全 文 ：第 26 卷第 9 期
2006 年 9 月
生 　　态 　　学 　　报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26 ,No. 9
Sep. ,2006
我国 23 个土壤磷素淋失风险评估
Ⅱ. 淋失临界值与土壤理化性质和磷吸附特性的关系
赵小蓉1 ,钟晓英1 ,李贵桐1 ,鲍华军1 ,李浩浩1 ,熊桂荣2 ,林启美1 , 3
(1. 中国农业大学资源与环境学院 , 北京　100094 ; 2. 湖北省农业科学院植物保护与土肥研究所 , 武汉　430064)
基金项目 :英国文化委员会资助项目 ; 长江学者和创新团队发展计划资助项目 ( IRT0142) ; 中国科学院知识创新工程资助项目 ( KZCX32SW2426)
收稿日期 :2005206216 ;修订日期 :2006202214
作者简介 :赵小蓉 (1970～) ,女 ,陕西人 ,博士 ,副教授 ,主要从事土壤与环境生态学研究. E2mail : zhaoxr @cau. edu. cn3 通讯作者 Corresponding author. E-mail :linqm @cau. edu. cn
Foundation item :The project was supported by British Council High Education Links ; Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University
(No. IRT0412) ; Knowledge Innovation Funds from Chinese Academy of Scicences (No. KZCX32SW2426)
Received date :2005206216 ;Accepted date :2006202214
Biography :ZHAO Xiao2Rong , Ph. D. ,Associate Professor , mainly engaged in ecology of soil and environment . E2mail : zhaoxr @cau. edu. cn
摘要 :从 13 个省 (市)采取 23 个耕地表层土壤 ,通过室内模拟试验测定其磷素淋失临界值和 pH、有机质、< 0101mm、< 01002mm、
交换性钙镁、活性铁铝、磷等温吸附特性等 ,以建立土壤磷素淋失临界值与土壤基本理化性质和磷吸附特性之间的关系。结果
表明 :土壤 pH < 610 时 ,随土壤 pH提高临界值增加 ,土壤 pH与临界值之间呈显著的指数关系 ;而当土壤 pH > 610 时 ,随土壤 pH
提高临界值减小 ,在 pH615 左右土壤磷素淋失临界值最高。土壤磷素淋失临界值与土壤有机质、活性铁 (铝) 、交换性钙之间存
在显著的相关 ,而与交换性镁、CEC、< 0101mm、< 01002mm、K、Qm 的相关性受土壤酸碱度影响。可以通过测定土壤有机质或活
性铁的含量 ,来计算土壤磷素淋失临界值 ,评价土壤磷素淋失的风险。供试的 23 个土壤 ,除了采自湖北潜江的 20 号水稻土存
在比较大的磷素淋失风险 ,其余土壤发生磷素淋失的风险很小。
关键词 :土壤 ;磷素淋失临界值 ;土壤物理化学性质 ;磷吸附特性
文章编号 :100020933(2006) 0923011207 　中图分类号 :S153 , S15411 　文献标识码 :A
The evaluation of phosphorus leaching risk of 23 Chinese soils 　Ⅱ. The relationships
between soil properties , P adsorption characteristics and the leaching criterion
ZHAO Xiao2Rong1 , ZHONG Xiao2Ying1 , LI Gui2Tong1 , BAO Hua2Jun1 , LI Hao2Hao1 , XIONG Gui2Rong2 , LIN Qi2
Mei1 , 3 　(1. College of Resource and Environment , China Agricultural University , Beijing 100094 , China ; 2. Institute of Plant Protection and Soil Fertility ,
Hubei Academy of Agricultural Science , Wuhan 430064 , China) . Acta Ecologica Sinica ,2006 ,26( 9) :3011～3017.
Abstract :23 soils were collected from the croplands of 13 Chinese provinces. Their P leaching criterions were determined by
laboratory experiments. Soil parameters including pH , organic matter , cation exchange capacity ( CEC) , < 0101mm ,
< 01002mm , exchangeable Ca and Mg , active Al and Fe , and P adsorption isotherm were measured at same time. The purpose of
this work was to establish the relationships between the soil properties and the P leaching criterions obtained from the relationships
between Olsen2P and CaCl22P. The results showed that the P leaching criterions increased exponentially with soil pH < 6. 0 , but
decreased with soil pH > 610. The highest value was found at about soil pH6. 5. There were close relationships between soil P
leaching criterions and soil organic matter , active Fe (Al) , exchangeable Ca. In general , exchangeable Mg , CEC , < 0101mm ,
< 01002mm , K and Qm were not significantly related with P leaching criterions. However , the relationships were high in
pH < 610 soils. It is concluded that soil P leaching criterions can be estimated from either soil organic matter or active Fe (Al)
contents. Accordingly , the tested 23 soils , except the paddy rice soil No. 20 from Qianjiang Hubei Province , had low risk of P
leaching occurrence.
