三峡水库消落带土壤胶体释放与迁移特征

三峡水库消落带是库区陆源污染物进入水库的最后屏障。高强度、周期性的干湿交替对消落带土壤理化性质、结构和可蚀性产生潜在影响,进而影响胶体颗粒的释放和迁移特征。探究消落带土壤胶体的释放与迁移行为是衡量胶体促进污染物迁移入库的重要前提。该研究对比消落带与非消落带土壤,通过原状土柱淋洗试验,研究饱和流中土壤胶体释放及迁移特征。结果表明,消落带原状土柱饱和淋洗液中胶体颗粒浓度先总体快速降低（184.58～28.04 mg/L）再缓慢增加（21.18～97.58 mg/L）,存在较大的时间变化（变异系数为0.46）。胶体颗粒累计释放量为714.43 mg,比非消落带土柱高34.4%,而淋洗液的峰值粒径（13.25～19.90 μm）和中值粒径（14.98～22.90 μm）均远远小于非消落带土柱的相应值,表明反复淹水-排干作用导致消落带土壤中胶体及细颗粒的释放和迁移潜力增大。溶解性有机碳（DOC,Dissolved Organic Carbon）是影响消落带饱和土壤中胶体释放的关键因子,对胶体浓度动态变化的解释率高达42.3%,而水化学因素（EC、Ca2+及Mg2+）对非消落带土壤中胶体颗粒的释放影响相对更大。在消落带管理中,应注意减控DOC的流失,以减少消落带土壤胶体颗粒的释放,同时建议加强消落带土壤DOC来源及其与胶体偶合并促进污染物如农化物质迁移进入库区水体的研究。     

适宜三峡库区消落带的八种植物

以植物为主,治理三峡库区所形成的消落带,是一种积极而有效的手段。由于消落带面积大,适宜消落带绿化的苗木数量需求极大,目前苗木市场严重供不应求。作者众繁殖方法、栽培管理等方面重点介绍南川柳、秋花柳、枫杨、长叶水麻、小梾木、杭子稍、甜根子等、卡开芦等8种适宜种植在库区消落带的植物。     

对构建三峡库区消落带梯度生态修复模式的思考

通过对消落带的特征及其植被的作用研究,提出了库区消落带梯度生态修复概念,明确了消落带梯度生态修复的研究目标、研究内容以及要解决的关键问题,为构建健康运行的库区生态系统提供了一种思路。     

低分子量有机酸对三峡库区消落带典型土壤磷素淋溶迁移的影响

以三峡库区分布最广的紫色潮土、灰棕紫泥为对象,通过室内间歇式土柱淋洗试验,探讨了淋溶液酸度及低分子量有机酸对土壤磷迁移淋失的影响。结果表明,淋溶液酸度对磷的溶出具有一定影响,溶液偏酸或偏碱均促进了磷的淋出。2种土壤磷的淋出能力差异较大,灰棕紫泥中的磷更易淋出,草酸和柠檬酸可显著促进灰棕紫泥土壤磷的淋失,而对紫色潮土磷淋出的促进作用不明显。随有机酸浓度的增加,促进作用增强,100mmo/L草酸和柠檬酸的处理使灰棕紫泥可溶性总磷累计淋出量分别较对照(0.344mg)增加了4.40,15.32倍。柠檬酸的促进作用高于草酸,两者对磷淋出的影响是其酸解和螯合作用的综合结果。     

