC 
等其他理化性质,影响区内土壤固磷能力的主要因素 有待于进一步的研究。 
表2 巢湖流域各类土壤PSI 
Table 2 PSI for topsoi of Chaohu watershed 
磷吸持指数(PSI) 
土壤 样品数 
最大 最小 平均 标准差 红壤 
l5 
39 9 
13.2 
22.1 
7.4 
黄褐土 45 24.3 11.7 16.9 3.7 黄棕壤 49 29.5 10.9 18.4 5.0 漂洗水稻土 
32 
{9.5 
12.5 
15.7 
2.1 
潜育水稻土 
28 
24.1 
11 2 
17.4 
4.2 
脱潜水稻土 5 23.3 11.9 17.6 4.7 淹育水稻土 27 21.4 13.5 7.8 2.2 潴育水稻土 181 56.5 4.3 18.2 3.0 石灰岩土 49 41.2 22.0 30.0 5.9 紫色土 
19 
17.3 
5.9 
11.8 
4.1 
表3 PI与草酸铵提取各参数的相关关系 
Table 3 The correlations between PSI and the indicators 
distlled by oxalic acid ammonium 
“Pearson相关性检验显著相关(P=0.01,/2=80) 
2.3土壤磷的吸持饱和度 
表3和图1显示了8O个土壤样品DPSS与P 之间的负相关关系。DPSS应决定于土壤磷素水平和 
此类土壤的固磷能力。一般情况下,磷素水平越高, 固磷能力越低,那么饱和度则越高,反之则越低。本 研究中,红壤和石灰岩土PSI值普遍较高,而DPSS平 均仅为6.9%和8.5%。相反,紫色土PSI值普遍较 低,DPSS平均达33.3%(表4)。DPSS值越高,说明 土壤中的磷越接近饱和状态,该土壤再吸持磷的能力 越低,而解吸的数量越多。高超和张桃林 。。通过模 
拟实验分析了土壤磷的累计解吸量与磷吸持饱和度 
之间的关系,认为DPSS值的大小在很大程度上决定 
了土壤中的磷向水体的释放量,可作为评价水土界面 磷的迁移能力的可靠指标。一般DPS值大于25% 的土壤就可以认为有P流失的危险 “ 。而DPS 
较小的时候,说明该土壤还有较大的“磷容量”。上述 实验结果显示,土样的DPS范围在2%-65%,差异十 分显著,DPS大于25%的样品占总数的30%。 
表4 各土壤样品的PSI及DPSS结果 
Table 4 Resul of the PSI and DPSS value for soi samples 
PsI 
图1巢湖流域耕层土壤PSI与DPS值关系 
Figure 1 The relationship between PSI and DPSS fr 
opsoi of Chaohu watershed 
 讨论 
巢湖流域农田土壤固磷能力偏低的现象及其原 
因,应引起足够的重视并值得进一步研究。因为土壤 

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/10013a0c4a7302768e9939f2.html

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