Key words :soil ; P leaching criterion ; soil physical and chemical properties ; P adsorption characteristics
尽管地表径流是土壤磷素流失的主要途径 ,但土体淋失及其对水体富营养化的贡献 ,越来越引起人们的
重视。一些研究特别是一些长期定位试验如英国洛桑试验站 Broadbalk 长期定位试验 ,证实了表层土壤磷素
能够以优先流的形式 ,沿着由于根系或蚯蚓等土壤动物活动形成的裂隙或大孔隙淋移 ,并随排水流出土体[1 ] 。
他们发现当土壤 Olsen2P 低于 60 mg kg - 1时 ,从 60cm 土层排出水的总磷含量低于 0115 mg L - 1 ;但超过这一阈
值 (称为土壤磷素淋失临界值) ,排出水的总磷含量呈直线增加 ,最高接近 3 mg L - 1 。
类似土壤 Olsen2P 含量与土体排出水磷浓度之间的关系 ,土壤 Olsen2P 与 0101mol L - 1 CaCl2 浸提磷之间也
存在这种关系。当土壤Olsen2P 含量比较低时 ,土壤 0101mol L - 1 CaCl2 浸提磷也很低 ;但一旦土壤Olsen2P 含量
超过某一阀值时 ,随着土壤 Olsen2P 含量提高 ,0101mol L - 1 CaCl2 浸提磷直线上升 ,结果与田间试验几乎完全相
同[2 ] 。因此 ,他们建议可以通过室内模拟的方法 ,测定土壤磷素淋失临界值 ,从而对土壤磷素淋失的风险做出
评价。采用该方法 ,研究了我国 23 个土壤的磷素淋失临界值 ,发现不同土壤差异很大[3 ] 。
土壤溶液中的磷或 0101mol L - 1 CaCl2 浸提的磷 ,是土壤磷酸盐沉淀与溶解、吸附与解吸反应平衡的结果 ,
因此 ,不同土壤磷素淋失临界值的差异 ,可能与土壤粘粒含量、交换性钙镁、活性铁铝、土壤磷吸附饱和度等土
壤性质有关。Blake 等[4 ]报道土壤磷素淋失临界值与有机质及活性铝含量呈显著的直线关系 ,而与粘粒含量、
交换性钙镁、活性铁等土壤性质没有显著的相关。
鉴于此 ,在分析我国 23 个不同土壤磷素淋失临界值的基础上 ,同时测定了土壤基本理化性质和磷吸附特
性等指标 ,试图建立土壤磷素淋失临界值与这些土壤性质的关系 ,探究不同土壤磷素淋失临界值差异的原因 ,
并寻找通过测定土壤某个或某些理化性质 ,对土壤磷素淋失的风险进行评估。
1 　材料与方法
111 　土壤
23 个土壤 (0～30cm)分别来自广西灵川 (1 ,2 号) 、云南建水 (3 ,4 号) 、贵州六枝 (5 ,6 号) 、福建漳浦 (7 ,8
号) 、浙江象山 (9 ,10 号) 、江苏如皋 (11 ,12 号) 、山东泰安 (13 ,14 号) 、河南南阳 (15 ,16 号) 、陕西延安 (17 ,18
号) 、海南海口 (19 号) 、湖北潜江 (20 ,21 号) 、湖南长沙 (22 号) 、北京海淀 (23 号)等地农田 ,土壤风干过 1mm 筛
后备用。土壤类型见钟晓英等[3 ] ,土壤性质见表 1。
112 　分析项目和测定方法
11211 　土壤理化性质 　pH用水浸提 (1 :215) ,玻璃电极测定 ;有机质用重铬酸钾外加热容量法测定 ;阳离子
交换量用 1mol L - 1的醋酸铵 (pH710)法测定 ; < 01002mm 的粘粒含量和 < 0101 mm 物理性粘粒含量用吸管法
测定 ;交换性钙镁用 1mol L - 1的醋酸铵溶液 (pH710)浸提原子吸收法测定 ;活性铁铝用 012mol L - 1草酸铵缓冲
溶液 (pH310～312)浸提试铁灵比色方法测定 ;详细操作步骤见鲁如坤[5 ] 。
11212 　磷等温吸附曲线测定 　称取过 1mm 筛的风干土壤 2150g 于 100ml 塑料瓶中 ,分别加入 50 ml 用
0101mol L - 1 KCl 配制的 KH2 PO4 溶液 (pH 710) ,磷加入量分别为 0、20、50、100、200、400、600、800、1000mg kg - 1
土 ,再加入 3 滴氯仿 ,以抑制微生物生长繁殖 ,在 25 ℃下充分振荡 (170rev min - 1 ) 24h 后过滤 ,滤液中的磷用钼