草被覆盖对养分迁移机制的影响

为探讨草被覆盖对养分流失机制的影响,采用室内模拟降雨试验,在30mm/h雨强下,对不同水土保持先锋植物种(紫花苜蓿、狗尾草)、4种植株密度(0,80,120,160株/m~2)、2种处理方式(保留整株植物、仅保留地下部分)下养分随泥沙和径流的流失浓度与流失总量进行研究。结果表明:草被覆盖能有效控制坡面侵蚀,其中紫花苜蓿和狗尾草植株控制土壤侵蚀作用与地下部分关系密切,地上部分作用不明显。裸坡养分随泥沙的流失量是有植被坡面的1.49~5.90倍(全氮),1.24~8.61倍(全磷),1.17~1.82倍(速效钾),但两者的流失浓度差异不显著,表明草被控制养分随泥沙流失作用主要来源于控制侵蚀量,其中狗尾草地下部分减少养分随泥沙流失的作用强于紫花苜蓿地下部分,紫花苜蓿地上部分减少养分流失的作用强于狗尾草地上部分;同时随植株密度增加,草被地下部分减少养分随泥沙流失的作用逐步增强。草被覆盖能有效减少坡面养分随径流流失,地下部分坡面与全株坡面的全氮流失量比值为1.02~1.05(狗尾草),1.10~1.14(紫花苜蓿),表明草被控制养分随径流流失作用主要来源于地下部分,其中狗尾草地下部分作用较紫花苜蓿明显;同时随植株密度增加,地下生物量控制全氮和全磷养分随径流流失的作用逐步强化,但地下部分控制速效钾流失作用的权重没有明显的定向变化。径流养分浓度动态变化前期不断下降,后期趋于稳定,其中幂函数对养分浓度动态变化的拟合效果最佳;同时全氮和全磷动态变化与植株状况关系密切,而全磷对植株完整状况变化响应不明显。     

三峡库区消落带完整淹水后土壤重金属分布特征及其影响因素

通过野外采样和室内分析,对三峡库区小江流域消落带土壤重金属Cu、Zn、Cr、Ni的含量特征进行了评价,并同时对其在消落带上的影响因素和分布特征进行了研究。结果表明:Cu、Zn、Cr、Ni在消落带上的含量分别为28.69,126.03,57.20,27.91mg/kg。相关分析表明,Ni、Cr、Cu的含量明显受土壤理化性质影响。其中,有机质、粗黏粒和黏粒均与Ni、Cr、Cu含量呈显著或极显著正相关,粉粒与Cr、Cu呈显著正相关,砂粒与Ni、Cr、Cu均呈显著负相关。逐步回归分析表明,Cr、Ni主要受粗黏粒含量的影响;Cu主要受砂粒含量的影响。单因素方差分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni在消落带不同区段的分布存在显著性差异,总体呈从上游到中下游逐渐增大,下游又有所下降的趋势,其在消落带不同高程上分布的差异性不显著。     

不同修复植被类型的三峡库区消落带土壤细菌群落分析

为了探究三峡库区消落带不同修复植被对土壤细菌群落结构的影响,以纯草地(A₁)、纯林地(A₂)和覆草林地(A₃)3种不同样地土壤为研究对象,采用土壤理化因子检测及扩增子测序的研究方法,分析了不同修复植被对三峡库区消落带土壤细菌群落的影响。结果表明:不同样地的pH值、全氮(TN)和全磷(TP)含量无显著性差异,A₁和A₃的土壤有机碳(SOC)含量之间无显著性差异,但均显著高于A₂(p<0.05); 相关分析显示样地土壤细菌群落ACE指数和Shannon指数与土壤SOC和TN含量显著正相关(p<0.05),Chao1指数与土壤SOC含量显著正相关(p<0.05); 不同样地土壤的细菌优势种群无明显区别; 属水平上6个优势种群的相对丰度与土壤SOC和TN含量显著相关(p<0.05); 冗余分析显示SOC是影响三峡库区消落带不同修复植被样地细菌群落的主要显著性因子(p<0.05)。由此可以得出,不同修复植被类型的消落带土壤的细菌优势种群无明显差异,土壤细菌群落结构主要受土壤SOC的影响。     

草被覆盖度对坡面流水动力学参数的影响

坡面流流速U、径流深h、雷诺数Re、佛汝德数Fr、沿程阻力系数λ以及径流切应力(?)等水力要素是反映水动力学特征的主要指标。通过室外人工模拟冲刷试验,分析了草被覆盖度大小对坡面流水力学参数的影响及各水动力学参数沿坡面的分布特征。研究表明:坡面草被措施降低了坡面流流速和水深,且草被覆盖度越大,其削弱径流流速和降低径流水深的作用就越明显;坡面草被措施明显地降低了坡面流的紊动性,降低了坡面流速及其挟沙能力,且草被覆盖度越高,这种作用就越明显;草被措施增加了坡面入渗,降低了径流深,减弱了径流剪切力,从而起到了减蚀作用,且随着覆盖度的增加减蚀作用越加明显。     

