土壤磷素环境阈值与农学阈值研究

土壤磷素环境阈值与农学阈值研究

分类号：X131.3学校代码：10712UDC：502研宄生学号：2012050254密级；公开灶衣林令教大学2015届攻读硕士学位研究生学位(毕业）论文土壤磷素环境阈值与农学阈值研究学科专业环境科学研究方向环境化学研究生席雪琴指导教师孙本华副教授完成时间2015年5月中国陕西杨凌\n研究生毕业论文的独创性声明本人声明：所呈交的硕士毕业论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果；论文中的研究数据及结果的获得完全符合学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》，如果违反此规定，一切后果与法律责任均由本人承担.尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究结果，也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：iff时间：年么月Z日导师指导研究生毕业论文的承诺本人承诺：我的硕士研究生_^4^_所呈交的硕士毕业论文是在我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果，属于我现岗职务工作的结果，并严格按照学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》而获得的研究结果。如果违反学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》，我愿接受按学校有关规定的处罚处理并承担相应导师连带责任。导师签名:\n关于研究生毕业论文使用授权的说明本毕业论文的知识产权归属西北农林科技大学。本人同意西北农林科技大学保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人保证，在毕业离开（或者工作调离）西北农林科技大学后，发表或者使用本毕业论文及其相关的工作成果时，将以西北农林科技大学为第一署名单位，否则，愿意按《中华人民共和国著作权法》等有关规定接受处理并承担法律责任。任何收存和保管本论文各种版本的其他单位和个人(包括研究生本人)未经本论文作者的导师同意，不得有对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为，否则，按违背《中华人民共和国著作权法》等有关规定处理并追究法律责任。(保密的毕业论文在保密期限内，不得以任何方式发表、借阅、复印、缩印或扫描复制手段保存、汇编论文）研究生签名：席雪詈时间：21?$年6月2曰导师签名:时间：年石月>日\nClassificationcode:X131.3Universitycode:10712UDC:502Postgraduatenumber:2012050254Confidentialitylevel:publicThesisforMaster’sDegreeNorthwestA＆FUniversityin2015THECRITICALVALUEOFSOILPLEAVEFORCORPANDENVIRONMENTALSAFETYINDIFFERENTSOILTYPESMajor:EnvironmentalScienceResearchfield:EnvironmentalChemistryNameofPostgraduate:XiXueqinAdviser:AssociateProf.SunBenhuaDateofsubmission:2015.5YanglingShaanxiChina\n资助项目本研究受公益性行业（农业）科研专项“主要农区农业面源污染监测预警与氮磷投入阈值研究”（201003014）；农业生态环境保护项目“农业面源污染定位监测与防治技术研究及示范”资助，特此感谢！\n土壤磷素环境阈值与农学阈值研究摘要磷是作物必需的大量元素，土壤磷素水平和施磷量是保障农作物高产和影响农田磷素流失的主要因素。本研究选择全国分布面积较广的18种土壤，应用室内模拟结合数学模型，研究了不同类型土壤磷素淋溶的环境阈值，结合理化性质探讨了影响磷素淋溶风险的主要影响因子；以盆栽试验为基础，根据作物产量对土壤有效磷的相应关系研究了不同土壤冬小麦夏玉米达到最佳产量时的农学阈值；以“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年长期肥料定位试验为基础，利用长期试验积累数据并结合相关土壤分析，探讨塿土上有效磷对冬小麦和夏玉米产量的影响、土壤有效磷随全磷累积的变化规律、土壤磷的淋溶阈值；结果可为土壤磷素淋溶风险评价和预测、磷肥的合理施用和优化土壤磷素管理提供科学依据。主要结论如下：（1）塿土区冬小麦高产时土壤有效磷临界值为26.2mg·kg-1，夏玉米为13.9mg·kg-1。土壤有效磷随全磷的增加存在明显的临界点，当全磷含量为1.15g·kg-1时，有效磷含量为34.8mg·kg-1，高于此值后有效磷随全磷快速增加。土壤有效磷含量大于39.3mg·kg-1时，磷素淋溶风险增大。在无轮作体系的情况下，当土壤有效磷含量分别为＜25、25~40和＞40mg·kg-1时，冬小麦施磷量分别为80~95、60~80和10~15kgP-22O5·hm；当土壤有效磷＜15、15~40和＞40mg·kg-1时，夏玉米施磷量分别为70~85、55~70和10~15kgP-22O5·hm。在冬小麦-夏玉米轮作体系下，当土壤有效磷含量分别为＜15、15~25、25~40和＞40mg·kg-1时，冬小麦施磷量分别为100~120、90~100、80~90和15~20kgP-22O5·hm；夏玉米施磷量分别为50~60、45~50、25~40和5~10kgP-22O5·hm。（2）18种供试土壤P淋失临界点处Olsen-P含量为14.9~119.2mg·kg-1，CaCl2-P含量范围为0.11~2.26mg·kg-1。不同土壤磷素淋失阈值差异很大，与土壤pH、交换性钙含量及呈极显著负相关而与活性铁铝含量、粘粒含量及初始有效磷水平呈极显著正相关（p<0.01）。以土壤pH、有机碳、活性铝、交换性钙、交换性镁、碳酸盐、粘粒、初始Olsen-P和初始CaCl2-P含量为影响因素建立的数学模型，可为综合评价土壤土壤理化性质对土壤磷素淋溶风险的影响提供参考。（3）由8种土壤盆栽实验得出，冬小麦土壤有效磷农学阈值为13.1~26.2mg·kg-1，夏玉米农学阈值为9.78~16.0mg·kg-1。有效磷含量为12mg·kg-1可作为潮土农学阈值。有效磷20mg·kg-1可作为塿土、黄棕壤、红壤和水稻土的农学阈值。（4）供试土壤环境阈值约为农学阈值1~4倍，不同土壤类型保障作物高产和水环境安全的有效磷含量范围差异较大。小麦玉米轮作模式下，对于潮土、灰漠土、灌淤土等容易发生磷素淋溶的碱性土壤，有效磷含量应控制在12~20mg·kg-1范围内。对于红壤等酸性土壤，有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1。对于塿土等石灰性土壤，有效磷含量应\n控制在20~40mg·kg-1，但合理的施磷量应低于红壤等酸性土壤。关键字：土壤磷素；淋溶阈值；农学阈值；施磷推荐\nTHECRITICALVALUEOFSOILPLEAVEFORCORPANDENVIRONMENTALSAFETYINDIFFERENTSOILTYPESABSTRACTSufficientsoilphosphorus(P)isimportantforachievingoptimalcropproductionandgoodquality,butexcessivesoilPlevelsmaycreateariskofPlossesandassociatedeutrophicationofsurfacewaterenvironment.ItisofgreatsignificancetodetermineareasonablelevelaccordingtothecriticalsoilPlevelsforcropyieldandenvironmentalsafetyofdifferentsoiltoensurefoodandenvironmentalsafety.Thisresearchbasedona24-yearlong-termfertilizationexperimenton‘Thenationalfertilityandfertilizerefficiencymonitoringbaseofloesssoil’inYangling,Shaanxiprovince,long-termhistorydataandtherelatedanalysisofsoilwereusedtodeterminethecriticalvalueofsoilOlsen-PforcropyieldandsoilPleachingthreshold.LaboratorytestwereusedtostudythePleachingcriticalvalue,anddesignedtoassessthemainfactorsthataffecttheriskofPleachingby18kindsoffarmlandsoilswidespreadalloverofChina,ofwhichthecorrespondingphysicochemicalpropertiessuchassoilpH,organicmatter,CEC,activeFeandAl,exchangeableCaandMg,andclaycontentwerealsoanalyzedtoresearchtherelationshipbetweensoilpropertiesandthecriticalvalue.PotexperimentswerecarriedouttodeterminethecriticalsoilPlevelsforwinterwheatandsummercornyieldof8differentsoils.Conclusionswereasfollows:(1)ThecriticalvalueofsoilOlsen-Pwas26.2mg·kg-1forwinterwheat,and13.9mg·kg-1forsummermaizeonLousoil.Thereexistedanevidentchange-pointonsoilOlsen-PalongwiththeincreasingofsoiltotalP,whichwastotalPat1.15g·kg-1andOlsen-Pat34.8mg·kg-1,andtheOlsen-PincreasedgreatlywiththeincreasingofsoiltotalPabovethechange-point.Similarchange-pointwasfoundalsobetweensoilOlsen-PandCaCl2-P,theriskofPleachingincreasedgreatlywhenOlsen-Pwasabove39.3mg·kg-1.Undertheconditionofnorotationofwinterwheat-summermaize,theapplicationratesofphosphorusfertilizer(P-22O5)were80~95,60~80and10~15kg·hmrespectively,whensoilOlsen-Pwere＜25mg·kg-1,25~40mg·kg-1and＞40mg·kg-1forwinterwheat.Theapplicationrateswere70~85,55~70and10~15kg·hm-2respectively,whensoilOlsen-Pwere＜15mg·kg-1,15~40mg·kg-1and＞40mg·kg-1forsummermaize.Undertheconditionofwinterwheat–summermaize,theapplicationratesofphosphorusfertilizer(P2O5)were100~120,90~100,80~90,and15~20kg·hm-2forwinterwheat,andtheapplicationratesofphosphorusfertilizer\n(P-22O5)were50~60,45~50,25~40,and5~10kg·hmforsummermaize,whensoilOlsen-Pwere＜15,15~25,25~40and＞40mg·kg-1,respectively.(2)SoilPleachingcriticalpointvariedconsiderablybetweendifferentsoils,Olsen-Pchangedbetween23.64~144.69mg·kg-1,CaCl-12-Pchangedbetween0.12~2.01mg·kg.ThecriticalvaluedecreasedwithsoilpH,exchangeableCacontent,andincreasedwiththeactiveFeandAl,claycontentandinitialOlsen-Plevel.Themathematicalmodelbasedonsoilproperties（soilpH,organiccarbon,activatedalumina,exchangeofcalcium,carbonate,clay,initialOlsen-PandinitialCaCl2-P）provideareferenceforcomprehensiveevaluationoftheinfluenceofsoilpropertiestoleachingrisk.(3)ThecriticallevelsofsoilOlsen-Pwas13.1~26.2mg·kg-1forwinterwheatand9.78~16.0mg·kg-1forsummermaize.Combinewiththepreviousresearchresultsofthefieldtest,theagronomicthresholdofsoilOlsen-Pwas12mg·kg-1fortidesoil，andOlsen-Pwas20mg·kg-1formostothersoils.(4)TheLeachingthresholdoftestedsoilisabout1~4timesthatoftheagronomicthreshold.ThereasonablelevelofsoilOlsen-PbetweenLeachingthresholdandagronomicthresholdvarygreatlyfromsoiltosoil,sothemanagementofsoilphosphorusshouldmakedifferent.Forsoilssuchastidesoilandgreydesertsoilwhohaveahighleachingrisk,thesoilOlsen-Pshouldbecontrolledintherangeof12~20mg·kg-1.Foracidsoilsuchasredsoil,thesoilOlsen-Pshouldbecontrolledintherangeof20~40mg·kg-1.ForcalcareoussoilssuchasLousoiltheOlsen-Pshouldbecontrolledintherangeof20~40mg·kg-1,butthephosphorusapplicationrateshouldbeless.KEYWORDS:SoilP;Leachingthreshold;Agronomicthreshold;Phosphorusfertilizerrecommendationrate\n目录第一章文献综述....................................................................................................................11.1磷肥施用与环境安全.................................................................................................11.2我国农田土壤磷素积累状况.....................................................................................11.3磷素进入水体的途径.................................................................................................21.3.1地表径流和土壤侵蚀......................................................................................21.3.2淋溶排水..........................................................................................................21.4磷素淋溶评价方法.....................................................................................................31.5土壤磷素淋溶影响因素.............................................................................................31.6农田磷素农学阈值研究.............................................................................................41.6.1磷肥的产量效应..............................................................................................41.6.2农学阈值的计算..............................................................................................51.6.3影响土壤有效磷农学阈值的因素..................................................................51.7环境阈值和农学阈值的关系.....................................................................................61.8研究目的及意义.........................................................................................................6第二章研究方案....................................................................................................................82.1研究内容.....................................................