農(nóng)田土壤水分散性膠體磷的賦存形態(tài)、活化機(jī)制及阻控技術(shù)研究.pdf

1、土壤膠體以巨大的比表面積，強(qiáng)大的吸附性能及多樣的表面官能團(tuán)，在污染物賦存形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化等生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中起到重要作用。膠體易化磷素運(yùn)移已成為農(nóng)業(yè)面源磷污染的重要發(fā)生形式，土壤膠體磷在土-水界面的活化是膠體易化磷素運(yùn)移的前提。本研究以土壤膠體磷為核心，以東苕溪流域?yàn)槔{(diào)查了典型河段水體磷素粒徑分布特征及東苕溪代表性流域（漕橋溪小流域）不同土地利用類型農(nóng)田土壤膠體磷的流失潛能及其與土體土壤不同活性磷組分的關(guān)系;在此基礎(chǔ)上篩選當(dāng)?shù)氐湫偷?/p>

2、菜地和稻田土壤深入表征土壤膠體磷及土體土壤磷分子形態(tài)，闡明了土壤膠體磷及土體土壤磷分子形態(tài)的差異;同時(shí)結(jié)合浙江省農(nóng)田土壤酸化的實(shí)際環(huán)境問(wèn)題，進(jìn)一步探究pH變化對(duì)土壤膠體磷流失潛能的影響機(jī)制;最后還探討了聚丙烯酰胺(PAM)對(duì)土壤膠體磷流失潛能的阻控效果。本研究可豐富當(dāng)前在農(nóng)田土壤磷賦存形態(tài)、流失機(jī)制及阻控技術(shù)方面的研究成果，具體結(jié)果如下:
　　 1)東苕溪典型河段水體磷素粒徑組成以顆粒態(tài)磷為主(0.020-0.492 mg L-

3、1)，真溶解態(tài)磷次之(0.034-0.109 mg L-1)，膠體磷含量最少(0-0.025 mg L-1)，顆粒態(tài)磷是東苕溪向太湖輸送的主要磷形態(tài);從東苕溪上游到下游，顆粒態(tài)總磷和顆粒態(tài)鉬藍(lán)反應(yīng)磷（MRP）含量激增，真溶解態(tài)總磷及真溶解態(tài)MRP下降，而膠體磷及膠體MRP含量在全流域保持相對(duì)穩(wěn)定;MRP在膠體上的分配系數(shù)隨膠體濃度升高而降低，表現(xiàn)出膠體的顆粒濃度效應(yīng);以上大流域尺度的研究結(jié)果符合“膠體泵”理論，推測(cè)在磷素從真溶解態(tài)向大顆

4、粒態(tài)運(yùn)移的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，膠體作為中間介質(zhì)可能起到維穩(wěn)緩沖作用，其在水體磷素粒徑分布中的作用不容忽視。
　　 2)在漕橋溪小流域不同土地利用類型農(nóng)田（稻田、茶園、菜地、苗木和竹林）中，膠體磷的流失潛能以菜地和竹林土壤最大，稻田和苗木次之，茶園最小;除茶園土壤外，膠體磷均是總磷（＜1μm）流失的主要形態(tài)(55.1-80.9％)，流失風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。供試不同利用類型農(nóng)田中土壤膠體磷均以MRP為主(59.6-96.8％);供試土壤磷庫(kù)中不同

5、活性磷組分的分布特征各異，所有供試土壤中均以中等活性的氫氧化鈉提取態(tài)磷為主(41-53％)，稻田、菜地、竹林土壤中第二大磷組分為活性的水提取態(tài)磷及碳酸氫鈉提取態(tài)磷，而茶園及苗木土壤中第二大磷組分為非活性的鹽酸提取態(tài)磷和殘留磷;土壤膠體MRP的流失潛能分別與土壤水提取態(tài)磷、碳酸氫鈉提取態(tài)無(wú)機(jī)磷、氫氧化鈉提取態(tài)總磷三種組分含量極顯著正相關(guān)，與氫氧化鈉提取態(tài)無(wú)機(jī)磷和鹽酸提取態(tài)磷組分的含量顯著正相關(guān)，而膠體鉬藍(lán)非反應(yīng)磷(MUP)的流失潛能與土壤

6、不同磷組分含量之間無(wú)顯著相關(guān)性。
　　 3)選擇漕橋溪小流域典型的稻田和菜地土壤，以X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）及磷-31核磁共振(P-NMR)光譜技術(shù)深入表征土壤膠體磷及土體土壤磷的分子形態(tài)，結(jié)果表明鐵氧化物結(jié)合態(tài)磷是兩種供試土壤膠體磷(61.1-70.4％)和土體土壤磷(64.6-65.3％)的主要形態(tài)，揭示了土壤膠體MRP的流失潛能與土壤氫氧化鈉提取態(tài)無(wú)機(jī)磷組分含量顯著正相關(guān)的內(nèi)在原因;與土體土壤相比，羥基磷灰石在兩種

7、供試土壤膠體中的比例顯著升高，活性鈣磷比例下降，并且稻田土壤膠體中鋁氧化物結(jié)合態(tài)磷較土體土壤中升高，而正磷酸二酯與正磷酸單酯比值降低，表明土壤膠體較土體土壤更易富集穩(wěn)定性高的磷形態(tài)。
　　 4)供試菜地和稻田土壤在pH～3.0時(shí)膠體磷釋放量均最低，而高pH(～7.0)可顯著促發(fā)土壤膠體及膠體磷流失，同時(shí)伴隨膠體zeta電位的逐漸降低，說(shuō)明靜電斥力增加促進(jìn)了土壤膠體及膠體磷的活化;菜地和稻田土壤中膠體MRP流失潛能98.8％和99

8、.3％的變異性均可由膠體總有機(jī)碳的流失潛能加以預(yù)測(cè)，表明膠體MRP很可能以有機(jī)質(zhì)-金屬-磷酸鹽（OM-M-MRP）的三元復(fù)合物存在;進(jìn)一步結(jié)合磷的K邊XANES結(jié)果，推測(cè)供試土壤膠體MRP在pH～5.0時(shí)很可能通過(guò)外配層絡(luò)合作用形成有機(jī)質(zhì)-鈣磷酸鹽(OM-Ca-MRP);并在pH調(diào)控下發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，在pH～7.0時(shí)主要以鐵氧化物結(jié)合態(tài)磷和羥基磷灰石賦存。
　　 5) PAM可顯著抑制供試菜地和稻田土壤膠體及膠體磷的流失潛能，0.