Environmental risk and assessment of agricultural phosphorus：A review
全 文 ：收稿日期：!""#$%%$"& 接受日期：!""’$"($!!
基金项目：河北省农开办项目；河北农业大学专项基金资助。
作者简介：张凤华（%)*&—），男，河北涿州人，副教授，主要从事土壤农化研究。+,-：".%!$#&!%.(%，/0123-：456575,829: ,;9: <=
!通讯作者 +,-：".%!$#&!’!""，/0123-：>--3975,829: ,;9: <=
农田磷的环境风险及评价研究进展
张凤华%，刘建玲!!，廖文华!
（% 河北农业大学现代技术教育中心，河北保定 "#%""%；! 河北农业大学资源与环境学院，河北保定 "#%""%）
摘要：本文综述了农田磷环境风险及其评价研究进展。着重阐述了农田磷的迁移途径、农田土壤磷水平、土壤磷的
吸附和解吸特性以及磷肥和有机肥用量等对农田磷地表径流流失和渗漏的影响；农田土壤磷环境风险评价方法及
?03=;,@评价方法的建立和应用等。提出了今后该领域的研究方向。
关键词：农田磷；流失；环境风险；评价
中图分类号：A%&.B* 文献标识码：C 文章编号：%""’$&"&D（!""’）"($"#)#$")
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近年来，随着农田土壤磷的不断积累，农田非点
源磷对地表水体富营养化的威胁日趋凸显［%$(］，有
关农田磷的环境风险、界定不同区域农田磷肥和有
机肥的安全限量及土壤磷的环境临界值等成为人们
关注重点；而阐明农田水土界面的磷素行为、农田
磷输入地表水体的磷量及影响因素、建立农田磷的
环境风险评价方法是研究的重要内容。国外有关研
究始于 ’" 年代中期。早期主要研究内容：一是从
农田磷源因子（土壤磷水平、磷肥和有机肥的用量）
与农田径流输出磷和渗漏淋失磷的相关关系研究入
手，探讨用土壤测试磷来反映农田磷的环境风险以
及模拟试验结果来估算农田磷的流失量等；二是从
农田磷迁移途径及影响因素入手，研究土水界面磷
素行为特点、降雨量和强度、地形等水文因素、距水
体距离等对农田磷输迁量的影响等。研究方法为用
农田点位的模拟结果结合区域农田的水文条件、植
被、地形等因素来估算区域农田向地表水体的输入
磷量。近期的研究主要为区域农田土壤磷的流失风
险评价，并依据评价结果提出区域农田磷安全管理
措施以及推荐磷肥和有机肥的安全限量阈值
等［&$#］。近年来，随着我国地表水体富营养化的日
趋严重，国内关于农田磷环境风险也逐渐被人们所
重视，已有资料多集中在南方地表水体区域（湖泊）
和水稻田土壤磷的输出量及风险评价等方面［’$%!］。
综合国内外关于农田磷环境风险评价资料，主
要包括以下几方面内容：%）农田土壤及土水界面磷
植物营养与肥料学报 !""’，%(（(）：#)# $ ’"&
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
?-2=Q G9QR3Q3U= 2=; I,RQ3-34,R A<3,=<,
的行为特点及其对农田地表径流流失磷和渗漏淋失
磷的影响；!）农田磷向地表水迁移的途径、迁移过
程中的磷浓度的变化，结合区域农田水文、地形、迁
移距离及沟渠特点等估算农田输入水体磷量；"）建
立农田磷流失风险的评价指标体系及其依据评价结
果推荐不同区域农田的磷肥和有机肥的安全限量；
#）不同区域农田磷环境安全临界指标及依据等。
! 农田磷地表径流流失、影响因素及评价
!"! 农田磷地表径流流失的形态特征
农田磷通过地表径流和土壤侵蚀（面蚀、细沟
蚀，小沟蚀及冲沟蚀等）径向输迁到地表水体。一般
依据区域农田土壤侵蚀量并结合土壤磷养分含量来
估算农田土壤向水体的输入磷量［$"%$&］。农田地表
径流流失磷是农田非点源磷输入到地表水体的主要
磷源因子［’，(%$$］。在特定农田地形和水文条件下，农
田地表径流流失磷的形态：可溶性磷占 !)*!
")*［$!］，其中 &)*!+)*为颗粒态磷［$,］，且 &)*!
