论文部分内容阅读
以江西鹰潭孙家典型红壤小流域为单元,以位于坡上、坡中及坡下的花生旱地（PU）及稻田（PF）各发生层土壤为对象,分析了土壤全磷（TP）、有效磷（Bray-P）及磷吸持指数（PSI）的剖面变化规律与差异;并基于磷饱和率（PSR）与土壤磷储存容量（SPSC）值的动态变化,探讨了花生旱地及稻田土壤剖面磷的环境风险及影响因素;明确了基于酸性草酸铵、Mehlich 1、盐酸氟化铵（Bray法）及碳酸氢钠（Olsen法）等溶液提取态的铁、铝、磷计算得到的SPSC值间的换算关系;并结合外源磷添加实验,初步构建了花生旱地与稻田红壤磷环境风险评价的SPSC理论框架与应用模式。研究结果如下:（1）花生旱地与稻田土壤中TP、Bray-P的含量均随剖面深度的增加呈下降趋势。与坡下花生旱地相比,坡中与坡上花生旱地土壤剖面的TP含量分别显著增加了30%及29%,Bray-P含量则分别显著降低了57%及58%。与坡中新稻田相比,坡上中期稻田及坡下老稻田土壤的TP含量分别显著增加了74%及103%,Bray-P含量则分别显著降低了9%及6%。花生旱地及稻田土壤的PSI变化范围分别为621～2 156 mg kg-1和561～1849 mg kg-1,且均随剖面深度的增加呈上升趋势。（2）花生旱地与稻田土壤的PSR变化范围分别为0.01～0.13和0.07～0.18;花生旱地、坡上中期稻田及坡下老稻田土壤的PSR均随剖面深度的增加呈下降趋势,而坡中新稻田土壤的PSR则呈相反趋势。与坡下花生旱地相比,坡中及坡上花生旱地土壤的PSR分别显著降低了52%及89%;与坡中新稻田相比,坡上中期稻田及坡下老稻田土壤的PSR分别显著降低了15%及7%。由土壤PSR与Ca Cl2-P的线性拟合方程,计算得到酸性草酸铵、Mehlich 1、Bray法及Olsen法测定的PSR临界阈值（Threshold PSR）依次为0.09、0.09、0.04及0.85。（3）花生旱地与稻田土壤剖面的SPSC变化范围分别为-76～295 mg kg-1和-172～99mg kg-1,且均随剖面深度的增加呈上升趋势（坡中新稻田除外）;与坡下花生旱地相比,坡中及坡上花生旱地土壤剖面的SPSC分别显著增加了750%及1 264%;与坡中新稻田相比,坡上中期稻田及坡下老稻田土壤剖面的SPSC分别显著增加了47%及减少了40%。酸性草酸铵提取法计算的SPSC变化范围为-172～295 mg kg-1,分别是Mehlich 1、Bray法及Olsen法提取计算得到的SPSC的2.82、3.10及3.52倍。由土壤SPSC与Ca Cl2-P、PSI及DPS的相关关系,可以判断出当土壤SPSC<0,或Ca Cl2-P>0.5 mg kg-1、PSI<892mg kg-1、DPS>15.8%时,花生旱地及稻田土壤剖面磷的环境风险显著增大。（4）磷添加培养实验结果表明,随着外源磷添加浓度的增加,花生旱地及新老稻田土壤耕层中TP、Bray-P及PSR均呈显著增加趋势,而SPSC则呈显著降低趋势。由PSR与Ca Cl2-P的分段线性拟合方程可以确定花生旱地、坡中新稻田及坡下老稻田耕层土壤的Threshold PSR依次为0.10、0.08及0.10,磷的安全施用量上限依次为为455 mg P kg-1soil-1、418 mg P kg-1soil-1及388 mg P kg-1soil-1。（5）基于SPSC与Bray-P的相关关系,可将花生旱地与稻田土壤磷的管理分为四个阶段:当SPSC>239 mg kg-1或Bray-P≤20 mg kg-1时,土壤为磷汇,继续施磷可以提高作物的产量;当189 mg kg-1-1或20 mg kg-1-1时,土壤为磷汇,仍需继续施磷以确保作物高产稳产;当0-1或47 mg kg-1-1时,土壤为磷汇,继续施磷虽无显著增产作用但可显著增加土壤磷的流失风险;当SPSC≤0或Bray-P>151 mg kg-1时,土壤为磷源,应立即停止施磷并采取环境保护措施。（6）根据表层（a）及淀积层（b）SPSC的大小可将花生旱地与稻田剖面土壤磷流失风险分为四个类型:当SPSCa<0、SPSCb<0时,土壤为磷源,正在向周围环境释放磷;当SPSCa>0、SPSCb>0时,土壤为磷汇,可按现有模式继续施磷;当SPSCa<0、SPSCb>0时,土壤表层为磷源,但剖面磷的淋溶较弱,应调整施磷方案并对土壤表层磷储量进行监测;当SPSCa>0、SPSCb<0时,土壤表层为磷汇,可按现有模式继续施磷,但剖面淀积层存在磷淋失风险,应加强地下水磷监测并提高地下水位。