................................................................82.1.1塿土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议..............................82.1.2土壤磷素环境学淋溶阈值及其与土壤性质的关系研究..............................82.1.3土壤作物高产的农学阈值研究......................................................................82.1.4基于土壤磷农学阈值和环境阈值的不同类型土壤施磷建议......................82.2技术路线.....................................................................................................................8第三章塿土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议......................................103.1材料与方法...............................................................................................................103.1.1试验地概况....................................................................................................103.1.2试验设计........................................................................................................103.1.3土壤取样........................................................................................................113.1.4测定方法........................................................................................................113.1.5计算方法........................................................................................................113.2结果与分析...............................................................................................................123.2.1速效磷与作物产量的关系............................................................................123.2.2全磷和有效磷的关系....................................................................................12\n3.2.3有效磷与CaCl2-P的关系.............................................................................133.3讨论...........................................................................................................................143.3.1作物高产的土壤有效磷临界值....................................................................143.3.2塿土的磷淋溶临界值....................................................................................143.3.3塿土区推荐施磷建议....................................................................................153.4本章小结...................................................................................................................16第四章土壤磷素淋失阈值研究..........................................................................................184.1材料与方法...............................................................................................................184.1.1土壤................................................................................................................184.1.2淋失阈值测定................................................................................................184.1.3相关理化性质测定........................................................................................184.1.4数据计算和处理方法....................................................................................194.2结果与分析...............................................................................................................224.2.1磷素淋失阈值................................................................................................224.2.2供试土壤相关理化性质及之间的关系........................................................234.2.3土壤磷素淋失阈值与土壤理化性质的关系.................................................264.3讨论...........................................................................................................................284.2.1土壤P淋失阈值.............................................................................................294.2.2土壤性质对磷素淋失阈值的影响................................................................294.4本章小结...................................................................................................................31第五章不同土壤冬小麦夏玉米农学阈值研究..................................................................325.1材料与方法...............................................................................................................325.1.1试验材料........................................................................................................325.1.2试验设计........................................................................................................325.1.3土壤有效磷农学阈值的计算........................................................................325.2结果与分析...............................................................................................................335.2.1土壤肥力状况.................................................................................................335.2.2土壤有效磷与冬小麦产量的关系................................................................345.2.3土壤有效磷含量与夏玉米产量的关系........................................................355.3讨论...........................................................................................................................375.4本章小结...................................................................................................................38第六章不同类型土壤施磷建议..........................................................................................396.1材料与方法...............................................................................................................396.2结果和分析...............................................................................................................396.2.1不同类型土壤有效磷农学阈值与环境阈值................................................39\n6.2.2不同类型土壤推荐施磷建议........................................................................406.3讨论...........................................................................................................................426.4小结...........................................................................................................................44第七章结论和展望..............................................................................................................457.1结论...........................................................................................................................457.2展望...........................................................................................................................46参考文献..................................................................................................................................47致谢..................................................................................................................................55作者简介..................................................................................................................................56\n第一章文献综述1第一章文献综述1.1磷肥施用与环境安全随着人口的快速增加和耕地大面积减少,我国粮食安全与资源消耗和环境污染的问题日益突出（张福锁等2008）。磷作为植物生长必需的三大元素之一，对提高作物产量具有重要作用。20世纪50年代以来世界粮食的增产很大程度上归功于磷肥的施用（Higgsetal.2000）。同时磷也是造成水体体富营养化的关键因子（Mossetal.1996；Correlletal.1998）。由于磷肥的增产作用显著和经济效益明显以及保障粮食安全的需要，目前农业生产存在投入量远大于支出量的问题，已经造成的资源浪费和环境污染等较严重的后果（曲均峰2010）。磷肥的当季利用率一般只有10%~25%(Shenetal.2010)，当土壤中磷肥的投入量大于支出量时，剩余的磷素积累在土壤中，积累超过一定限度后，将随降雨及灌溉过程中的农田排水向水体迁移，造成资源浪费和水体污染（甄兰等2002；Sunetal.2012）。据了解来自农业的磷污染为欧盟多数国家农村地区的地下水及地表水中总磷负荷30%以上，英国自然水体中约35%的磷来自农业丹麦达到70%（卓懋白等2004；Heckrathetal.1995）。在我国湖泊富营养化现象非常严重。在太湖、滇池、洱海等富营养化水体中自于农业面源污染的总磷占总污染量的负荷较重。其中太湖流域为60%以上，滇池流域为26.7%，洱海流域为70%~80%(赵建宁等2013；高超等2002;陈吉宁等2009；王哲等2013;黄凯等2011)。密云水库85%以上总磷来自农业面源污染(耿润哲等2013)。水体富营养化不仅给生产和生活用水造成极大的损害还给环境美学价值与休闲娱乐、旅游景象等带来不良影响造成生态环境的破坏。另外磷肥的生产和施用过程中产生的杂质如氟放射性铀、镭等元素以及镉、铬、砷、铅等重金属元素，长期积累就有可能人类健康和生态环境安全造成危害（鲁如坤等1992；Ryanetal.1985）。1.2我国农田土壤磷素积累状况长期施用磷肥能显著增加耕层及耕层以下土壤有效磷的含量。1980年之前，我国土壤普遍处于缺磷状态，70%的农田土壤有效磷含量低于10mg·kg-1，限制农业的生产和发展。80年代以来，随着磷肥的大量施用，土壤磷素已经开始转变为平衡或盈余（艾买提.热木都拉等2011）。直到2009年，我国农田土壤有效磷平均含量已达到20.7mg·kg-1，是1980年的近3倍(何晓滨2011;鲁如坤2003)，而且仍在进一步提高。据李书田等(2011)等对全国磷肥投入的统计，全国共盈余1035.8×104t，相当于化肥磷投入的68.5%，不同地区有一定差异，全国平均盈余59.2kg·hm-2。平谷区粮食、蔬菜、果树作物施磷量分别为76kgP-2-2-22O5·hm、575kgP2O5·hm和693kgP2O5·hm的条件下（蔬\n2土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究菜和果园以有机肥为主），粮田、菜地和果园的年际磷盈余分别达到38kgP-22O5·hm、498kgP-2-22O5·hm和468kgP2O5·hm。造成粮田、菜地和果园土壤0lsen-P含量差异很大，分别为18.4mg·kg-1、44.3mg·kg-1和40.4mg·kg-1(柏兆海等2011)。河北省冬小麦-夏玉米轮作土壤磷素盈余量为109.4~134.9kg·hm-2；菜地和果园土壤上磷肥的盈余为粮田的5~10倍。土壤磷素的盈余引起耕层有效磷的大量积累。目前冬小麦-夏玉米轮作中粮田耕层土壤有效磷平均为24.5mg·kg-1，年均增加0.6mg·kg-1；菜地土壤有效磷为74.9~582.6mg·kg-1，平均为271.9mg·kg-1，年均增加23.1~33.7mg·kg-1；果园土壤0~20cm土壤有效磷含量为159.1~211.3mg·kg-1。土壤磷素每盈余100kg·hm-2可使土壤有效磷增加1.06mg·kg-1（廖文华2012）。研究关中地区塿土耕层有效磷平均含量已达到28mg·kg-1（付莹莹等2010），全磷每年以50~250kg·hm-2的速度积累（杨学云等2007）。土壤磷的积累及引起的水环境问题已得到普遍关注，目前如何确定合理的磷肥用量，从而提高磷肥利用率，减少磷素流失，避免由此带来的生态环境问题，是相关部门急需解决的问题。1.3磷素进入水体的途径1.3.1地表径流和土壤侵蚀通过地表径流和土壤侵蚀而流失的磷是农业面源污染的重要组成部分，呈溶解态(DP-dissolvedP)和颗粒吸附态(PP-parficulateP)。降雨过程产生土粒分离、悬浮，最后随水迁移。水流运移过程中，发生土壤的搬运和沉淀，这是磷素随径流和土壤侵蚀而流失的全过程。被侵蚀的土壤颗粒中磷的含量和吸附固定能力均高于原来的土壤，是因为粒径如粘粒大小的颗粒被优先发生搬运。径流中溶解态磷来自土壤和植物体内磷素的解析，溶解和浸提，这些过程都发生在径流产生前、雨滴与0~5cm表层土的作用范围内（周萍2007）。