蓝比色法测定 ,绘制磷等温吸附曲线。
最大吸附磷量 ( Qm )和吸附能 ( K)值 　用 Langmuir 方程 CΠQ = CΠQm + 1ΠKQm 拟合获得。式中 Q 为土壤
吸附 P 量 , Qm是在一定温度条件下 (通常为 25 ℃)土壤最大吸附 P 量 , K 为与吸附能有关的常数 ,其大小反映
土壤吸附基质与磷素之间吸附为的变化。
土壤 P 吸附饱和度 (P saturation percentage , PS P) 　土壤可提取 P 量 (Olsen2P , POlsen )与土壤总吸附 P 量 (土
壤实际最大吸附量)之比 , PS P ( %) = POlsenΠ( POlsen + Qm) ×100 %[6 ] 。
零净吸附磷浓度 ( EPC0 ) :土壤吸附 P 量为零时 ,土壤平衡溶液中的 P 浓度 ,通过在线性吸附范围内的等
温吸附曲线得到 : S = Kd C - S0 。式中 S 是土壤吸附 P 量 , Kd 是吸附系数 , C 是平衡溶液中的 P 浓度[7 ] 。
2103　 生 　态 　学 　报 26 卷
表 1 　土壤理化性质[ 3]
Table 1 　Soil physical and chemical properties
土壤编号
Soil No.
pH
(H2O)
有机质 OM
(g kg - 1)
阳离子交换量
CEC(cmol kg - 1)
土粒含量 ( %)
< 0. 01mm < 0. 002mm
交换性钙
Ca
交换性镁
Mg
活性铁 Active
Fe (mg kg - 1)
活性铝
Active Al
临界值 3 Leach2ing criterion
1 3. 7 17. 46 13. 61 72. 58 49. 10 311 22 666 1828 55. 74
2 7. 91 22. 20 17. 34 59. 86 39. 56 10996 84 1138 472 46. 06
3 3. 1 3. 91 13. 53 67. 68 57. 69 168 41 741 1344 47. 25
4 6. 92 20. 17 11. 79 52. 07 39. 22 1639 164 2580 1033 69. 58
5 7. 22 10. 84 20. 14 75. 90 60. 52 2403 237 3669 2365 ND
6 7. 01 32. 5 28. 29 70. 37 42. 51 4644 449 3626 2752 93. 44
7 5. 02 21. 33 8. 75 48. 49 37. 01 638 57 1625 1058 76. 29
8 5. 73 10. 35 7. 75 48. 67 43. 67 869 54 1066 11688 78. 24
9 6. 14 21. 16 13. 97 42. 57 29. 51 1745 316 2181 11768 ND
10 5. 45 33. 26 9. 17 31. 23 20. 78 1145 154 2448 13868 156. 78
11 7. 93 22. 82 14. 54 32. 76 21. 23 6080 745 2813 4508 ND
12 8. 18 14. 85 9. 79 30. 40 21. 63 7957 640 1798 449 51. 17
13 7. 24 10. 73 17. 49 30. 81 30. 68 3968 398 778 588 54. 73
14 7. 18 13. 34 16. 97 33. 79 31. 63 3599 357 901 699 49. 80
15 6. 97 13. 81 26. 16 54. 15 49. 35 4847 727 1482 1158 44. 31
16 7. 11 16. 63 12. 66 32. 21 27. 16 2972 421 1138 477 59. 20
17 8. 13 4. 72 7. 05 30. 43 18. 51 16162 495 281 246 29. 96
18 9. 2 2. 23 5. 58 20. 62 13. 45 14667 443 258 191 43. 91
