天然粘土材料对土壤磷的有效性影响研究

发布时间：2020-05-08 02:26

【摘要】：近年来,由于我国农田土壤重金属污染形势日趋严峻,粘土、生物质炭等材料被广泛用于大面积中轻度重金属污染农田土壤原位钝化修复实践中,而这些材料的施加改变了土壤中磷的形态和生物有效性,甚至可能进一步加重土壤缺磷。因而,本文研究施用钝化修复材料对污染土壤磷形态变化和有效性特征,揭示修复材料影响磷生物有效性机制,以期为污染农田的可持续利用和维护生态平衡提供重要的科学依据,研究结果如下:采用化学提取法,研究了20种镉污染水稻土磷素含量和形态特征。结果表明,土壤全磷含量范围为318.3-2016.2 mg·kg~(-1),总体上表现为适宜和丰富水平。土壤有效磷的含量为2.9-128.3mg·kg~(-1),有50%的土壤有效磷含量低于正常值。在酸性水稻土中,无机磷含量大小依次为Al-PCa-PO-PFe-P;而在碱性水稻土中,土壤无机磷含量分别为Al-PCa_(10)-PO-PCa_2-PFe-PCa_8-P。土壤有机磷含量占全磷的比例达到7.4%-82.3%,碱性土壤有机磷占全磷比例高于酸性土壤。土壤pH值与Al-P、Ca-P之间存在极显著正相关关系(P0.01),而土壤pH值与O-P之间具有显著负相关关系(P0.05);土壤全磷与有机磷、Al-P之间存在极显著正相关性关系(P0.01),而与有效磷、Ca-P具有显著正相关性关系(P0.05);土壤有效磷与Al-P、有机磷含量之间分别表现为极显著和显著正相关关系。土壤磷吸持指数(PSI)和磷吸持饱和度(DPSS)范围分别为6.77-28.15和3.28-30.82。在酸性条件下,土壤磷的固定能力较高,而Al与Fe也与土壤固磷能力呈现显著正相关的关系(R=0.627,P0.01;R=0.423,P0.01)。选取酸性、中性、碱性土镉污染水稻土,研究施用海泡石对土壤磷素的有效性和形态分布变化特征。结果显示,随着时间延长,pH逐渐增大,游离态的磷素与Al、Fe、Ca形成难溶性磷酸盐使有效磷降低。土壤Eh值随时间变化不断降低,高价Fe被还原活化,使得其对游离态磷素固定贡献最大。酸性磷酸酶活性随着时间不断下降,使得对有机磷矿化效率降低,造成有效磷含量降低。从第一到四周,无机磷含量大小分别为O-PFe-PAl-PCa-P、O-PAl-PCa-PFe-P、O-PAl-PCa-PFe-P和O-PCa-PFe-PAl-P。随时间延长,Fe-P的含量有所下降,而Ca-P的比重持续上升。随海泡石浓度增加,Al-P、Ca-和Fe-P有所抑制,而O-P则增大。施用钝化材料对不同p H镉污染土壤的磷饱和吸持度影响的研究表明:p H增大时,Al受OH~-增大从而形成沉淀,造成土壤持磷能力降低。与此同时,Fe则受到活化,浓度增大,并对土壤中磷元素的吸附起着积极的作用。PSI值受到海泡石和生物炭影响比较大,其中施用海泡石3%+生物炭2%后,土壤PSI值最大。DPSS值与海泡石和生物炭相关性不显著(P0.05),而p H和DPSS具有正相关关系,DPSS值与PSI值呈现负相关关系。
【图文】：

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磷和难溶性含磷化合物的固相表面磷，，它的含量受多种因素如无机胶种类、土壤pH值和含量等影响。上述磷的转化过程在植物生长期间会在不同微域环境中同时发生，有所不同的只是强度，见图1.1(Wild, 1988)。土壤无机磷的转化是固相扩散、结晶、吸附解吸和沉淀溶解等过程综合作用的结果。徐拔和（1986）将无机磷的转化固定过程分了为两种学说：沉淀学说和吸附学说，并提出了土壤磷素可能的固定机制：水溶态活性态固定态。土壤有机磷一般需先进行矿化，随后才能被植物吸收。在自然状态下，土壤有机磷的年矿化率在2%-4%范围内，逐渐矿化成有效态磷，使有效磷水平提高。土壤有机磷矿化速率和矿化度皆取决于磷酸酶的活性和微生物的活动。图 1.1 土壤磷素的转化过程Fig.1.1 Transformation of phosphorus in soil1.4 土壤中磷的有效性土壤有效磷是指能够被植物吸收利用的那部分磷，主要以PO43-、HPO42-、H2PO4-形式被植物吸收，其含量由土壤内一系列的生物和理化因素共同调节（Frossard et al., 2000）。土壤磷的有效化是磷从固相向液相的释放，主要包括有以下几种方式：无机磷的溶解、、磷在迁移中与其它土壤组分的反应、吸附态磷的解吸和有机磷的矿化等。Ca2-P是土壤有效磷库的主体

路线图,研究技术,路线图

研究技术路线图
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53;S153.6

【参考文献】