晏维金等（2000）结果表明径流流失的磷中80%以上为颗粒态，而颗粒态磷中高于60%~90%的磷随粒径小于0.1mm颗粒物流失。颗粒态磷不能被水体中藻类直接利用，但在流失过程中会逐渐释放出有效态磷，从而被藻类吸收利用。1.3.2淋溶排水当土壤中的磷素超过饱和吸附点时，土壤对磷的吸附固定能力减弱，降雨和灌溉过程易产生磷素的向下淋洗，从而造成淋溶损失(张经纬等2012)。一般认为耕层以下土壤为吸持磷素的巨大容量库，使得土壤磷素淋溶的可能性极低（HeckrathGetal.1995）。但近些年来的研究表明，土壤磷素可通过由作物根系等产生空隙以优先流的方式或以不易吸附的形态到达地面以下约60~90cm，粉壤土可淋失到1.0~1.4m，有机肥的施用增加了磷素淋溶的风险(Heckrath1995;Dyer1902;KaoandBlancha1973;杨学云等2004)。当土壤有效磷低于60mg·kg-1时，从60cm土层排出水的总磷含量低于0.15mg·L-1；当有效磷超过60mg·kg-1时，土壤排水中总磷含量迅速增加，最高接近3mg·L-1(Tunneyetal.1998)。而湖泊、水库等地表水中总磷浓度高于0.02mg/L就被认为是水体富营养化\n第一章文献综述3（甄兰2002）。彭世彰等（2013）研究表明稻季总磷淋失量为0.32~1.98kg·hm-2，占施磷量的1.3%~8.1%。可见，磷素淋溶足以引起水体富营养化，且由磷素淋溶引起养分损失同样不可忽视。1.4磷素淋溶评价方法有人认为0.01mol·L-1CaCl-12可模拟土壤水中的盐分状况，用0.01mol·LCaCl2浸提土壤中的磷(CaCl2-P)，自然状态下与径流或淋溶水中溶解态呈正相关关系，溶解态磷为生物可利用磷，因此CaCl2-P可表征土壤流失风险(McDowellandSharpley2001;BacheandWilliams1971)。Hesketh等（2000）发现可用CaCl2-P来预测从土体排出水的磷浓度，且CaCl2-P随有效磷含量的增加存在“突变点”，可用“突变点”来表征土壤磷素的淋溶风险，此“突变点”即为土壤磷素淋溶环境阈值。此后，研究土壤有效磷与土壤中CaCl2-P的关系，用土壤有效磷含量评估土壤磷流失潜能成为热点。Brookes等（2005）对英国不同地区8个性质差异较大的土壤研究发现磷素淋溶的土壤Olsen-P“阈值”最高的达119mg·kg-1，最低的只有13mg·kg-1，不同土壤间差异较大。王新军等(2006)的研究表明，土壤有效磷淋溶阈值为55.6~63.0mg·kg-1，吕家珑等(2003)在塿土上也得到了相近的淋溶阈值。赵小蓉等(2004)发现我国不同类性土壤磷素淋溶阈值在30~156mg·kg-1。Bai等(2013)对不同类型土壤研究发现临界点处Olsen-P含量在杨凌最低（39.9mg·kg-1），祁阳最高（90.2mg·kg-1），黄绍敏等(2011)发现潮土Olsen-P淋失阈值40mg·kg-1。此外，根据土壤磷的吸附解吸特性，不少学者用磷吸附饱和度(DPS)和磷吸持指数(PSI)等表征土壤磷的淋失风险，或用土壤吸附饱和度来进行推荐施磷量的计算。荷兰将25%土壤磷流失的阈值(Zhangetal.2005)。美国Atlantic地区将土壤DPS的环境界限值定为25%~40%(Coxetal.2000)。在我国，黄东风等(2009)以Olsen-P为表达方式，发现菜地土壤DPS平均为23.12%。高秀美等(2010)结果表明南京市郊集约化长期蔬菜种植地0~5cm土层磷吸附饱和度DPS(Olsen-P)超过25%就会引起水环境风险。Zhu等(2012)和王振华等(2011)在扬子江上游中的小流域得到DPS阈值点为28%。戚瑞生等(2012)以黄土旱塬地区长期(26a)定位施肥为基础，发现中壤质黑垆土磷素淋失的有效磷临界值值与DPS15%吻合。1.5土壤磷素淋溶影响因素土壤磷素水平和施磷量是影响农田磷素流失的主要因素。连续大量施用磷肥，土壤中磷素不断累积，使得土壤对磷的吸附饱和度增大，固相上的磷容易进入液相，从而淋失量增大。土壤磷素淋失强度取决于土壤中磷的吸附饱和程度，磷素越饱和，进入土壤水的速度越快（刘建玲等2007）。施入一定量磷肥后，高磷突然磷素的淋失显著高于地磷土壤（Simsetal.1998）。农田渗漏水的全磷及土壤有效磷含量与磷肥用量呈极显著正相关，水稻田磷流失量施磷处理是不施磷处理的10~30倍（晏维金等1999；张水\n4土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究铭等1993)。持续大量施用有机肥可提高土壤的供磷特性，但同时使土壤固持磷的能力下降，使得磷素容易向下淋溶（Jamesetal.1996）。降雨和农田排水也是影响土壤磷素淋失的重要原因。在施肥后的几天内，如果降雨或灌溉导致快速产流，磷就会随地表径流或优势流进入地下排水。在雨量充沛的年份农田排水中磷的损失量明显高于干旱的年份（张水铭1995）。慢速排水时磷的淋溶浓度高于快速排水，但损失量与排水量有关（Coale1994）。磷在土壤中的移动也与土壤质地有关。质地细的土壤上磷吸附能力强，磷素不容易由固相进入液相，质地粗的土壤磷素容易从固相上解吸而淋移(Sharpleyetal.2003)。相同土壤在不同利用方式下土壤理化、生化性质不同，磷的流失风险也不同(高超2001)。水稻土旱作时淋失风险低于旱地土壤(Sommersetal.2001)。高有机质、高有效磷含量、频繁耕作都会引起土壤磷素大量淋失(Summersetal.1979)。土壤中与磷素吸附解吸有关的理化性质也会影响磷的淋溶。相似土壤pH不同对的土壤吸附能力差异较大(王火光1978)。在酸性土壤上，高含量的铁、铝氧化物对磷吸附起重大作用。在钙质土壤中(如石灰岩土)大量存在的钙离子容易与磷结合形成磷灰石（Blake2003；Hartikainenetal.1979），同时铁氧化物和粘土也会影响磷的吸附（Ryan1985）。有机质一方面能通过提高铁铝活性而增强对磷的吸持；另一方面与磷酸根竞争土壤表面的吸附位点，同时还可形成有机-无机复合体而屏蔽铁铝氧化物的吸附位点，从而显著降低土壤对磷的吸附量（Zhou1997）。也有研究表明有机质与土壤磷吸附能力没有相关性（Subramanlam1997）。因此有机质对土壤磷的影响较为复杂，主要取决于具体情况下具体的主导因素。1.6农田磷素农学阈值研究1.6.1磷肥的产量效应磷是作物必需的大量元素，但由于土壤本身磷含量无法满足作物的要求，使得磷肥的投入成为保障农作物高产的必要措施（刘子国等2008）。20世纪50年代以来，磷肥的使用为世界粮食产量增加做了重大贡献。洛桑试验站长期试验数据表明，平均而言，施入土壤的P肥和有机肥中只有约13%的磷以有效磷（Olsen-P）形式积累在土壤中，这种P储备的可以成为植物提供所需的磷源。土壤磷的储量与新施入P的产量效应显示，作物在磷肥施入到足够P储备的土壤上达到高产（Higgs2000）。因此，必须保持充足的土壤磷积累，才能进一步提高作物产量。根据作物产量对土壤有效磷的相应关系，当土壤有效磷含量低于某一临界值，产量随有效磷水平的增加而显著增加，当有效磷含量高于临界值时，产量无明显增加，还会引起环境风险（PoultonandJohnstonetal.2013；刘建玲等2006），这一临界值即为作物高产的有效磷临界值或农学阈值。在保障作物产量和水体安全的条件下，英国以有效磷含量20mg·kg-1作为推荐施磷的农学阈值，根据这一农学阈值结合作物高产要求和培肥地力原则计算土壤不同含磷水平时的合理施\n第一章文献综述5磷量，美国和北欧推荐施磷法与英国相同，但所使用的土壤有效磷标准不同，美国为20~30mg·kg-1，北欧为30mg·kg-1。我国第二次土壤普查结果表明土壤有效磷含量20mg·kg-1为磷素养分丰缺的高等级，一般情况下土壤有效磷含量大于15mg·kg-1就能满足作物高产的要求（谢如林和谭宏伟2001）。合理有效地进行磷素资源的管理，既提高经济效益和充分利用土壤中的磷，又不造成磷资源的浪费和水环境污染目前是值得关注的一个问题。1.6.2农学阈值的计算土壤有效磷农学阈值对合理施肥具有重要意义，土壤中有效磷低于农学阈值时，作物产量随磷肥施用量的增加显著提高；当土壤中有效磷含量高于农学阈值时，作物产量对施肥量增加没有响应（习斌2014）。根据前人的研究，以下两种方法多被使用来确定有效磷农学阈值：1）模型法。这个方法包括拟合米切里西方程（指数方程）、线性－平台模型、二元多项式或对数模型。Tang等（2011）利用三种不同的模型（米切里西模型、双直线模型和直线平台模型）对昌平、郑州和杨陵长期定位试验点冬小麦夏玉米高产土壤有效磷农学阈值的研究结果表明，冬小麦和夏玉米在３个不同地方达到最高产量时的速效磷平均含量分别为19.0、12.5、17.3mg·kg-1和17.3、12.1、16.4mg·kg-1。Bai等（2013）用直线平台模型得出杨陵塿土上冬小麦和夏玉米高产时土壤有效磷农学阈值分别为16.1mg·kg-1和14.6mg·kg-1。孙连城等（2011）通过二元次曲线得出兴化市水稻高产有效磷农学阈值为16mg·kg-1。吴如成（2010）用对数模型得出若以相对产量80％作为判断标准，土壤有效磷高于17mg·kg-1时，施用磷肥增产效果不明显。2）Care-Nelson作图方法（又称十字交叉法）。画两条相互垂直的直线，一条与x轴平行，另一条与y轴平行，两直线组成一个十字架；确定y轴位置，移动十字架，使分布在左上象限和右下象限的点尽量少，所得垂线与x轴的交点即有效磷农学阈值。鲁明星等（2006）用该方法测得油菜有效磷农学阈值为20.2mg·kg-1。Colomb等（2007）用此方法得出法国南部冬小麦和夏玉米高产有效磷农学阈值分别为4.9和3.9mg·kg-1。1.6.3影响土壤有效磷农学阈值的因素土壤性质决定其供磷特性。钙质土壤中，磷易与碳酸钙结合形成磷灰石，铁和粘粒影响磷的吸附；酸性土壤中(如红壤)，磷主要与铁和铝结合生成铁铝沉淀。磷的沉淀、吸附能力还与土壤pH值有关（周慧平2007）。中国北方分布广泛的石灰性土壤由于大量钙和镁的存在，磷容易形成沉淀，从而减少磷的淋失潜力，而生物利用度也较低（Wellsetal.2000）。Johnston等（2013）研究结果表明，不同年份粉质壤粘土冬小麦和春大麦高产临界值分别为8~17mg·kg-1和10~17mg·kg-1，平均为13mg·kg-1。在砂质粘壤土和粉质粘壤土上，春大麦，冬小麦，马铃薯和甜菜四种作物在缺乏氮素的土壤达到高产的临界值为20~34mg·kg-1，而在氮素充足的土壤上达到高产的临界值为10~17mg·kg-1。对于不同类型的土壤，达到相同产量时有机质含量低的土壤所需的Olsen-P为高有机质\n6土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究土壤的2.0~3.5倍之多。在实验室条件下，土壤性质常与作物产量之间表现出很强的相关性。有机质含量少或结构较差的土壤影响Olsen-P的田间产量效应（Johnstonetal.2013）。当土壤与石英混合，为作物提供一个均匀的生长介质，产量与Olsen-P相关性良好，有机质的影响不再明显（Higgs2000）。控制植物根系对土壤磷利用率的两个主要因素是土壤溶液中的磷酸根离子浓度和这些离子被植物系根吸收后土壤补充它们的能力，即土壤的磷素缓存容量。作物根系体积的大小和根长决定根对磷吸收的效率和吸收程度。干燥土壤和结构较差的土壤不利于作物根系的生长，影响根对肥料的吸收，从而影响对磷的利用效率。有机质含量较高时，可为居住在根际的微生物提供能量，而根际微生物的活动可以提高磷的利用率（Johnstonetal.2013）。因此，临界值可能与一些因素的变化有关，包括土壤结构、植物根系体积、土壤水分含量等。在酸性条件下（pH<5），可溶性的铝（主要是Al3+）对大多数植物都会产生毒害，可能的原因是铝使磷在作物根系表面沉积，从而减低磷的运转，影响与磷有关的代谢活动（Ryan1997）。1.7环境阈值和农学阈值的关系磷素是作物生长必需营养元素，当前，不合理的施用磷肥已经引起水体富营养化等问题。目前国外针对作物需肥特征及水体环境保护目标，分别提出作物农学阈值和环境阈值。在保障作物产量和水体质量安全的条件下，如何确定土壤有效磷农学阈值和环境阈值对于农业生产和水环境保护具有重要意义。洛桑试验站结果表明土壤有效磷含量在25~60mg·kg-1即可保证作物产量同时防止水环境污染。我国一些研究结果得出的合理有效磷范围为20~40mg·kg-1（鲁如坤2003）。土壤有效磷的环境阈值大概是作物农学阈值的2~10倍，环境阈值分布范围为20~120mg·kg-1（Brookesetal.2000）。不同土壤发生淋失的临界值不同，且由于供磷特性不同，同一种作物达到最高产量时速效磷水平不同（Tangetal.2010;Baietal.2013）。土壤磷素适量积累对作物至关重要，但积累过量就会引起环境风险。因此，实现粮食安全和生态环境友好必须以合理的土壤磷素水平为基础。1.8研究目的及意义合理的土壤有效磷水平对保证粮食产量和水体安全具有举足轻重的作用。要协调农业需求与水体环境保护，需要将现有的农艺性状和环境因素综合考虑。目前国内外大量研究集中于农田土壤磷的环境效应及其影响因素（Heckrathetal.1995;Heskethetal.2000;Fortuneetal.2005），也有不少学者运用养分平衡法计算目标产量施肥量或用肥料效应函数法计算作物经济合理（或最佳）施肥量（Johnstonetal.2013;Tangetal.2000;廖文华2008），但如何根据不同土壤磷素发生淋失的环境阈值及作物高产的农学阈值来制定一个安全的有效磷水平研究较少。本研究通过“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年长期肥料定位试验积累数据，探讨了塿土上施磷对冬小麦和夏玉米产量的影响、\n第一章文献综述7土壤有效磷随全磷的积累规律、土壤磷的淋溶阈值。通过室内模拟试验及盆栽试验探索不同土壤磷素发生淋溶的环境学阈值以及不同土壤上作物达到高产时的农学阈值。旨在为满足作物高产需求，减少土壤磷淋失风险，保护农田生态环境和水环境提供理论和实践依据。\n8土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究第二章研究方案2.1研究内容2.1.1塿土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议根据“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年长期肥料定位试验长期积累数据，结合相关土壤分析，通过米切里西指数模型和两段式线性模型确定了塿土区冬小麦和夏玉米高产土壤有效磷临界值以及塿土磷素淋溶阈值并提出了施磷建议。2.1.2土壤磷素环境学淋溶阈值及其与土壤性质的关系研究向土壤中加入不同量磷，使土壤含磷量呈一定梯度。通过干湿交替及恒温培养过程，使磷在土壤中的溶解固定与吸附解析达到平衡，测定平衡后土壤速效磷（Olsen-P）与水溶性磷（CaCl2-P）含量，分析两者的关系，找出土壤磷素发生淋失的“突变点”，即环境学淋溶阈值。测定土壤pH，有机质含量、CEC、活性铁铝、交换性钙镁，土粒含量及磷吸附饱和度（DPS）等理化性质，分析土壤理化性质与淋溶阈值的关系。2.1.3土壤作物高产的农学阈值研究根据施磷量与有效磷的关系及小麦达到最佳产量时有效磷的大概含量，确定适宜的施磷梯度，施入已选择的土壤后种植冬小麦，一个月后取样测定有效磷含量。待小麦成熟后收获测产，同时取土壤样品测定有效磷含量，确定不同土壤对冬小麦的有效磷农学阈值。于小麦收获后种植夏玉米，同样等玉米收货后确定夏玉米的有效磷农学阈值。2.1.4基于土壤磷农学阈值和环境阈值的不同类型土壤施磷建议根据不同土壤环境阈值与农学阈值提出施磷建议。2.2技术路线根据“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”长期肥料定位试验积累数据，结合室内模拟试验及盆栽试验，探索不同土壤磷素发生淋溶的环境学阈值以及不同土壤上作物达到高产的农学阈值，确定不同土壤保障作物高产和水体安全的土壤有效磷范围，并提出施磷建议，旨在为满足作物高产需求，减少土壤磷淋失风险，保护农田生态环境和水环境提供理论和实践依据。技术路线见图2-1。\n第二章研究方案9土壤磷素环境阈值与农学阈值研究室内模拟试验田间试验盆栽试验模型模拟土壤有效磷含量与水溶模型模拟土壤有效磷含量与作物性磷的关系产量的关系土壤有效磷环境阈值土壤有效磷农学阈值基于作物产量和水环境安全的农田土壤有效磷阈值范围不同类型土壤推荐施磷建议图2-1技术路线Fig2-1Technologicalrouteoftheresearch\n10土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究第三章塿土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议关中地区是陕西省粮食生产的主要地区，冬小麦/夏玉米轮作是该地区最重要的粮食生产方式，塿土是关中地区主要的土壤类型。近年来当地农户存在过量施肥和施肥比例不合理等现象，造成效益下降肥料利用率低环境污染等问题（王圣瑞等2003）。长期定位试验是全面了解农田生态系统中肥料效应土壤肥力演变等的重要场所，可为农业持续发展提供科学依据（魏孝荣等2003；杨学云等2007）。本研究以“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年的长期肥料定位试验为基础，利用长期试验积累数据并结合相关土壤分析，探讨塿土上施磷对冬小麦和夏玉米产量的影响、土壤有效磷随全磷的积累规律、土壤磷的淋溶阈值，以期为该地区磷肥的合理施用和优化土壤磷素管理提供科学依据。3.1材料与方法3.1.1试验地概况本试验在“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”进行，试验地位于陕西省杨凌示范区五泉镇海拔524.7m，年平均气温13℃，年平均降水量550~600mm。土壤为塿土类红油土属厚层红油土种（土垫旱耕人为土），黄土母质。初始耕层土壤基本理化性状为:pH8.6，有机质10.92g·kg-1，全氮0.83g·kg-1，全磷0.61g·kg-1，全钾22.80g·kg-1，碱解氮61.3mg·kg-1，速效磷9.6g·kg-1，有效钾191.0g·kg-1（孙本华等2002）。3.1.2试验设计1990年秋开始播种，实行冬小麦-夏玉米轮作，小区面积196m2(14m×14m)，不设重复。试验共设9个处理，各处理的施肥量见表3-1。氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为硫酸钾。秸秆N、P、K量未计入，有机肥P、K量未计入。秸秆为玉米干秸秆，用量为4500kg·hm-2。有机肥为牛粪，M1NPK处理有机肥N:无机肥N＝7:3，并保持纯N与处理N相等；秋播小麦时M2NPK的施用量是M1NPK的1.5倍，而夏播玉米时施肥量相等。有机肥和秸秆只在秋播小麦时施用，所有肥料在播前一次施入。玉米于5月末至6月初播种，9月末至10月初收获；冬小麦于9月末至10月初播种，5月末至6月初收获。小麦生长期内灌溉2~3次，每次灌水量为90mm左右。玉米的灌溉根据降雨情况而定每次灌水量也为90mm左右。