長三角平原區縣域土壤磷素流失風險及其空間不確定性的快速評估

陳 劍,瞿明凱,王 燕,萬夢雪,黃 標,趙永存

1 中國科學院南京土壤研究所土壤環境與污染修復重點實驗室, 南京 210008 2 中國科學院大學, 北京 100049

土壤磷素是作物生長的主要營養元素,同時也是水體富營養化的關鍵限制因子[1- 5]。由于農田土壤磷素具有較強的空間變異性,而且影響磷素流失的環境因子較多,因此對其流失進行控制和治理難度較大,需耗費大量的人力、物力和財力[6]。許多研究結果顯示,在土壤磷素向水體輸出的過程中,少數景觀單元輸出的磷素往往占了整個流域污染負荷的大部分,這些景觀單元則被稱為土壤磷素流失的關鍵源區[7](Critical Source Areas, CSAs)。而對土壤磷素污染展開風險評估和CSAs的劃定或識別,是高效治理污染的關鍵[8]。在眾多的評估方法中,磷指數法(Phosphorus Index,PI)因其簡便實用,且評估結果具有較好可視性的特點而得到了廣泛的運用。但傳統的PI在評估過程中,對各影響因子提前分等定級,具有一定的人為主觀性。而且在縣域尺度下的多數評估未考慮研究區域特征,評估要求的數據量大,過程復雜。

對于現有的PI法評估,往往未考慮土壤磷素具有較強的空間變異性,且忽視了預測結果的空間不確定性。區域土壤磷素濃度水平的高低往往直接影響其流失風險程度[9- 14]。土壤全磷含量通常用于衡量區域土壤磷素的本底水平[15- 16]。地統計學模型通常被用于區域土壤屬性的空間預測。然而,基于有限樣本點預測得到的土壤全磷空間分布必然存在一定的空間不確定性[17]。……