浙江大学梁新强教授团队：土壤胶体磷储存与流失阻控

来源：土壤观察

土壤胶体以巨大的比表面积、强大的吸附性能及多样的表面官能团，在污染物储存形态、迁移转化等生物地球化学循环过程中起到重要作用。胶体易化磷元素运移已成为农业面源磷污染的重要形式，因此，控制胶体磷从土壤向水体的流失至关重要。《土壤胶体磷储存与流失阻控》关于土壤胶体磷储存与调控的介绍可丰富当前在土壤磷储存形态、流失机制及阻控技术方面的研究成果。

土壤胶体以巨大的比表面积、强大的吸附性能及多样的表面官能团，在污染物储存形态、迁移转化等生物地球化学循环过程中起到重要作用。胶体易化磷元素运移已成为农业面源磷污染的重要形式，因此，控制胶体磷从土壤向水体的流失至关重要。《土壤胶体磷储存与流失阻控》关于土壤胶体磷储存与调控的介绍可丰富当前在土壤磷储存形态、流失机制及阻控技术方面的研究成果。

该书共15章。第1章，回顾了农业面源污染、土壤磷的储存形态、胶体促发的土壤磷流失、影响胶体磷活化迁移的因素、土壤胶体磷存在的双重效应、农业面源胶体磷流失原位控制策略的研究现状。第2章，发现了胶体作为中间介质对磷元素从真溶解态向大颗粒态运移的动态过程起到维稳缓冲作用。第3章，探明了多种农田土壤真溶解态磷、胶体磷的流失潜能及其差异性。第4章，明确了我国南方典型稻田土壤胶体磷储存与释放的影响机制。第5章，分析了全国水稻主产区稻田土壤胶体磷含量的地带性差异。第6章，探究了不同pH影响下稻田和菜地土壤胶体磷的分子形态及其流失机制。第7章，明确了保护性耕作与多样化轮作对不同时期稻田土壤胶体磷储存规律的影响。第8章，考察了降雨和施肥对水稻田田面水和稻田排水径流中的胶体磷流失贡献的影响。第9～11章，评估了胶体磷在稻田土壤剖面中的分布特征、田面水中的流失风险及其与磷肥输入的关系。第12章，探究了施加粪源生物炭（简称粪源炭）对土壤胶体磷释放的影响规律。第13章，弄清了不同土地利用类型土壤中胶体磷的阻滞系数。第14章，建立了可以预测土壤胶体磷流失潜能的线性回归模型。第15章，考察了PAM和生物质炭施用对土壤胶体磷流失的联合阻控效应。

该书所用的许多资料含有诸多创新理论和学术观点，对发展我国农业面源污染控制理论具有较大的贡献。书中提出的土壤胶体磷流失防治对策大多来源于田间实际，是切实可行的，一些来自室内模拟和温室试验，在实际应用过程中可能会出现偏颇，有待实践检验。

图片来源：Pixabay

农业面源污染及其引发的地表水体富营养化已成为当今环境领域的世界性难题，也是我国水体污染控制的核心问题。早在20 世纪90 年代，美国评估报告已指出农业面源污染是面源污染的主要贡献源，其贡献量高达68%～83%，影响到50%～70%的地表水体；丹麦、日本等发达国家也意识到农业面源污染对地表水氮磷的贡献不容忽视，直接影响到地表水体的质量控制目标。

我国农业面源诱发的水体污染问题至20 世纪70 年代以后日益突出，主要体现在滇池、太湖和巢湖等大型湖泊，淮河、汉江、珠江、葛洲坝水库、三峡水库等典型河流水体中氮、磷富营养化问题急剧恶化，部分湖泊、河流水质氮磷指标已达劣五类，其中农业面源污染是水体富营养化的主要贡献源。2007 年太湖大规模蓝藻暴发，直接导致无锡等城市自来水供给中断，严重影响了当地居民的正常生活及身心健康。鉴于农业面源污染及水体富营养化的严峻形势，我国根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020 年）》，在“十一五”期间设立了水体污染控制与治理科技重大专项，以缓解我国能源、资源和环境的瓶颈制约，为推进我国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑，体现了我国政府对农业面源污染及水体富营养化控制的高度重视。

作者团队联合应用同步辐射X射线吸收近边结构（XANES）及磷-31核磁共振（31P-NMR）光谱技术深入表征了土壤中胶体磷的分子形态特征（图4），发现了菜地和稻田土壤胶体磷主要以铁结合态磷和钙结合态磷存在（图5）。

图4 磷分子形态表征手段

图5 土壤胶体样品及磷标样磷的K边XANES谱

注：短线表示不同磷形态的特征峰：a，铁磷；b，白线峰；c和d，钙磷；e，氧的振荡峰。HAP，羟基磷灰石；TCP，磷酸三钙；DCPD，二水合磷酸氢钙；MCP，磷酸二氢钙。稻田谱图经过Savitsky-Golay平滑处理