袁鳳英，于南樹,3，龐世花,3，郭宗端*

(1.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司,山東 臨沭；2.國家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心,山東 臨沭；3.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室，山東 臨沭 276700)

淺述磷遷移與固定的室內(nèi)研究方法

袁鳳英1,2，于南樹1,2,3，龐世花1,2,3，郭宗端1,2*

(1.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司,山東 臨沭；2.國家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心,山東 臨沭；3.養(yǎng)分資源高效開發(fā)與綜合利用國家重點實驗室，山東 臨沭 276700)

磷是植物生長所必須的重要元素，在土壤中容易被固定，移動距離短，當(dāng)季利用率低。文章簡述了磷遷移和固定的室內(nèi)模擬研究方法，為開發(fā)高效磷肥和保護(hù)環(huán)境提供一定的依據(jù)。

磷;遷移;固定;室內(nèi)模擬

磷是植物生長所必須的大量元素之一，在植物的生長過程中起著重要的作用，參與植物體內(nèi)的各種生理代謝，是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的重要組成成分，具有促根、抗逆等性能。植物對磷的吸收可通過葉片和根系，通過葉片吸收的磷有限，主要還是通過根系吸收磷。根系主要吸收正磷酸鹽形態(tài)的磷，然正磷酸鹽形態(tài)的磷在土壤中容易被固定，移動距離短。然而，隨著土壤磷施入量的累積，土壤中磷達(dá)到一定程度，又會帶來水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險，對磷的遷移和固定的研究，可在一定程度上為磷的高效利用肥料的開發(fā)提供一定的依據(jù)，又可為磷肥的施用帶來的環(huán)境影響做預(yù)防。關(guān)于磷素遷移和固定的研究已有大量報道，主要研究方法有室內(nèi)模擬法、野外原位法和同位素示蹤法。這里主要介紹磷素室內(nèi)模擬的研究方法。

1 磷素遷移的室內(nèi)模擬研究方法

磷素遷移的室內(nèi)模擬研究方法主要有室內(nèi)土柱淋洗試驗和室內(nèi)土柱培養(yǎng)試驗。

1.1

室內(nèi)土柱淋洗試驗是研究磷遷移的一種常用的方法，又根據(jù)肥料性質(zhì)、肥料使用方式和當(dāng)?shù)氐慕涤旯喔扔兴煌?/p>

基肥中磷素遷移的室內(nèi)模擬研究。生產(chǎn)中磷肥常作為基肥在耕層施用，模仿田間的土壤結(jié)構(gòu)，參考當(dāng)?shù)亟涤炅考八麠l件，淋溶試驗方法如下：采用 PVC材料制成土柱管，裝填土柱，容重 1.2 g/ cm3。參考當(dāng)?shù)氐氖┓柿?，對表層土設(shè)不同處理，混施肥料。參考當(dāng)?shù)氐慕涤炅亢凸喔攘看_定淋洗水的量。在預(yù)定的時間進(jìn)行淋洗，并承接淋洗液進(jìn)行分析。淋濾結(jié)束后采集土柱不同土層的土樣并進(jìn)行分析, 模仿土壤結(jié)構(gòu)耕層施肥的土柱淋溶裝置見表1。

圖1 模仿土壤結(jié)構(gòu)耕層施肥的土柱淋溶裝置[1]

金圣愛等[1]以該法研究了山東壽光設(shè)施菜地富磷土壤磷素淋溶特征，結(jié)果表明，在淋溶的前八天時間里，是可溶性磷淋出較快的時間段，有機(jī)態(tài)磷早于無機(jī)態(tài)磷淋出。周全來等[2]利用該模式的研究表明，水稻土施 P后立即進(jìn)行高強(qiáng)度的淋洗，當(dāng)用量低于400 kg/hm2時，施入的P沒有移出上層土壤(20cm)。劉星等[3]利用該模式研究了施磷對水稻土磷素淋溶的影響，結(jié)果表明，施磷400 kg/hm2時，表土中的P開始產(chǎn)生下移現(xiàn)象；當(dāng)施P高于800 kg/hm2時，P在30 cm土層有明顯累積，P移動距離可達(dá)10 cm甚至以上。對上層土壤磷素淋失臨界值進(jìn)行預(yù)測，得到當(dāng)土壤Olsen-P閾值為46.11 mg/kg，超過該值，土壤磷就有可能產(chǎn)生垂直移動，導(dǎo)致磷素流失。