19 5. 56 27. 65 8. 04 43. 33 28. 03 546 62 904 1015 80. 69
20 5. 34 19. 70 18. 31 66. 74 40. 24 2049 265 1899 955 94. 85
21 7. 9 11. 80 10. 01 35. 90 19. 42 8395 2145 1498 461 80. 14
22 5. 1 17. 91 12. 92 62. 44 32. 11 1479 1255 1705 945 78. 13
23 7. 2 16. 34 17. 93 39. 00 24. 75 4461 523 1459 922 47. 28
　　ND : 未获得 Not determined
113 　数据处理
所有数据经 Excel 处理后 ,用 SPSS1010 软件进行统计分析。
2 　结果与分析
2. 1 　土壤性质之间的关系
土壤性质之间的相关系数结果显示 ,土壤 pH 与交换性钙镁和活性铝之间存在极显著的相关性 ( p <
0101) ,土壤交换性钙镁含量随 pH升高而呈指数增加 ,而活性铝呈指数下降 ,物理性粘粒和粘粒含量也有类似
的趋势。有机质含量越高 ,活性铁铝含量也越高 ,但交换性钙则降低。物理性粘粒或粘粒越多的土壤 ,CEC 及
活性铁铝比较高 ,但土壤交换性钙镁则比较少。交换性钙多的土壤 ,交换性镁的含量也比较多 ,而活性铝铁则
比较少。活性铁多的土壤 ,活性铝也比较多 (表 2) 。
表 2 　土壤性质相关性
Table 2 　The correlative coefficient matrix of soil properties
项目 Item pH OM CEC < 0. 01mm < 0. 002mm Ca Mg Fe
pH 1. 000
OM - 0. 188 1. 000
CEC 0. 022 0. 391 1. 000
< 0. 01mm
- 0. 604 3 3 0. 313 0. 555 3 3 1. 000
< 0. 002mm
- 0. 588 3 3 0. 199 0. 592 3 3 0. 875 3 3 1. 000
Ca 0. 943 3 3 - 0. 504 3 - 0. 275 - 0. 521 3 - 0. 576 3 3 1. 000
Mg 0. 760 3 3 - 0. 117 0. 333 - 0. 510 3 - 0. 470 3 0. 782 3 3 1. 000
Fe - 0. 085 0. 732 3 3 0. 532 3 3 0. 423 3 0. 248 - 0. 499 3 0. 244 1. 000
Al
- 0. 648 3 3 0. 490 3 0. 539 3 3 0. 773 3 3 0. 692 3 3 - 0. 784 3 3 - 0. 273 0. 608 3 3
　　3 p < 0. 05 , 3 3 p < 0. 01 ( r0. 05 = 0. 413 , r0. 01 = 0. 526)
212 　土壤磷素淋失临界值与土壤理化性质的关系
供试土壤的 pH值在 311～912 范围 (表 1) ,总的来看 ,土壤磷素临界值与 pH 呈抛物线关系 ( R2 = 01315 ,
31039 期 赵小蓉 　等 :我国 23 个土壤磷素淋失风险评估 　Ⅱ. 淋失临界值与土壤理化性质和磷吸附特性的关系 　
n = 20 , p < 0101) 。土壤 pH < 610 时 ,随土壤 pH提高临界值增加 ,土壤 pH与临界值之间呈显著的指数关系 ( y
= 19177e0128 x , R2 = 01573 , p < 0105) ;而当土壤 pH > 610 时 ,随土壤 pH提高临界值减小 ,在 pH6 左右土壤磷素
淋失临界值最高 (图 1) 。
土壤磷素淋失临界值与土壤有机质与之间存在极显著的线性关系 ( R2 = 01513 , p < 0101) (图 2) 。pH <
610 的土壤相关性更好 ( R2 = 01601) ,而 pH > 610 的土壤相关性比较弱 ( R2 = 01452) 。
图 3 的结果表明 ,供试土壤磷素淋失临界值与土壤交换性钙存在极显著的指数关系 ( p < 0101) ,但与土壤
