第章土壤氮磷循环与环境效应环境土壤学.ppt

第七章第七章 土壤氮、磷循环与环境土壤氮、磷循环与环境效应效应主要内容主要内容第一节第一节.土壤中氮素转化与环境质量土壤中氮素转化与环境质量第二节第二节.土壤中磷素的转化与环境质量土壤中磷素的转化与环境质量第三节第三节.土壤中氮磷流失控制土壤中氮磷流失控制2024/5/11 周六周六2第一节第一节.土壤中氮素转化与环境质量土壤中氮素转化与环境质量一一.土壤氮素的含量及其来源土壤氮素的含量及其来源二二.土壤中氮素的形态土壤中氮素的形态三三.土壤中氮素的转化土壤中氮素的转化四四.土壤氮素管理与环境质量土壤氮素管理与环境质量2024/5/11 周六周六3一一.土壤氮素的含量及其来源土壤氮素的含量及其来源含量含量：一般土壤含量范围：一般土壤含量范围：0.02%0.50%我国耕地含量：我国耕地含量：0.04%0.35%表层高，心、底土低表层高，心、底土低来源：来源：A 生物固氮：包括自生固氮生物固氮：包括自生固氮、共生固氮和联合固氮；、共生固氮和联合固氮；B 降水：降水：1.5-10.5 kg/hm2.a；C 灌水；灌水；D 施肥；有机肥、无机化肥施肥；有机肥、无机化肥目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。2024/5/11 周六周六4氮素是土壤中活跃营养元素，作物需求量大。和植物氮素是土壤中活跃营养元素，作物需求量大。和植物需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的应用有力需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的应用有力地促进农业生产的发展，开创了农业历史的新纪元。地促进农业生产的发展，开创了农业历史的新纪元。土壤中氮可以通过一系列化学反应和物理过程以各种土壤中氮可以通过一系列化学反应和物理过程以各种形态进入大气和水体，对局部乃至全球环境产生种种形态进入大气和水体，对局部乃至全球环境产生种种负面影响。围绕施用氮肥产生的效益与弊端的讨论一负面影响。围绕施用氮肥产生的效益与弊端的讨论一直是土壤、肥料、地球物质循环、农产品品质、环境直是土壤、肥料、地球物质循环、农产品品质、环境科学等多个研究领域密切关注的问题。科学等多个研究领域密切关注的问题。2024/5/11 周六周六5二二.土壤中氮素的形态土壤中氮素的形态有机态氮可溶性有机氮5%；水解性有机氮5070%；非水解性有机氮3050%。无机态氮铵态氮(NH4+)；硝态氮(NO3-)；亚硝态氮(NO2-)。2024/5/11 周六周六6 有机态氮有机态氮占全氮的绝大部分，95%以上。可溶性有机氮可溶性有机氮5%，主要为：游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物；水解性有机氮水解性有机氮5070%，用酸碱或酶处理而得。包括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类；非水解性有机氮非水解性有机氮3050%，主要可能是杂环态氮、缩胺类。2024/5/11 周六周六7无机态氮无机态氮数量少、变化大，表土中占全氮12%，最多不超过58%。铵态氮(NH4+N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失，但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。在土壤里有三种存在方式：游离态游离态、交换态交换态、固定态固定态。硝态氮硝态氮(NO3-N)：移动性大；通气不良时易反硝化损失；在土壤中主要以游离态存在。亚硝态氮亚硝态氮(NO2-N)：主要在嫌气性条件下才有可能存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。其他其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。速效氮速效氮：土壤溶液中的铵溶液中的铵、交换性铵交换性铵和硝态氮硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常被称为速效态氮。