另有直接以耕層施肥土為研究對象，研究土壤中磷的遷移。具體做法大致為：處理后耕層土和肥料混勻后裝柱，據(jù)降雨量等直接用一定量的在預(yù)定的時間進(jìn)行淋洗，承接淋洗液并進(jìn)行分析。王靜等[4]以該模式研究了丹江庫區(qū)典型土壤磷的淋溶特征，發(fā)現(xiàn)淋溶液中鉬酸鹽反應(yīng)磷的淋溶量與土壤粘粒含量呈負(fù)相關(guān)，以耕層施肥土為研究對象的淋溶裝置見圖4。王寶申等[5]以該模式做了生物有機(jī)肥對土壤氮、磷、鉀淋溶試驗，發(fā)現(xiàn)施用生物有機(jī)肥可以阻止土壤中磷的淋溶損，增加土壤中磷的含量。500g土中分別加入5，10，15g生物有機(jī)肥，磷的淋失率分別比對照減少75.8%、84.8%、87.1%。

圖2 以耕層施肥土為研究對象的淋溶裝置[4]

張翠榮[6]在進(jìn)行室內(nèi)土柱模擬土壤磷素淋溶研究時，直接以肥料溶液對未加肥料處理的土柱進(jìn)行淋洗。大致做法為，處理后的土裝柱，使容重達(dá)到要求，進(jìn)行吸水平衡，以預(yù)定量的磷素溶液在預(yù)定的時間對土柱進(jìn)行淋洗，承接淋洗液并進(jìn)行分析。結(jié)合目前水溶肥的施肥方式，可以考慮直接用肥料溶液淋洗土柱或先用一定量的肥料溶液再用一定量的水淋洗土柱的模式作為水溶肥磷素遷移的室內(nèi)模擬研究模式。

1.2 室內(nèi)土柱培養(yǎng)試驗

模擬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中多采用條施或穴施的方式集中施用磷肥，利用磷素在土壤溶液中的擴(kuò)散，研究了磷素在土壤肥際微域的遷移和轉(zhuǎn)化。該法的具體做法是：自制蠟筒，底端用濾紙封口，均勻裝土，使容重為1.22 g/ cm3。將裝好的土柱垂直放在有去離子水的細(xì)砂盤上，使土柱均勻吸水至飽和持水量。去除重力水后，去掉蠟筒第端的封口濾紙，用保鮮膜密封，以防水分損失。將蠟筒垂直放于25℃室內(nèi)平衡48 h。平衡后，去除保鮮膜和濾紙 ，將肥料均勻撒放于土柱頂面上的濾紙圓片上，然后再次用保鮮膜封口，在25℃室內(nèi)培養(yǎng)。培養(yǎng)預(yù)定時間后，去除保鮮膜及濾紙，用切片取樣裝置從施肥端依次切成若干2mm厚土樣供分析測試。同時設(shè)不施肥對照處理。金亮等[7]利用該法研究了石灰性土壤肥際磷酸一鈣的轉(zhuǎn)化及肥料磷的遷移，發(fā)現(xiàn)磷酸二氫鈣施入石灰性潮土31天后，肥料P的遷移距離達(dá)45 mm，約30%肥料P殘留在原施肥點。杜振宇等[8]利用該法研究了磷在潮土肥際微域中的遷移和轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)磷在土壤中的遷移主要發(fā)生在施肥后的短時間內(nèi)，施肥7 d內(nèi)的遷移量較大。杜振宇等[9]關(guān)于腐殖酸物質(zhì)對磷在褐土中遷移影響的研究結(jié)果表明，腐殖酸可以促進(jìn)磷在褐土中的遷移，而腐殖酸鈉縮短了磷的遷移距離。

2 磷固定的室內(nèi)研究方法

磷固定的室內(nèi)模擬研究主要原理是：土壤與肥料在一定條件下接觸一定時間后，有效磷含量與接觸前的差值，即為被土壤固定的磷。目前其室內(nèi)研究方法主要有恒溫培養(yǎng)法和連續(xù)提取法。

2.1 恒溫培養(yǎng)法大致做法

處理后的土與肥混勻，于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，定期澆水，保持土壤含水量在一定水平。培養(yǎng)至預(yù)定時間取土樣測定速效磷含量。初始土壤和肥料中有效磷與培養(yǎng)后土壤有效磷的差值即為磷的固定量。孫桂芳等[10]利用該法的研究表明，每千克紅壤中添加0.2g低分子量有機(jī)酸類的鈉鈣鹽(LA)，培養(yǎng)50d，有效磷含量較對照高91.27% ，磷固定率較對照降低22.3%。每千克黑土中添加0.5g低分子量有機(jī)酸類與混合氨基酸的鈉鈣鹽(LAA)，培養(yǎng)50天，有效磷含量比對照高46.84% ，磷固定率較對照降低14.1%。利用該模式研究的腐植酸鉀與速效磷肥結(jié)合形態(tài)對磷的有效性影響的結(jié)果表明[11]，腐植酸鉀與磷酸二氫鈣的反應(yīng)產(chǎn)物的磷的有效性明顯優(yōu)于二者的混合物，更優(yōu)于單施磷酸二氫鈣。反應(yīng)產(chǎn)物施入土壤后有效磷基本保持均衡，60天后有效磷比施混合物高12.7%，比單施磷肥高14.6%，抑制固定率是混合物的8.4倍。