()*随 )-$!)-!’ ..以下的土壤颗粒流失。暴雨
时农田径流和土壤侵蚀的泥沙对氮、磷有富集作
用［$+］。磷用量 )!’) /0 1 2.! 的水稻田中年流失农
田磷约 !!+ /0 1 2.!［$(］。太湖流域水稻田土壤径流
流失的磷约占磷肥用量的 )-!*［!)］；水旱轮作农田
为 )-(" /0 1 2.!［!$］。34546等［!!］认为，土壤磷吸附饱
和度大于 $!-’*时，土壤径流流失的活性磷显著增
加；土壤吸附饱和度与土壤径流流失的可溶性磷呈
直线相关，可以此为依据进行农田磷的流失释放量
的估算。
!"# 影响农田地表径流流失磷的因素
$-!-$ 农田磷源因素的影响 土壤磷水平是影响
农田土壤地表径流流失磷的重要因素［!"%!#］。土壤
有效磷不仅是表征土壤供磷能力和确定磷肥用量的
重要指标，同时也是反映农田磷环境风险的主要参
数。土壤有效磷与地表径流磷含量呈正相关［’，!)］。
在土壤 7869:;<分别为 #-&!$’-(、!(-#!’(-! .0 1 /0
的低磷和高磷黄壤旱地上长期施用磷肥时，土壤径
流液中可溶性磷与土壤水溶性磷、7869:;<、生物有效
磷呈显著正相关关系［!’%!,］。农田地表径流液中的
可溶磷与 )—!、)—’、)—$) =.的土壤全磷、>928?=2
!;<（简称 >"<，下同）、水溶性磷均呈显著正相关关
系［!+］。>=@AB988等［!(］研究表明，土壤水溶性磷（C4;
C8!;<）和 7869:;<（或 >"<）的相关关系呈两条直线，
明显的“转折点”7869:;< 为 ""!"& .0 1 /0（)—’ =.
土壤 7869:;< 为 ")—$&) .0 1 /0），>"< 为 $+’!$()
.0 1 /0（)—’ =.土壤 >"< 为 $)!,&" .0 1 /0）。反映
随着土壤磷水平的增加，水溶磷占土壤有效磷的比
例逐渐增加，农田磷的流失风险增大。
磷肥和有机肥的用量也是影响农田地表径流流
失磷的主要因素。在土壤 >"<为 $!!!&、"(&!#$’
.0 1 /0的酸性土壤上，施用磷肥和有机肥（<用量为
$)) /0 1 2.!），农田土壤径流流失磷与磷肥和有机肥
用量呈直线正相关，土壤径流流失磷随有机肥中可
溶性磷含量的增加而增加［")］。有机肥中水溶性磷
的含量也是影响有机肥中磷的流失量的重要参数，
不同有机肥中水溶性磷的含量有很大差异，一般畜
禽粪便中水溶性磷为 )-!!$&-+ 0 1 /0（干基），而且
粪肥湿储 D干储［"$］。E89?:.4: 等［"!］提出，用固 F水
G $ F $))测定有机肥或固体废弃物的水溶性磷能反
映施用有机肥的农田磷流失风险；>4H=24:5等［""］则
认为，由于有机肥中可溶磷的释放速率不同，难于用
此单一指标定量反映有机肥中磷的流失风险。
I9JK9. 等［"#］提出，用磷源系数（
机废弃物后农田土壤磷的流失风险。
映有机肥中磷的有效性。土壤浸提 <（*）G（施有
机肥处理土壤有机磷 1土壤无机磷 %对照土壤有机
磷 1土壤无机磷）P $)) 1施入 <。壤质土壤上施用 (
种有机肥和 EQ!<7#（< &) .0 1 /0）培养 !周和 +周，
土壤
（>
机肥后 !!+ 周，土壤 >
加［"&］。
$-!-! 土壤理化性质的影响 土壤质地、土壤磷的
吸附 %解吸特性等因素影响着农田磷的输出。研究
表明，随着土壤粘粒含量的增加，土壤有效磷（>"<
或 TH4J;<）和径流液中可溶性磷、全磷明显增加［",］。
农田地表径流液中的可溶性磷与土壤活性铝和有机
质呈负相关。其相关关系式为：
土壤活性磷（"0 1 /0）G !&"-($ U "-&)(V$ %
$&’-!(V! U $-,’(V"
式中 V$、V!、V" 分别为活性铝、土壤有机质和土壤有
效磷［!’］。Q459:等［")］的研究也看出，施用磷肥和有
机肥后，每增加一个土壤测试磷所需磷用量，受土壤
+(, 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $#卷
磷水平和活性 !"含量的影响；土壤测试磷的增加
量与土壤磷水平呈正相关，与浸提 !"呈负相关。#$
!%& 年连续施用有机肥 ’ ($!%$$ )* + ,-%，随着有
机肥的增加，土壤 ./’增加了 0(!%1%% -* + )*；随
着土壤交换性钙的增加量，水溶磷减少 #(2/3［/1］。
#2%2/ 农田磷迁移因素的影响 距地表水体的距
离、地形、坡度、降水量及降雨强度等均影响农田地
