太湖流域典型农田土壤磷库演变特征及环境风险预测

摘要

水体磷污染及其产生的富营养化等生态效应已成为流域性突出问题,其主要来源之一为农田磷流失。磷流失主要受土壤磷形态及有效性等因素影响,而土壤磷库又具有很强的空间分异特征。因此,聚焦水体富营养化较为突出的太湖流域,选取典型水旱轮作农田土壤为研究对象,基于系统随机布点法采集农田土壤样本319份,植株样本83株,分析土壤磷库演变规律并预测其环境风险。研究结果表明:与全国第二次土壤普查及2009年前期调查结果相比,该区域土壤全磷与有效磷(Olsen-P)含量均显著提高。根据水稻土Olsen-P的临界意义,该区域93.1%的农田土壤有效磷含量超过10 mg·kg^(–1),土壤基本不缺磷;有效磷高于20 mg·kg^(–1)占总土壤样本的65.2%,说明大部分农田土壤磷库处于盈余状态。进一步基于磷素生物有效性的分级方法(biologically based P,BBP)对土壤磷的生物有效性进行分析,发现氯化钙磷(CaCl_(2)-P)、柠檬酸磷(Citrate-P)、酶提取磷(Enzyme-P)以及盐酸磷(HCl-P)与Olsen-P均呈极显著正相关(P<0.001),说明四种形态磷素均为土壤有效磷源。土壤全磷和有效磷含量呈极显著正相关关系(P<0.001),土壤有效磷与植株地上部分(籽粒+秸秆)以及地下部分(根)全磷含量呈显著正相关关系(P<0.01)。同时基于CaCl_(2)-P与Olsen-P的相关性分析,认为该区域能造成环境风险的土壤有效磷阈值为30 mg·kg^(–1),超过环境阈值,环境污染风险会大大增加。因此,针对该区域土壤磷库较强的空间差异性,建议在区域养分管理以及环境保护过程中重点关注土壤磷的高效利用。