\n第三章塿土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议11表3-1试验各处理施肥量Table3-1Treatmentsandratesoffertilizerskg·hm-2处理冬小麦Winterwheat夏玉米SummermaizeTreatmentNP2O5K2ONP2O5K2O1CK0000002N16500187.5003NP165132.00187.556.204NK165082.5187.5093.85PK0132.082.5056.293.86NPK165132.082.5187.556.293.87SNPK165132.082.5187.556.293.88M1NPK165132.082.5187.556.293.89M2NPK247.5198.0123.7187.556.293.83.1.3土壤取样每季作物收获后多点采集耕层（0~20cm）土壤混合样带回实验室风干，手工拣去植物根系、动物残体和石块等杂物研磨过1mm和0.15mm筛备用。3.1.4测定方法全磷（TP）：硝酸-氢氟酸-高氯酸消化钼锑抗比色法；有效磷（Olsen-P）：pH8.5的0.5mol.L-1NaHCO3浸提钼锑抗显色剂比色法测定；CaCl-12-P：0.01mol·LCaCl2浸提土水比1:5钼锑抗比色法。3.1.5计算方法：（1）作物有效磷临界值确定方法作物产量对磷的效应可受多种因素的影响，如土壤氮素水平，因此只有氮肥充足的处理用于建立土壤有效磷对作物产量效应的临界值（未利用PK处理的结果）。临界值的确定采用米切里西指数模型（Mitscherlichmodel）该模型被定义（Peasleeetal.1987）为：()BXYAe*(1)（1）式中：Y表示预测的相对产量（%）；A是模拟获得的最大相对产量（%）；B是土壤的供磷能力；X是土壤有效磷含量（mg·kg-1）。米切里西模型采用模拟获得的最大相对产量的90%来计算获得其临界值（Johnstonetal.2013；Higgsetal.2000）。（2）土壤磷淋溶临界值（阈值）确定方法所有处理用于全磷和有效磷及有效磷与CaCl2-P关系的确定。以不偏离突变点为基础将测定的全磷与有效磷及有效磷与CaCl2-P进行两段式线性回归：y1=a1x+b1x20μm10.230.010.042.928.328.89.30.02520.190.030.036.520.842.744.60.01530.220.020.027.518.554.031.30.01640.910.050.025.020.454.628.30.00651.530.060.017.312.869.927.80.51660.560.090.016.843.639.56.80.00771.370.090.030.228.041.833.80.16681.080.110.019.332.048.728.10.03891.080.120.045.922.132.018.30.007101.460.061.89.622.567.918.20.310111.570.083.017.717.964.322.40.306121.470.111.410.513.675.911.40.118131.610.084.66.74.888.59.40.040141.800.034.326.025.448.616.50.011151.300.103.817.139.743.232.60.390161.570.063.318.230.451.49.40.048170.730.022.110.522.167.46.80.071181.700.156.47.64.887.724.60.232\n22土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究4.2结果与分析4.2.1磷素淋失阈值由于土壤具有巨大的吸持固定磷的能力，土壤中的磷绝大多数是难溶性的，且很难移动（张慧敏等2008），但随着土壤含磷量的提高，土壤对磷的吸附饱和度增加，No.1No.21.20.61.0y=0.0123x-0.9250.5y=0.0053x-0.25660.8R2=0.99380.42R=0.99120.60.30.4y=0.0062x-0.27710.2）y=0.0015x+0.008-10.2R2=0.99410.12R=0.98170.00.0mg·kg050100150200020406080100120140160（-P2No.6No.9CaCl0.83.00.7y=0.0104x-0.3733y=0.0172x-1.13992.50.6R2=0.9886R2=0.9761浸提磷2.020.50.41.5CaCl-10.31.0y=0.0033x-0.011y=0.0043x-0.08680.2R2=0.9960.5R2=0.9370.10.00.00.01mol·L020406080100120050100150200250No.11No.144.04.53.5y=0.0783x-2.05964.0y=0.03x-0.97533.0R2=0.99263.5R2=0.9943.02.52.52.02.01.51.5y=0.0087x-0.1335y=0.0305x-0.35781.01.020.5R2=0.98440.5R=0.99810.00.001020304050607080050100150200有效磷Olsen-P（mg·kg-1）图4-1土壤有效磷(Olsen-P)与0.01mol·L-1CaCl2浸提磷(CaCl2-P)之间的关系（以编号1，2，6，9，11和14号土壤为例）Fig.4-1Thechange-pointbetweensoilOlsen-PandCaCl2-Pindifferentsoiltype((takenumber1,2,6,9,11andnumber14soilasexamples)\n第四章土壤磷素淋失阈值研究23固磷能力减小，固相上的磷容易进入液相（黄绍敏等2011）。试验表明，当Olsen-P水平较低时，CaCl2-P随Olsen-P增加而增加，但增加幅度较小超过某一临界点后，CaCl2-P随Olsen-P增加的幅度明显变大，这一临界点即磷素淋失临界值或阈值（Heskethetal.2000）。如图4-1所示不同土壤发生淋失时的差异很大。118种供试土壤除辽宁的棕壤和内蒙古的栗钙土没有发现明显的临界点外，其余土壤的P淋失临界值范围约为14.9~119.2mg·kg-1，CaCl-12-P含量范围约为0.11~2.26mg·kg（表4-2）。酸性土壤（以1号和2号为例）和中性土壤（6号和9号土壤为例）土壤磷素淋失阈值明显高于碱性（11号和14号土壤为例）土壤。2号土壤具有最高的淋失临界值119.2mg·kg-1，但淋失时的CaCl2-P含量低于供试土壤中有明显淋失临界值的土壤中的大部分。6号和9号土壤淋失阈值分别为51.0mg·kg-1和81.6mg·kg-1，相应的CaCl-1-12-P为0.16mg·kg和0.26mg·kg。11号和14号土壤淋失阈值较低，分别为35.6和39.5mg·kg-1，CaCl-1-12-P分别0.73mg·kg和0.21mg·kg，说明酸性土壤和中性土壤固磷能力高于碱性土壤。对于临界值相似的土壤如2、7和8号土壤，CaCl2-P含量差异很大。总体而言，CaCl2-P随Olsen-P增加而增大的幅度因Olsen-P水平和土壤类型而异，淋失时Olsen-P和CaCl2-P含量不具有相关性。5号和12号没有发现明显的淋失临界点，很可能是因为土壤初始速效磷含量相对较高，已经超过了淋溶临界值，也可能是前面的干湿交替处理过程时间相对较短，土壤的吸附固定和解吸过程还没有达到平衡。表4-2不同土壤的磷淋溶阈值Table4-2PLeachingthresholdindifferentsoils磷淋溶阈值磷淋溶阈值土壤CaCl2-P土壤CaCl2-P（mg·kg-1）（mg·kg-1）SoilNo.（mg·kg-1）SoilNo.（mg·kg-1）PLeachingthresoldPLeachingthresold169.60.111026.60.572119.20.461135.60.73378.50.131329.00.48481.70.571439.50.21651.00.161542.80.627116.32.261627.60.478100.40.941714.90.33981.60.261845.50.824.2.2供试土壤相关理化性质及之间的关系供试18个土壤的pH值在4.72~8.80范围，总体呈现南低北高的趋势。CEC为8.7~31.1cmol·kg-1，有机质含量为8.6~47.7，其中水稻土中含量最高，潮土和红壤中含量较低。活性铁含量为0.72~2.43g·kg-1，活性铝含量为0.71~2.64g·kg-1，酸性土壤中活性铁铝含量明显高于碱性土壤。交换性钙镁含量分别为0.22~1.80g·kg-1和0.01~0.15g·kg-1。粘粒含\n24土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究量为6.7%~42.9%，灌淤土/栗钙土和潮土含量较低，而红壤和水稻土含量较高（表4-1）。土壤性质之间的相关系数结果显示，土壤pH与活性铁铝、交换性钙及粘粒含量之间存在极显著的相关性（p<0.01），土壤pH值越高，交换性钙含量也越高，但活性铁铝和粘粒含量越低；CEC高的土壤，有机质及交换性镁含量较高；有机质含量越高，活性铁铝含量也越高。随土壤活性铁含量增加，活性铝和粘粒含量也增加，但交换性钙减少。活性铝含量高的土壤，交换性钙减少而粘粒含量增加，都呈极显著相关性；交换性钙与交换性镁呈正相关而与粘粒负相关（表4-3)。\n第四章土壤磷素淋失阈值研究25表4-3土壤性质之间的相关分析Table4-3Thecorrelativecoefficientmatrixofsoilproperties活性铁活性铝交换性钙交换性镁碳酸钙-碳粘粒粉粒砂粒有效磷项目ItempHCECOrg.CCaCl2-PFeAlCaMgCaCO3<2μm2~20μm>20μmOlsen-PpH（X1）1.000CEC（X2）0.1201.000Org.C（X3）-0.1860.602*1.000活性铁Fe（X4）-0.666**0.3020.600*1.000活性铝Al（X5）-0.806***-0.1420.1650.498*1.000交换性钙Ca（X6）0.846***0.4860.042-0.465-0.738**1.000交换性镁Mg（X7）0.4090.611*0.4610.205-0.3760.517*1.000碳酸钙-碳CaCO（3X8）0.824***-0.076-0.360-0.627**-0.732**0.739**0.3161.000粘粒<2μm（X9）-0.691**0.0300.3790.4690.337-0.509*-0.264-0.640**1.000粉粒2~20μm（X10）-0.1880.088-0.0630.0070.067-0.253-0.067-0.4360.2191.000砂粒>20μm（X11）0.586*-0.072-0.223-0.326-0.2710.499*0.2210.697**-0.816***-0.7431.000速效磷Olsen-P（X12）-0.3670.1490.1740.1400.308-0.1680.115-0.2270.273-0.054-0.1551.000CaCl2-P（X13）0.581*0.143-0.167-0.576*-0.4340.4660.3860.442-0.4360.0070.2950.2331.000*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001\n26土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究4.2.3土壤磷素淋失阈值与土壤理化性质的关系从土壤磷淋失临界点Olsen-P含量与单个土壤性质的相关性分析来看，土壤磷素淋失临界值随pH值（P<0.001）、交换性钙（p=0.069）、碳酸盐态碳（p=0.004）和砂粒（p=0.033）的增加而降低，随活性铁（p=0.007）、活性铝（p=0.005）、粘粒（p=0.005）及初始Olsen-P含量（p=0.002）的增加而增加，而与土壤CEC、有机碳、交换性镁及初始CaCl2-P含量相关性不显著。140140y=-19.207x+194.594y=43.128x-9.691120120R2=0.612，p<0.001R2=0.412n=16，p=0.0071001008080606040402020004.05.06.07.08.09.00.00.51.01.52.02.53.0pH活性铁ActiveFe(g·kg-1)140)140-1g120y=32.645x+5.961y=-27.759x+90.141120·kg100R2=0.442，p=0.005100R2=0.216，p=0.069(m808060604040淋失阈值thresholdg2020000.00.51.01.52.02.53.00.00.51.01.52.0交换性钙ExchangeableCa(g·kg-1)Pleachin活性铝ActiveAl(g·kg-1)140y=-10.476x+79.211140y=1.846x+18.73120R2=0.462，p=0.004120R2=0.448，p<0.0051001008080606040402020000.01.02.03.04.05.06.07.08.00.010.020.030.040.050.0碳酸钙-碳Carbonate-C(g·kg-1)粘粒Clay(%)\n第四章土壤磷素淋失阈值研究27140y=2.074x+15.871y=-1.011x+114.4214012022120R=0.503，p=0.002R=0.285，p=0.0331001008080606040402020000.020.040.060.080.0100.00102030405060砂粒Sand(%)初始有效磷水平InitialOlsen-P（mg·kg-1）图4-2磷素淋失阈值与土壤组成和性质的关系Fig.4-2TherelationshipbetweenPleachingthresholdandsoilproperties经多元线性回归分析可得土壤磷淋失阈值（Y）与土壤性质和组成的pH（X1）、Org.C（X3）、活性铝（X5）、交换性钙（X6）、交换性镁（X7）、碳酸盐-C（X8）、粘粒（X9）、初始Olsen-P（X12）和初始CaCl2-P（X13）符合方程：Y=-5.727-5.833X1-0.521X3+20.548X5+21.268X6+303.034X7-2.924X8+1.057X9+1.274X2=0.986，n=16，P<0.001)（7）12-48.264X13(R通过测得的基本性质和组成可以预测的土壤磷淋失阈值，其结果见表4-4。通过预测值和实测值的比较可见，除编号No.10、No.13、No.16和No.17这4种土壤的预测值与实测值差异较大外，其余12种土壤的的预测值与实测值的标准偏差均在5%以内。表4-4不同土壤的磷淋溶阈值实测值和预测值的比较Table4-4Comparisonofdifferentsoilphosphorusleachingthresholdmeasuredandpredicted实测值预测值实测值预测值土壤编号土壤编号MeasuredPredictedMeasuredPredictedSoilNo.SoilNo.valuevaluevaluevalue169.667.91026.630.82119.2122.31135.634.1378.579.31329.032.0481.782.21439.536.7651.051.51542.842.17116.3115.21627.630.88100.496.31714.911.5981.683.91845.544.7预测值和实测值二者之间的均方根误差（RMSE，Rootmeansquareerror）为2.46，归一化均方根误差（NRMSE，Normalizedrootmeansquareerror，%）为4.29，平均相对误差（MRE，Averagerelativeerror，%）为3.69，此外将实测值与预测值进行相关分析表明，相关系数为0.997，相关系数显著性t检验（P＜0.001）表明二者极显著相关，该\n28土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究方程能够很好地用于预测不同类型土壤磷的淋溶阈值。为进一步确定土壤各性质和组成对于土壤磷淋溶阈值的影响大小，将上述指标进行了进一步的通径分析，结果见表4-5。由表4.5可见，pH（X1）、Org.C（X3）、碳酸盐-C（X8）和初始CaCl2-P（X13）对土壤磷淋溶阈值的直接影响为负，其通径系数分别为-0.238、-0.164、-0.190和-0.190，活性铝（X5）、交换性钙（X6）、交换性镁（X7）、粘粒（X9）和初始Olsen-P（X12）对土壤磷淋溶阈值的直接影响为正，其通径系数分别为0.418、0.356、0.372、0.383和0.436。值得注意的是，Org.C（X3）和交换性钙（X6）其简单相关系数与通径系数的符号相反，其中有机碳和土壤磷淋溶阈值的简单相关关系为正值，而其在回归方程中的作用为负；交换性钙和土壤磷淋溶阈值的简单相关关系为负值，而其在回归方程中的作用为正；这很可能是因为有机碳和交换性钙主要是通过间接作用而影响土壤磷淋溶阈值，有机碳和交换性钙的间接通径系数的和分别为0.621和-0.822也表明了这点。土壤初始有效磷和水溶性磷对土壤磷淋溶阈值也有较大影响，尤其是初始有效磷含量的通径系数（直接作用）达到0.436，这主要可能是因为土壤中存在的磷主要通过专性吸附或沉淀作用被土壤固定，故这部分有效磷含量的大小可以用来反映或代表土壤中已经被磷占据的活性固定点位的多少。表4-5通径分析结果Table4-5Pathanalysis通径系数间接通径系数（间接作用）与y的简单自变量（直接作用）Theindirectpathcoefficient相关系数XPathCoefficientX1X3X5X6X7X8X9X12X13合计coefficientX1-0.782-0.238-0.030-0.3370.3010.152-0.157-0.265-0.160-0.110-0.545X30.456-0.1640.044-0.0690.0150.1710.0680.1450.0760.0320.621X50.6650.4180.192-0.027--0.263-0.1400.1390.1290.1340.0820.247X6-0.4650.356-0.201-0.007-0.309-0.192-0.140-0.195-0.073-0.089-0.822X70.0420.372-0.097-0.076-0.1570.184--0.060-0.1010.050-0.073-0.330X8-0.680-0.190-0.1960.059-0.3060.2630.118--0.245-0.099-0.084-0.490X90.6690.3830.164-0.0620.141-0.181-0.0980.122-0.1190.0830.287X120.7090.4360.087-0.0280.129-0.0600.0430.0430.104--0.0440.274X13-0.322-0.190-0.1380.027-0.1810.1660.144-0.084-0.1670.101--0.132注：表中X1为pH、X3为Org.C、X5为活性铝、X6为交换性钙、X7为交换性镁、X8为碳酸钙、X9为粘粒、X12为初始Olsen-P、X13为初始CaCl2-P。\n第四章土壤磷素淋失阈值研究294.3讨论4.3.1土壤P淋失阈值在中国每年通过地表径流、土壤侵蚀和淋溶从农业土地损失的P约为299-490kt，达到总磷肥投入的10%（Maetal.2010;Wangetal.2011）。一般认为，地表径流和土壤侵蚀磷素流失的主要途径（Brocketal.2007）但近年相关研究表明，连续长期大量施用磷肥，导致耕层土壤中磷素大量累积，磷素渗漏淋溶量增大。