外源磷對(duì)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(huì)植物對(duì)砷的吸收且會(huì)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(duì)植物吸收砷的影響作用中，協(xié)同和拮抗效應(yīng)都可能會(huì)出現(xiàn)。本研究首先采集不同類型的土壤，通過(guò)人為加入外源砷的方式制成砷污染土，待砷老化平衡后開(kāi)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(duì)土壤培養(yǎng)過(guò)程中、不同水分管理模式下以及土壤—植物系統(tǒng)中DGT測(cè)定磷濃度(DGT-P)與DGT測(cè)定砷濃度(DGT-As)以及DGT測(cè)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(duì)外源磷影響下土壤中砷的遷移動(dòng)力學(xué)過(guò)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(duì)土壤砷的影響規(guī)律，探究磷對(duì)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(gè)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(shì)。在兩個(gè)pH值最高的紫色土和紫色土發(fā)育的紅壤來(lái)說(shuō)，剛剛添加外源磷時(shí)，土壤

4、DGT-As相比不添加外源磷時(shí)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(shí)，土壤DGT-As又顯著增加;對(duì)于本底有效磷濃度很低的黃壤來(lái)說(shuō)，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(shí)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(shuō)明由于外源磷的添加導(dǎo)致土壤固相解吸下來(lái)的砷會(huì)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(lái)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(shí)顯著增加，并且隨著土壤培養(yǎng)過(guò)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(jìng)爭(zhēng)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(wú)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(shí)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(huì)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(huì)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(shì)在不同的土壤中出現(xiàn)了相反的趨勢(shì)。
　　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(cè)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(guò)這個(gè)臨界值以后，DGT-P/As繼續(xù)增加對(duì)砷植物有效性的影響不顯著。
　　本研究通過(guò)外源磷添加對(duì)土壤—植物系統(tǒng)中砷的影響