2024/5/11 周六周六8全全 氮氮有效氮：有效氮：能被当季作物利用的能被当季作物利用的氮素，包括无机氮氮素，包括无机氮(高岭石高岭石蒙脱石蒙脱石方解方解石非石非结晶晶态铁铝氧化物氧化物结晶晶态铁铝氧化物氧化物（2 2）土壤）土壤）土壤）土壤pHpH和电解质和电解质和电解质和电解质 大大多多数数土土壤壤中中，pH值值在在6.0-6.5范范围围内内磷磷的的有有效效性性最最高。高。pH值值较较低低(7时时，土土壤壤中中磷磷酸酸钙钙镁镁盐盐的的固固定定，又使磷有效性降低。又使磷有效性降低。在在吸吸附附动动力力学学研研究究中中，Langmuir的的最最大大吸吸附附量量和和Freundlich的的吸吸附附常常数数均均与与土土壤壤pH成成显显著著的的负负相相关关。这这是是由由于于在在低低pH时时，铁铁铝铝氧氧化化物物的的活活度度增增大大，而而且且磷磷酸酸根根离离子子置置换换出出来来的的OH-可可以以很很快快被被中中和和，而而且且随随着着pH降低，土壤阴离子交换吸附能力也增强。降低，土壤阴离子交换吸附能力也增强。（3 3）土壤有机质）土壤有机质）土壤有机质）土壤有机质 土壤有机质含量高或施用有机肥料可减少磷的吸附固定，从而土壤有机质含量高或施用有机肥料可减少磷的吸附固定，从而提高土壤磷的有效性。提高土壤磷的有效性。主要的原因：主要的原因：主要的原因：主要的原因：有机质在铁铝氧化物表面形成胶膜，抑制胶体对磷的吸附；有机质在铁铝氧化物表面形成胶膜，抑制胶体对磷的吸附；有机质及其分解产物如胡敏酸、富里酸和有机酸等与磷酸根有机质及其分解产物如胡敏酸、富里酸和有机酸等与磷酸根竞争吸附位点，从而减少磷的吸附。其中简单有机酸阴离子的竞竞争吸附位点，从而减少磷的吸附。其中简单有机酸阴离子的竞争能力按下列顺序递减：柠檬酸争能力按下列顺序递减：柠檬酸酒石酸酒石酸草酸。草酸。但是，也有不少资料表明，酸性土壤中磷吸附与土壤有机质但是，也有不少资料表明，酸性土壤中磷吸附与土壤有机质含量呈正相关。含量呈正相关。认为：认为：认为：认为：有机质能够稳定铁铝氧化物，从而增加其有机质能够稳定铁铝氧化物，从而增加其对磷的吸附；有机质本身的羟基也可能被磷酸根所取代而产生磷对磷的吸附；有机质本身的羟基也可能被磷酸根所取代而产生磷的配位吸附。的配位吸附。2.2 磷的解吸磷的解吸 是是指指吸吸附附状状态的的磷磷重重新新进入入土土壤壤溶溶液液的的过程程。是是吸吸附附的的逆逆过程。程。解解吸吸开开始始阶段段速速率率较快快，以以后后逐逐渐变慢慢。吸吸附附态磷磷的的解解吸吸比比吸吸附附过程程要要慢慢得得多多。所所以以，土土壤壤磷磷素素的的解解吸吸等等温温线并并不不与与吸吸附等温附等温线重合，重合，发生滞后生滞后现象。原因象。原因为：1)吸吸附附后后胶胶体体与与磷磷酸酸根根离离子子形形成成双双齿键，双双齿结合合的的磷磷酸酸根根比比单齿结合的磷酸根要合的磷酸根要难以以释放；放；2)吸吸附附态磷磷通通过扩散散进入入结晶晶态合合非非结晶晶态铁铝氧氧化化物物的的内内部，从而失去了可解吸性，部，从而失去了可解吸性，这种种现象又象又为磷的吸收；磷的吸收；3)难溶性化合物的再溶性化合物的再结晶。晶。4)磷酸根把粘土磷酸根把粘土矿物四面体中的硅置物四面体中的硅置换下来，从而下来，从而难以解吸以解吸。土壤磷解吸的机理主要有：土壤磷解吸的机理主要有：土壤磷解吸的机理主要有：土壤磷解吸的机理主要有：1）化学平衡反应）化学平衡反应 土土壤壤溶溶液液中中磷磷浓浓度度因因植植物物的的吸吸收收而而降降低低，从从而而失失去了原有的平衡，使反应向解吸方向进行；去了原有的平衡，使反应向解吸方向进行；2）竞争吸附）竞争吸附 所所有有能能进进行行阴阴离离子子吸吸附附的的阴阴离离子子，在在理理论论上上都都可可与与磷磷酸酸根根有有竞竞争争吸吸附附作作用用，从从而而导导致致吸吸附附态态磷磷的的不不同程度的解吸。同程度的解吸。竞竞争争吸吸附附的的强强弱弱主主要要取取决决于于磷磷与与竞竞争争阴阴离离子子的的相相对浓度。对浓度。3）扩散）扩散 吸附态磷沿着浓度梯度向外扩散，进入土壤溶液。吸附态磷沿着浓度梯度向外扩散，进入土壤溶液。