2.2 液體連續(xù)提取法

風(fēng)干過篩土，與肥、氯鹽溶液按一定比例混合后，24±1℃振蕩24h，離心，收集清夜；離心后剩下的部分再加入氯鹽溶液，搖勻，24±1℃振蕩24h，離心，收集清夜，連續(xù)重復(fù)多次。測定清夜中的磷含量。加入磷量與濾液中的磷量之差即為磷的固定量，固定量占土壤磷素加入量的百分率為固定率。該法較恒穩(wěn)培養(yǎng)法時間短，可用于不同類型土壤對磷的固定能力的研究或者同種土壤對不同磷肥固定能力的研究。

陳金林等[12]利用該法的研究表明，土樣加磷量為500 mg/kg時，腐殖酸加入量為2.0 g/kg時，檸檬酸和酒石酸的加入量均為4.0 g/kg時，對土壤磷的固定具有較強(qiáng)抑制作用。李壽田等[13]采用該模式的研究表明，加入外源磷2.97 g/ kg 時，紅壤對磷的固定大于潮土和水稻土，固定率分別為95.48%、85.14%、69.89%。

3 結(jié)論

室內(nèi)模擬研究不同形態(tài)磷在不同土壤中的遷移和固定、不同添加物對磷的在不同土壤中遷移和固定的影響，有助于在肥料開發(fā)的過程，磷高效利用肥料的開發(fā)，也有助有肥料應(yīng)用過程中對磷用量的把握，防止過量應(yīng)用帶來的淋溶損失及對水體的污染。磷礦是有限的資源，磷資源的合理應(yīng)用，可減少資源的浪費，更好的保護(hù)環(huán)境。

[1] 金圣愛，王 恒，劉慶花，等. 山東壽光設(shè)施菜地富磷土壤磷素淋溶特征研究[J].土壤通報，2010，41(3)：577-580.

[2] 周全來， 趙牧秋， 魯彩艷 ，等. 磷在稻田土壤中的淋溶和遷移模擬研究[J].土壤 (Soils), 2006，38 (6)：734-739.

[3] 劉 星，梁成華，杜立宇等. 施磷對水稻土磷素淋溶的影響.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)[J].2012(9)：55-58.

[4] 王寶申，劉秀春，高 樹，等.生物有機(jī)肥對果園土壤養(yǎng)分揮發(fā)與淋溶損失的作用效果[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008(10)：18-23.

[5] 王 靜，丁樹文，李朝霞，等. 丹江庫區(qū)典型土壤磷的淋溶模擬研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2008，27(2)：692-697.

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[10] 孫桂芳，金繼運，王玲莉，等.低分子量有機(jī)酸類物質(zhì)對紅壤和黑土磷有效性的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報2010，16(6)：1426-1432.

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[12] 陳金林，潘根興，吳春林，等. 蘇南丘陵森林土壤磷的固定特性研究[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2002，25(4):113-115.

[13] 李壽田，周健民，王火焰，等.不同土壤磷的固定特征及磷釋放量和釋放率的研究[J].土壤學(xué)報，2003，40(6)：908-912.

(本文文獻(xiàn)格式：袁鳳英，于南樹，龐世花，等.淺述磷遷移與固定的室內(nèi)研究方法[J].山東化工，2017，46(04)：94-95，98.)

Brief Discussion Indoor Research Methods For The Phosphorus Migration And Fixed

YuanFengying1,2,YuNanshu1,2,3,PangShihua1,2,3,GuoZongduan1,2

(1.Kingenta Ecological Engineering Group Co．，Ltd., Linshu 276700,China;2.National Engineering Technology Research Center For SCRF, Linshu 276700,China;3.State Key Laboratory of Nutrition Resources Integrated Utilization,Linshu 276700,China)

Phosphorus is an important element essential for plants growth, fixed easily in the soil, mobile short distance, low utilization rate of the quarter. he article has summarized the phosphorus migration and fixed indoor simulation methods, for the development of efficient phosphorus fertilizer and protect the environment to provide a certain basis.

phosphorus；migration; fixed; indoor simulation methods

2016-12-29

山東省自然科學(xué)基金(ZR2015QL009)

袁鳳英(1981—)，女，主要從事肥料的研發(fā)工作；通訊作者：郭宗端(1978—)，主要從事新型肥料的研發(fā)及產(chǎn)品工業(yè)化。

S143.2

A

1008-021X(2017)04-0094-02