草带措施对坡耕地产流产沙和氮磷迁移的控制作用

植被在坡面的位置对坡面保持水土的作用是不同的。动态监测澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降雨-径流过程及水土流失量,研究草带措施对云南红壤坡耕地产流产沙和氮磷迁移的削减作用。结果表明:草带调控处理下雨季降雨量、总产流次数、径流深和土壤侵蚀量较原状坡面明显减少,次降雨下,宽草带的径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为79.19%和64.55%,窄草带的径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为85.15%和73.77%,坡耕地土壤侵蚀量变异系数>径流深变异系数>降雨量变异系数,原状坡面变异系数间增幅差异为31.42%,宽草带调控措施作用下变异系数间增幅差异为20.37%,窄草带调控措施作用下变异系数间增幅差异为19.11%,窄草带对坡耕地径流和泥沙的调控能力更强;宽草带和窄草带2种草带作用下,径流氮磷迁移浓度差异不显著,较原状坡面相比,草带措施明显控制氮磷迁移通量,径流总氮迁移通量控制率分别为81.23%和81.68%,铵态氮迁移通量控制率为78.25%和59.50%,总磷迁移通量控制率为71.36%和82.03%;径流泥沙速效养分含量明显增加,较原状坡面相比,草带措施能明显控制径流泥沙氮磷迁移通量,且径流泥沙氮磷迁移控制率较径流氮磷迁移控制率高,径流泥沙全氮迁移通量控制率为98.43%和94.30%,碱解氮迁移通量控制率为98.43%和93.10%,全磷迁移通量控制率为96.43%和89.77%,速效磷迁移通量控制率为90.34%和57.43%。     

三峡库区消落带土壤中施用磷肥对环境激素铅吸附-解吸的影响

采用室内模拟施肥、恒温振荡平衡法研究了磷肥种类、磷肥浓度、铅离子浓度、离子强度和酸度影响三峡库区消落带土壤对铅离子的吸附量和解吸量。结果表明：（1）磷肥种类与铅离子的吸附量和解吸量显著相关,施用Ca（H2PO4）2使铅离子的吸附量和解吸量相对较小;（2）土壤铅离子的吸附量和解吸量与施用磷肥浓度呈显著相关,建议选用磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾3种磷肥,施用量在3.4066～8.5164kg P2O5·666.6m-2之间较为合适;（3）铅离子浓度极显著地影响土壤吸附和解吸铅离子,随着铅离子浓度的增加,吸附量和解吸量都呈逐渐增加的趋势;（4）离子强度和酸度都极显著地影响土壤吸附和解吸铅离子,建议选用磷酸二氢钙盐、钾盐和铵盐作为磷肥,可以减小土壤铅离子的环境风险。     

三峡水库消落带几种草本植物根系的垂直分布特征

[目的]明确三峡水库消落带典型草本植物根系分布特征,为三峡消落带的植被恢复提供依据。[方法]在三峡腹地石宝镇消落带选取牛鞭草(Hemarthria altissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、双穗雀稗(Paspalum paspaeoides)三种人工恢复草本和自然恢复草本,利用WinRhizo Pro.2009c根系分析系统研究其根系的土壤剖面分布特征。[结果]4种草本类型的的根系主要分布在0—10cm土层,根长密度、根直径(除自然杂草外)、根表面积密度、根体积密度和根尖密度均随土壤深度的增加而呈指数函数减小;除根径外,在整个土层剖面中(0—25cm),3种人工草本的根系指标都要显著高于自然恢复杂草。[结论]4种草本根系发达,对消落带水淹胁迫的适应性强。     

三峡水库消落区土壤胶体对Cd在土壤中迁移的影响

选取三峡水库消落区典型土壤,即紫色土、黄壤、紫色潮土和灰棕潮土为研究对象,以相应土壤胶体、蒙脱石矿物的10 mg/L Cd(NO3)2淋洗液分别淋洗土柱,研究了水分散态胶体对镉在土柱中迁移的影响.添加上述胶体的镉淋洗液,在紫色土、黄壤、紫色潮土和灰棕潮土土柱中镉迁移量分别是对照的1.18～4.96,1.05～2.37,1.10～4.33,1.03～3.33倍.结果表明胶体能够促进镉离子在土层中的迁移,其迁移能力遵循紫色土胶体≥紫色潮土胶体＞灰棕潮土胶体＞蒙脱石胶体＞黄壤胶体的规律.由此得出,胶体吸附态镉的迁移能力取决于胶体类型和土柱性质.     