表径流流失磷。径流流失磷量一般依据区域农田的
水文特点（降水量和降水强度）、区域农田能发生径
流的片状或沟渠数、沟渠的连通性和距离等进行估
算［4］。农田排水也是导致土壤磷的流失因素之
一［/#］，暴雨期土壤侵蚀和农田排水流失的磷会明显
高于土壤地表径流流失磷［/5］。
#2%2( 耕作、植被的影响 玉米和大豆轮作的降雨
模拟试验结果表明，土壤径流流失磷与农田休闲时
间长短无相关性。免耕土壤径流液中可溶性磷
（67’）浓度为 $2($ -* + 8，负荷为 $2$& )* + ,-%；耕作
土壤 67’ 浓度为 $2%( -* + 8，负荷为 $2$% )* + ,-%。
免耕时土壤上 67’与 9:;<=’的关系近似一种逻辑
函数，而耕作土壤为线性函数关系［%(］。减少耕作和
交叉坡度种植是阻止农田磷地表径流流失的有效措
施［/$］。
!"# 农田地表径流流失磷的评价和流失量估算
#2/2# 农田地表径流流失磷的评价 大量资料表
明，土壤有效磷是反映农田磷环境风险的重要参
数［&，($］。土壤有效磷实际包括水溶性磷和部分易解
吸磷。由于土壤有效磷（./’）能反映农田磷吸附饱
和度，.;*>?:@ 等［(#］提出用土壤有效磷肥力指标来
反应农田磷的流失风险。也有资料认为，常规土壤
有效磷是反应 $—%$ A-土层土壤有效磷的平均含
量，而土壤侵蚀、农田土壤地表径流流失主要发生在
$—& A-土层。另外，常规土壤有效磷测定所用的
稀酸、氟化物和碳酸氢钠等浸提剂难于全部浸提土
壤中的生物有效磷，而生物有效磷的含量是确定水
体富营养化程度的重要指标。因此，单用土壤有效
磷难于准确评价农田磷环境风险。提出面向环境的
土壤磷测试方法，如：土壤水溶性磷、生物有效磷以
及土壤径流液中的可溶性磷等［($］。
由于土壤测试磷与土壤磷的吸附饱和度存在明
显的量化关系（土壤磷的吸附饱和度 B土壤浸提磷 +
土壤磷吸附量 C #$$），土壤磷的吸附饱和度与土壤
径流液中的可溶磷也呈正相关关系，因此许多的资
料提出用水浸提磷或 $2$# -D" + 8 E;E"%=’ 浸提磷来
评价土壤磷流失风险［(#］。另有研究也表明，高磷土
壤径流液中的可溶性磷与土壤 ./’、F"G@H=’、水溶性
磷以及土壤磷的吸附饱和度等均呈显著正相关关
系，并提出用土壤径流液中的水溶性磷来反映农田
土壤地表径流流失磷的风险［&，(%I((］。#$!%& 年连
续施用有机肥（’ ($!%$$ )* + ,-%）定位试验结果表
明，增施有机肥，土壤 ./’ 增加，水溶磷减少，认为
施用有机肥的土壤上用 ./’评价农田土壤径流流
失磷更为合适［/5］。土壤易解吸磷（76’）是指土壤
固相中容易进入液相中磷，土壤易解吸磷与土壤径
流液中的可溶性磷含量相关性最好，且不受降雨强
度、坡度和季节变化等因素的影响，也越来越多的被
用于农田磷的环境风险评价中［((I(&］。
#2/2% 农田地表径流流失磷的估算 农田地表径
流流失磷的估算：土壤径流流失的总磷 B径流液水
溶性磷浓度 C总径流（水量）J 径流液中颗粒态磷
C颗粒物量［(0］。但这只是反映了磷从农田的输出
势，并非输入到水体的磷量。磷从农田输出到输入
水体的迁移过程中不仅受土壤磷源因素的影响，同
时受水文条件（降水或灌溉）、离水域的远近、覆盖、
耕作等农田磷迁移因素的影响。这里的关键问题是
准确估计和评价在一定降水条件下，农田磷在向地
表水体运移过程中，水渠或河床对磷的吸附 I解吸、
颗粒磷的沉积及植被截留等对径流液中磷的影响。
K,;:L"@<等［/］模拟试验结果表明，% -%模拟小区试验
输出农田的径流液可溶性磷浓度为 $2%!$2( -* + 8
（降水 %2& A- + ,，持续 /$ -?H降水），面积 % ,-%农田
可溶性磷浓度变化为 $2%!$20% -* + 8（有 #$$ -土
壤坡度），经 (& ,-%径流流动，输出径流液中可溶性
磷浓度 $2$1 -* + 8，这是由于经过 (&$ -沟渠流动，
河床土壤吸附及其它物截留对水体磷浓度稀释作
用，使得输出磷浓度降低。说明在估算区域性农田
磷输入到水体磷量时，需要充分考虑农田到水体径
流液中可溶性磷的衰减量，同时也说明可以用田间
小区模拟的结果来进行估算。农田磷养分状况也是
评价区域农田磷环境风险数据资料，如宾西法尼亚
州 /52& ,-% 土壤调查，每公顷一个点，测定土壤
./’，依据农田土壤磷的空间变异结合田间模型来
估计农田磷的流失风险［(4］。
$ 农田磷的渗漏淋失、影响因素及评价
$"! 农田磷渗漏机理