Maguire等研究表明农田土壤中磷素以淋溶(包括亚表层径流)作用损失比例高于地表径流，可见磷素的淋溶不可忽视（Maguireetal.2002）。赵小蓉等(2004)用突变点法测得我国不同土壤Olsen-P淋失临界值在29.96~156.78mg·kg-1之间。章明奎等研究结果表明水稻土Olsen-P淋失阈值在53~84mg·kg-1（章明奎2008），黄绍敏等（2011）发现潮土Olsen-P淋失阈值40mg·kg-1，刘利花等（2003）研究结果表明杨凌塿土耕层土壤中Olsen-P发生淋溶的阈值23mg·kg-1。ZhaohaiBai等（Baietal.2013）对不同类型土壤研究发现临界点处Olsen-P含量在杨凌最低（39.9mg·kg-1），祁阳最高（90.2mg·kg-1）。相反，临界CaCl2-P含量最低在祁阳-1），和最高的杨凌（0.87mg·kg-1）。临界CaCl-1（0.39mg·kg2-P在石灰性土壤（0.65mg·kg）和中性土壤（0.69mg·kg-1）比在酸性土壤（0.39mg·kg-1）中高。本研究测得土壤P淋失临界点Olsen-P含量为14.9~119.2mg·kg-1，CaCl-12-P含量范围约为0.11~2.26mg·kg。总体来讲pH小于7的土壤磷素淋失临界值显著高于pH大于7的土壤，前者约为62~145mg·kg-1，后者为14.9~44.7mg·kg-1，供试9个pH>7的土壤中5个土壤淋失临界值在15~35-1之间，但淋失时的CaClmg·kg2-P含量却较高，即pH>7的土壤磷素淋失造成的环境风险要高于pH<7的土壤。综合以上研究结果（Zhaoetal2007;聂敏2013;Baietal2013），红壤、水稻土等酸性和中性土壤中磷素淋失阈值要明显高于潮土和塿土等碱性土壤。当然，土壤磷淋溶阈值高只是说明其淋失的环境风险较高，实际的淋溶量还受环境条件特别是水分条件等影响，这需要综合考虑土壤所在区域的气候和水文条件等（项大力等2010）。4.3.2土壤性质对磷素淋失阈值的影响已有研究结果表明不同土壤磷素的淋失临界值(或阈值)不同，与土壤本身吸附特性有关，因此影响土壤吸附特性的因素均能影响淋失临界值。随着土壤pH升高，表面正电荷减少，负电荷增加，由于静电排斥作用，将降低对磷酸根的吸附量（王光火1991），且酸性条件促进土壤磷素形成磷酸铁铝盐沉淀，随土壤pH升高，铁铝形成氢氧化物沉淀而减少对P的吸附固定（黄昌勇2000），由此推断土壤磷素淋失临界点Olsen-P含量与pH值之间应呈负相关性。就本研究结果来看，随土壤pH升高，磷素淋失临界值减小，两者极显著相关。土壤pH对磷素淋失临界值的影响主要与土壤pH增加时活性铁铝及粘粒含量减少有关。随pH增大，活性铁铝及粘粒含量减少，淋失临界值降低。但Zhao等（2007）的研究结果表明土壤磷素临界值与pH呈抛物线关系，pH6左右土壤磷素淋失临界值最高，可能与其采用的土壤pH范围较大（3.1~9.2）有关，去掉两个pH极低（3.1和3.7）的\n30土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究土壤，研究结果与本研究结果相似，本研究土壤pH为4.72~8.80。相似但pH不同的土壤吸附能力随着pH增加磷的固持能力降低，这在某种程度上与可交换Al的减少有关（Lopez-Hernandez1974;王火光1991）。不同土壤具有不同的吸附机制，pH对土壤吸附固定磷的影响也不同。Manning等（1996）研究伊利石上pH对磷吸附量影响的结果显示，pH约为6.0时具有最大吸磷量，与赵小蓉等的研究结果相似。Dimirkou等（1997）对高岭石进行同样的研究，发现当土壤pH较低时，吸附量几乎不发生变化，当pH达到6.0时，随pH值增大，最大吸附量减少。-1NaNOWang等对广东和云南氧化土研究结果表明，浸提液浓度较大时(0.6mol·L3)，吸附量随pH的变化与Dimirkou等的研究结果相似，而浸提液浓度较小时-1NaNO(0.01mol·L3)，随pH值增大，土壤对磷的最大吸附量较少（Wangetal.2009）。综上，不同土壤对pH反应不同，由本研究得出，随pH升高，土壤磷素淋失临界值减小。一般认为，土壤对磷的吸附能力主要受制于活性铁铝含量（Devauetal.2009;Hartikainenetal.1979），Maguire（2001）等认为草酸可提取态铁、铝是很有效的指标，可用来估计长期土壤磷释放能力，草酸可提取态铁、铝含量也可估计土壤磷吸附能力。本研究中，临界点处Olsen-P含量与活性铁铝含量呈极显著相关，且活性铝的相关性大于活性铁，说明供试土壤磷素淋失阈值与活性铁铝含量有关，活性铝的贡献更大。在钙质土壤中磷易与碳酸钙结合，同时铁和粘粒影响磷的吸附；而在酸性土壤中（如红壤），磷主要与铁和铝产生，粘粒也影响磷的吸附（周慧平2007）。李祖荫（1983）及吕家珑等（1991）研究发现粘粒是石灰性土壤中固定磷素的主要基质。曹志洪等（1998）认为钙质土壤中大量存在的Ca2+时势必增加对磷的吸附影响。Ryan（1985）对20种钙质土壤研究发现磷素吸附数量与铁氧化物和粘土含量高度相关。本实验中随pH增大，交换性钙、镁含量增加，但磷素淋失临界值随土壤pH及交换性钙含量增加而减小，与交换性镁相关性不显著，说明不管是酸性还是碱性土壤，活性铁铝及粘粒是控制磷素吸附固定的主要机制。NicolasDevau等对几种主要黏土矿物做了进一步研究，结果表明酸性土壤和pH值大于8的碱性土壤中铁铝氧化物是吸附P的主要土壤成分，随着土壤pH从酸性到中性增加，磷的吸附在更大程度上取决于粘粒（Devauetal.2009）。Richard等研究表明，粘粒含量越高，土壤对磷的吸附能力越强（Richardetal.1996）。由本研究结果可知，粘粒也是影响磷素淋失风险大小的主要因素。有机质一方面能通过提高铁铝活性而增强对磷的吸持；另一方面与磷酸根竞争土壤表面的吸附位点，同时还可形成有机-无机复合体而屏蔽铁铝氧化物的吸附位点，从而显著降低土壤对磷的吸附量（Zhou1997）。也有研究表明有机质与土壤磷吸附能力没有相关性（Subramanlam1997）。因此有机质对土壤磷的影响较为复杂，主要取决于具体情况下具体的主导因素，本研究中有机质与淋失临界值无关，可能是有机质对土壤磷的吸附与其它理化性质同时存在正负效应，相互抵消。CEC是吸附位数量大小的直接反映\n第四章土壤磷素淋失阈值研究31（李祖荫1983），但本研究中与临界值不具显著相关性。以土壤pH、有机碳、活性铝、交换性钙、交换性镁、碳酸盐、粘粒、初始Olsen-P和初始CaCl2-P含量为影响因素建立的数学模型，可为综合评价土壤土壤理化性质对土壤磷素淋溶风险的影响提供参考。利用上述模型预测获得No.5号（pH=7.30）和No.12号（pH8.80）土壤的磷淋溶阈值分别为38.1mg·kg-1和41.1mg·kg-1，所得结果与其相近的pH范围（pH>7.0，平均值32.7±10.1）的其它土壤类型比较接近。土壤磷素淋溶阈值与理化性质的简单线性相关分析表明，对磷素淋溶阈值影响较大的因素，除交换性钙和初始有效磷水平，其余均与与土壤pH呈极显著的相关性（p<0.001）。一定程度上，土壤pH可作为评估土壤磷素淋失风险大小的有效指标，但还需要进一步验证。4.4本章小结（1）本研究中，18种供试土壤P淋失临界点处Olsen-P含量为14.9~119.2mg·kg-1，CaCl-12-P含量范围为0.11~2.26mg·kg。（2）不同土壤磷素淋失阈值差异很大，与土壤pH及交换性钙呈负相关而与活性铁铝含量、粘粒含量及初始有效磷含量呈正相关关系。以土壤pH、有机碳、活性铝、交换性钙、交换性镁、碳酸盐、粘粒、初始Olsen-P和初始CaCl2-P含量为影响因素建立的数学模型可以很好地预测土壤磷素淋溶阈值，可为综合评价土壤土壤理化性质对土壤磷素淋溶风险的影响提供参考。\n32土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究第五章不同土壤冬小麦夏玉米农学阈值研究作物产量不再提高时，土壤有效磷临界值称为有效磷农学阈值。用数学模型模拟作物产量对土壤有效磷含量的效应，所得曲线上的转折点对应的土壤有效磷含量即为土壤有效磷的农学阈值。当土壤有效磷含量低于该阈值时，作物产量随磷肥用量增加而显著提高；当土壤有效磷高于该阈值时，作物产量随磷肥的增加提高缓慢，或者无提高趋势(唐旭等2009;Mallarinoetal.1992)。确定临界土壤磷最佳水平及合理的施肥量可为实现作物高产和减少磷素损失提供理论依据。本研究通过盆栽试验，研究了作物对土壤磷素的产量效应，确定不同类型土壤冬小麦夏玉米高产土壤有效磷临界值，拟为确定不同类型土壤冬小麦夏玉米达到最佳产量的有效磷农学阈值提供理论依据。5.1材料与方法5.1.1试验材料盆栽试验所用小麦品种为小堰22，弱春性，早熟，为陕西省种植面积较大的代表性品种，适宜在江苏北部、安徽北部及陕西关中地区中高水肥地早中茬种植。玉米品种为郑单958，现为中国种植面积最大的玉米品种。试验在西北农林科技大学进行。盆栽试验的塑料盆内径28cm，高17cm，每盆装土5kg。供试土壤为采自全国8个省的7种类型土壤，基本理化性质见表5-1。5.1.2试验设计（1）施肥方法本试验为冬小麦夏玉米轮作盆栽试验，每盆装土5kg，具体施肥处理如下：氮肥为尿素，钾肥为硫酸钾，磷肥为磷酸二氢钙，小麦季每盆施尿素1.62g，硫酸钾1.11g，施磷量设8个梯度，分别为0、5.5、10.9、21.8、32.7、43.6、54.5、72.7mgP·kg-1土，每个梯度设三个重复。玉米季每盆施尿素1.5g，硫酸钾1.11g，不施磷肥。（2）种植及管理冬小麦于2013年11月初播种，每盆种20粒，半个月后定苗致每盆10株，不定期浇水，2014年6月初收割。夏玉米2014年6月中旬种植，每盆种5粒，最终定苗1株，不定期浇水，2014年10月初收割。分别于小麦种植一个月后、小麦收获后及玉米收获后取土壤样品测定有效磷含量。同时待小麦和玉米成熟后收获测产，分析产量与有效磷的关系，确定不同土壤冬小麦和夏玉米高产时的农学阈值。5.1.3土壤有效磷农学阈值的计算这里以相对产量与有效磷含量的关系求农学阈值，具体方法为，同一种土壤的相对产量为该土壤上各处理产量与该土壤最高产量的比值，后用获得的相对产量与土壤有效\n第五章不同土壤冬小麦夏玉米农学阈值研究33磷含量进行方程拟合。计算相对产量的公式为：相对产量（%）=各处理产量/最高产量×100%（8）冬小麦高产土壤有效磷农学阈值的确定采用直线平台模型该模型被定义为：（9）式中：Y表示预测的相对提高产量（%）；a为截距；b为斜率X是土壤Olsen-P浓度（mg·kg-1），C是土壤Olsen-P临界值（mg·kg-1），P是预测的相对提高的平台产量（%）。夏玉米高产土壤有效磷农学阈值的确定采用二次曲线拟合，曲线的最高点即为有效磷农学阈值（孙连城等2011）。本研究所得冬小麦夏玉米高产有效磷农学阈值为同一土壤上各处理有效磷含量相近的结果平均后测定结果。5.2结果与分析5.2.1土壤肥力状况供试土壤pH范围在4.72~8.07，土壤肥力状况差异较大。其有机质含量变化在8.5~47.69g·kg-1之间，全氮为0.4~3.1g·kg-1，全磷为0.38~0.69g·kg-1，全钾为8.05~19.66g·kg-1，有效磷为4.4~36.7g·kg-1，基本土壤性质见表5-1。表5-1供试土壤基本性质Table5-1Basicpropertiesoftestsoils有机碳全氮全磷全钾有效磷编号采样地点土壤类型pHOrg.CTNTPTKOlsen-PNo.SoiloriginSoiltype（1:5)(g·kg-1)(g·kg-1)(g·kg-1)(g·kg-1)(mg·kg-1)陕西塿土17.9016.51.150.6917.2812.5ShaanxiLoessalsoil安徽黄棕壤26.2520.01.030.3812.6612.4AnhuiYellowbrownsoil湖南红壤34.9015.50.980.4412.085.9HunanRedsoil河南潮土48.0717.80.990.6416.3610.6HenanTidesoil河北潮土57.988.60.400.6019.666.7HebeiTidesoil江苏水稻土66.9348.03.100.6118.0210.1JiangsuPaddysoil灌淤土甘肃7Cumulatedirrigated8.3719.30.930.6318.169.8Gansusoil江西红壤86.0111.70.650.498.0523.7JiangxiRedsoil\n34土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究5.2.2土壤有效磷与冬小麦产量的关系随着土壤有效磷含量的增加，作物产量先显著增加到一定阶段后增加不显著。直线-平台模型将作物产量对土壤有效磷的反应分成两部分，两部分的结合点就是土壤有效磷农学阈值。由图5-1知杨凌塿土上有效磷含量为13.1mg·kg-1时，冬小麦相对产量不再随有效磷含量的提高而增加，即由本研究得出的塿土土壤冬小麦的有效磷农学阈值为13.1mg·kg-1。黄棕壤上对于冬小麦的有效磷农学阈值为17.5mg·kg-1，红壤为15.4mg·kg-1。来自河南和河北的潮土冬小麦有效磷农学阈值差异较大，分别为28.9和18.6mg·kg-1。江苏的水稻土在试验范围内产量随土壤有效磷含量的增加而增加没有达到产量平台，由模型拟合得出的农学阈值为25.0mg·kg-1。甘肃灰漠土和江西的红壤没有得出相应的农学阈值，因此不再作进一步分析。不同土壤冬小麦高产时的有效磷农学阈值差异较大，达到平台时的相对产量也不同。）%（Relativeyieldofwinterwheat冬小麦籽粒相对产量有效磷Olsen-P（mg·kg-1）图5-1冬小麦籽粒相对产量与土壤有效磷含量的关系Fig.5-1RelationshipbetweentheyieldofwinterwheatandsoilOlsen-P\n第五章不同土壤冬小麦夏玉米农学阈值研究35为使研究结果更为准确，将所有样品地上部分产量与土壤有效磷含量进行拟合，并将籽粒产量和地上部分产量拟合的结果做一比较。如表5-2所示尽管达到农学阈值时的产量平台差异较大，但由籽粒产量和地上部分产量拟合的有效磷农学阈值差异很小，杨凌塿土和河北潮土两阈值相等，安徽的黄棕壤也几乎一致。将籽粒产量和地上部分产量拟合的有效磷农学阈值取平均值，得塿土农学阈值为13.1mg·kg-1，黄棕壤为17.3mg·kg-1，湖南红壤为16.0mg·kg-1，河南潮土为26.2mg·kg-1，河北潮土为18.5mg·kg-1，江苏水稻土为23.7mg·kg-1。表5-2冬小麦籽粒产量和地上部分产量农学阈值Table5-2ThecriticalvalueofsoilOlsen-Pforseedandabovegroundofwinterwheat土壤产量公式决定系数样本农学阈值平均SoilNo.YieldEquationR2NCriticalvalueAverage1.籽粒Y=13+5.52X0.90**1213.113.1SeedY=85地上部分Y=21+4.97X0.87**1213.1AbovegroundY=862.籽粒Y=16+4.67X0.87**917.517.3SeedY=98地上部分Y=22+4.34X0.88**917.1AbovegroundY=973.籽粒Y=8+5.21X0.62**1215.416.0SeedY=88地上部分Y=9+4.68X0.73**1216.5AbovegroundY=874．籽粒Y=18+2.78X0.83**1328.926.2SeedY=98地上部分Y=24+2.88X0.77**1323.6AbovegroundY=925．籽粒Y=13+4.75X0.92**1518.618.5SeedY=100地上部分Y=17+3.9X0.92**1518.3AbovegroundY=886．籽粒Y=23+3.08X0.84**1025.023.7SeedY=100地上部分Y=33+2.96X0.95**1022.3AbovegroundY=995.2.3土壤有效磷含量与夏玉米产量的关系前人研究结果表明，夏玉米达到最佳产量时的有效磷临界值低于冬小麦。本实验中由于冬小麦收获后除河北潮土和陕西塿土有效磷含量较低外（5~23mg·kg-1），其余各类\n36土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究型土壤中有效磷含量都在8~30mg·kg-1，之间江苏水稻土不施磷处理有效磷含量已达到13mg·kg-1，采自江西的红壤和河南的潮土最低有效磷含量都为11mg·kg-1，据以往研究供试各类型土壤中现有有效磷含量在试验设计的中低水平时已基本满足夏玉米的需求，所以种植玉米前所有土壤都只施尿素和硫酸钾。试验中部分样品玉米子粒产量为零，为方便统计所有样品都采用地上部分干物质重量计算。）%（Relativeyieldofsummermaize夏玉米相对产量有效磷Olsen-P（mg·kg-1）图5-2夏玉米相对产量与土壤有效磷含量的关系Fig.5-2RelationshipbetweentheyieldofsummermaizeandsoilOlsen-P根据分析土壤有效磷与夏玉米产量呈明显二次曲线关系（图5-2）。陕西塿土最高产量时的土壤有效磷为11.7mg·kg-1，安徽黄棕壤为16.0mg·kg-1，湖南红壤9.8mg·kg-1，河南和河北潮土分别为11.0和9.3mg·kg-1，江苏水稻土为15.3mg·kg-1。\n第五章不同土壤冬小麦夏玉米农学阈值研究375.3讨论以往的报道中冬小麦高产土壤有效磷临界值为4.9~20mg·kg-1夏玉米为3.9~26mg·kg-1（ColombBetal.2007；Tang2010；Baiet.al2013）。不同研究者对冬小麦夏玉米高产有效磷农学阈值做了大量研究具体结果如下表（表5-4）：表5-4不同类型土壤冬小麦和夏玉米有效磷农学阈值Table5-4TheagronomicthresholdofsoilOlsen-Pforwinterwheatandsummermaizeindifferentsoil土壤类型作物种类有效磷农学阈值（mg/kg）数据来源SioltypethecropOlsen-Pthresholdofagriculturedatasource红壤Redsoil小麦wheat12.7BaiZhaohai，2013玉米Maize28.2BaiZhaohai，201320尹梅等，201010黄德明，1988紫色土purplesoil小麦wheat10黄德明，1988玉米Maize11.1BaiZhaohai，2013棕壤brownsoil小麦wheat11黄德明，1988褐土cinnamonicsoil小麦wheat19.0TangXu，2009玉米Maize17.3TangXu，2009潮土tidesoil小麦wheat12.5TangXu，200912孙克刚等，201312黄德明，1988玉米Maize12.1TangXu，2009塿土Loessalsoil小麦wheat17.3TangXu，200916.1BaiZhaohai，2013玉米Maize16.4TangXu，200914.6BaiZhaohai，2013灰漠土graydesertsoil小麦wheat8黄德明，1988灌淤土siltsoilirrigation小麦wheat9黄德明，1988由本研究得出的冬小麦高产有效磷农学阈值为13.1~26.2mg·kg-1。夏玉米高产有效磷农学阈值为9.8~16.0mg·kg-1。由表5.3可知，除河南潮土和江苏水稻土上冬小麦高产有效磷农学阈值高于其它学者田间试验的结果外，本研究做得出的冬小麦和夏玉米农学阈值均在前人的研究结果范围内。