基于文献计量分析的三峡库区消落带土壤 重金属污染特征研究

三峡库区消落带土壤/沉积物中重金属的研究受到日益重视,重金属的归趋对三峡库区的水环境和生态安全有重要意义。通过CNKI和WebofScience数据库检索了2001—2016年三峡消落带土壤/沉积物重金属污染特征研究的文献,并利用文献计量学方法分析文献特性及研究进展。2001—2016年,国内外发表的相关中英文文献分别为69篇、12篇,2011年发文量最多(15篇),此后一直维持在年产量≥5篇的水平,重庆和湖北的高校及研究所是研究主力。刊载论文最多的是环境学方面的期刊(19.75%)。所涉最多的主题是"重金属的污染调查及评价"(51.85%)。Cd的污染程度最大,且易迁移形态平均比例相对较高(38%),是消落带首要的污染控制元素,施肥是农业消落带Cd的主要来源。Pb和Hg的污染程度也较大且易迁移形态的比例均大于22%,交通污染是其主要来源。工业废物的点源排放对消落带重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、As)普遍有较大贡献。消落带内重金属以垂向迁移为主,而植物对Cd、Cu、Zn具有较强的富集能力。淹水导致的pH、Eh、温度、有机质等变化对固液界面重金属的交互作用及形态变化有重要影响。今后,应加强消落带土壤理化性质和水力学性质变化对重金属地球化学行为影响,以及重金属示踪技术应用和泥沙富集重金属二次释放行为的研究。     

三峡库区典型小流域非点源氮磷污染的来源与负荷

选择三峡库区典型小流域——忠县石宝镇石盘丘小流域,通过对其2007—2009年主要土地利用类型降雨径流中氮磷流失形态与含量进行连续监测,研究三峡库区非点源氮磷污染的来源与负荷。结果表明,三峡库区非点源氮磷污染的来源主要是居民点、柑橘果园和坡耕地,三者累计贡献了76%以上的小流域氮磷污染负荷,因此非点源污染控制的关键是拦截居民点、柑橘果园和坡耕地的暴雨径流。水稻田作为三峡库区主要的农耕地,对径流、泥沙和养分具有显著的截留和净化作用,对来自居民点的氮磷去除效率都在56%~98%之间,因此水稻田合理管理与化肥高效利用是三峡库区非点源污染负荷减控的重要途径。     

基于VOR模型的三峡库区消落带2010-2020年生态系统健康评价

健康的生态系统可保障人类社会的可持续发展,三峡库区作为我国重点生态环境保护区域,其生态系统健康状况是判断库区可持续发展的重要指标。为综合诊断全面蓄水后三峡库区消落带的生态系统健康状况,研究以景观生态学理论和遥感影像数据为基础,从生态系统活力、组织力和恢复力3个方面构建VOR模型,定量评价消落带10年间的生态系统健康状况。结果表明:(1)VOR模型可适用于三峡库区消落带生态系统健康评价,具有快速、高效等特点;(2)10年间研究区生态系统健康水平总体保持良好状态,其中改善型健康特征总面积占比最大,为44.47%,消落带健康状况呈现逐年稳定并改善趋势;(3)空间分布上,健康水平数量结构呈“凸”形分布态势,库腹消落带生态系统健康状况好于库首和库尾;(4)库首消落带生态系统活力值偏低,低值面积占库首消落带面积比超过60%,需要重视。综上,通过评价消落带的生态系统健康状况,可为三峡库区消落带生态系统保护与修复提供参考和决策支持。     