原状土柱的模拟试验结果表明，土壤中的大孔
隙是土壤磷渗漏的主要途径［(1］，土壤渗漏淋失磷以
可溶性磷为主，占土壤磷渗漏量的 1%2&3；渗漏液
554(期 张凤华，等：农田磷的环境风险及评价研究进展
中的可溶性磷与土壤 !"#$%&’呈显著正相关［()］。但
由于土壤剖面不同土层磷的含量有较大变化，随土
层深度的增加，土壤磷水平（*+’）和土壤磷的吸附
饱和度逐渐降低，因此渗漏速率会降低［,-］。."$/%&
01%等［,2］则认为，地下排水沟是农田磷向下渗漏运
移的重要途径。土壤剖面不同土层磷的含量反映长
期施用磷肥的农田土壤磷渗漏状况；随着土层深度
的增加，深层土壤磷的吸附饱和度和 *+’ 逐渐降
低，土壤剖面磷含量可反映土壤磷的渗漏势。模拟
试验难于反映农田土壤磷的渗漏速率。因此，用定
位试验中不同土层土壤有效磷来反映农田土壤磷的
渗漏更为适宜。
!"! 影响农田磷渗漏的因素
农田土壤磷水平是影响农田磷渗漏的主要因
素。洛桑试验站［,34,+］的结果表明，-—3-50 土壤
!"#$%&’大于 6- 07 8 97时，土壤磷的渗漏量明显增加
［此 !"#$%&’含量称为“拐点”（:;1%7$ <=/%>）］；北方
石灰性菜地土壤磷渗漏淋失亦有同样结果，“拐点”
的土壤 !"#$%&’为 ,,?6 07 8 97［,(］。太湖流域酸性土
壤 @A1B&’ 大于 6- 07 8 97时，土壤磷的渗漏量也表现
出明显增加［,,］。CA/DD/% 等［,6］研究施用 .E3’!(、牛
粪、家禽粪和猪粪等有机肥（用量为 ’ F-- 07 8 97 ），
用不同土层土壤 :1:"3&’和土壤磷的吸附饱和度（土
壤磷的吸附饱和度 G’H*+ I ’*+ 8［J" K L$］*#）反映土
壤磷的渗漏状况。即：
“拐点”以下 :1:"3&’ I 1 K M2 N G’H*+，M2 I -?2F；
“拐点”以上 :1:"3&’ I 1 K M2 N G’H*+ K M3 N
G’H*+，M3 I -?3-O。
这些结果说明，农田土壤磷的渗漏速率受土壤磷水
平的影响，而“拐点”土壤磷含量可能是农田磷环境
负荷阈值，此问题有待于进一步探讨。
长期大量施用磷肥和有机肥导致土壤磷素明显
向下渗漏，在沙质和高有机质土壤及过量施用磷肥
和城市垃圾的土壤上表现尤为突出［6］。P""/=>>等［,O］
在低磷和高磷土壤上连续 (年施用三料磷肥和牛粪
（’3!, 用量 23F+?3!,2+?- 97 8 ;03），土壤磷的渗漏
淋失量分别占磷肥用量的 32Q和 +?-Q，且随着 .:"
浸提土壤磷的增加，土壤渗漏磷按递增律增加。施
用猪粪、牛粪、污泥、.E3’!(等对土壤磷吸附能力的
影响结果表明，施用有机肥后 3-!2-- R，土壤对磷
的吸附能力下降 3,Q!,3Q，从而增加农田土壤磷
的渗漏量［,F］。磷肥用量与土壤磷吸附饱和度（G’H）
呈显著负相关关系，反应了大量施用磷肥同样导致
农田磷渗漏量增加［(2］。
!"# 农田磷渗漏的评价
土壤渗漏液中可溶性磷与土壤水溶性磷和有机
磷呈显著正相关关系，土壤水溶性磷可反映农田磷
的渗漏状况［,)］；也有结果认为，由于亚表层土壤具
有相对较高吸附性，亚表层土壤磷的渗漏淋失显著
降低，土壤渗漏液中可溶性磷与表层土壤 !"#$%&’、
醋酸铵浸提磷、土壤磷的吸附指数以及土壤磷的吸
附饱和度无相关性。因此，单用表层土壤测试磷的
指标难于反映土壤磷的渗漏势［(,］。
H;1A<"$B等［,］提出用土壤浸提磷与土壤磷吸附
能力的比值来反映土壤磷的吸附饱和度。石灰性土
壤磷吸附饱和度 G’HQ I !"#$%&’ 8 S0 N 2--；中性和
酸性土壤用草酸铵浸提测定磷、铁、铝，计算土壤磷
的饱和度，即 G’H=T I ’=T 8（J"=T K L$=T）N 2--，G’H=T
的环境界限值为 3,Q!(-Q［(2］。U1/A等［6-］认为，砂
质土壤 G’H=T小于 2-Q的土壤解吸磷很少，土壤渗
漏磷明显增加时的土壤 G’H=T变化点为 3-Q。H/0#
等［62］通过对美国大西洋区域 (,6 个不同质地土壤
样品测定，提出维持作物最佳产量的土壤磷吸附饱
和度（*+’ 的饱和度）作为反映农田环境风险的指
标，*+’饱和度 *+［’ 8（J" K L$）］与土壤 G’H=T呈正
相关，提出可以用 *+［’ 8（J" K L$）］评价农田磷的径
流和渗漏风险，*+［’ 8（J" K L$）］环境界限值为 2-Q
!2,Q；并提出低于植物的最佳产量反应时 *+’ !
