珠江三角洲平原农田土壤磷形态特征及其发生学意义

摘要

本研究以珠江三角洲滨海沉积物、三角洲沉积物、河流冲积物三种成土母质发育的农田土壤为对象，研究了全磷、磷形态包括碳酸氢钠浸提磷（NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po）；氢氧化钠浸提磷（NaOH-Pi和 NaOH-Po）；稀盐酸浸提无机磷（Dil.HCl-Pi）；浓盐酸浸提磷（Conc.HCl-Pi和Conc.HCl-Po）；残留态磷（Residual-P）的剖面分布及其随土壤种植年限的变化特征、并利用31P-NMR技术分析了耕作层（Ap1层）土壤中磷形态特征。得出以下主要结论：
　　（1）三种母质发育的土壤，其全磷平均含量三角沉积物>河流沉积物>滨海沉积物；三种母质发育的土壤土壤全磷含量均在Ap1层富集，向下至犁底层（Ap2层）迅速降低，而由Ap2层至水耕氧化还原层（B）逐渐降低，在B层以下土壤中趋于稳定。NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、Dil.HCl-Pi变化趋势与全磷一致。无机磷形态均以Conc.HCl-Pi（O-P）为主，占全磷平均比例为28.0％，有机磷以NaOH-Po为主，占全磷平均比例为6.2%。三角洲沉积物、滨海冲积物发育的土壤NaHCO3-Pi、NaOH-Pi之和（（Fe+Al）-P）高于Dil.HCl-Pi（Ca-P），河流冲积物发育的土壤NaHCO3-Pi、NaOH-Pi之和低于Dil.HCl-Pi。每一种形态的磷均趋向于与其浸提顺序相连续的磷形态呈显著或极显著相关性。
　　（2）滨海沉积物、河流冲积物、三角洲沉积物发育土壤 Ap1层全磷分别在其30~600a、200~900a、50~250a种植阶段呈增加趋势，不同历史时期人为影响强度不同使全磷增加的幅度不同；Ap2层全磷含量随种植年限增加变化趋势与Ap1层趋于一致。滨海沉积物发育 B层和 G层土壤全磷变化以受自然因素影响为主，随种植年限的增加变化不大；河流冲积物发育土壤B层全磷随种植年限增加呈增加趋势；三角洲沉积物发育土壤 B层和 G层土壤全磷含量随种植年限的增加呈降低趋势。NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、Dil.HCl-Pi随种植年限的变化与全磷一致，而有机磷形态变化不一。
　　（3）土壤全磷的变化主要受无机磷变化的影响，有机磷的变化对其没有显著影响。滨海沉积物、河流冲积物、三角洲沉积物发育的土壤其全磷变化均主要来源于NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、Dil.HCl-Pi的变化，分别占全磷变化的73.4%、101.1%、102.0%。
　　（4）珠江三角洲耕作层土壤磷形态以正磷酸盐为主，占NaOH/Na2EDTA浸提磷的75.1%~95.7%；其次为磷酸单脂，占1.5%~18.9%，磷酸二脂和焦磷酸盐仅占0.1%~4.6%。土地利用方式影响31P-NMR技术测定的土壤磷形态比例，种植水稻的土壤其正磷酸盐比例比种植蔬菜、香蕉、甘蔗的土壤低15%左右，而磷酸单脂比例高15%左右。随着种植年限的增加，土壤磷化合物的比例组成发生了一定变化，但由于其受人为耕作影响较大而未呈现出明显的规律性。
　　（5）土壤磷酸酶活性随土层深度的增加而降低。Ap层土壤磷酸酶活性明显高于B层和G层的磷酸酶活性。各发生层中酸性磷酸酶活性高于中性磷酸酶活性。土壤磷酸酶与全磷、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi、NaOH-Po、Dil.HCl-Pi、Conc.HCl-Pi、Conc.HCl-Po呈显著或极显著正相关，与Residual-P相关性不显著。

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1 前言

1.1 土壤时间序列的构建及其在水耕人为土发生演变中的应用

1.1.1 土壤时间序列的构建

1.1.2 土壤时间序列在水耕人为土发生演变中的应用

1.2 土壤磷的国内外研究现状

1.2.1 土壤中磷素的存在形态

1.2.2 土壤中磷化学形态分级研究进展

1.2.3 土壤磷形态的核磁共振分析（31P-NMR）

1.2.4 土壤磷酸酶活性与土壤磷形态的关系研究

1.2.5 土壤磷形态的影响因素研究

1.3 土壤磷形态的发生学意义

1.4 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 研究区域概况

2.2 采样地点的选取和土壤样品的采集与处理

2.3 分析指标及方法

2.3.1 土壤基本性质的测定

2.3.2 磷化学形态的分级测定

2.3.4 磷形态的核磁共振分析（31P-NMR）

2.3.5 土壤磷酸酶活性测定

2.4 数据处理与分析

3 结果与分析

3.1 土壤磷素在剖面中的变化特征

3.1.1 土壤全磷剖面分布特征

3.1.2 土壤无机磷形态剖面分布特征

3.1.3 土壤有机磷形态剖面分布特征

3.1.4 土壤磷素形态和土壤基本理化性质之间的相关关系

3.2 土壤中磷素随种植年限的变化特征

3.2.1 土壤中全磷随种植年限的变化特征

3.2.2 土壤中不同形态无机磷随种植年限的变化特征

3.2.3 土壤中不同形态有机磷随种植年限的变化特征

3.2.4 土壤各形态磷变化与土壤全磷变化的关系

3.3 耕作层土壤磷的核磁共振分析（31P-NMR）

3.4 土壤磷酸酶活性特征及其与土壤磷形态的关系

4 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 土壤磷形态的剖面分布特征及其发生学意义

4.1.2 土壤磷形态随种植年限的变化特征及其发生学意义

4.1.3 耕作层土壤核磁共振分析（31P-NMR）磷形态特征及其发生学意义

4.2 结论

致谢

参考文献