三峡库区坡耕地免耕秸秆覆盖下氮磷流失特征

为有效防治三峡库区坡耕地氮磷流失,在三峡库区长坪小流域连续进行两年野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下进行免耕秸秆覆盖(SM)和对照(CK)两个处理的田间试验,研究了免耕秸秆覆盖措施对地表径流和氮磷养分流失的影响。结果表明：(1)降雨量与径流量极显著正相关,径流主要由几次暴雨事件造成,需要重点防范玉米季暴雨造成的水土流失。免耕秸秆覆盖能减少地表产流产沙,相比对照处理,免耕秸秆覆盖减少19.1%的径流流失,减少63.6%的泥沙流失。(2)免耕秸秆覆盖分别降低了21.3%,25.8%的总氮和总磷流失量,径流量和氮磷流失量呈极显著正相关,免耕秸秆覆盖主要通过减少径流量来减少氮磷流失。(3)坡耕地油菜—玉米种植制的氮磷流失风险期为6—7月初,该时期CK处理41.3%的径流量贡献了81.4%,52.1%的总氮和总磷流失,SM处理38.4%的径流量贡献了75.2%,48.2%的总氮和总磷流失,在该时期通过免耕秸秆覆盖可分别减少17.5%,31.7%的总氮和总磷流失。研究表明,免耕秸秆覆盖是控制三峡库区坡耕地氮磷养分流失的良好水土保持措施。     

三峡库区湖北段非点源污染氮磷排放时空分布特征

[目的]了解三峡库区湖北段非点源污染情况,找到主要污染源和重点控制区,为该区生态环境的建设和治理提供科学支持。[方法]运用输出系数模型结合降雨侵蚀力影响系数和入河系数模拟计算研究区1990,2000,2005和2010年的非点源污染氮磷排放总量、各污染源氮磷污染排放量及贡献率以及各地区氮磷排放的时空分布特征。[结果]三峡库区湖北段1990,2000,2005和2010年的TN排放量在2 500t以上、TP排放量在250t以上,2000年达到最高,TN,TP年均排放量分别为3 612.78和393.75t/a,年均排放强度为3.10和0.34kg/(hm~2·a),研究区非点源污染以氮污染为主。水田和旱地是造成氮污染的主要原因,其次是农村人口;水田和旱地也是磷污染排放的主要贡献源,其次是猪的养殖。[结论]研究区非点源污染总体呈现两侧高中间低的区域性分布。巴东县为氮磷排放的重点控制区域。     

干湿交替下三峡支流消落带沉积物粒径组成及氮分布特征

以三峡支流澎溪河消落带为研究区域,采集澎溪河消落带上、中、下游3个水文断面,2个水位高程,5个深度的沉积物样品,结合沉积物颗粒分形理论探讨沉积物粒径组成与总氮(TN)、总可转化态氮(TF-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)含量和分布特征的关系。结果表明:澎溪河消落带沉积物粒径组成为砂粒(49.75%)粉粒(36.16%)黏粒(14.09%),粒径分布具有分形特征,分形维数(Dm)在2.612~2.781之间,均值为2.727。随消落带水位高程下降、流域断面自上至下、深度由表至底,黏粒、粉粒比例、Dm降低,砂粒比例升高。TN、TF-N、NO_3~--N含量分布与黏粒、粉粒、Dm正相关,与砂粒呈极显著负相关。Dm可作为判断沉积物粒径组成与氮含量关系的潜在指标。沉积物总体质地结构良好,但频繁的干湿交替使澎溪河下游和低水位高程沉积物保水保肥能力下降和砂质化,并通过改变粒径组成影响氮分布。落干期上游和高水位高程沉积物TF-N增加,提高了淹水期氮素进入水体并导致水体富营养化的风险。     

Water Environmental Issue in Three Gorges Reservoir Area and Its Protective Countermeasures

By single-factor-index evaluation on water of earth＇s surface, the result shows that the water-quality keep Ⅲ grade on the whole in Yang-tze River, Jia-ling River and Wu River of the Three Gorges reservoir, it occurs no obviously deteriorated tendency in 2005. But some sub-grade rivers are polluted badly, cross-section amount of water-quality Ⅰ, Ⅱ ,Ⅲ only has 64 percent, their water-quality is bad. It is clear that the gap between the water environmental state and the object of keeping water- quality Ⅱin the Three Gorges reservoir is very big. This paper thoroughly analyses the problems and causes of the water environment, points out that the main factors resulting in the water pollution in recent years include the industrial sewage, solid wastes, soil and water loss, domestic rubbish and agricultural non-point source pollution, and finally puts forward the countermeasures for protecting of the water environment in the Three Gorges Reservoir.