磷素是作物必需的重要营养元素之一，也是农业生产中最重要的养分限制因子。在磷未被作为肥料应用于农业之前，土壤中可被植物吸收利用的磷基本上来源于地壳表层的风化释放以及成土过程中磷在土壤表层的生物富集。农业中磷肥的应用在很大程度上增加了土壤磷素，为农业生产带来了巨大的效益。但随着磷肥的长期大量广泛的施用，在改变土壤中的磷的含量、迁移转化状况和土壤供磷能力的同时，增加了上壤磷素向水环境释放的风险，一些重金属元素也随磷肥的施用进入土壤和水体(鲁如坤等1998)。因此，了解土壤中磷的循环转化状况，磷肥施用对水体、土壤生态环境以及对农产品质量的影响，已成为环境土壤学研究的重点内容之一。己有资料有关农田磷素流失的环境风险及评价的相关内容包括：农田土壤中磷的流失与水体富营养化；土一水界面磷的行为特征及其对农田磷流失的影响；农田磷向地表水迁移的途径、过程及输入水体磷量的估算；农田磷流失风险的评价指标体系及磷肥安全限量；不同区域农田磷环境安全临界指标及依据等(连彦峰等2008，张凤华等2008)。

一、土壤中磷的含量与形态

(一)土壤中磷含量

地壳中磷的平均含量约为1.2g/kg，而大多数自然土壤的含磷量则远远低于地壳中磷含量。自然土壤中的磷素取决于母质类型、风化程度和淋失状况。从世界范围来看，土壤全磷量大约在200～5000 mg/kg，平均为500 mg/kg。中国土壤的磷含量大致在200～1100 mg/kg。我国土壤的含磷量随风化程度的增加而有减少，表现在由北向南土壤全磷含量有下降的趋势。然而，耕作土壤含磷量除与成土母质有关外，还与有机质和施磷肥料有关。根据全国第二次土壤普查资料，农业发达、化学磷肥施用历史悠久的广东、浙江和云南等省农田土壤的有效磷含量较高；干旱区农业相对落后，化肥用量少，土壤有效磷含量就相对较低。一般而言，水田管理较旱田精细，用肥较多，因此同一省、区内水稻土有效磷含量平均都高于旱地土壤。农业中化肥的应用在很大程度上改变了农用土壤的含磷量和土壤对作物的供磷能力。由于长期施用磷肥，一些农业发达国家耕层土壤中的磷有相当部分来自肥料磷的积累。据估计，英国白1850 年以后的130余年中投入农业中的磷总量约为1.18×10⁷t，以致英国农田耕层土壤中的磷有1/3至1/2是施用磷肥而积累起来的。

(二)土壤磷的形态

土壤中的磷按其赋存形态可分为有机态磷和无机态磷两大类。

(1)有机态磷

从世界范围的土壤来看有机态磷在土壤全磷中的比重大约占15％～80％，我国大部分土壤有机态磷占20%～50%，但在森林和草原植被下的土壤可占5.0％～80％，而且常常和土壤有机质含量有良好直线相关(红黄壤旱地除外)。这些直线相关的斜率在0.008～0.014(X轴是土壤有机C％，Y轴是有机P₂O₅％)，也就是说当土壤每含1％的有机碳时，相应的有机态P₂O₅含量为0.01％，这一比例和早期所获得的矿质土壤有机质中C:N:P=110:9:1相近似。但是，土壤有机态C/P比变化较大，不如C/N比稳定。主要原因是磷不像氮和硫那样是土壤腐殖酸和富啡酸的结构元素。例如．根据加拿大、美国、巴西、新西兰和印度等国131个标本的统计，其有机态C/P比在78～231之间。不过通常估计土壤有机态磷是土壤有机质含量的1％～3不符合(土壤有机C含量为0.6％～1.8％)(鲁如坤等1998)。侵蚀严重的红壤表土有机质含量不到1％，因而有机磷含量小于全磷量的10％。而东北地区的黑土有机质含量高达3％～5％，使得有机磷含量达全磷量的2/3。在森林或草原植被下发育的土壤，有机磷可占土壤全磷量的一半以上，高的甚至可达90％。目前有机磷化合物中大部分为未知，已知的土壤中有机磷化合物和在有机磷中的相对含量为：

1)植素类，约占土壤有机磷的2％～5％，是普遍存在于植物体中的有机化合物。

2)磷脂类，约占土壤有机磷的1％～5％，主要为磷酸甘油酯、卵磷脂和脑磷脂，普遍存在于动物、植物及微生物组织中，一般为甘油的衍生物。

3)核酸及其衍生物类，约占土壤有机磷的0.1％～2.5％，它们能在土壤中迅速降解或重新组合，由核蛋白分解时产生，能与土壤无机黏粒结合形成有机无机复合体。

(2)无机磷

在大部分土壤中，无机磷含量占有主导地位，约占土壤全磷量的50％～90％。土壤中无机磷化合物中几乎全部为正磷酸盐，除了少量的水溶态外，绝大部分以吸附态和固体矿物态存在于土壤中。在实践上，根据无机磷在不同化学提取剂中的选择溶解性，将无机磷分为数组(操作定义)。在众多分组方法中，以张守敬和杰克逊及其相关的修正方法应用较为广泛，该法将无机磷分成4 组：

1)磷酸铝类化合物(Al-P)：能溶于氟化物(0.5 mol/L NH4F)提取液，如磷铝石，也包括富铝矿物(如三水铝石、水铝英石等)结合的磷酸根。

2)磷酸铁类化合物(Fe-P)：能溶于氢氧化钠(0.1 mol/L NaOH)提取液，如粉红磷铁矿及吸附于水合氧化铁等富铁矿物表面的非闭蓄态磷。

3)磷酸钙(镁)类化合物(Ca-P)：指各种酸溶性(0.25 mol/L H₂SO₄)钙(镁)磷酸盐。如磷灰石类，也包括磷酸二钙、磷酸八钙等。

4)闭蓄态磷(O-P)：或称还原溶性磷，包括被水合氧化铁胶膜包被着的各种磷酸盐，它用0.3 mol/L柠檬酸钠和连二亚硫酸钠溶液浸提，应用连二亚硫酸钠将包被在磷外的氧化铁胶膜还原为亚铁，并用柠檬酸钠的配位反应使包膜破坏而提取被包被的磷。

土壤中的难溶性无机磷大部分被铁、铝和钙元素束缚，一般来说，在酸性土壤中，磷与Fe³⁺、Al₃^-形成难溶性化合物，在中性条件下与Ca²⁺和Mg²⁺形成易溶性的化合物，在碱性条件下与Ca²⁺形成难溶性化合物。土壤中难溶性磷和易溶性磷之间存在着缓慢的平衡。由于大多数可溶性磷酸盐离子为固相所吸附，所以这两部分之间没有明显的界线。在一定条件下，被吸附的可溶性磷酸盐离子能迅速与土壤溶液中的离子发生交换反应。土壤中的有机磷和微生物磷与土壤溶液磷和无机磷总是处在一种动态循环中。

土壤中无机磷的形态历来是人们注意的关键问题之一，因为如果人们确切地知道土壤中磷的化学形态，就有可能根据磷化合物的化学性质推断其固液相之间的分配，从而判断其环境行为。然而，目前鉴定土壤中天然存在的含磷矿物的形态在技术上尚存在较大的困难，因而其操作定义在世界上得到了广泛的应用，但它确实存在较多的不足之处，无法判断化合物的确切组成。因此，有关磷的形态问题仍是一个需要研究的课题。

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