交换性镁没有显著的相关性。pH < 610 的土壤 ,其交换性钙镁含量与土壤磷素淋失临界值之间存在显著的相
关性 , R2 分别为 01557 和 01617 ( p < 0105) ;但 pH > 610 的土壤 ,这种相关要弱得多 , R2 分别为 01339 ( p < 0105)
和 01128。
图 1 　土壤 pH与土壤磷素淋失临界值之间的关系
Fig. 1 　The relationship between soil pH and the leaching criterion
图 2 　土壤有机质含量与土壤磷素淋失临界值之间的关系
Fig. 2 　The relationship between soil organic matter and the leaching criterion
图 3 　土壤交换交换性钙 (a)镁 (b)含量与土壤磷素淋失临界值之间的关系
Fig. 3 　The relationships between soil exchangeable Ca (a) and Mg (b) and the leaching criterion
　　总的来看 ,土壤磷素淋失临界值与土壤活性铁铝含量之间存在显著的相关性 (图 4) ,随着活性铁铝含量
的增加 ,土壤磷素淋失临界值呈幂函数提高。特别是 pH < 610 的土壤 ,土壤磷素淋失临界值与土壤活性铁含
量之间的相关性达到极显著水准 ( R2 = 01739 , p < 0101) ;但 pH > 610 的土壤 , R2 只有 01655 ( p < 0105) 。土壤
磷素淋失临界值与土壤活性铝的含量之间的相关系 ,仅在 pH > 610 的土壤比较显著 ( R2 = 01467 , p < 0105) 。
土壤磷素淋失临界值与 CEC、< 0101mm、< 01002mm 土粒含量之间均没有显著的相关性。但在 pH < 610
的土壤 ,临界值与 < 0101mm、< 01002mm 土粒含量的相关性达到极显著水平 , R2 分别为 01737 ( p < 0101) 和
01769 ( p < 0101) 。
综上所述 ,无论是酸性土壤还是碱性土壤 ,影响土壤磷素淋失临界值的主要因素是土壤有机质和活性铁 ,
主成分分析和逐步回归分析也得到同样的结论 (由于篇幅所限 ,分析结果未显示) ,土壤磷素淋失临界值与第
三主成分 (主要是土壤有机质、活性铁)的相关性达到极显著水平 ( R2 = 01543 , p < 0101) 。
213 　土壤磷素淋失临界值与土壤吸附磷特性之间的关系
21311 　土壤吸附磷特性与土壤性质的关系 　供试的 23 个土壤 Qm 最高接近 770mg P kg - 1土 (1 号土壤) ,最低
4103　 生 　态 　学 　报 26 卷
图 4 　土壤活性铁 (a)铝 (b)与土壤磷素淋失临界值之间的关系
Fig. 4 　The relationships between soil active Fe (a) and Al (b) and the leaching criterion
的只有 80 mg P kg - 1土左右 (18 号土壤) ,PSP 约在 011 %～19 %之间 ,而 EPC0 为 - 2145～ - 01015mg L - 1左右。
总的来看 , Qm 与 pH和交换性钙含量呈显著负相关 ,而与 < 0101mm、< 01002mm、活性铝含量之间呈极显著的
正相关 (表 3) 。但 pH > 610 的土壤 , Qm 与有机质、活性铁、CEC 呈显著正相关 ;而 pH < 610 的土壤 ,与有机质
和活性铁呈负相关 ( p < 0105) 。K仅在 pH < 610 的土壤与 pH、有机质、交换性镁和活性铝之间呈显著的负相
关 ( p < 0105) ,而与交换性钙呈显著正相关 ( p < 0105) 。EPC0 与 < 0101mm、< 01002mm 土粒含量极显著相关
( p < 0101) 。
表 3 　土壤吸附磷参数与土壤性质的关系( r)
Table 3 　The correlation coefficients among the soil adsorption parameters and the soil properties
