《土壤磷素与环境》PPT课件.ppt

第三章：土壤中C、N、S、P、F、Se 、I 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23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。 土壤全磷含量 土壤全磷含量，从世界范围来看， 大体在20005000gg范围内，平均 为500gg。我国土壤的全磷含量大部 分变化在2001100 gg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 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5570%。 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)CaP，它是石灰性土壤中磷酸盐的主要形态； (2)FeP、A1P，在酸性土壤中，这一类磷酸盐占无 机磷的很大部分； (3)OP，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。 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1050，在有机质含量高的 黑土中，有机磷可达全磷量的6070。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)。 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(ResinP)：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(NaHC03P)：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。 (3)微生物细胞磷：先用氮仿处理，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1molL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。 Hedley分级示意图 (1)05g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 H2S04HCl04(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 Guppy分级法 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 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。 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。有入还用磷有效指数(AI)法以及 同位素法等等。 土壤OlsenP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OlsenP60 mg P/kg时，土 壤渗漏水中磷的浓度很低，但当60 mg Pkg时，渗漏水磷浓度大大增加，g故认 为土壤OlsenP应保持低于60 mgkg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。 评价因子P流失强度评价（等级级别分值） 权重无（0）低（1）中（2）高（4）极高（8） 土壤侵蚀（ 1.5） 无37.1 tons/ha 径流 （0.5 ） 可忽略低或很低中等高很高 土壤有效P 含量 （1.0 ） 无低中等高很高 化肥P施用 量 （0.75） 不施用167.9 kg/ha 化肥P施用 方法（0.5 ） 不施用施入地表5 厘米以下 播种时与土 混合使用 播种前3个 月