,- 07 8 97，*+［’ 8（J" K L$）］V 6Q；经济最佳反应时
*+’ ,-!2-- 07 8 97，*+［’ 8（J" K L$）］为 6Q!22Q；
高于最佳反映时 *+’ W 2-- 07 8 97，*+［’ 8（J" K L$）］
W 22Q；具有较高环境风险时 *+’ W 2,- 07 8 97，*+
［’ 8（J" K L$）］W 2,Q。E==R1 等［63］的研究也表明，
土壤磷吸附饱和度小于 2-Q，土壤磷的解吸量很
少；超过此值，土壤磷的解吸量随土壤磷吸附饱和
度的增加而增加。章明奎等［6+］依据浙江郊区土壤
磷的测定结果，也提出土壤 G’H 3,Q的临界值。由
于土壤磷的吸附与解吸率影响着农田磷向水体运
移，尤其影响农田磷的渗漏速率［,F］，施用有机肥土
壤磷吸附饱和度增加。因此，土壤磷吸附饱和度：
G’H=T I ’=T 8!（L$=T K J"=T）N 2--（!为经验参数）和
G’H*" I［（*"&’）8!（*" 4 L$ K *" 4 J"）］N 2--］
均可作为施用有机肥后农田磷的流失风险评价指
标［62］。G$ X17$A 等［6(］认为施用磷肥显著增加了土
壤可溶性磷的解吸率；Y1R1#等［6,］提出可用土壤磷
的最大吸附量（’H:）和土壤磷吸附和解吸率来反映
施用磷肥后土壤可溶性磷和不溶性磷的动态变化。
--F 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 2(卷
! !"#$%&’评价农田磷流失风险
!"# $%&’()*的评价方法
由于输入地表水体的磷受磷肥和有机肥用量、
土壤磷水平等磷源因子以及土壤侵蚀、径流量、坡
度、降水量、距水域的远近、渗漏量、耕作措施等农田
磷迁移因子的影响。单用土壤测试磷水平、地表径
流液体积和土壤渗漏液中的可溶性磷难于反应区域
农田磷的流失风险或估计流失量。(&)*$+,$ 等［--］
提出用农田磷的流失风险指数（!"#$%&’）来评价区域
土壤磷的流失风险。其原理是将影响 !"#$%&’因素
分为农田磷源因素和迁移因素，每个因素对 !"#$%&’
的影响程度用权重因数的大小体现（权重因数由专
家确定）。如土壤侵蚀、灌溉侵蚀、土壤径流、距水域
远近、土壤磷水平、磷肥用量、磷肥的施用方法、有机
肥用量、有机肥的施用方法的权重因数分别为 ./0、
./0、1/0、./1、./1、1/20、1/0、./1、1/0。各影响因子
的作用程度一般分为忽略、低、中、高、极高 0级，分
别用 1、.、3、4、5表示。!"#$%&’ 6!各因子权重因数
7影响程度，!"#$%&’大小反映区域农田土壤磷的流
失势。!"#$%&’ 愈大，农田磷的流失风险也愈大。
89:;<=&+等［>5］在施用有机肥后模拟农田径流流失磷
结果表明，施用有机肥前土壤 ?>!与土壤径流液中
可溶性磷呈显著正相关关系，但在降水前 >周施用
有机肥后，?>!与土壤径流液中的可溶磷无显著相
关性；而 !"#$%&’ 则与农田径流液中的全磷和可溶
磷均呈显著幂函数相关关系。!"#$%&’ 也与农田径
流流失的全磷和可溶磷呈幂函数相关关系。说明可
用 !"#$%&’来反映施用有机肥后农田磷的流失势。
!"+ $%&’()*评价方法的修正
89:;<=&+等［-2］和王丽华等［-5］人在应用 !"#$%&’
进行区域农田磷流失风险评价时，根据不同区域农
田的水文特点、地形和农田距水域远近等对 !"#$%&’
的影响不同，对 !"#$%&’的模型计算进行部分修正。
具体为：一是将 !"#$%&’ 6!磷因素权重因数 7影响
程度 @!磷迁移因素权重因数 7影响程度，修正为
!"#$%&’ 6（!磷因素权重因数 7 影响程度）7（!磷
