富营养化是当今世界水污染治理的难题之一，而磷是大多数淡水水体中藻类生长的主要限制因子。磷在控制水体富营养化中首先是它的浓度，一般认为，水体中磷的浓度达到0.02 mg/L时即可能产生富营养化。但同时还要看N/P比值如何。当N/P比大于4～5时，其限制因素是磷，富营养化取决于磷的浓度增加。如果N/P比小于4～5，则限制因素可能是氮，在这种情况下，磷浓度的升降就对富营养化影响较少。

(一)水体中磷的来源

水体中的P主要来自天然和人为两方面，天然来源包括降水、地表土壤的侵蚀和淋溶；人为来源包括城市排放的含P生活污水，农业施用的化肥和牲畜粪便经雨水冲刷和渗透而最终进入水体的P。按照污染物进入水体的方式可分为点源污染(通过沟渠管道集中排放的污染源)和非点源污染(进入水体的污染物由广大的流域面积上或从一个城市区域汇集而来)。据估计全世界每年大约有3×10⁶-4×10⁶t P₂O₅ 从土壤迁移到水体中(单艳红等2004)。

在一些地区，以农田排磷为主的非点源磷污染往往是水体中磷的最主要来源，非点源污染所占的负荷越来越大，非点源磷对水体富营养化的贡献也愈显突出，这在发达国家表现得更为明显。如在基本实现了对工业和城镇生活污水等点源污染有效治理的欧美等国，非点源营养物质已成为水环境的最大污染源。而来自农田上壤的氮、磷在非点源污染中占有最大份额，水体中的总磷与流域内农业施用磷肥的比例呈正相关关系。丹麦内陆湖泊的总磷含量在20世纪80年代有所降低，但这并没有使水质明显改善，因为其他来源的磷(主要是农田土壤磷的流失)仍足以使许多湖泊中磷浓度超过0.02mg/L，其中农业非点源磷占河流中磷来源的一半以上，一般以农业用地为主的流域内非点源磷年产生量(0.29 kg/hm²)相当于自然流域(0.07 kg/hm²)的4倍。据估计，在欧洲一些国家的地表水体中，农业排磷所占的污染负荷约为24％～71％。对于陆地进入水源的磷量有人作了估计，世界各地由地表进入水源的磷量如表3-7所示。联合国粮农组织估计中国农田磷进入水体的量为19.5 kg/hm²，印度为10.9 kg/hm²，美国为2.2 kg/hm²；即我国从农田进入水体的磷量比美国高8倍，比印度高80％。按上述估计，则我国全国耕地(按1×10⁸hm²计)每年向水体输送的磷量为195×10⁴t P₂O₅(鲁如坤等1998)。

表3-7 每年不同地区从土壤进入水源的磷量(×10⁴ tP)

我国在太湖地区和武汉东湖流域的试验表明，农田的平均磷流失量分别为776g/(hm²·a)和611 g/(hm²·a)。太湖地区的研究结果表明，在农田磷总流失量中，渗漏占31％，旱地地表磷流失量比水田高出4倍。

(二)磷进入水体的途径

磷可以通过地表径流、土壤侵蚀及渗漏淋溶等途径进入水体。但由于土壤，特别是下层土壤对磷有足够大的吸持能力，使实际进入地下水的磷很少，甚至施用大量磷肥、厩肥和城市污泥时，也不大会造成污染问题，大部分磷都被保持在耕层中。英国洛桑试验站的试验表明，施磷100年后，磷仍然集中在40 cm土层内。在施磷量(P)高达268kg/hm²试验中，3年后0～5cm土层中有效磷增加了3～10倍，而5 cm以下没有增加，它说明了下渗水流中磷一般含量很少。然而土壤性质和用量对磷的向下运动有明显的影响，在固磷低的轻质土壤中，磷的向下运动要大得多。比如施过磷酸钙(P)600～2000 kg/hm²时，在湖积细砂土上，虽然大部分积累在15～45 cm范围内，但磷的下移深度可至200cm。当磷用量(P)达13000 kg/hm²，仍有22％存在15 cm范围内，但下移最深处可达400 cm。

