三峡水库消落区土壤磷释放特征及环境风险

摘要

针对国内外对淹水土壤在干湿交替下磷释放机制及环境效应的研究不足,选取三峡水库消落区主要类型土壤代表性样品30个,进行了模拟淹水磷释放与吸附试验,确定了土壤磷释放速率和释放负荷.通过系统测定土壤在周期性淹水条件下的性质变化,结合磷吸附解吸试验,研究了不同类型和不同利用的土壤在干湿交替条件下的磷释放机制,提出了表征水土界面磷迁移的量化指标.研究结果显示:土壤在模拟淹水期间,上覆水pH与土壤pH呈正相关,电导率随淹水时间延长逐渐升高.土壤释放的金属离子主要为Ca<'2+>、Mg<'2+>,释放到水中的Fe<'n+>、Mn<'2+>浓度较低,而K<'+>表现为负释放.干湿交替对土壤氧化还原电位(Eh)、pH及其无定形氧化物有显著影响,不同类型和不同利用的土壤在干湿交替条件下的性质变化存在差异.在淹水期间,土壤pH逐渐向中性接近,土壤Eh显著降低,有机质(OM)含量高的土壤,Eh下降的速率和幅度都较大,最低可降到-250~-300mV.淹水土壤干燥后,pH和Eh可恢复到淹水前水平.淹水能使土壤活性铁(Fe<,ox>)含量显著提高,30个土壤淹水后,Fe<,ox>均值比淹水前升高了121％,旱地土壤淹水后Fe<,ox>增幅高于水田,15个旱地土壤淹水后,Fe<,ox>均值从1070mg/kg升高到4030mg/kg,比淹水前升高了277％,土壤淹水干燥后Fe<,ox>含量与淹水前无显著差异.土壤活性铝(Al<,ox>)的淹水效应不如Fe<,ox>明显,土壤淹水能提高Al<,ox>含量,但与淹水前相比差异并不显著,淹水干燥后Al<,ox>含量降低,与淹水前和淹水对存在显著差异.三峡水库消落区主要土壤样品全磷含量范围为0.021~0.085％,均值为0.058％(N=30).Olsen P含量范围为1.87~35.6mg/kg,均值为11.7mg/kg.旱地全磷略高于水田;旱地有效磷比水田高78.5％;DPS<,Pox>表现为旱地>水田;黄壤的Ca<,2>-P、Ca<,8>-P含量较低,冲积土的Ca<,2>-P、Ca<,8>-P含量较高,旱地的磷活性及水平高于水田,冲积土磷活性及水平较高.Al<,ox>、Fe<,ox>、OM表现为水田>旱地,黄壤的OM、Fe<,ox>、Al<,ox>高于紫色土和冲积土,冲积土的OM、Fe<,ox>、Al<,ox>较低,水田的吸磷能力高于旱地,黄壤吸磷能力强,冲积土吸磷能力弱.三峡水库消落区土壤磷释放风险表现为旱地>水田,冲积土>紫色土>黄壤.消落区土壤在模拟淹水条件下,土壤磷有较强的释放能力.当淹水4天和28天时,上覆水总磷浓度分别有47.7％和90％的土壤样品超过了富营养化的临界浓度(0.02mg/L),淹水90天时,所有处理的上覆水总磷浓度都超过了富营养化的临界浓度.旱地黄壤、水稻土、旱地紫色土、旱地冲积土在淹水28天内的总磷释放速率分别为0.0904±0.0345、0.320±0.579、0.372±0.362、0.512±0.658mgP·m<'-2>·d<'-1>,据此估计,三峡水库消落区重庆段淹水土壤总磷释放负荷为41.6±45.9吨磷/年,可溶性磷酸盐释放负荷为37.9±47.7吨磷/年.

目录

文摘

英文文摘

术语及说明

1文献综述

1.1消落区基本情况

1.2磷在水土界面的迁移机制

1.3淹水及干湿交潜对土壤磷释放的影响

2引言

3材料及方法

3.1试验材料

3.2试验方法

3.3样品分析

3.4数据统计

4结果与讨论

4.1消落区土壤磷素化学特征

4.2土壤淹水过程中磷释放动力学

4.3淹水土壤对水体中磷的吸附动力学

4.4土壤磷等温吸附解吸热力学

4.5干湿交替对土壤性质的影响

4.6土壤磷释放与土壤性质的关系

4.7消落区土壤磷释放负荷的估计

5结论

参考文献

致 谢