迁移因素权重因数 7 影响程度），从而解决了利用
!"#$%&’评价中出现与实际情况是不相符的问题
（注：如果一个地区的土壤测试磷过高，而当地无地
表径流流失或土壤侵蚀发生时，求和计算出 !"#$%&’
较高，说明该区域农田磷流失风险很大）。二是将农
田距水体距离、水域敏感性、水域连通性等纳入模型
计算中。迁移因子 6!（径流 @ 侵蚀 @ 地下排水）。
三是在计算 !"#$%&’前增加了地点因子影响的可视
性选择（8A;&&$#$B C,,=），如：土壤 ?>!高于 311 )B D EB
或距水体距离小于 40 )的农田属于敏感区域，需仔
细诊断和计算 !"#$%&’，提出磷肥和有机肥安全限
量、施用方法和时间等。
在 !"#$%&’计算时，由于不同区域农田各影响因
素的权重因数和作用程度不同，计算的 !"#$%&’有较
大差异。89:;<=&+等［4，-2］在对美国宾西法尼亚区域
农田磷流失风险评价时认为，农田磷的运移因素包
括：土壤磷的侵蚀（土壤侵蚀量 ?B D 9)3 D +&:;，包括
农田坡度的影响）、农田径流量（径流流失的可溶性
磷）、亚表层水流即农田磷渗漏势、土壤质地、灌溉导
致径流流失及农田侵蚀、水渠的贯通性、沟渠对磷的
吸附解吸、距离水体远近、敏感的施磷区（如浅湖泊
周围的大面积农田）等。
农田 !"#$%&’测试磷因素 6土壤测试磷（?>!）7 1/3
（为权重因数），磷肥或（和有机肥）用量（EB D 9)3）权
重因数为 1/3、1/4、1/-、1/5、./1（有机肥为 1/0，1/5，
./1）。
农田磷源管理因素包括：磷肥或有机肥的施用
时间和方法，也分为 0级。!"#$%&’磷用量 6磷肥或（和
有机肥）用量（F !3G0 D :A;&）7权重因数 7 施肥方法
或时间的影响；磷源因素的影响 6 !（ !"#$"
%&’测试磷因素 @ !"#$%&’磷用量 @ !"#$%&’有机肥用量）。磷迁
移因素的影响：土壤流失（侵蚀）量单位为 C,$ D :A;& D
+&:;，地表径流分为 1、3、4、-、5，亚表层排水分为 1、
.、3。 H .01、.10!.01、20!.10、40!20、I 40 )分
别 1、3、4、-、5。磷运移因素和 6!（土壤侵蚀 @径流
流失势 @亚表层排水 @距离）；磷运移因素影响 6
水渠连通性 7!（土壤侵蚀 @ 径流流失势 @ 亚表层
排水 @ 距离）D 33；!"#$%&’ 6 3 7 磷源因素 7 磷运移
因素。计算后 !"#$%&’ I >0、>0!21、21!.11、H .11，
分别代表农田磷流失势低、中、高、极高。(&+C&)和
8#)J等人对美国东部的特拉华州和马里兰区域农田
土壤磷流失风险时用 !"#$%&’ 计算：磷迁移因子 6
1/13（缩放系数）7!土壤磷迁移因子（土壤侵蚀量
6 3 7土壤侵蚀量 D 9)3），权重因子为 1、3、4、-、5，渗
漏为 1、3、4。距离大于 >1 )，小于 >1 )或大于 .0 )
有作物缓冲，大于 2/0 )作物缓冲和小于 2/0 )不
施磷，小于 2/0 )作物缓冲和大于 2/0 )不施磷，小
于 2/0 )不施磷，权重因子分别为 1、3、4、-、5。磷源
因子 6!磷源因子，土壤测试磷影响 6 1/3 7土壤测
试磷；磷肥用量影响 6 1/- 7 !3G0 用量（EB D 9)3）7
施用方法（1、.0、>1、40）；有机肥影响 6 ! 用量 7有
.154期 张凤华，等：农田磷的环境风险及评价研究进展
机肥有效磷 ! 施用方法（"、#$、%"、&$）。’()*+,- "
!$"、$"!.$、./!#""、0 #"" 分别反应磷流失风险
低、中、高、极高［."1.#］。有资料提出：土壤侵蚀的权