三、土壤磷的化学沉淀和溶解三、土壤磷的化学沉淀和溶解3.13.1、磷的化学沉淀、磷的化学沉淀、磷的化学沉淀、磷的化学沉淀 由由磷磷化化学学沉沉淀淀作作用用产生生的的化化合合物物种种类很很多多，据据研研究究大大约有有60多多种种。在在中中性性和和石石灰灰性性土土壤壤中中以以磷磷酸酸钙盐为主主，而而在在酸酸性土壤中以磷酸性土壤中以磷酸铁铝盐为主。主。化化学学沉沉淀淀反反应应一一般般发发生生在在土土壤壤溶溶液液中中磷磷浓浓度度高高的的微微域域环环境内，如肥料颗粒周围。境内，如肥料颗粒周围。当当水水溶溶性性磷磷肥肥如如过过磷磷酸酸钙钙施施入入土土壤壤后后，磷磷肥肥颗颗粒粒开开始始吸吸收收土土壤壤水水分分，并并发发生生异异异异成成成成分分分分溶溶溶溶解解解解（Incongruent Incongruent dissolution)dissolution)，使使颗颗粒粒内内部部磷磷的的浓浓度度升升高高至至饱饱和和或或接接近近饱饱和和，同同时时pH下下降降(约约1.5)。由由于于存存在在着着浓浓度度梯梯度度，磷磷和和质质子子以以扩扩散散的的方方式式进进入入周周围围土土壤壤，扩扩散散过过程程中中将将会会溶溶解解土土壤壤中中大大量量的的铁铁、铝铝、钙钙、镁镁等等离离子子。当当当当溶溶溶溶液液液液中中中中磷磷磷磷与与与与这这这这些些些些阳阳阳阳离离离离子子子子的的的的活活活活度度度度积积积积高高高高于于于于相相相相应应应应难难难难溶溶溶溶性化合物溶度积时，发生磷的化学沉淀。性化合物溶度积时，发生磷的化学沉淀。性化合物溶度积时，发生磷的化学沉淀。性化合物溶度积时，发生磷的化学沉淀。3.2 3.2 难溶性含磷化合物的溶解难溶性含磷化合物的溶解难溶性含磷化合物的溶解难溶性含磷化合物的溶解 土土壤壤中中难难溶溶性性含含磷磷化化合合物物的的溶溶解解主主要要受受溶溶度度积积控控制制的的，并并受受到到pH等因素的影响。例如，氟磷灰石在酸性介质中的反应为：等因素的影响。例如，氟磷灰石在酸性介质中的反应为：Ca5(PO4)3F +7H+5Ca2+3H2PO4-+HF 根根据据氟氟磷磷灰灰石石的的溶溶度度积积和和磷磷酸酸的的解解离离常常数数，可可以以从从理理论论上上计计算算出出氟氟磷磷灰灰石石施施入入土土壤壤后后溶溶液液中中磷磷酸酸根根离离子子（H2PO4-）浓浓度度与与土壤土壤pH的关系：的关系：pH2PO4-=2pH -5.18表表明明，土土壤壤溶溶液液中中磷磷酸酸根根离离子子的的浓浓度度与与H+浓浓度度呈呈对对数数直直线线关关系系。土壤土壤pH越低，越有利于氟磷灰石的溶解；越低，越有利于氟磷灰石的溶解；土土壤壤中中钙钙离离子子活活度度是是影影响响氟氟磷磷灰灰石石溶溶解解的的另另一一重重要要因因素素，钙钙活活度低则有利于其溶解；度低则有利于其溶解；土壤溶液中磷酸根离子活度越低则有利于氟磷灰石溶解。土壤溶液中磷酸根离子活度越低则有利于氟磷灰石溶解。四、土壤磷的生物转化四、土壤磷的生物转化 2024/5/11 周六周六58Organic-P(available P)Cycling:A slow release mechanismHxPO4x-3mineralizationimmobilizationSolid Phase-PO4(unavailable)影响土壤生物活性的土壤物理和化学因素，影响土壤生物活性的土壤物理和化学因素，均可能影响有机磷的矿化。均可能影响有机磷的矿化。Factors controlling organic P mineralizationC:P ratio of organic residues 200 矿化矿化Soil temperature 最适温度最适温度35Soil moisture Soil textureTillage4.2 4.2 无机磷的生物活化无机磷的生物活化无机磷的生物活化无机磷的生物活化 土土壤壤生生物物的的活活动动可可以以促促进进吸吸附附态态磷磷的的解解吸吸和和难溶态磷的溶解，其主要作用机理为：难溶态磷的溶解，其主要作用机理为：1 1）螯溶作用）螯溶作用 2 2）还原作用）还原作用 3 3）竞争抑制作用）竞争抑制作用 4 4）化学平衡作用）化学平衡作用 5 5）菌根吸收作用）菌根吸收作用。