水稻是我国重要的粮食作物,水稻土是我国的主要耕作土壤,占全国总耕地面积的1/4。土壤表面带有电荷是土壤具有丰富化学行为的本质原因,表面电荷主要来源于粒径小于2 μm的胶体部分。土壤胶体颗粒主要由粘土矿物、水合铁铝氧化物、腐殖物质和微生物等组成,这些物质在人为水耕熟化过程中会发生区别于相应旱地土壤的变化。水稻土固相组成会随水耕人为活动发生显著变化,造成水稻土表面电化学性质相比旱地土壤发生明显变化,进而影响离子在土壤表面的化学行为。本文选取我国东北温带地区不同水耕年限棕壤性水稻土,和南方亚热带地区砖红壤及其发育水稻土为试验对象,通过与相应旱地土壤比较,分别研究了棕壤性水稻土发育过程中表面电荷的演变特征,磷素在该地区水稻土上的固持行为与机制及土壤磷素流失的环境风险评估;砖红壤性水稻土表面电化学性质的特征,及其对磷酸根(P)的表面吸附解吸行为及影响因素。以期加深对水稻土发育过程中表面电化学性质演变规律的认知,同时可为水稻土水肥合理运筹及土壤磷污染控制与治理提供理论参考。主要研究结果如下:(1)周期性的氧化还原作用显著影响了棕壤性水稻土表面电化学性质。土壤表面电荷随水耕年限增加而逐渐升高,这主要是由有机质和粘土矿物的增加所致。有机质含量随着水耕年限显著增加是土壤可变负电荷量增加的原因,同时水耕人为作用促进了原生矿物结构破坏,原生矿物风化和次生层状硅酸盐矿物的形成,是永久电荷增加的原因。阳离子交换容量(CEC)增加,土壤对营养元素的吸持容量增加,而水耕作用导致的土壤pH下降,将会削弱这一效果。棕壤性水稻土中游离铁铝氧化物含量随着水耕年限的增加而显著升高,并在水耕30年时达到最高:水稻土交换性钙含量除水耕8年水稻土外均高于旱地土壤,原因可能在于钙镁磷肥施用以及含钙矿物风化。(2)磷酸根(P)固持数据表明,棕壤性水稻土对P的吸附容量随着水耕年限的增加而显著升高,并在水耕30年时达到最高;P吸附量与土壤固相中游离铁铝氧化物含量以及交换性钙含量呈极显著正相关(P<0.05);磷形态分级结果表明,P优先与土壤中的交换性钙相结合,其次与铝氧化物和铁氧化物相结合,最后为离子交换态P。磷解吸试验结果表明,当100 mg P L-1外源磷添加至棕壤性水稻土中时,约有18.7-19.7%的被吸附磷可被CaCl2解吸,而大部分的磷被土壤固持。表层水稻土中Olsen-P值大多较高(20 mg kg-1),而DPS低于10%,表明表土中既含有足够量的有效态磷供植物吸收利用,同时磷素流失风险较低。因此,水耕方式是一种环境友好型的耕作模式。(3)周期性淹水导致砖红壤发育水稻土中游离铁氧化物含量降低,导致土壤对P的吸附能力和容量降低。长期水耕作用导致砖红壤发育水稻土的P解吸量、DPS、土壤pH升高,土壤中胶体含量降低,进而导致该水稻土相对于母质砖红壤的P流失风险增大。