重 23"，径流为 #3"，其中坡度的影响 4 %5、%5至 4
/5、/5至 4 65、65至 #25分别定为极低、低、中、
高；土壤测试磷为 23"，其中测试磷 4 #$、#$!%"、%#
!/"、/#!#""、0 #"" 78 9 :8，分别用 #、2、&、;、#/的作
用程度计算；施肥方法权重为 #3$，’2<$ 用量 2$、2$
!$"、$#!.$、0 .$ :8 9 =72分别用 #、2、&、;的作用程
度计算；有机肥（’2<$）用量 #2、#2!%/、%.!/"、0 /"
:8 9 =72分别用 #、2、&、;［#/］的作用程度计算。
!"! 应用 #$%&’()进行农田磷管理和估算磷流失量
’()*+,-评价施用有机肥牧草土壤磷流失风险
时，利用 ’()*+,-估算每年农田径流流失的磷量，即
施用磷肥 > "3"""/// ! ?@’（土壤磷测定值）；施
用有机肥 > "3&"& ! ?A’（有机肥中可溶性磷或水
溶磷）；土壤磷的流失量 >（"3&"& ! ?A’ 9 =72 B
"3"""/// ! ?@’ 9 =72）。’()*+,- > ’ C,DEFCG, ! ’
HCI*DJECH ! JC,G)J)H)E* ! KL’D（管理措施）等。’()*(
+,-小于 "3/、"3/!#32、#32!#3;、0 #3;分别代表磷
流失风险低、中、高、极高［.#1.2］。美国密西西比河支
流威斯康星河流域进行 ’()*+,-评价计算时提出，可
运用简化模型来计算特定区域上每公顷农田年流失
的磷量。即：土壤侵蚀量（AM?NO2由修正土壤侵蚀
量计算公式得出）
磷的风险指数（’P）>［流失到地块边缘以外的
颗粒态磷（’’）B 流失到地块边缘的可溶性磷（?’）
B地表施用有机肥或化肥引起的急剧（偶然事件）磷
流失］!总的磷迁移速率（@’QA）。
主要计算公式如下：
农田输出颗粒态磷量 ’’ > 沉积物运移 ! 土
体磷浓度 !沉积物磷富集 !各因素的校正因子
土壤总磷（@’）> 1 #$ B #$&（#3#5有机质）B
#3.（适合作物产量）
可溶解磷（?’）>年流失总量 !土壤可溶性磷 !
浸提效率 !单位校正因子（"3""2）
其它未封冻和未封冻土壤表层施用有机肥或化
肥造成磷流失估计。
未封冻土壤：表层磷损失 >（表层施用的磷肥
或有机肥中的可溶态磷 !单次降雨带来的水溶态磷
损失因子）B（秋季施用于未封冻土壤上的有机肥中
的总磷）!单次降雨带来的颗粒态磷损失因子）。
封冻土壤：表层磷损失 >施入冻土的有机肥中
的总磷 !损失因子 !秋季土壤耕作状况因子［#%］。
明尼苏达州（L)**,DEHI）土壤磷流失风险中除了
上述影响因素外，针对该区域农田多为大田作物的
情况，’()*+,- 计算各影响因子界定：农田磷迁移因
子：土壤侵蚀量包括片状小溪短期和永久性侵蚀。
影响因素为是否有植物缓冲带、地形、土壤全磷量
（"—#$ G7）、土壤类型（肥沃程度）等。依据土壤侵
蚀公式（AM?NO2）计算侵蚀量。坡度和距离（距离为
从田块中心到水体输入口的直线距离）> "3. ! 面
积"3/。如果有池塘或梯田，按 RASA（RIHFCIT A,(
DEFCG,D SE*D,CUIH)E* ?,CU)G,）标准计算值的 ;"5!
#""5来估计。
磷源因子估计：全磷 > $"" B %3" ! ?@’（?@’为
有效磷，$"" 为土壤平均全磷，% 为每增加一个 ?@’
全磷增加倍数）土壤侵蚀流失磷 > 土壤侵蚀量 !
"3. !全磷。
土壤径流量估计：径流流失沟渠数、降水量、土
壤测试磷、施肥量、时间和方式、径流液中磷浓度等。
土壤测试磷：径流液中可溶磷 > "3"$ B ?@’ !