4.3 植物根系与根际磷的活化植物根系与根际磷的活化 植植物物积积极极地地参参与与根根际际土土壤壤中中磷磷活活化化作作用用，促促进进磷磷的的释释放放和和提提高高其其植植物物有有效效性性。植植物物在在这这方方面面的的作作用用具具有有明明显显的的种种类类和和基基因因型型差差异异的特征。的特征。1 1、植物吸收作用、植物吸收作用、植物吸收作用、植物吸收作用 植植物物根根系系对对磷磷的的吸吸收收，降降低低了了土土壤壤溶溶液液中中磷磷的的活活度度，可可促促进进根根际际土土壤壤吸吸附附态态磷磷的的解解吸吸和和难难溶溶性性磷磷的的溶溶解。解。植植物物根根系系的的吸吸收收造造成成土土壤壤溶溶液液中中磷磷的的活活度度降降低低，在在低低磷磷胁胁迫迫下下，植植物物会会通通过过改改变变根根系系的的形形态态和和结结构构，增增加加吸吸收收范范围围，提提高高其其对对磷磷的的吸吸收收利利用用能能力力。例例如如，低低磷磷胁胁迫迫下下，根根系系的的数数量量、长长度度，根根毛毛的的数数量量、长长度度以及根系比表面积增加，从而增加对磷的吸收能力。以及根系比表面积增加，从而增加对磷的吸收能力。植植物物对对钙钙的的吸吸收收利利用用也也可可促促进进磷磷的的释释放放。例例如如，对对钙钙吸吸收收能能力力强强的的植植物物种种类类，对对磷磷灰灰石石中中磷磷的的利利用用能能力力也也较较大大。有有人人认认为为植植物物体体内内CaO/P2O51.3的的植植物物往往具有较强的利用磷矿粉的能力。往往具有较强的利用磷矿粉的能力。2、根系的活化作用、根系的活化作用1)植物根系对阴阳离子吸收不平衡（如吸收植物根系对阴阳离子吸收不平衡（如吸收NH4+NO3-)可释放可释放H+；根系和根际生物呼吸作用产生的；根系和根际生物呼吸作用产生的CO2；低磷胁迫下植物；低磷胁迫下植物根系可分泌各种有机酸如柠檬酸、苹果酸和草酸等。上述过根系可分泌各种有机酸如柠檬酸、苹果酸和草酸等。上述过程产生的根际酸化作用可促进难溶性含磷化合物的溶解。程产生的根际酸化作用可促进难溶性含磷化合物的溶解。2)根系分泌的有机酸通过与金属离子的螯合，或与磷酸根离子根系分泌的有机酸通过与金属离子的螯合，或与磷酸根离子竞争吸附位点，减少磷的吸附固定或促进磷的释放。竞争吸附位点，减少磷的吸附固定或促进磷的释放。3)根系分泌的有机化合物可在铁铝氧化物表面形成胶膜，减少根系分泌的有机化合物可在铁铝氧化物表面形成胶膜，减少磷的吸附固定。磷的吸附固定。4)根系的呼吸作用和分泌的还原性物质，降低了根际根系的呼吸作用和分泌的还原性物质，降低了根际Eh，导致，导致高价铁的还原，从而活化磷酸铁盐。高价铁的还原，从而活化磷酸铁盐。5)根系释放铁载体可以与铁、锌等金属离子结合提高其有效性，根系释放铁载体可以与铁、锌等金属离子结合提高其有效性，同时促进与之结合的磷酸根的释放。同时促进与之结合的磷酸根的释放。3 3、有机磷的酶促分解、有机磷的酶促分解有有机机磷磷的的水水解解作作用用是是由由根根系系分分泌泌的的酸酸性性磷磷酸酸酶（Acid phosphatase)、真真菌菌酸酸性性和和碱碱性性磷磷酸酸酶、细菌碱性磷酸菌碱性磷酸酶来完成。来完成。磷磷酸酸酶是是一一种种适适应性性酶，它它在在缺缺磷磷胁迫迫下下，根系分泌的磷酸根系分泌的磷酸酶活性将大大提高。活性将大大提高。已已证明明酸酸性性磷磷酸酸酶是是一一种种主主要要由由根根系系分分泌泌的的胞胞外外酶(Ectoenzyme)，其其分分泌泌部部位位是是根根尖尖部部位。位。由由于于酸酸性性磷磷酸酸酶的的分分泌泌，促促进有有机机磷磷的的水水解解可大大改善植物的磷素可大大改善植物的磷素营养。养。根根系系与与根根际生生物物之之间的的相相互互作作用用能能够促促进植物磷的活化和吸收。植物磷的活化和吸收。植植物物根根系系与与菌菌根根真真菌菌共共生生，可可以以扩大大根根系系对磷磷的的吸吸收收范范围，而而且且菌菌根根可可以以分分泌泌H+、有有机机酸酸等等而而使使菌菌根根际pH降降低低，还可可分分泌泌磷磷酸酸酶，从从而而促促进有有机机磷磷的的分分解解和和无无机机磷磷的的活化，改善植物的磷素活化，改善植物的磷素营养状况。养状况。