湖南红壤冬小麦有效磷农学阈值为16.0mg·kg-1，高于Bai等（2013）由田间试验得出12.7mg·kg-1的结论。红壤上夏玉米农学阈值为9.8mg·kg-1，与黄德明（1988）的研究结果相近，但远远低于Bai等由28.2的田间试验结果，尹梅等（2010）得出红壤有效磷含量20mg·kg-1为夏玉米的农学阈值。根据已有经验，红壤等酸性土壤对磷的吸附固定能力强，土壤中磷的活性较低，且不容易发生淋失，\n38土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究为保证作物产量，可将有效磷含量20mg·kg-1最为其冬小麦夏玉米高产的农学阈值。陕西塿土有效磷农学阈值对于冬小麦为13.1mg·kg-1，对于夏玉米为11.8mg·kg-1，两种作物农学阈值都低于Tang等（2010）及Bai（2013）同类型土壤上得出的田间试验结果。本文前面田间试验得出的塿土冬小麦有效磷农学阈值为26.5mg·kg-1，夏玉米为13.9mg·kg-1。结合田间试验及他人研究结果，塿土冬小麦夏玉米高产有效磷农学阈值应为20mg·kg-1。河南和河北潮土冬小麦高产有效磷农学阈值为28.4和18.1mg·kg-1，与Tang及孙克刚、黄明德等的研究结果差异较大，Tang等的研究结果均均为12mg·kg-1，本研究得出农学阈值偏高。夏玉米农学阈值为11.3和9.3mg·kg-1，与Tang等田间试验研究结果较一致。由此可得，潮土上有效磷含量为12mg·kg-1已经能满足作物高产的要求，有效磷含量12mg·kg-1可作为潮土农学阈值。安徽黄棕壤和江苏水稻土冬小麦有效磷农学阈值分别为17.3和23.7mg·kg-1，夏玉米为16.0和15.3mg·kg-1，关于这两种土壤没有得到相关文献来对田间试验和盆栽试验进行比较，但综合考虑其环境风险和作物产量，宜将有效磷含量20mg·kg-1作为此两种土壤的农学阈值。在综合考虑水环境风险和保障作物产量的条件下，结合前人田间试验与本研究结果，对于潮土，有效磷含量为12mg·kg-1可作为冬小麦夏玉米高产有效磷农学阈值。黄棕壤、塿土、红壤和水稻土等可将有效磷含量20mg·kg-1可作为冬小麦夏玉米高产有效磷农学阈值。5.4本章小结由盆栽实验得出冬小麦土壤有效磷农学阈值为13.1~26.2mg·kg-1，夏玉米农学阈值为9.78~16.0mg·kg-1。结合前人田间试验研究结果，有效磷含量为12mg·kg-1可作为潮土农学阈值。黄棕壤、塿土、红壤和水稻土等可将有效磷含量20mg·kg-1作为冬小麦夏玉米高产有效磷农学阈值。\n第六章不同类型土壤施磷建议39第六章不同类型土壤施磷建议土壤磷平衡即磷素投入量所转化的作物可利用磷量等于作物携出与土壤磷素流失之和(Johnston2013)，常用作作物推荐施肥的方法。根据土壤中有效磷的初始含量与作物产量相对应的农学阈值以及与水环境质量相对应的环境阈值可以推断农田最佳施磷量(Higgsetal.2000;Sharpleyetal.1996)，对于种植业和环境保护是非常有价值的。研究发现土壤有效磷的环境阈值大概是作物农学阈值的2~10倍，环境阈值约为20~120mg·kg-1(Colombetal2007)，也就是说，在此范围内，通过控制土壤有效磷含量，即可以保证作物产量，又可以保证水环境质量安全。基于此，在美国部分州提出了农田磷素管理办法，及以作物的农学阈值和磷素流失的环境阈值参考范围，对土壤磷素进行管理，并提出了控制措施(SibbesenandSharpley1998)。我国一些研究机构提出的土壤磷素恒量监控技术与之有些类似，其原理就是以保障产量和水体安全为目标，通过调控磷肥施用量，将土壤有效磷水平合理范围（王兴仁1995;贾小红2007）。本文以不同类型土壤冬小麦农学阈值与环境阈值为基础，提出不同类型土壤合理的有效磷水平，为合理施肥提供理论和实践基础。6.1材料与方法同第四章和第五章，推荐施磷量时磷肥指数的计算中有效磷含量为冬小麦种植一个月后所测定的结果。推荐施磷量计算公式为：Q=2.25×PFI×(K-Po)（10）式中:Q为施磷量，2.25为每公顷耕层土壤由mg·kg-1换算成kg·hm-2的换算指数，PFI为磷肥指数，K为土壤磷临界值(mg·kg-1)，即农学阈值，Po为实际测得的土壤有效磷含量(mg·kg-1)(鲁如坤1994)。6.2结果和分析6.2.1不同类型土壤有效磷农学阈值与环境阈值前面的研究可知，结合本研究结果与其他学者田间试验结果，供试土壤农学阈值为12.0~20.0mg·kg-1，平均为16.0mg·kg-1。综合已得到的土壤有效磷环境阈值与农学阈值，供试土壤环境阈值为农学阈值的约1~4倍（表6-1）。已知当土壤有效磷含量高于农学阈值，且低于环境阈值时，可既保证作物产量由不引起水环境风险。为计算方便进行取整，可得对于塿土，当土壤有效磷含量在20~40mg·kg-1时为比较合理的水平，黄棕壤安全的有效磷水平为20~50mg·kg-1，红壤上有效磷含量为20~70mg·kg-1时能保证作物产量\n40土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究避免引起水环境风险，水稻土为20~80mg·kg-1，河南和河北环境阈值不同，这里取平均值20mg·kg-1作为农田磷素管理的上限，因此，潮土合理的有效磷范围为12~20mg·kg-1。表6-1供试土壤有效磷环境阈值和农学阈值Table6-1TheenvironmentalandagronomicsoilPthresholdontestedsoils编号采样地点土壤类型环境阈值(mg·kg-1)农学阈值(mg·kg-1)No.SoiloriginSoiltypeEnvironmentalthresholdAgronomicthreshold1陕西Shaanxi塿土Loessalsoil39.520.02安徽Anhui黄棕壤Yellowbrownsoil51.020.03湖南Hunan红壤Redsoil69.620.04河南Henan潮土Tidesoil27.612.05河北Hebei潮土Tidesoil14.912.06江苏Jiangsu水稻土Paddysoil81.620.0因此，在推荐施磷中，对于潮土、灰漠土、灌淤土等容易发生磷素淋溶的土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在12~20mg·kg-1范围内。塿土有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1比较合理。黄棕壤安全的有效磷水平为20~50mg·kg-1，红壤为20~70mg·kg-1，水稻土为20~80mg·kg-1。根据全国第二次土壤普查结果，有效磷含量为40mg·kg-1已为养分丰缺的极高等级，20~40mg·kg-1为高等级。为节约资源，对于不易淋溶的土壤，也应将有效磷含量40mg·kg-1作为推荐施肥的上限。从而黄棕壤、红壤和水稻土有效磷含量在20~40mg·kg-1较合理。6.2.2不同类型土壤推荐施磷建议-1，需施P确定磷肥需要量的关键是需知道土壤有效磷增加1mg·kg2O5多少千克，此值称为磷肥指数。由于磷肥指数是加入磷与测出磷的比值，土壤对磷的固定能力愈强，测出磷则越少，磷肥指数就越大。由表6-2知，供试土壤磷肥指数在2.56~4.93之间，即增加1mg·kg-1有效磷，不同土壤上所需施用的磷在2.25~4.93kg。结果表明，陕西塿土、河南和河北的潮土和甘肃的灌淤土磷肥指数较低，为2.53~2.86mg·kg-1，说明这几种土壤对磷的吸附固定能力比较小，磷的有效性比较高。湖南红壤和江苏水稻土对磷的吸附固定能力较强，磷肥指数分别为4.37和4.93mg·kg-1。安徽黄棕壤和江西红壤磷肥指数分别为3.67和3.27mg·kg-1。\n第六章不同类型土壤施磷建议41表6-2施磷量与土壤中有效磷含量的关系Table6-2TherelationshipbetweenthecontentofOlsen-PinsoilandPapplicationrate编号土壤类型公式磷肥指数样本R2SoilNo.SioltypeEquationPFI（mg·kg-1）N1塿土Loessalsoily=2.857x-18.4242.860.92**242黄棕壤Yellowbrownsoily=3.7566x-35.5653.760.89**243红壤Redsoily=4.3674x-38.2824.370.90**244潮土Tidesoily=2.5262x-32.8732.530.94**245潮土Tidesoily=2.6755x-13.8172.680.95**246水稻土Paddysoily=4.9334x-67.1514.930.86**24灌淤土7y=2.5626x-25.1092.560.97**24Cumulatedirrigatedsoils8红壤Redsoily=3.2719x-38.6393.270.89**24根据不同土壤磷肥指数PFI及实测有效磷初始含量和农学阈值可计算不同土壤推荐施磷量。这里同一土壤冬小麦夏玉米的施磷量按张漱茗等（1995）认为区域磷分期调控中将小麦-玉米轮作周期中2/3磷肥用在小麦季，1/3磷肥用在玉米季的“冬重夏轻”原则计算，所得供试土壤推荐施磷量见表6-3。表6-3供试土壤的建议施磷量Table6-3Recommendationsofthefertilizerapplicationrate有效磷初始含量农学阈值推荐施磷量kgP2土壤类型2O5/hmSoiltypeOriginalOlsen-PAgronomicthreshold冬小麦Wheat夏玉米Mazie1塿土Loessalsoil16.52074372黄棕壤Yellowbrownsoil6.8203641823红壤Redsoil9.3203441724潮土Tidesoil9.41248245潮土Tidesoil6.812102516水稻土Paddysoil18.3204120由表6-3知，不同土壤初始含磷量不同，农学阈值不同，磷肥指数不同，所计算的推荐施磷量差异很大，冬小麦在41~364kgP-22O5·hm之间，夏玉米在20~182kgP-2-2-22O5·hm之间。塿土冬小麦施磷量为74kgP2O5·hm，夏玉米为37kgP2O5·hm。安徽黄棕壤和湖南红壤推荐施磷量较高，分别为冬小麦364kgP-22O5·hm和344kgP-2-2-22O5·hm，夏玉米182kgP2O5·hm和172kgP2O5·hm。河南和河北潮土初始有效磷含量差异较大，推荐施磷量差异也大，由表可见，当有效磷含量接近10mg·kg-1时，冬小麦推荐施磷量约为40kgP-2-22O5·hm，夏玉米为20kgP2O5·hm。而当有效磷含量较低时-1），推荐施磷量冬小麦在100kgP-2-2（6.8mg·kg2O5·hm以上，与玉米在50kgP2O5·hm。水稻土由于原始含磷量已达到18mg·kg-1，接近农学阈值，推荐施磷量冬小麦约为40kgP-2-22O5·hm，夏玉米为20kgP2O5·hm。\n42土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究6.3讨论农田磷素最佳投入量的确定对农业生产和水环境保护具有重要的意义。根据土壤中有效磷的初始含量、作物农学阈值以及发生流失的环境阈值可以确定农田磷素最佳施用量(Higgsetal2000;Sharpleyetal1996)。不同类性土壤磷素淋溶环境阈值为14.9~119.2mg·kg-1，农学阈值为环境阈值的约1~4倍。对于不同类型土壤，保障作物高产和水环境安全的有效磷含量范围差异较大，基于上述因素，应将土壤磷素进行分区管理。前面的研究已经得出不同类型土壤环境阈值随土壤pH的升高而降低，综合前人的研究结果，如表6-4所示，红壤等酸性土壤环境阈值较高而塿土、潮土等碱性土壤环境阈值较低，中性土壤处于酸性和碱性土壤之间。表6-4不同类型磷素淋溶环境阈值Table6-4ThePleachingthresholdondifferentsoils土壤类型淋溶阈值数据来源pHSioltypeLeachingthresholdDatasource红壤3.1~6.978.0~157.0赵小蓉等2004Redsoil5.790.2ZhaohaiBaietal.，2013水稻土5.5~7.456.6~122.8聂敏等2013Paddysoil6.0~7.353.0~84.0章明奎等2008黄壤4.66~7.4233.2~75.0刘方等2002Yellowbrownsoil7.0~7.244.0~93.0赵小蓉等2004褐土7.255.6~63.0王新军等2006Cinnamonicsoil47.3赵小蓉等2004潮土7.18~7.2449.8~54.3赵小蓉等2004Tidesoil40.0黄绍敏等2011黄绵土8.13~9.230.0~44.0赵小蓉等2004Cultivatedloessialsoils塿土8.639.9ZhaohaiBaietal.2013Loessalsoil结合已经得出的有效磷农学阈值，土壤磷素管理中可将我国土壤分为三类。对于潮土、灰漠土、灌淤土等容易发生磷素淋溶的碱性土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在12~20mg·kg-1范围内，有效磷含量大于12mg·kg-1已为养分丰缺高等级，施磷量应低于40kgP-2-12O5·hm；有效磷含量12~20mg·kg时，少量施肥；当有效磷含量大于20mg·kg-1时可不施磷肥。对于红壤，水稻土，黄棕壤等不容易发生磷素淋溶的土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1。本实验中供试红壤和黄棕壤原始有效磷含量较低，而磷肥指数较高，使得计算所得推荐施磷量偏高，可能与这类土壤铁铝含量高，对磷的吸附固定能力强有关。黄棕壤初始含磷量低，由磷肥指数计算得出推荐施磷量远高于其它学者由田间试验得出的最佳施磷量（64.65\n第六章不同类型土壤施磷建议43kgP-22O5·hm），可能是由于所测定的土壤初始有效磷含量差异较大。对于塿土等淋溶风险介于以上两类的土壤，有效磷土壤小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量也应控制在20~40mg·kg-1范围内，但推荐施磷量应低于红壤及水稻土等。塿土冬小麦施磷量为74kgP-2-22O5·hm，夏玉米为37kgP2O5·hm，而根据田间试验22年作物地上部分吸磷量推荐的施磷量为冬小麦80~95kgP-2-22O5·hm，夏玉米55~70kgP2O5·hm，略高于由盆栽试验推荐的结果，可能是因为盆栽试验和田间试验有差异，也可能与推荐施磷量的计算有关。由本研究盆栽试验所得出推荐施磷量仅可为做肥料效应的研究参考，实际农业生产中应结合田间试验结果进行施肥量的推荐。供试18个土壤耕层有效磷初始含量为6.8~44.6mg·kg-1，平均21.1mg·kg-1。王永壮等(2013)调查结果显示，目前我国土壤速效磷含量平均值为12.89mg·kg-1。付莹莹等（2009）的调查结果，在当地农民习惯施肥和管理模式下，关中地区塿土有效磷含量在26.25~29.62mg·kg-1，平均为28.02mg·kg-1。综上，目前我国土壤有效磷含量总体处于土壤磷养分丰缺的中高等级（10~30mg·kg-1）。结合张福锁（2009）、付莹莹等（2009，2010）的推荐施磷建议，目前我国土壤普遍推荐施磷量应为80~100kgP-22O5·hm，有效磷含量极低和极高时可多施和不施磷。李红莉等（2010）对我国主要省份施肥量调研发现，冬小麦磷肥平均施用量在98.3kgP-2-22O5·hm，夏玉米为94kgP2O5·hm，但不同省份区域间差异比较大。还有不少学者根据土壤有效磷的产量效应关系针对不同土壤进行了最佳施磷量的推荐见表6-5。表6-5我国主要省份冬小麦和夏玉米施磷量Table6-5RecommendedPrateofwinterwheatandsummermaizeinmainprovincesofChina采样地点土壤类型推荐施磷量kgP-2数据来源2O5·hmSoiloriginSoiltype小麦Wheat玉米MaizeDatasource陕西Shaanxi塿土Loessalsoil124马志超等2014北京Beijing潮土Tidesoil94.80刘建玲等2000江苏Jiangsu水稻土Paddysoil90刘志琴等2011天津Tianjing潮土Tidesoil18078任瑞娴等2006河北Hebei潮褐土Tidesoil120邢丹等2014河南Henan潮土Tidesoil60郑义等2007河南Henan褐土Cinnamonicsoil75郑义等2007青海Qinghai灰钙土Greydesertsoil120陈玉福等2006湖北Hubei黄棕壤Yellowbrownsoil64.56刘艳飞2008新疆Xinjiang灰漠土Graydesertsoil135帕尔哈提·吾甫尔等2012吉林Jilin黑土Blacksoil75徐金荣等2010由表6-5可知，大多数施磷比较合理，但仍有不少只根据作物反应推荐施磷，没有考虑到高磷时的环境风险。实际农业生产中，对于潮土等容易发生磷素淋失的土壤，施磷量的推荐应综合考虑环境效应和作物产量，努力实现作物高产和环境友好的双赢局\n44土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究面。6.4小结（1）供试土壤环境阈值为农学阈值的约1~4倍，不同类型土壤保障作物高产和水环境安全的有效磷含量范围差异较大，应将土壤磷素进行分区管理。对于潮土、灰漠土、灌淤土等容易发生磷素淋溶的碱性土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在12~20mg·kg-1范围内。对于红壤等酸性土壤磷素淋溶的土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1。对于塿土等石灰性土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1，但合理的施磷量应低于红壤等酸性土壤。（2）以农田土壤有效磷含量、测定的农学阈值和环境阈值及不同土壤磷肥指数为基础，计算的推荐施磷量因土壤类型、初始有效磷含量和磷肥指数不同而差异很大，实际农业生产中进行施磷推荐时，应根据当地农田土壤具体情况而定。\n第七章结论与展望45第七章结论和展望7.1结论磷是作物必需的大量元素，土壤磷素水平和施磷量是保障农作物高产和影响农田磷素流失的主要因素。基于作物产量和水环境质量评价指标与土壤有效磷含量关系提出的农学阈值和环境阈值，可以为农业生产和水环境保护提供管理措施。本研究选择全国分布面积较广的18种土壤，应用室内模拟结合数学模型，研究了不同类型土壤磷素淋溶的环境阈值，结合理化性质探讨了影响磷素淋溶风险的主要影响因子。以盆栽试验为基础，根据作物产量对土壤有效磷的相应关系研究了不同土壤冬小麦夏玉米达到最佳产量时的农学阈值。以“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”24年长期肥料定位试验为基础，利用长期试验积累数据并结合相关土壤分析，探讨塿土上施磷对冬小麦和夏玉米产量的影响、土壤有效磷随全磷的积累规律、土壤磷的淋溶阈值。研究结果可为土壤磷素淋溶评价和预测、磷肥的合理施用和优化土壤磷素管理提供科学依据。得出以下结论：（1）塿土冬小麦土壤有效磷临界值为26.2mg·kg-1，夏玉米为13.9mg·kg-1。土壤有效磷随全磷的增加存在明显的临界点，当全磷含量高于1.15g·kg-1时，增加单位量有效磷所需施磷量大大减少；土壤有效磷含量大于39.3mg·kg-1时，磷素淋溶风险增大。