吸附参数 pH OM CEC < 0. 01mm < 0. 002mm Ca Mg Fe Al
Qm - 0. 707 3 3 0. 048 0. 31 0. 842 3 3 0. 865 3 3 - 0. 519 3 - 0. 4 - 0. 155 0. 701 3 3
K - 0. 263 - 0. 179 0. 072 0. 132 0. 165 - 0. 201 - 0. 025 - 0. 199 0. 135
PSP 0. 077 0. 388 0. 031 - 0. 257 - 0. 366 - 0. 117 0. 172 0. 385 - 0. 01
EPC0 - 0. 411 - 0. 032 0. 137 0. 675 3 3 0. 692 3 3 - 0. 245 - 0. 381 - 0. 009 - 0. 367
　　3 p < 0. 05 , 3 3 p < 0101
21312 　土壤磷素淋失临界值与土壤吸附磷特性之间的关系 　总的来看 ,土壤磷素淋失临界值与 Qm 及 K 之
间没有显著的相关性 (图 5) 。但 pH < 610 的土壤达到显著水平 ( p < 0105) , Qm 及 K 值越大 ,临界值越小 ;而
pH > 610 的土壤则相反。土壤磷素淋失临界值占 Qm 的百分数最多接近 70 % ,最少仅不到 7 % ,大多数土壤为
15 %～30 %左右 ,二者之间存在显著的相关性 ,特别是 pH < 610 的土壤 ,这种相关性达到极显著水平
( p < 0101) 。
图 5 　土壤磷素淋失临界值与 K、Qm 及临界值占最大吸附磷量百分数之间的关系
Fig. 5 　The relationships between P leaching criterion and K , Qm and the percentage of the criterion in the adsorption maximum
3 　讨论
土壤磷素组成极其复杂 ,存在多种形态 ,并且处于动态平衡之中。Olsen2P 包括水溶态磷和交换态磷 ,但
51039 期 赵小蓉 　等 :我国 23 个土壤磷素淋失风险评估 　Ⅱ. 淋失临界值与土壤理化性质和磷吸附特性的关系 　
主要是后者 ;而 0101mol L - 1 CaCl2 浸提的磷几乎都是水溶态磷 ,二者之间的关系实质上反应土壤交换态磷与
水溶态之间的动态平衡。钟晓英[3 ]及 Blake 等[4 ]的研究结果都显示 ,Olsen2P 超过某一临界值时 ,CaCl2 浸提磷
直线增加。这意味着超过这一临界值 ,土壤固相上的磷更容易进入液相。不同土壤其磷酸盐的数量、种类及
形态差异很大 ,磷素吸附、固定及解吸的机制可能也存在差异 ,从而导致固相上的磷进入液相的数量存在差
异 ,并反映在 Olsen2P 与 CaCl2 浸提磷之间的关系及临界值上 ,也就是不同的土壤有不同的临界值。
土壤液相与固相之间的磷素动态平衡 ,实质上是土壤磷素沉淀与溶解、吸附与解吸等反应平衡 ,主要取决
于土壤活性铁铝和交换性钙镁的含量及其形态 ,与土壤酸碱反应、机械组成、有机质含量、CEC 等密切相关。
因此 ,土壤磷素淋失临界值理论上应该与土壤这些性质存在某种关系。Fortune 等[8 ] 的研究表明 ,土壤磷素淋
失临界值与土壤有机质和活性铝的含量有显著的正相关。本研究也得到类似的结果 ,供试土壤有机质含量决
定其磷素淋失临界值的高低 ,有机质含量越高的土壤 ,其磷素淋失临界值越大。这表明有机质含量高的土壤 ,
土壤吸附固定磷能力增强 ,固相上的磷比较难以进入液相 (图 2) 。这与有机质与土壤吸附特性之间的关系并
不完全一致 ,表 3 的结果显示 ,土壤有机质与 Qm 、K、PSP、EPC0 等土壤吸附磷参数并没有显著的相关性 ,土壤
酸碱度对其影响很大。如 pH > 610 的土壤 , Qm 随有机质含量增加而提高 ,而 pH < 610 的土壤则正好相反。
说明在碱性土壤有机质增加磷的吸附 ,而酸性土壤有机质则降低磷的吸附。一些研究结果也证实 ,有机质螯
合铁铝 ,提高其活性 ,从而增强土壤吸附固定磷能力[9 ] ,表 2 的结果也显示有机质能够提高铁铝的活性 ,特别
是 pH > 610 的土壤 ,这种作用更加显著。但也有相反的报道 ,土壤有机质降低铁铝的活性 ,导致土壤吸附固定
