外源磷對土壤中砷活性與植物有效性的影響及機(jī)理.pdf

1、磷(Phosphorus)和砷（Arsenic）屬同族元素，化學(xué)性質(zhì)相似，在土壤—植物系統(tǒng)中的行為有頗多相似之處。磷的存在會植物對砷的吸收且會進(jìn)一步影響砷在植物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化，以往的研究發(fā)現(xiàn)，磷對植物吸收砷的影響作用中，協(xié)同和拮抗效應(yīng)都可能會出現(xiàn)。本研究首先采集不同類型的土壤，通過人為加入外源砷的方式制成砷污染土，待砷老化平衡后開始添加外源磷到土壤中，利用薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)(Diffusive Gradients in Thin Film

2、s，DGT)對土壤培養(yǎng)過程中、不同水分管理模式下以及土壤—植物系統(tǒng)中DGT測定磷濃度(DGT-P)與DGT測定砷濃度(DGT-As)以及DGT測定磷砷摩爾濃度比(DGT-P/As)與砷植物有效性之間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與探討，并結(jié)合DIFS(DGT Induced Fluxes in Soils)模型對外源磷影響下土壤中砷的遷移動力學(xué)過程的變化進(jìn)行模擬。旨在揭示不同類型土壤上外源磷添加對土壤砷的影響規(guī)律，探究磷對砷影響的機(jī)制。取得的主

3、要結(jié)果及進(jìn)展如下:
　　1.砷老化后的土壤添加外源磷（總量為400 mg·kg-1）在30％最大田間持水量下進(jìn)行培養(yǎng)，多數(shù)土壤中的DGT-As隨著外源磷添加量的增加而逐漸增加，而在兩個pH值最高的土壤（紫色土和紫色土發(fā)育的紅壤，土壤pH值分別為8.7和8.9）和本底有效磷濃度最低的土壤（黃壤，有效磷本底濃度值為0.1 mg·kg-1）中卻出現(xiàn)了不一致的變化趨勢。在兩個pH值最高的紫色土和紫色土發(fā)育的紅壤來說，剛剛添加外源磷時，土壤

4、DGT-As相比不添加外源磷時顯著增加，但是隨著外源磷添加量（總量為200 mg·kg-1）的增加而降低，但是當(dāng)外源磷添加總量達(dá)到400 mg·kg-1時，土壤DGT-As又顯著增加;對于本底有效磷濃度很低的黃壤來說，土壤DGT-As隨著外源磷添加量（總量為200 mg·kg-1）的增加而逐漸降低，但是同樣，在較高水平的添加量(400 mg·kg-1)下，土壤DGT-As相比不添加外源磷時又顯著增加。
　　2.在不添加外源磷、添加

5、200 mg· kg-1外源磷、添加400 mg· kg-1外源磷三種外源磷添加量下，土壤中砷從固相到液相的再補(bǔ)給能力的變化規(guī)律與DGT-As的變化規(guī)律大體上是相反的。隨著外源磷添加量的增加，多數(shù)土壤中砷在固液兩相間的分配比（Kd值）隨著外源磷添加量的增加而逐漸降低，說明由于外源磷的添加導(dǎo)致土壤固相解吸下來的砷會主要以液相形式存在，或者是由于磷而使得被土壤固相再吸附的這部分砷主要是來源于固相弱結(jié)合態(tài)的砷，Kd值的降低反映出土壤固相中可以

6、向液相中釋放的潛在有效態(tài)砷的容量降低，從而導(dǎo)致土壤中砷從固相到液相的再補(bǔ)給能力的下降。
　　3.在不同水分管理模式下（最大田間持水量、干濕交替、干燥三種水分條件），在添加外源磷以后多數(shù)土壤中DGT-As相比不添加外源磷時顯著增加，并且隨著土壤培養(yǎng)過程中水分含量的降低而逐漸降低，表明在多數(shù)土壤中磷砷之間的競爭作用在高含水量下更強(qiáng)。而在土壤本底有效磷含量最高(127.5 mg·kg-1)的黑土和最低(0.1 mg·kg-1)的黃壤中，

7、添加外源磷以后無論在哪一種水分條件下土壤中的DGT-As相比不添加外源磷時均顯著降低。所有土壤在添加外源磷后土壤中砷從固相到液相的再補(bǔ)給能力均會降低;由于外源磷進(jìn)入土壤后，磷與土壤中不同形態(tài)（液相和固相弱結(jié)合態(tài)）的砷之間的作用機(jī)制會由于土壤類型的不同而產(chǎn)生差異，由此導(dǎo)致砷在固液兩相間的分配比（Kd值）的變化趨勢在不同的土壤中出現(xiàn)了相反的趨勢。
　　4.在土壤—植物系統(tǒng)中，添加了200 mg·kg-1外源磷土壤中的DGT-As相比不

8、添加外源磷土壤均顯著增加。供試土壤中在紅壤上，添加了外源磷以后植物吸收砷濃度相比不添加外源磷處理均增加，而在其它供試土壤上，添加了外源磷以后植物吸收砷濃度相比不添加外源磷處理均降低。從DGT測定磷砷摩爾濃度比(DGT-P/As)與砷植物有效性之間的關(guān)系中確定了DGT-P/As影響砷植物有效性的臨界值為1.7，超過這個臨界值以后，DGT-P/As繼續(xù)增加對砷植物有效性的影響不顯著。
　　本研究通過外源磷添加對土壤—植物系統(tǒng)中砷的影響