"3""$（?@’土壤有效磷）
土壤径流流失磷 > ’2<$用量 ! &3$; ! "3$ ! 时
间和方法权重 ! "3""$（&3$; 为将 78 9 :8，换算成
:8 9 IGC,的系数）［#&1#$］。
* 农田磷环境风险评价的问题展望
*"+ 土壤测试磷评价方法的问题展望
已有研究多从磷肥和有机肥的用量、土壤磷水
平与土壤径流流失液中全磷和可溶性磷的相关关系
入手，研究土壤磷源因子对农田磷流失风险的量化
影响。这里的问题是土壤磷水平过高或不同磷水平
土壤长期过量施用磷肥和有机肥时土壤磷达到吸附
饱和，增施单位量磷肥或有机肥所增加的土壤有效
磷、水溶磷有所不同，另外，土壤磷的吸附 1解吸特
性、质地和有机质含量等均影响单位量磷肥增加的
土壤径流液中可溶磷量［26，.#］。因此，在农田径流流
失磷估算时不仅要考虑农田类型、地形、降水量、水
体的距离等因素，同时应将土壤磷源因子在水土界
面的动态变化以及不同磷水平或过高施用磷肥和有
机肥时土壤磷的行为特点以参数形式加以修正。另
外，农田土壤径流扰动土层深度为 "—$ G7或 "—#"
G7，而土壤有效磷一般是 "—2" G7土体平均含量。
因此，如何将土壤磷的肥力指标应用到农田磷的环
境风险评价中需要探讨土壤 "—2、"—$、"—#" G7
土壤有效磷与 "—2" G7含量的量化关系以及耕作、
土壤磷水平、土壤性质等对此比例的影响，这样就可
2"; 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #&卷
充分利用土壤磷的肥力指标来估算或评价农田磷的
环境风险。已有资料在估算区域农田磷流失量时多
用农田点位流失的土壤径流液体积和浓度来进行计
算。此量非农田输入水体的磷量，由于农田输出磷
在向地表水体运移过程中，由于沟渠或河床、田间小
水沟及沟渠等对磷的吸附与解吸以及输迁过程中重
新沉淀导致迁移过程中水溶磷的含量降低，从而影
响着农田磷向水体的输入量［!］。因此用点位结果反
应区域农田磷环境风险时，需要深入探讨磷素从农
田的输出量和输入水体量间的关系。
!"# $%&’()*评价方法的问题展望
近年来，"#$%&’(在美国被广泛用于农田土壤安
全管理及磷肥和有机肥安全限量推荐［)*+),，,!+!-］。"#
$%&’(是定性反映区域农田土壤磷的流失势，并以此
作为推荐区域农田磷肥和有机肥环境安全限量和农
田磷安全管理的依据，单用 "#$%&’(难于定量计算农
田输入到水体的磷量。用 "#$%&’(进行我国农田磷
流失风险评价时应充分考虑我国农田的特点，这是
由于不同田块磷肥和有机肥用量和种植方式有很大
差异，难于用同一权重因数及影响程度进行计算。
./01’2等［!*］提出，由于不同土壤每增加一个土壤测
试磷所增施的磷肥和有机肥量受土壤磷水平、有机
质、质地、土壤磷的吸附 +解吸特性等因素影响，因
此 "#$%&’(计算值应考虑土壤的取样时间、土壤铝、
钙的含量等因素。已有资料用 "#$%&’(进行农田磷
的环境评价计算一般未考虑土壤磷水平过高或过量
施用磷肥和有机肥时，随着磷用量的增加，土壤有效
磷按幂函数增加，从而增加磷的运移风险。土壤径
流流失液中的可溶磷与土壤有效磷的比例关系因土
壤磷水平的差异有所变化，因此计算土壤径流流失
磷时应考虑这些因素的影响。同时，国外农田磷的
环境风险评价及由此提出的磷肥和有机肥安全限量
一般未考虑推荐的磷肥或有机肥安全限量是否能维
持较高的产量水平。"#$%&’( 在我国应用时应充分
考虑推荐磷肥和有机肥用量的产量效应。另外，我
国农田种植的多样化、同一区域农田土壤磷水平差
异较大给 "#$%&’(权重因数的选择带来许多不确定
因素。
用 "#$%&’(进行区域农田磷的流失风险评价的
主要问题是：农田磷源因素中需充分考虑土壤磷水
平、磷肥和有机肥在土水界面的磷行为特点、土壤质
地和有机质、土壤磷转化特点等因素对 "#$%&’( 量化
影响。农田磷的迁移因素：除了考虑上述农田磷迁
移因素外，同时应考虑植物输出磷的影响，尤其是我
国农田复种指数高和作物的产量水平也比较高。因
此，阐明肥料+农田+植物+环境系统中磷的去向、影
响因素以及各因素的影响程度对于科学评价我国农
田非点源磷的环境风险是必要的。
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