土壤磷素环境阈值与农学阈值探究

刘一?周泽瀛

摘 要：在作物的生长过程中，磷元素是非常重要的，对其的需求是非常大的，对于农作物的产量和农田的磷素流来说，土壤磷素的水平和施磷的量是极其重要的因素，对其有着非常重要的影响。在本次的研究中，涉及到了在全国范围内使用率比较高和分布面积比较广的18种土壤，与理化性质进行相应的结合，对影响磷素淋溶风险的主要影响因素进行了探究；将盆栽试验作为重要的基础，以作物产量作为重要依据，对土壤有效磷的相应关系研究了不同土壤冬小麦夏玉米达到最佳产量时的农学阈值；结果可以作为土壤磷淋溶风险评价和预测、磷肥的施用和优化土壤磷素管理的重要科学依据。

关键词：土壤磷素；淋溶阈值；农学阈值；农作物

在合理的范围中的有效磷的水平在粮食产量和水体安全的维护方面有着非常重要的作用，可以为其提供重要的保障。需要将农业需求和水体环境保护进行相应的协调和统一。随着相关技术和农业的发展，对于農田土壤磷的环境效应和影响因素的研究越来越多，不过，根据不同土壤磷素发生淋溶的环境阈值和农作物高产的环境阈值制定安全有效磷水平的方法的研究是比较少的。

一、研究方案

1.研究内容

（1）将“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”多年以来积累的肥料定位试验护具作为重要的依据，与相关土壤的分析进行相应的结合，对米切里西指数模型和两段式线性模型进行充分的应用，确定冬小麦和夏玉米高产土壤有效磷临界值和磷素淋溶阈值，同时，还要提出相关的施磷的建议。

（2）对土壤作物高产的农学阈值进行相应的研究。将施磷量和有效磷的关系，还有小麦到达最佳产量的时候有效磷的含量作为重要的基础，确定相互最适宜的施磷梯度，将其施在选择好的土壤之后再将冬小麦种植进去，一个月过后取样测定有效磷的含量。当小麦成熟收获之后检测其产量，与此同时，取土壤样品测定相应的有效磷的含量，确定不同土壤对冬小麦的有效磷的农学阈值。冬小麦收获完成之后，就要种植夏玉米，同样的，在玉米收获完成之后确定其有效磷农学阈值。

（3）将不同的数量的磷加入到土壤中，使土壤的含磷量呈现一定的梯度。在经过了干湿交替和恒温培养之后，使磷在土壤中的溶解固定和吸附解析达到一定的平衡，对平衡后的土壤速效磷和水溶性磷的含量进行相应的测定，对两者的关系进行相应的分析和探究，并且找出土壤磷素发生淋失的关键点，也就是环境的淋溶阈值。对突土壤PH、有机质含量等进行相应的测定，对土壤理化性质和淋溶阈值之间的关系进行深入地研究。

2.技术路线

将“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”长期肥料定位试验所累积的数据作为重要的依据和参照，与室内模拟试验和盆栽试验进行相应的结合，对不同土壤磷素发生淋溶的环境阈值和不同土壤作物达到高产的农学阈值进行相应的研究，确定不同土壤作物高产和水体安全的土壤有效磷的范围，还要提出相应的有效的措施，这样做的目的是在更大程度上满足高产作物的要求，尽可能降低土壤淋失的可能性，将风险性降到最低，同时，为农田生态环境和水环境的保护提供重要的保障和依据。

二、材料和方法

1.试验地的大体情况

本次试验是在“国家黄土肥力与肥料有益检测基地”进行的，所处的位置是西北地区陕西省杨凌示范区五泉镇，海拔是524.7米，年平均气温是13度，年平均降水量是550毫米左右。土壤种类是塿土类红油土。初始耕层土壤基本理化性状是PH8.6.

2.试验设计

秋天播种，所用的种植方式是冬小麦和夏玉米轮作的方式，小区的面积是14米乘以14米，不设重复。试验一共设置了9个处理。在多种肥料中，需要注意有机肥和秸秆的使用，只有在秋天播种小麦的时候施用，在播种之前所有的肥料全部施入。玉米的播种时间是五月末到六月初，收获的时间是9月末到十月初。冬小麦的播种时间是九月末到十月初，收获的时间是五月末到六月初。灌水的次数也有一定的限制，在小麦的生长期内需要灌溉的次数是2次到3次，一次的灌水量是90毫米。玉米的灌溉需要和降雨量进行相应的结合，将其作为重要的依据，来决定灌水量，大约也是90毫米。

3.第三步是土壤采样，在每一季的作物收获之后多点采集耕层土壤混合样带回实验室进行风干，将植物根系、动物残体等研磨过1毫米和0.15毫米作为备用。

4.计算方法

（1）作物有效磷临界值确定的方法。多方面的因素影响着作物产量对磷的效应，比如，土壤氮素的水平，所以，在建立土壤有效磷对作物产量效应的临界值的时候，需要保证氮肥充足。在临界值的确定过程中所用到的是米切里西指数模型：

Y=A*（1-e（-BX））

其中，Y、A、B、X分别代表的是预测的相对产量、模拟获得的最大相对产量、土壤的供磷能力和土壤有效磷的含量。在度其临界值进行计算的时候，需要采用模拟获得最大相对产量的90%。

（2）土壤磷淋溶阈值的确定方法。

在此过程中所运用到的公式是两段式线性回归：

y1=a1x+b1 x小于T

y2=a2x+b2 x大于等于T

在这两个公式中，a1、a2、b1、b2都是线性回归系数，当a1和a2分别是最大和最小，并且两个方程的线性相关性最高的时候的交点是T，也就是所求的临界值。

（3）推荐施磷量的计算方法。

土壤的有效磷水平比作物的高产临界值小的时候，所应用的公式是：

施磷量=作物携出量*（130%—150%）

土壤有效磷的水平在高产临界值和环境学阈值之间的时候，可以运用的公式是：

施磷量=作物携出量

土壤有机磷的水平高于环境学阈值的时候，可以运用的公式是：

施磷量=作物携出量*（1/4或1/5）

三、结果与分析

在土壤有效磷、增加的时候，冬小麦和夏玉米的相对产量先非常明显的增加，然后，到了一定的值之后，增加的不明显。通过米切里西模型可以将这种关系进行很好的描述，这两种作物的相关系数都是达到了非常显著的水平。当有效磷的含量比临界值要低的时候，其产量非常明显的降低了，当比临界值高的时候，作物产量增加的不明显。

参考文献：

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[3]袁兴程，钱新，庞宗强，李苗.不同土地利用方式土壤表层氮、磷流失特征研究[J].环境化学；.2011（09）.

[4]张丽，任意，展晓莹，张淑香. 常规施肥条件下黑土磷盈亏及其有效磷的变化[J]. 核农学报，2014，09：1685-1692.

作者简介：刘一（1981-），男，职称：助理农业工程师，河北，办公室相关资料材料的整理与统计，宁夏回族自治区农业勘查设计院。

周泽瀛（1977-），男，助理农业工程师，宁，农业项目的规划设计和科研，宁夏回族自治区农业勘查设计院 。