4 4、根系与土壤生物的相互作用、根系与土壤生物的相互作用五、土壤供磷能力五、土壤供磷能力及其影响因素及其影响因素5.1 5.1 土壤磷素供应能力土壤磷素供应能力土壤磷素供应能力土壤磷素供应能力是指土壤满足作物对磷需求的能力。是指土壤满足作物对磷需求的能力。它它是是一一个个综综合合概概念念，主主要要包包括括土土壤壤磷磷素素供供应应的的强强度度因因素素、容容量因素、缓冲能力和土壤磷向根表迁移过程。量因素、缓冲能力和土壤磷向根表迁移过程。由由于于土土壤壤磷磷的的存存在在形形态态和和组组分分复复杂杂，其其植植物物有有效效性性的的大大小小也也难难以以确确定定。因因此此，人人们们常常简简单单地地把把土土壤壤磷磷分分为为三三个个部部分分来来评评价土壤磷的植物有效性。三者的关系为：价土壤磷的植物有效性。三者的关系为：水溶性水溶性磷磷易易转化化态磷磷难溶性溶性磷磷 土土壤壤对对磷磷的的供供应应能能力力，一一是是决决定定于于土土壤壤溶溶液液中中磷磷的的浓浓度度，称称为为土土壤壤磷磷素素供供应应的的强强度度因因素素I I(Intensity(Intensity factor)factor)，水水溶溶态态磷磷通通常常用用0.01mol/L 0.01mol/L CaClCaCl2 2浸浸提提测测定定，并并根根据据溶溶液液中中的的离离子子强强度度、pHpH值值和和磷磷酸酸根根的的解解离离常常数数计计算磷的活度。算磷的活度。二二是是决决定定于于土土壤壤固固相相补补充充溶溶液液磷磷的的数数量量，称称为为土土壤壤磷磷素素供供应应的的容容量量因因素素Q Q(Quantity(Quantity factor)factor)，它它是是易易转转化化态态磷磷（又又称称活活性性磷磷，Labile Labile P P）的的数数量量，即即与与土土壤壤溶溶液液中中磷磷酸酸根根离离子子处处于于平平衡衡状状态态的的固固相相磷磷数数量量，主主要要是是吸吸附附态态磷磷，也也包包括括新新沉沉淀淀的的无无定定型型或或结结晶晶态态磷磷以以及及易易分分解解的有机态磷。的有机态磷。三是取决于土壤固相补充磷的能力，称为土壤磷三是取决于土壤固相补充磷的能力，称为土壤磷素供应的缓冲能力素供应的缓冲能力BC(Buffering capacity)BC(Buffering capacity)。缓冲能。缓冲能力是土壤磷素供应的容量因素力是土壤磷素供应的容量因素(Q)(Q)与强度因素与强度因素(I)(I)的比的比值，它是表征土壤保持溶液中磷浓度的能力，即土壤值，它是表征土壤保持溶液中磷浓度的能力，即土壤向液相补充或释放磷的能力，主要是通过固相磷的解向液相补充或释放磷的能力，主要是通过固相磷的解吸和溶解。吸和溶解。BC=Q/I (b=dCs/dCl)上述上述3 3项（项（I I、Q Q、BC)BC)构成了土壤磷素供应能力的主体构成了土壤磷素供应能力的主体。1、土壤、土壤pH2、土壤有机、土壤有机质3、无机胶体的种、无机胶体的种类和性和性质4、土壤、土壤质地地5、土壤水分、土壤水分6、土壤温度、土壤温度5.2 影响供磷能力的土壤因素影响供磷能力的土壤因素六、土壤磷素循环与环境效应六、土壤磷素循环与环境效应The Phosphorus Cycle in SoilSolution PCropharvestManure PLabileorganic P Stableorganic PFertilizer PLabileinorganic PStableinorganic PSoil test PRunoffErosionLeachingPhosphorus in the EnvironmentP is an essential element for plants and animalsHigh P is generally non-toxic to plants or animalsRelatively immobile in soilP causes accelerated eutrophicationExcessive growth of algae and aquatic plantsLimits use of water for drinking,fishing,recreation,etc.PHOSPHORUS AND WATER