蔬菜地土壤磷素富集、流失与环境敏感性预测研究

我国蔬菜地土壤磷素快速而大量富集，经降雨侵蚀流失而引发地表水体富营养化的潜在威胁是土壤元素地球化学及其环境效应等研究领域不可忽视的重要问题。本项目针对江苏南部蔬菜地土壤磷素富集及流失后可能引发的地表水环境问题，采用区分土壤磷素不同组分的连续提取方法，研究不同种植年限的蔬菜地土壤中磷素各组分的富集速度及其形态演变机制，通过田间测定蔬菜叶面积指数（LAI）及实施人工模拟降雨试验，研究在不同蔬菜覆盖情形下土壤磷素迁移流失的发生发展过程及输移规律，阐明土壤磷素富集、蔬菜地表覆盖与径流生物可利用磷（BAP）之间的耦合关系，并在此基础上，基于我国已建立的地表水环境磷含量标准，探索农田土壤磷素富集的环境敏感形态及其阈值，为我国农田土壤磷素养分有效管理、农田面源污染关键源区的有效防治及蔬菜种植结构合理布局提供科学依据。

本项目以江苏省张家港市为典型研究区，在大量土壤理化性质野外调查采样的基础上，采用区分土壤磷素不同组分的连续提取方法，研究不同种植年限的蔬菜地土壤中磷素各组分的富集速度及其形态演变机制，通过田间测定蔬菜叶面积指数（LAI）及实施人工模拟降雨试验，研究在不同蔬菜覆盖情形下土壤磷素迁移流失的发生发展过程及输移规律,得出了以下主要研究结果：（1）随着蔬菜种植年限的增加，土壤全磷和有效磷含量显著增加，蔬菜种植5年和20年以上的土壤全磷含量分别是稻麦轮作土壤的2倍和4-5倍，而有效磷含量分别是稻麦轮作土壤的6-9倍和14-18倍。（2）与稻麦轮作的土壤相比，蔬菜地土壤中磷含量的增加主要是无机磷各种形态的增加，其中4-5年的蔬菜地土壤中，无机磷的增加以S-P、Al-P和Fe-P等活性、半活性磷的增加更明显，而种植20年以上的蔬菜地蔬菜地土壤中O-P、Ca-P、残渣态磷等难以移动的磷的累积则更加显著。（3）在暴雨条件下，蔬菜LAI主要对前30min径流的产生起到延缓的作用，但对径流泥沙总量的影响并不显著，而径流泥沙所携带的生物可利用磷，对地表水环境的影响不容忽视。通过对比地表水磷含量标准，蔬菜种植4-5年的土壤径流溶液中全磷含量超过V类地表水环境质量标准的样品高达50%。基于以上研究结果，本项目建议蔬菜种植4-5年后，应改变为稻麦轮作或休耕的种植方式，一方面增加P利用率，另一方面保护地表水环境。