塿土区无轮作的情况下，当土壤有效磷含量＜25mg·kg-1，冬小麦施磷量应为80~95kgP-2-12O5·hm以上；土壤有效磷含量为25~40mg·kg时，冬小麦施磷量为60~80kgP-2-1-22O5·hm；当有效磷含量＞40mg·kg时，冬小麦施磷量为10~15kgP2O5·hm。当土-1时，夏玉米施磷量为70~85kgP-2壤有效磷含量低于15mg·kg2O5·hm以上；土壤有效磷含量为15~40mg·kg-1时，夏玉米施磷量为55~70kgP-2-12O5·hm；当有效磷含量＞40mg·kg时，夏玉米施磷量应为10~15kgP-22O5·hm。在冬小麦-夏玉米轮作体系下，当土壤有效磷含量分别为＜15、15~25、25~40和＞40mg·kg-1时，冬小麦施磷量分别为100~120、90~100、80~90和15~20kgP-22O5·hm，夏玉米施磷量分别为50~60、45~50、25~40和5~10kgP-22O5·hm。（2）本研究中，18种供试土壤P淋失临界点处Olsen-P含量为14.9~119.2mg·kg-1，CaCl-12-P含量范围为0.11~2.26mg·kg。不同土壤磷素淋失阈值差异很大，与土壤pH及交换性钙呈极显著负相关而与活性铁铝含量、粘粒含量及初始有效磷水平呈极显著正相关（p<0.01）。以土壤pH、有机碳、活性铝、交换性钙、交换性镁、碳酸盐、粘粒、初始Olsen-P和初始CaCl2-P含量为影响因素建立的数学模型，可为综合评价土壤土壤理化性质对土壤磷素淋溶风险的影响提供参考。（3）由盆栽实验得出冬小麦土壤有效磷农学阈值为13.1~26.2mg·kg-1，夏玉米农学阈值为9.8~16.0mg·kg-1。有效磷含量为12mg·kg-1可作为潮土农学阈值。黄棕壤，和塿\n46土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究土可将有效磷15mg·kg-1作为农学阈值。有效磷20mg·kg-1可作为红壤和水稻土有效磷农学指标。（4）供试土壤环境阈值为农学阈值的约1~4倍，不同类型土壤保障作物高产和水环境安全的有效磷含量范围差异较大，应将土壤磷素进行分区管理。对于潮土、灰漠土、灌淤土等容易发生磷素淋溶的碱性土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在12~20mg·kg-1范围内。对于红壤等酸性土壤磷素淋溶的土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1。对于塿土等石灰性土壤，小麦玉米轮作模式农田土壤有效磷含量应控制在20~40mg·kg-1，但合理的施磷量应低于红壤等酸性土壤。7.2展望本研究探讨了不同土壤磷素淋溶的有效磷环境学淋溶阈值与作物达到最佳产量的有效磷农学阈值，证明了合理施肥既能满足作物对磷的要求，保证作物产量，又能避免引起水环境风险。创新之处在于将我国分布面积较广的不同类型土壤磷素的农艺性状和磷素淋失阈值相结合，根据不同土壤的磷素淋失阈值及作物达到最佳产量时所需的有效磷临界值来制定安全的土壤有效磷水平。不足之处在于盆栽试验易于管理，可控性较强，但由于作物生长环境与田间有很大差别，所得结果需要在田间进行进一步验证。针对上述问题，本研究田间试验土壤有效磷安全水平的评估及合理施磷量的推荐只限于塿土，今后需要在全国大面积范围内进一步验证，从而可结合田间具体情况，为合理施肥，保障粮食安全，减少土壤磷淋失风险，保护农田生态环境和水环境提供理论和实践依据。\n参考文献47参考文献鲍士旦.2000.土壤农化分析.第三版.北京：中国农业出版社：25~239曹志洪,李庆逵.1988.黄土性土壤对磷的吸附与解吸.土壤学报,(03):218-226艾买提.热木都拉,图尔荪.阿卜杜瓦依提.2011.巴楚县冬小麦测土配方施肥应用效果调查.新疆农业科技,(01):32-33柏兆海,万其宇,李海港,段增强,陈清.2011.县域农田土壤磷素积累及淋失风险分析——以北京市平谷区为例.农业环境科学学报,(09):1853-1860陈新平,张福锁,崔振岭.2006.小麦-玉米轮作体系养分资源综合管理理论与实践.北京:中国农业大学出版社:75-84陈玉福,刘景莉.2006.不同施肥量对小麦产量影响的初步探讨.青海农林科技,(02):10-12+18.程红光,郝芳华,任希岩.2006.不同降雨条件下非点源污染氮负荷入河系数研究.环境科学学报,26(03):392-397陈吉宁.2009.流域面源污染控制技术——以滇池流域为例.北京:中国环境科学出版社:55-60付莹莹,同延安,李文祥.2009.陕西关中灌区冬小麦土壤养分丰缺指标体系的建立.麦类作物学报,29(05):897-900付莹莹,同延安,李文祥.2010.陕西关中灌区夏玉米土壤养分丰缺指标体系的建立.干旱地区农业研究,28(01):88-93.高超,张桃林.2000.面向环境的土壤磷素测定与表征方法研究进展.农业环境保护,19(05):282-285高超,朱建国,窦贻俭.2002.农业非点源污染对太湖水质的影响:发展态势与研究重点.长江流域资源与境,(03):260-263高秀美,汪吉东,刘兆普.2010.集约化蔬菜地土壤磷素累积特征及流失风险.生态与农村环境学报,26(01):82-86耿润哲,王晓燕,焦帅.2013.密云水库流域非点源污染负荷估算及特征分析.环境科学学报,33(05):1484-1492何晓滨,李庆龙,段庆钟.2011.云南省施肥及土壤养分变化分析.中国土壤与肥料,(03):21-26黄昌勇.2000.土壤学.北京:中国农业科技出版社:201-203黄东风,邱孝煊,李卫华.2009.福州市郊菜地土壤磷素特征及流失潜能分析.水土保持学报,23(1):83-88黄德明.1988.我国农田土壤养分肥力状况及丰缺指标.华北农学报,(02):46-53黄凯.2011.洱源农村畜禽粪便氮磷流失规律及控制方案研究.[硕士毕业论文].昆明:昆明理工大学黄绍敏,郭斗斗,张水清.2011.长期施用有机肥和过磷酸钙对潮土有效磷积累与淋溶的影响.应用生态学报,22(01):93-98贾小红,郭瑞英,王秀群,陈清,张福锁.2007.菜田养分资源综合管理与可持续发展.生态环境,(02):714-718姜波,林咸永,章永松.2008.杭州市郊典型菜园土壤磷素状况及磷素淋失风险研究.浙江大学学报(农业与生命科学版),(02):207-213李红莉,张卫峰,张福锁.2010.中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析.植物营养与肥料学\n48土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究报,16(05):1136–1143李秋梅,陈新平,张福锁,RmheldV.2002.冬小麦-夏玉米轮作体系中磷钾平衡的研究.植物营养与肥料学报,(02):152-156李祖荫,刘军,孔晓玲.1983.石灰性土壤中粘粒与奚酸钙的固磷作用.土壤肥料,(02):65-69李书田,金继运.2011.中国不同区域农田养分输入、输出与平衡.中国农业科学,44(20):4207-4229廖文华.2012.河北省农田土壤磷素转化、平衡与产量效应.[博士学位论文].河北:河北农业大学廖文华,王新军,刘建玲.2008.磷肥和有机肥施用对白菜产量及磷素径流流失潜能的影响.河北农业大学学报,(03):11-16刘方,黄昌勇,何腾兵.2006.不同类型黄壤早地的磷素流失及其影响因素分析.水土保持学报,15(02):37~40刘建玲,廖文华,王新军.2006.大量施用磷肥和有机肥对白菜产量和土壤磷积累的影响.中国农业科学,39(10):2147-2153刘建玲,廖文华,张作新,张海涛,王新军,孟娜.2007.磷肥和有机肥的产量效应与土壤积累磷的环境风险评价.中国农业科学,(05):959-965刘利花,杨淑英,吕家珑.2003.长期不同施肥土壤中磷淋溶“阈值”研究.西北农林科技大学学报(自然科学版),31(03):123-126刘艳飞.2008.基于测土配方施肥试验的肥料效应与最佳施肥量研究.[硕士学位论文].湖北:华中农业学刘志琴,丁桂云,袁冬梅.2011.小麦磷的临界值试验研究.现代农业科技,20:47+50刘子国,黄敏,余萃.2008.表征测试指标分析土壤磷素流失风险的研究.湖南农业科学,(04):75-77+80鲁明星,邹娟,鲁剑巍,王倩怡,吴礼树.2006.湖北省油菜磷肥施用效果与土壤速效磷分级标准研究.中国油料作物学报,(04):448-452鲁如坤,时正元,熊礼明.1992.我国磷矿磷肥中镉的含量及其对生态环境影响的评价.土壤学报,(02):150-157鲁如坤.2003.土壤磷素水平和水体环境保护.磷肥与复肥,(01):4-8鲁如坤.1994.推荐施肥法和复合肥配方.土壤肥料,(03):176~180吕家珑,FortuneS,BrookesPC.2003.土壤磷淋溶状况及其Olsen磷”突变点”研究.农业环境科学学报,22(2):142-146吕家珑,李祖荫.1991.石灰性土壤中固磷基质的探讨.土壤通报,(05):204-206马志超,张明学,周仓军,王录科,王银福,翟丙年.2014.关中西部冬小麦氮磷钾养分丰缺指标及经济最佳施肥量研究.中国农学通报,24:210-216聂敏,肖和艾,廖敦秀,高茹,葛体达,李裕元,吴金水.2013.亚热带可变电荷土壤磷素淋失临界点及其与土壤特性的关系.环境科学学报,(02):579-586帕尔哈提·吾甫尔,孜热皮古丽·赛都拉.2012.高土壤肥力条件下施肥量和施肥配比对冬小麦产量的影响.现代农业科技,22:16-17彭世彰,黄万勇,杨士红,金小平.2013.田间渗漏强度对稻田磷素淋溶损失的影响.节水灌溉,(09):36-39戚瑞生,党廷辉,杨绍琼.2012.长期定位施肥对土壤磷素吸持特性与淋失突变点影响的研究.土壤通报43(05):1187-1194曲均峰.2010.化肥施用与土壤环境安全效应的研究.磷肥与复肥,25(01):10-12\n参考文献49任瑞娴,王瑞卿,许恩怀,刘惠芬,卢树昌,臧凤艳.2006.冬小麦-夏玉米轮作区动态平衡施肥配方的研究.天津农学院学报,(02):1-6沈汉.1996.从农田土壤养分的10年演变看北京市今后施肥方向与策略.北京农业科学,(03):1-4.孙连城,刘盛炀,左建传,韦洪珍,冯学华.2011.兴化市水稻磷指标体系试验研究.现代农业科技,(11):55-57孙义祥,郭跃升,于舜章,蒋庆功,程琳琳,崔振岭,陈新平,江荣风,张福锁.2009.应用“3414”试验建立冬小麦测土配方施肥指标体系.植物营养与肥料学报,(01):197-203司友斌,王慎强,陈怀满.2000.农田氮、磷的流失与水体富营养化.土壤,(04):188-193孙本华,杨学云,古巧珍.2002.黄土施肥效应与肥力演变的长期定位监测研究II.长期施肥对土壤理化性质的影响.植物营养与肥料学报,8(增刊):71-74孙克刚,李丙奇,和爱玲.2010.砂姜黑土区麦田土壤有效磷丰缺指标及推荐施磷量研究.干旱地区农业研究,28(2):159-161+182孙政才.1997.全年定量磷肥在冬小麦和夏玉米两茬间合理分配.北京农业科学,15(5):32-34唐旭.2009.小麦玉米轮作土壤磷素长期演变规律研究.[博士毕业论文].北京:中国农业科学院童倩倩,何腾兵,高雪.2011.贵州省耕地土壤的养分状况.贵州农业科学,39(2):82-84王光火,朱祖祥.1991.pH对土壤吸持磷酸根的影响及其原因.土壤学报,(01):1-6王邵东,张红映.2007.中国磷矿资源和磷肥生产与消费.化工矿物与加工,(09):30-32王圣瑞,马文奇,徐文华.2003.陕西省小麦施肥现状与评价研究.干旱地区农业研究,21(1):31-37王新军,廖文华,刘建玲.2006.菜地土壤磷素淋失及其影响因素.华北农学报,21(04):67-70王兴仁,曹一平,张福锁,陈新平.1995.磷肥恒量监控施肥法在农业中应用探讨.植物营养与肥料学报,Z1:59-64王永壮,陈欣,史奕.2013.农田土壤中磷素有效性及影响因素.应用生态学报,24(01):260-268王振华,朱波,李青云.2011.不同土地利用方式下侵蚀泥沙中磷释放风险评价.中国环境科学,31(3):474~480魏孝荣,郝明德,张春霞.2003.黄土区长期定位培肥试验对土壤肥力的影响.水土保持研究,10(01):37-39吴如成,马莹,洪艳,张辉芳,葛敏,池鹤亭,张蓉荣.2012.小麦施磷效应及土壤有效磷丰缺指标研究.农业装备技术,01（3-4）:59-63项大力,杨学云,孙本华.2010.灌溉水平对土磷素淋失的影响.植物营养与肥料学报，16(01):112-117习斌.2014.典型农田土壤磷素环境阈值研究.[博士毕业论文].北京:中国农业科学院谢如林,谭宏伟.2001.我国农业生产对磷肥的需求现状及展望.磷肥与复肥,(02):6-9邢丹,李淑文,夏博,付巍,文宏达.2014.施磷对冬小麦—夏玉米体系产量和肥料利用效率的影响.河北农业大学学报,(05):25-31徐金荣,陈丽梅,刘梅.2010.吉林春玉米施肥模型的研究.安徽农业科学,33:18839-18841晏维金,尹澄清,孙濮.1999.磷氮在水田湿地中的迁移转化及径流流失过程.应用生态学报,10(03):312-316晏维金,章申,吴淑安,蔡强国,唐以剑.1999.模拟降雨条件下生物可利用磷在地表径流中的流失和预测.环境化学,(06):497-506尹梅,洪丽芳,付利波,陈华,王劲松,苏帆.2012.滇东红壤区不同海拔高度带玉米的土壤养分丰缺指标研究.中国土壤与肥料,(03):35-39\n50土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究杨学云,孙本华,古巧珍.2007.长期施肥磷素盈亏及其对土壤磷素状况的影响.西北农业学报,16(05):118-123杨学云.2004.长期施肥条件下塿土磷素累积与淋失研究.[博士学位论文].陕西:西北农林科技大学章明奎,王丽平.2007.旱耕地土壤磷垂直迁移机理的研究.农业环境科学学报,26(01):282-285张凤华,廖文华,刘建玲.2009.连续过量施磷和有机肥的产量效应及环境风险评价.植物营养与肥料学报,15(06):1280-1287张福锁,王激清,张卫峰.2008.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径.土壤学报,45(05):915-924张海涛,刘建玲,廖文华,张作新,郝小雨.2008.磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷吸附-解吸的影响.植物营养与肥料学报,(02):284-290张慧敏,章明奎.2008.稻田土壤磷淋失潜力与磷积累的关系.生态与农村环境学报,24(01):59-62张霞.2012.豫中平原土壤磷素丰缺指标探讨.河南农业,21:17-18张经纬,曹文超,严正娟,陈清,李俊良.2012.种植年限对设施菜田土壤剖面磷素累积特征的影响.农业环境科学学报,(05):977-983张漱茗,周景明,张增俭.1995.磷肥在冬小麦-夏玉米轮作中的合理分配.土壤肥料,(01):26-29张水铭,马杏法,汪祖强.1993.农田排水中磷素对苏南太湖水系的污染.环境科学,(06):24-29+94张水铭,马杏法.1995.苏南太湖地区农业面源磷的污染.土壤,(03):141-143甄兰,廖文华,刘建玲.2002.磷在土壤环境中的迁移及其在水环境中的农业非点源污染研究.河北农业大学学报,(01):55-59郑义,孙笑梅,易玉林.2007.河南冬小麦施肥指标体系的建立与分区施肥推荐研究初报.第二届全国测土配方施肥技术研讨会论文集:23-29钟晓英,赵小蓉,鲍华军,李浩浩,李贵桐,林启美.2004.我国23个土壤磷素淋失风险评估Ⅰ.淋失临界值.生态学报,(10):2275-2280周慧平,高超,王登峰,赵和苍,张桃林.2007.巢湖流域农田土壤磷吸持指数及吸持饱和度特征.农业环境科学学报,S2:386-389周萍,范先鹏,何丙辉.2007.江汉平原地区潮土水稻田面水磷素流失风险研究.水土保持学报,21(4):47-51朱兆良.1998.肥料与农业和环境.大自然探索,17(4):25-28卓懋白,胡云才,UrsSchmidhalter.2004.欧盟农业和环境政策对化肥消费和生产的影响.磷肥与复肥,(02):11-14赵建宁,张贵龙,刘红梅.2013.农田排水氮磷拦截潜流坝的设计与运行.农业工程学报,29(2):88-92AulakhMS,GargAK,KabbaBS.2007.Phosphorusaccumulation,leachingandresidualeffectsoncropyieldsfromlong-termapplicationsinthesubtropics.SoilUseandManagement,23:417-427BacheBW,WilliamsEG.1971.Aphosphatesorptionindexforsoils.JournalofSoilScience,22(3):288-301HiggsB,JohnstonAE,SalterJL,DawsonCJ.2000.Someaspectsofachievingsustainablephosphorususeinagriculture.JournalofEnvironmentalofQuality,29(1):80-87BaiZH,LiHG,YangXY.2013.ThecriticalsoilPlevelsforcropyield,soilfertilityandenvironmentalsafetyindifferentsoiltypes.PlantandSoil,372(1-2):27-37BlakeL.2003.Changesinsoilphosphorusfractionsfollowingpositiveandnegativephosphorusbalances\n参考文献51forlongperiods.PlantandSoil,254(2):245-261BrockEH,KetteringsQM,KleinmanP.2007.Phosphorusleachingthroughintactsoilcoresasinfluencedbytypeanddurationofmanureapplication.NutrientCyclinginAgroecosystems,77(3):269-281CoaleFJ,IzunoFT,BottcherAB.1994.PhosphorusindrainagewaterfromsugarcaneintheEvergladesagriculturalareaasaffectedbydrainagerate.JournalofEnvironmentalofQuality,34:121-126.ColombB,DebaekeP,JouanyC.2007.Phosphorusmanagementinlowinputstocklesscroppingsystems:cropandsoilresponsestocontrastingPregimesina36-yearexperimentinsouthernFrance.EuropeanJournal0fAgronomy,26(2):154-165CorrellDL.1998.Theroleofphosphorusintheeutrophicationofreceivingwaters:Areview.JournalofEnvironmentalofQuality,27(2):261-266CoxFA,HendricksSE.2000.Soiltestphosphorusandclaycontenteffectsonrunoffwaterquality.JournalofEnvironmentalQuality,29:1582-1586DevauN,CadreE,HinsingerP.2009.SoilpHcontrolstheenvironmentalavailabilityofphosphorus:Experimentalandmechanisticmodellingapproaches.AppliedGeochemsitry,24(11):2163-2174DimirkouA,IoannouA,PapadopoulosP.1997.Kineticsofphosphorussorptionbyhematiteandkaolinite–hematite(k–h)system.CommunicationsinSoilScienceandPlantAnalysis,27:1071-1090DyerB.1902.ResultsofinvestigationsontheRothamstedsoil.U.S.Dep.Agr.OfficeofExpt.Sta.Bull.106:98FortuneS,LuJ,AddiscottTM,BrookesPC.2005.Assessmentofphosphorusleachinglossesfromarableland.PlantandSoil,269(1-2SI):99-108HartikainenH.1979.Phosphorusanditsreactionsinterrestrialsoilsandlakesediments.JSciAgricSocFinl,51:537-624HeckrathG,BrookesPC,PonltonPR.1995.PhosphorusleachingfromsoilscontainingdifferentphosphorusconcentrationsintheBroadbalkExperiment.JournalofEnvironmentalQuality,24(5):904~910HeskethN,BrookesPC.2000.DevelopmentofanIndicatorforriskofphosphorusleaching.JournalofEnvironmentalQuality,29:105-110HiggsB,JohnstonAE,SalterJL.2000.Someaspectsofachievingsustainablephosphorususeinagriculture.JournalofEnvironmentalQuality,29(1):80-87JamesDW,Kotuby-AmacherJ,AndersonGL.1996.Phosphorusmobilityincalcareoussoilsunderheavymanure.JournalofEnvironmentalQuality,25:770-775JohnstonAE,PoultonPR.WhiteRP.2013.Plant-availablesoilphosphorus.PartII:theresponseofarablecropstoOlsenPonasandyclayloamandasiltyclayloam.SoilUseandManagement,29(1):12-21KaoCW,BlancharRW.1973.DistributionandchemistryofphosphorusinanAlbaqualfsoilafter82yearsofphosphatefertilization.JournalofEnvironmentalQuality,2:237-240Katarina,Berling,Erasmus.2001.PhosphorussorptioninrelationtosoilpropertiesinsomecultivatedSwedishsoils.NutrientCyclinginAgroecosystems,59:39-46Lopez-HernandezID,BurnhamCP.1974.TheeffectofpHonphosphateadsorptioninsoils.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,5:207-216\n52土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究MaL,MaWQ,VelthofGL,WangFH,QinW,ZhangFS.2010.ModelingnutrientflowsinthefoodchainChina.JournalofEnvironmentalQuality,39(4):1279–1289MaguireRO,SimsJT.FoyRH.2001.Long-termkineticsforphosphorussorption-desorptionbyhighphosphorussoilsfromirelandandthedelmarvapenin-sula.USASoilScience,166(8):557-565MaguireRO,SimsJT.2002.MeasuringagronomicandenvironmentalsoilphosphorussaturationandpredictingphosphorusleachingwithMehlich3.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,66(6):2033-2039MallarinoAP,AtiaAM.2005.Correlationofaresinmembranesoilphosphorustestwithcornyieldandroutinesoiltests.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,69(1):266-272ManningB,GoldbergS.1996.Modelingcompetitiveadsorptionofarsenatewithphosphateandmolybdateonoxideminerals.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,60:121–131.MallarinoAP,BlackmerAM.1992.Comparisonofmethodsfordeterminingcriticalconcentrationsofsoiltestphosphorusforcorn.AgronomyJournal,84:850-856McDowellR,SinajS,SharpleyA.2001.Theuseofisotopicexchangekineticstoassessphosphorusavailabilityinoverlandflowandsubsurfacedrainagewaters.SoilScience,166(6):365-373McdowellRW,SharpleyAN,BrookesP.2001.Relationshipbetweensoiltestphosphorusandphosphorusreleasetosolution.Soilscience,166(2):137-149McDowellRW,MahieuN,BrookesPC,PoultonPR.2003.MechanismsofphosphorussolubilisationinalimedsoilasafunctionofpH.Chemosphere,51(8):685-692MossB,JohnesP,PhillipsG.1990ThemonitoringofecologicalqualityandtheclassificationofstandingwatersinSorptioncapacityofphosphateinmineralsoils.Dependenceofsorptioncapacityonsoilproperties.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,62:9-15PeasleeDE.1978.Relationshipsbetweenrelativecropyields,soiltestphosphoruslevels,andfertilizerrequirementsforphosphorus.CommunicationsinSoilScienceandPlantAnalysis,9(5):429-442PoultonPR,JohnstonAE,WhiteRP.2013.Plant-availablesoilphosphorus.PartI:theresponseofwinterwheatandspringbarleytoOlsenPonasiltyclayloam.SoilUseandManagement,29(1):4-11Richard,Lookman,Katleen,Jansen,RoleMerckx.1996.Relationshipbetweensoilpropertiesandphosphatesaturationparametersatransectstudyinnorthern.BelgiumGeoderma,69:265-274RyanJ,HasanHM,Baasirim.1985.AvailabilityandtransformationofappliedphosphorusincalcareousLebanesesoils.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,49:1215-1220RyanPR,SkerrettM,FindlayGP.1997.Aluminumactivatesananionchannelintheapicalcellsofwheatroots.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,94:6547~6552SánchezM,BollJ.2005.Theeffectofflowpathandmixinglayeronphosphorusrelease:physicalmechanismsandtemperatureeffects.JournalofEnvironmentalQuality,34:1600-1609SharpleyAN.1995.Identifyingsitesvulnerabletophosphoruslossinagriculturalrunoff.JournalofEnvironmentalQuality,24:947-951SharpleyAN,DanielT,SimsT,LemunyonJ,StevensR,ParryR.2003.Agriculturalphosphorusandeutrophication.UnitedStatesdepartmentofagriculture.ARS-149SharpleyAN.1993.Aninnovativeapproachtoestimatebioavailablephosphorusinagriculturalrunoffusingironoxide-impregnatespaper.JournalofEnvironmentalQuality,22:597-601\n参考文献53SharpleyAN,ChapraSC,WedepohlR,SimsJT,DanielTC,ReddyKR.1994.Managingagriculturalphosphorusforprotectionofsurfacewaters:Issuesandoptions.JournalofEnvironmentalQuality,23:437-451SiYB,WangSQ,ChenHM.2000.Watereutrophicationandlossesofnitrogenandphosphatesinfarmland.Soils,32(4):188-193SimsJT,SimardRB,JoernC.1998.Phosphoruslossinagriculturaldrainage:Historicalperspectiveandcurrentresearch.JournalofEnvironmentalQuality,27:277-293SibbesenE,SharpleyAN.1998.Settingandjustifyinguppercriticallimitsforphosphorousinsoils.In:TunneyH,CartonOT,BrookesPC,JohnstonAE,editors.PhosphorusLossfromSoiltoWater.CAB,UK,151-176SommersLE,NelsonDW,OwrisLB.1979.Statusofinorganicphosphorusinsoilsirrigatedwithmunicipalwastewater.SoilScience,127:340-350SubramanlamV,SinghBR.1997.Phosphorussupplyingcapacityofheavilyfertilizedsoils.Nutrientcyclinginagroecosystems,47:115-122SummersRN,BollandMDA,ClarkeMF.2001.Effectofapplicationofbauxiteresidue(redmud)toverysandysoilsonsubterraneancloveryieldandPresponse.Australianjournalofsoilresearch,39:979-990SunB,ZhangLX,YangLZ,ZhangFS,DavidN,ZhuZL.2012.AgriculturalNon-PointSourcePollutioninChina:CausesandMitigationMeasures.AMBIO,41(4):370-379SubramaniamV,SinghBR.1997.Phosphorussupplyingcapacityofheavilyfertilizedsoils.Nutrientcyclinginagroecosystems,47:115-122TangX,MaY,HaoX.2009.DeterminingcriticalvaluesofsoilOlsen-Pformaizeandwinterwheatfromlong-termexperimentsinChina.PlantandSoil,323(1-2):143-151TunneyH,CartonOT,BrookesPC.1998.PhosphorusLossfromSoiltoWater.UK:BiddlesLtd,Guildford,King'sLynn,164(4):253-271WangF,SimsJT,MaL.2011.ThephosphorusfootprintofChina’sfoodchain:implicationsforfoodsecurity,naturalresourcemanagement,andenvironmentalquality.JournalofEnvironmentalQuality,40(4):1081-1089WangY,JiangJ,XuRK,DiwakarTiwari.2009.Phosphateadsorptionatvariablechargesoil/waterinterfacesasinfluencedbyionicstrength.AustralianJournalofSoilResearch,47(5):529-536WellsAT,ChanKY,CornishPS.2000.ComparisonofconventionalandalternativevegetablefarmingsystemsonthepropertiesofayellowearthinNewSouthWales.AgriculturalEcosystemsandEnvironment,80:47-60ZhangFS,ShenJB,ZhangJL.2010.Rhizosphereprocessesandmanagementforimprovingnutrientuseefficiencyandcropproductivity:implicationsforChina.AdvancesinAgronomy,107:1-32ZhangH,SchroderJL,FuhrmanJK.2005.Pathandmultipleregressionanalysesofphosphorussorptioncapacity.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,69:96-106ZhaoXR,ZhongXY,BaoHJ.2007.RelatingsoilPconcentrationsatwhichPmovementoccurstosoilpropertiesinChineseagriculturalsoils.Geoderma,142(3-4):237-244ZhouM,RhueRD,HarrisWG.1997.Phosphorussorptioncharacteristicsofsandycoastalplainsoils.SoilScienceSocietyofAmericaJournal,61:1364~1369\n54土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究ZhuB,WangZH,ZhangXB.2012.PhosphorusfractionsandreleasepotentialofditchsedimentsfromdifferentlandusesinasmallcatchmentoftheupperYangtzeRiver.JournalofSoilsandSediments,12(2):278-290\n致谢55致谢本论文是在我的导师孙本华副教授的悉心指导下完成的，从文章的选题、构思到试验方案设计、数据处理和论文撰写等方面都倾注了导师大量心血。在此论文完成之际，特向孙本华老师致以最诚挚的谢意。恩师的敬业精神，渊博的知识，缜密的思维方式，和蔼至城的品格以及宽广仁厚的为人态度，时刻影响着我。读研期间，孙老师除了给予我学业上的指导，在生活上也给我极大的帮助，谢谢您三年来的耐心指导和良苦用心。同时，也要感谢杨学云老师和张树兰老师在平时的试验、学习中给我的宝贵意见和建议，感谢师母高明霞老师三年来对我的关怀和鼓励。在论文的开题和论证过程中，王益权教授、高亚军教授、谷洁教授、张树兰教授和杨学云研究员提出了宝贵的意见，在此向以上老师致以衷心的感谢！试验布置、采样和测定过程中，感谢雪玲姐、海霞姐和同门师姐妹潘婷、孙瑞、马琳、崔全红、郭芸，皮小敏等对我的热心帮助。感谢同一课题组的其他同学，三年来我们相互帮助，共同成长。感谢家人对我的养育之恩，无私的爱及多年来对我学业的全力支持和鼓舞。再次感谢所有关心、帮助和支持我的人们。最后，向论文评阅人和答辩委员会的所有专家、教授表示最诚挚的谢意！席雪琴2015年5月23日\n56土壤磷素环境学淋溶阈值与农学阈值研究作者简介席雪琴，女，汉族，甘肃武威人，1988年12月出生；2008年9月至2012年6月，就读于西北师范大学地理与环境科学学院，环境工程专业，获得工学学士学位；2012年9月至2015年6月，就读于西北农林科技大学资源环境学院环境科学专业，攻读工学硕士学位。硕士在读期间发表学术论文：1.席雪琴，孙本华，陈勇，杨学云.塿土区作物和土壤淋溶磷临界值研究及推荐施磷建议.中国土壤与肥料.（已录用，待刊）参与课题：(1)公益性行业（农业）科研专项“主要农区农业面源污染监测预警与氮磷投入阈值研究”（201003014）；(2)农业生态环境保护项目“农业面源污染定位监测与防治技术研究及示范”。