QUALITYPhosphorusadditionstonaturalwaterscanstimulateweedandalgaegrowth.Vegetativegrowthandoxygendepletionreducewaterquality.PhosphoruslossesfromagriculturecanbeamajorsourceofPenteringlakesandstreams.Phosphorus(P)Loss ProcessesIn surface runoff:Soluble(dissolved)PParticulate P(soil particles)By leachingDoes phosphorus leach?Soil P to Water:TransportRainfall:Infiltration&PercolationSurface Runoff:(Dissolved P)Soil Erosion:(Particulate P)Total Surface P Loss:(Particulate&Dissolved P)Release of soluble soil P to runoffZone of surface soil and runoff interaction(5 cm)Subsurface runoff of PP LeachingP Losses due to Runoff from SERA-IEG 17P runoff loss from fields with similar soil P test values,varies with a sites slope and vegetation coverWell-Vegetated SoilBare SoilLand Slope(%)P Runoff LossPotential P loss related to soil test PSoil Test PLowPotential P LossHighMediumSoil P,Crop yield&EnvironmentRelationship of soil P(low-optimal),crop response and potential environmental impacts of PPercent YieldSoil Test P(lbs/ac)Potential Environmental ProblemsMediumOptimalLow 3000100Eutrophication and phosphorusEutrophication is the term used to describe the process of phosphorus enrichment.It can be defined as:The over-enrichment of lakes and rivers with nutrients,usually phosphorus,leading to excessive growth of algae and other aquatic plants.EutrophicationP is usually limitingIncreased algae rowthDissolve Oxygen Fish kill Palatability is reduced and toxins introducedN vs P BehaviorCrop Uptake PRunoff/ErosionLeaching NRunoff/ErosionLeachingVolatilizationDenitrificationCrop UptakeN BehaviorP BehaviorThe Phosphorus CycleAnimalmanuresand biosolidsMineralfertilizersCrop harvestRunoff anderosionLeaching(usually minor)Organic phosphorusMicrobialPlant residueHumusPrimaryminerals(apatite)Plant residuesPlantuptakeSoil