论文摘要
菜园土壤长期过量施用化学肥料和有机肥，造成土壤磷素积累和增加了磷素淋失和水体富营养化的风险，因此迫切需要实用、简便和可靠的方法以评价土壤磷素淋失的环境风险。本文拟采用化学测试、培养试验、GIS等方法对杭州市郊典型菜园土壤磷素的状况、空间分布以及淋失的环境指标进行研究，为菜地的合理施肥以及其磷素的环境影响评价提供科学依据。主要结果如下：1．采用化学测试方法研究了杭州市郊25个典型菜园土壤的磷素状况以及农学和环境磷素测试值间的相互关系，以建立磷素淋失的评价指标。结果表明，菜园土壤全磷和土壤测试磷如CaCl2-P、Olsen-P、PM3均存在较宽的范围，分别为0.7～2.9 g／kg、0.48～19.64 mg／kg、10.65～151.60 mg／kg和50.53～904.95 mg／kg，72％的供试土壤超过菜园磷素丰缺的有效磷临界值（Olsen-P=60 mg／kg）。土壤磷饱和度DPSOX和DPSM3分别在6.91～49.15％和5.82～52.56％之间，与TP、Olsen-P、PM3之间存在极显著的正相关，DPSOX与DPSM3间存在极显著正相关。通过分段线性模型分析水溶性磷与Olsen-P、DPSOX和DPSM3的关系，均存在一个明显的突变点（土壤磷素淋失的临界值），该值分别为Olsen-P=76.19 mg／kg，DPSOX=26％，DPSM3=22％，供试土壤中有60％以上土壤超过上述Olsen-P或者DPS临界值，存在磷素淋溶的风险。土壤磷素淋失的Olsen-P临界值高于农学磷素丰缺的临界值，因此，合理施用磷肥和有机肥使土壤水平低于上述磷淋失临界值，不仅可以满足作物的磷素营养需要，而且可以避免磷淋溶进入水体。2．采用化学测试和GIS技术研究了杭州市郊150个菜园土壤的养分和磷素状况以及空间分布特征。结果表明，在150个土样中pH＜5.5的土壤占11％，最低的pH达4.64，表明供试区局部土壤有一定程度的酸化；EC低于其养分丰缺临界值达95％；40％的土壤有机质、94％的土壤碱解氮和速效K低于其各自养分丰缺临界值；92％以上的土壤的Olsen-P超过土壤Olsen-P丰缺临界值（60mg／kg），表明供试区菜园土壤磷素积累明显。菜园土壤养分状况的空间分布存在较大的变异，其中靠南部区域以及东北角pH明显较高，南部地区EC值较高，有机质、碱解氮、速效钾分布较为类似，中部和南部零星区域相对较高，Olsen-P、TP、CaCl2-P的空间分布呈现的趋势比较一致，高磷区集中在区域的东部附近以及南部部分区域。通过分段线性模型分析，土壤Olsen-P和TP的磷素淋失临界值分别为78.58 mg／kg，1.33 g／kg，供试区内90％的土壤存在磷素淋失的风险。根据目前土壤磷素和其它养分状况，应该控制磷肥施用量，增施氮钾肥。3．采用培养试验研究了有机无机肥用量对土壤磷素状况以及其淋失风险的影响。结果表明，单施无机磷肥处理（IP-P、IP-N）的CaCl2-P、Olsen-P的释放率明显高于有机磷肥（OP-P、OP-N）和有机无机配合处理（1／2IP＋1／2OP-P、1／2IP＋1／2OP-N），其中以满足作物生长所需氮量的无机磷肥施肥处理（IP-N）的CaCl2-P释放率最大。满足作物生长所需氮量（N-based）的所有施肥处理的CaCl2-P、Olsen-P、TP和PM3累积率明显大于满足作物生长所需磷量（P-based）的所有施肥处理。满足作物生长所需氮量（N-based）的所有施肥处理的DPS均高于满足作物生长所需磷量（P-based）的所有施肥处理，且均超过DPS淋失临界值，具有较高的磷素淋失的风险。在满足作物生长所需氮量（N-based）处理的施磷水平下，无机磷肥与有机磷肥对CaCl2-P、Olsen-P、TP和PM3的积累率以及DPS的影响没有明显的差异，表明不同磷源在此施肥处理对土壤磷素积累及磷素淋溶具有类似的效应。