农田土壤中的磷既可以随地表径流流失，也可被淋溶流失，但除了过量施肥的土壤或地下水位较高的砂质土壤外，多数情况下土壤剖面淋溶液中的磷浓度很低，因而随径流流失是农田土壤中的磷进入水体的主要途径。农田排水中的总磷含量一般在0.01～1mg/L，其中溶解态的磷不超过0.5 mg/L。一般说来，农田土壤中磷的流失量只占化肥施用量的2％左右，低于1 kg/(hm²·a)，从农学意义上讲，这一流失量对农业经济的影响并不大，但由此而产生的水环境质量问题却不容忽视。径流中的磷素按其形态又可分为溶解态磷和颗粒态磷两大类，溶解态的磷主要以正磷酸盐形式存在，可为藻类直接吸收利用，因而对地表水环境质量有着最直接的影响。

磷的流失主要是径流的作用。磷通过径流进入地表水，这是农田磷损失的主要途径，其中很大一部分是以悬浮颗粒损失的。在农田中因施肥使表土磷积聚较快，施入的磷肥大部分集中在表土，因此，表土冲刷可造成磷的较大损失。在径流中的悬浮土粒都是比较细的颗粒，而磷在土壤中主要集中在细粒部分。施肥也可以显著提高径流水和渗漏水中可溶态磷量，特别在磷肥用量较高时。对滇池流域土壤的研究表明(张乃明等2007)，表层土壤的磷素累积明显，全磷和有效磷均高于全国土壤平均值。其中全磷含量为0.5～7.0 g/kg，平均2.15 g/kg；有效磷含量为26.7～598mg/kg，平均151 mg/kg。土壤磷的释放风险为57mg/kg(Olsen-P)，参考这一数值，滇池流域大约有69％的土样已经对滇池水体构成不同程度的环境风险，其中51％的土样磷释放的风险较高、流失严重，并已成为滇池水体富营养化主要原因之一。

应当注意的是，磷肥的当季利用率一般在10％～25％范围之间，大部分施入土壤中的磷肥不能为当季作物利用而积累于土壤中，即磷肥在土壤中的积累性或积累态磷的间题。据统计，自从20世纪60年代初我国大规模施用磷肥以来，到1992年在土壤中积累的磷量(P₂O₅)达到6000×10⁴t左右。这一方面提高了土壤磷的供应能力，但另一方面农田磷素对环境的潜在威胁也大大增加。所以，径流中的磷量不仅受当季磷肥用量的影响，也受土壤中已经积累的磷量的影响(鲁如坤1998)。积累态磷是指化肥磷未被植物利用而积累于土壤中的那一部分磷素，是“后天”积累起来的，是磷肥和土壤发生了一系列复杂反应的产物，其性质不同于土壤中原来的磷素。积累态磷的可利用率可用化学耗竭法进行评价(郑春荣等2002)。

影响径流中磷量的主要因素是磷肥的施用和土壤中积累态磷的不断增加。因此，防止农田磷对环境不利影响的主要途径是控制径流和合理施用磷肥。控制地表径流是水土保持的一个主要任务，它包括工程和生物措施。而合理施用磷肥亦应是减少磷对环境影响的主要措施，这些措施包括科学地制定磷肥用量；在水旱轮作时，重点将磷肥施在旱作上，可以在很大程度上减少径流中以及渗漏水中磷的浓度；提高磷肥利用率，减少积累，有关磷残留效应的研究对了解磷的累积和利用有重要的理论和实际意义，但对能被植物所利用的土壤中积累态磷的形态和数量，目前尚不清楚。弄清这一问题，无论在植物营养学或环境科学方面都是十分重要的。

相关链接：磷在土壤中的迁移转化与固定