solutionphosphorusHPO4-2H2PO4-1Secondarycompounds(CaP,FeP,MnP,AlP)DissolutionDissolutionPrecipitationPrecipitationMineralsurfaces(clays,Fe and Al oxides,carbonates)WeatheringWeatheringAdsorptionAdsorptionMineralizationMineralizationImmobilizationImmobilizationDesorptionDesorptionInput to soilComponentLoss from soilAtmosphericdeposition第三节第三节 土壤氮磷流失污染控制土壤氮磷流失污染控制2024/5/11 周六周六86一、土壤氮磷流失与水环境一、土壤氮磷流失与水环境二、土壤氮磷流失时空分布特征二、土壤氮磷流失时空分布特征三、土壤氮磷流失的影响因素三、土壤氮磷流失的影响因素四、土壤氮磷流失的控制措施四、土壤氮磷流失的控制措施2024/5/11 周六周六87一、土壤氮磷流失与水环境2024/5/11 周六周六881.暴雨：在降雨事件下,各污染物输出浓度总体上高于非降雨条件的污染物浓度。2024/5/11 周六周六892.土壤淋溶流失：来源于地表径流和土壤水的向下渗漏，在降雨和灌溉水的作用下，土壤中的氮部分直接以化合物的形式渗到土壤下层，大部分以可溶性的NO3-、NO2-NH4+渗入到土壤下层。淋溶条件：降雨量、灌溉量、施肥量、土壤厚度、渗透性、温度和地表覆盖度等。2024/5/11 周六周六90二、土壤氮磷流失时空特征1、土壤氮磷流失时间变异特征2024/5/11 周六周六912、土壤氮磷流失空间变异特征2024/5/11 周六周六922024/5/11 周六周六93三、土壤氮磷流失影响因素土地利用方式2024/5/11 周六周六94气候条件2024/5/11 周六周六952024/5/11 周六周六96植被覆盖2024/5/11 周六周六97农田水肥管理与耕作方式2024/5/11 周六周六98四土壤氮磷流失控制措施源头控制措施1）合理进行水肥管理2）氮磷高效品种资源的利用3）合理控水灌溉4）采取适当耕作方式、施肥方式2024/5/11 周六周六99 膜下滴灌水肥一体化技术把滴膜下滴灌水肥一体化技术把滴灌技术与地膜覆盖栽培技术结合起灌技术与地膜覆盖栽培技术结合起来，充分利用滴灌施肥的节水节肥来，充分利用滴灌施肥的节水节肥作用，配合地膜覆盖的增温保墒作作用，配合地膜覆盖的增温保墒作用，从而达到节水、节肥、高产、用，从而达到节水、节肥、高产、优质的目的。优质的目的。滴灌水肥一体化技术是借助压滴灌水肥一体化技术是借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水融为一体，均匀、准确、定时、定融为一体，均匀、准确、定时、定量地供给作物吸收的一项农业新技量地供给作物吸收的一项农业新技术。也就是利用其灌溉系统设备，术。也就是利用其灌溉系统设备，把灌溉水或溶于水中的化肥溶液加把灌溉水或溶于水中的化肥溶液加压压(或地形自然落差或地形自然落差)、过滤，通过、过滤，通过各级管道输送到田园，再通过滴头各级管道输送到田园，再通过滴头以水滴的形式不断地湿润果树根系以水滴的形式不断地湿润果树根系主要分布区的土壤，使其经常保持主要分布区的土壤，使其经常保持在适宜作物生长的最佳含水状态。在适宜作物生长的最佳含水状态。迁移过程控制措施u1）利用生态措施控制氮磷流失生态缓冲带湿地生态系统2024/5/11 周六周六1012）利用工程措施控制氮磷的流失2024/5/11 周六周六102模型与3S技术的应用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是由美国农业部（USDA）的农业研究中心Jeff Arnold博士1994年开发的。模型开发的最初目的是为了预测在大流域复杂多变的土壤类型、土地利用方式和管理措施条件下，土地管理对水分、泥沙和化学物质的长期影响。SWAT模型采用日为时间连续计算。