太湖地区丘陵旱地土壤磷的吸持解吸特征_高超

太湖地区丘陵旱地土壤磷的吸持解吸特征高超1张桃林2(1:南京大学城市与资源学系,南京210093;2:中国科学院南京土壤研究所,南京210008)提要旱地土壤中流失的磷是地表水体中磷的重要来源,本文通过模拟实验对比太湖地区丘陵旱地土壤和水稻土对磷的吸持解吸特征,结果表明虽然旱地土壤对磷的固定能力略高于水稻土,但由于旱地土壤的有效磷水平普遍高于水稻土,因而前者磷的吸持饱和度(DPS)要大大高于后者,这就决定了旱地土壤中的磷被淋溶或以溶解态随径流流失的风险和数量也显著高于水稻土.磷吸持饱和度是土壤磷素水平和土壤固磷能力的综合指标,更能反映土壤固相中的磷进入液相的难易程度,可以作为评价水-土界面磷迁移能力的重要指标.关键词太湖地区旱地土壤磷吸持解吸分类号S156.92太湖的主要环境问题是水体富营养化,磷是其主要限制因子[1,2].由于磷肥的施用量普遍高于作物收获所带走的磷,太湖地区农田土壤磷素近二十年来一直处于积累状态[3],这无疑使得农田土壤磷素流失的风险和数量大大增加.太湖地区以平原为主,丘陵山地只占总面积的25%左右[4],但从非点源磷污染发生的角度看,后者更值得注意,因为在太湖地区,单位面积旱地磷的流失量要远远大于水田[5,6].以颗粒态和溶解态磷随径流流失是农田生态系统中的磷进入水体的主要途径之一[7,8],溶解态磷虽然往往在数量上低于颗粒态磷,但主要以正磷酸盐形式存在的溶解态磷可为藻类所直接吸收利用,对地表水环境质量有着更为直接的影响[8,9].由于土壤对磷的吸持解吸特征可用来评价土壤固相中的磷进入液相进而向水体流失的难易程度,因而近年来越来越多地被用于研究水-土界面磷的迁移能力[10-12].本文通过研究太湖地区丘陵旱地土壤对磷的吸持解吸特征,对比不同类型土壤中磷流失的潜在风险,并探索可用以表征水-土界面磷迁移能力的量化指标.1材料与方法1.1土壤样品在太湖流域丘陵区采集旱坡地土壤样品(0-15cm)8个,土地利用方式主要为旱地、菜地和茶园,同时在区内采集水旱轮作的水稻土样品8个以作为对比.样品风干后过2mm筛,土壤常规农化分析方法如pH、有效磷(OlsenP)、有机质(OM)、活性铁(Feox)和活性铝(Alox)的测定主要参照《土壤理化分析》[13]和《土壤农业化学分析方法》[14].供试土壤的基本化学性质见表1.第13卷第3期2001年9月湖泊科学JOURNALOFLAKESCIENCESVol.13,No.3Sep.,2001中国科学院“九五”重大项目(KZ951-A1-301)和院特别支持项目(KZ95T-04-01)收稿日期:2000-12-09;收到修改稿日期:2001-04-22.高超,男,1962年生,博士.表1供试样品的基本化学性质Tab.1Selectedchemicalpropertiesofthesoilsstudied样品编号土壤类型利用方式pH有机质(g/kg)总氮(g/kg)总磷(g/kg)速效磷(mg/kg)速效钾(mg/kg)Feox(g/kg)Alox(g/kg)23黄棕壤旱地7.115.71.170.5216.143.93.843.1025黄棕壤茶园4.428.51.890.4210.186.42.182.7714棕红壤旱地7.722.31.400.4313.762.82.393.0833棕红壤茶园6.616.11.130.384.991.21.663.9338棕红壤茶园4.823.81.670.356.383.82.403.4349棕红壤茶园4.621.31.600.7245.0109.71.983.60109棕红壤菜地7.831.21.641.0056.091.33.593.06110棕红壤旱地6.119.11.450.456.255.32.233.44旱地土壤平均值6.122.31.490.5319.878.12.533.30水稻土平均值6.529.32.090.499.765.57.203.271.2磷吸附等温线的测定方法每个样品称取5g各7份于离心管中,分别加入含磷量为0、10、20、40、60、100和150mg/L的0.01mol/LCaCl2溶液50mL,同时加入3滴甲苯以抑制微生物的活动.25℃下振荡24h,过滤后测定平衡溶液中磷浓度,根据其浓度变化计算土壤的吸磷量/解吸量.以平衡溶液的磷浓度为横座标,以土壤的吸磷量为纵座标绘制等温吸附曲线,并用Langmuir方程C/q=1/kQm+C/Qm进行拟合.上式中,q是土壤吸磷量,C为平衡溶液中磷的浓度,k为与吸附能有关的常数,Qm是土壤最大吸磷量.根据实验结果还可得到易解吸磷(RDP)、磷零吸持平衡浓度(EPC0)和磷吸持饱和度(DPS)等参数,RDP是加磷量为0时土壤固相磷进入液相部分的数量,即0.01mol/L