磷能力减小[10～12 ] 。另外一些研究显示 ,比起无机磷酸盐 ,有机磷化合物更加容易被土壤颗粒吸附固定[13 ,14 ] ,
但也有数据证实有机质2金属吸附的磷比铁铝等次生氧化物吸附的磷更容易解吸[15 ] 。这一方面说明有机质对
土壤吸附磷影响的双重性 ,另一方面也反映土壤吸附磷的复杂性和不同土壤吸附磷机制的差异。有机质对土
壤磷素沉淀2溶解、吸附2解吸的影响 ,直接和间接地反应在 Olsen2P 与 CaCl22P 之间的关系上 ,即土壤磷素淋失
临界值上。
与前人研究结果不同的是 ,发现土壤磷素淋失临界值与活性铁之间存在显著的相关性 ,而与活性铝的相
关性要弱得多 ,并且随土壤酸碱度而变化。pH < 610 的土壤 ,随土壤 pH的升高和活性铁及交换性钙镁含量的
增加 ,土壤磷素淋失临界值提高 ,但不随土壤活性铝含量的增加而变化。说明酸性土壤磷素液相与固相的平
衡主要受活性铁的控制 ,但随着土壤 pH升高 ,交换性钙镁越来越重要。pH > 610 的土壤 ,其磷素淋失临界值
随土壤 pH的升高而降低 ,随土壤活性铁铝含量的增加而提高 ,与土壤交换性钙镁仅存在微弱的负相关关系 ,
说明活性铁铝是其吸附固定磷的主要基质 (图 3 ,图 4) 。
一般认为 ,pH615 左右的土壤其磷的有效性最高 ,比较容易被植物吸收利用 ,这意味着此时土壤固定磷的
能力比较弱 ,固相上的磷比较容易解吸下来 ,进入液相。但本研究结果显示 ,pH615 左右的土壤 ,其磷素淋失
临界值最高 ,说明土壤固相上的磷比较难以被解吸下来进入液相 (图 1) ,这与土壤磷素的植物有效性相矛盾。
本研究采用模拟方法 ,向土壤加入一系列无机磷酸盐 ,造成土壤 Olsen2P 不一样。尽管发现 3 次干湿交替土壤
Olsen2P 没有变化 ,已经达到平衡状态 ,土壤固相上的磷可能更容易进入液相。一些研究结果显示 ,土壤磷素
吸附存在快速与慢速两种平衡 ,后者需要很长时间才能达到 ,而前者很快就达到平衡状态 ,是否与此有关 ,还
有待进一步的研究。
Qm 、K、EPC0 等都是表征土壤吸附磷特性的参数 ,理论上 , Qm 、K 值越大 ,土壤吸附磷能力越强 ,磷素淋失
的风险相对较小 ;而 EPC0 值越大 ,土壤吸附固定磷能力越弱 ,磷素淋失风险越大。试验结果基本上符合这种
规律 ,但对于 Qm 值 ,这种规律仅适合 pH < 610 的土壤 ;pH > 610 的土壤 ,其 Qm 值越高 ,磷素淋失临界值也越
高。是否与不同土壤的吸附机制有关 ,还有待进一步研究。
PS P 值反映土壤吸附磷位点的饱和状况 , PS P 值越大 ,土壤固相上的磷越容易解吸进入液相 ,淋失的风
险就越高。荷兰人将 PS P 值 25 %作为判定土壤磷流失的阈值[16 ] 。但本研究结果显示 ,不同土壤其磷素淋失
临界值占实际最大吸附磷量的比例 (即发生淋失风险时的吸附饱和度) 差异非常大 ,大部分土壤为 15 %～
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30 % ,但最高的接近 60 % ,最低的只有不到 7 %。这意味着供试的大部分土壤 ,当磷吸附饱和度达到 15 %～
30 %时 ,就可能发生磷素淋失。但一些土壤磷吸附饱和度很低于 7 % ,就可能发生磷素淋失 ,也有一些土壤只
有当磷吸附几乎达到饱和时 ,才会发生磷酸盐的淋失。显然不同土壤应该有不同的 PS P 阈值。供试土壤的
PS P为 011 %～19 % ,大部分土壤很低 ,磷素淋失的风险很小。但 20 号土壤 Olsen2P 含量达到 79179 mg
kg - 1[3 ] , PS P 值为 17118 % ,接近淋失临界值占实际最大吸附磷量的比例 (20142 %) ,磷素磷失的风险比较大。
4 　小结
土壤 Olsen2P 与 CaCl22P 之间的关系 ,实质上是土壤固相与液相之间的磷素平衡关系 ,也就是说土壤磷素
淋失临界值是土壤磷素沉淀2溶解、吸附2解吸反应的结果 ,主要受制于土壤有机质和活性铁铝含量。因此 ,可
以通过测定土壤这些成分的含量 ,来评估土壤淋素淋失的风险。
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