是一种基于GIS基础之上的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用，主要是利用遥感和地理信息系统提供的空间信息模拟多种不同的水文物理化学过程，如水量、水质、以及杀虫剂的输移与转化过程。2024/5/11 周六周六103探讨：滇池探讨：滇池区域氮磷土壤污染问题探讨区域氮磷土壤污染问题探讨地理位置地理位置滇滇池池滇池是滇池流域的滇池是滇池流域的心，位于昆明市城心，位于昆明市城区西南，是云南最区西南，是云南最大的高原淡水湖泊，大的高原淡水湖泊，其北端紧邻昆明市其北端紧邻昆明市大观园，南端至晋大观园，南端至晋宁县内，距市区宁县内，距市区5公里公里。N24292428纬度纬度E102291031经度经度位于云贵高原中部位于云贵高原中部 滇池形状为弓形，滇池形状为弓形，滇池形状为弓形，滇池形状为弓形，海拔海拔海拔海拔1887.51887.5米，总面积米，总面积米，总面积米，总面积311.338311.338平方公里，分平方公里，分平方公里，分平方公里，分为内湖（草海）与外湖为内湖（草海）与外湖为内湖（草海）与外湖为内湖（草海）与外湖（外海），其中内湖面（外海），其中内湖面（外海），其中内湖面（外海），其中内湖面积积积积10.6710.67平方公里，外湖平方公里，外湖平方公里，外湖平方公里，外湖面积为面积为面积为面积为287.1287.1平方公里，平方公里，平方公里，平方公里，湖长湖长湖长湖长41.241.2千米，最大宽千米，最大宽千米，最大宽千米，最大宽度度度度13.313.3千米，平均宽度千米，平均宽度千米，平均宽度千米，平均宽度7 75656米，最大水深米，最大水深米，最大水深米，最大水深11.311.3米，平均水深为米，平均水深为米，平均水深为米，平均水深为5.125.12米，容积米，容积米，容积米，容积15.93115.931亿亿亿亿立方米立方米立方米立方米。2 2、详细情况、详细情况滇池污染现状滇池污染现状1 1、昔日的美景、昔日的美景出出绿绿柳柳荫荫知知岸岸远远，入入红红莲莲路路荡荡舟舟轻轻。玉玉峰峰真真似似蓬蓬莱莱岛岛，只只许许遥遥遥遥镜镜里里呈呈。乾乾隆隆雨雨后后昆昆明明湖湖泛泛舟舟骋骋望望 2 2、现状、现状总体可概括为：水体表面漂浮大量垃圾；水总体可概括为：水体表面漂浮大量垃圾；水总体可概括为：水体表面漂浮大量垃圾；水总体可概括为：水体表面漂浮大量垃圾；水 体富营养化导致水葫芦、蓝藻等的蔓生；滇体富营养化导致水葫芦、蓝藻等的蔓生；滇体富营养化导致水葫芦、蓝藻等的蔓生；滇体富营养化导致水葫芦、蓝藻等的蔓生；滇 池海岸面积缩减。池海岸面积缩减。池海岸面积缩减。池海岸面积缩减。表表面面的的固固体体垃垃圾圾疯疯长长的的水水葫葫芦芦与与绿绿萍萍严严重重富富营营养养化化湖泊位置湖泊位置湖泊面积湖泊面积（平方米）（平方米）水质类别水质类别总磷总磷（mg/l）总氮总氮（mg/l）透明度透明度（m）营养程度营养程度评价评价滇池草海滇池草海7.5V0.647.720.62富营养富营养滇池北部滇池北部西部西部120.1V0.340.810.37富营养富营养滇池东北滇池东北部部12.0V0.290.69富营养富营养滇池北部滇池北部85.0V0.280.680.40富营养富营养滇池南部滇池南部70.0V0.670.40富营养富营养滇池外海滇池外海287.1V0.750.39富营养富营养 据调查显示，据调查显示，草海水质为劣草海水质为劣类，综合营养指数为类，综合营养指数为76.1，属重度富营养状态，外海水质达到属重度富营养状态，外海水质达到类地表水标准，综合营养类地表水标准，综合营养指数指数62.5，属中度富营养化。主要入湖河道，属中度富营养化。主要入湖河道29条，水质大多为条，水质大多为劣劣V类。类。2024/5/11 周六周六114作业一从环境土壤学失角度分析滇池周围土壤氮、磷流失影响因素和控制措施。2024/5/11 周六周六115作业二2.绘制氮磷循环图，并用实例方式描述土壤氮磷流失对环境影响。2024/5/11 周六周六116此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！