三峡库区消落带土壤无机磷组分的变化及其对有效磷的影响

通过室内土柱模拟实验,采用顾益初、蒋柏藩的无机磷分级方法,研究了三峡库区消落带早地和水田不同无机磷形态在表层和剖面的分布及其对有效磷的影响.结果表明.消落带旱地和水田不同处理无机磷形态均是以Ca10-P为主.整体上来看,各土层中不同无机磷形态的含量是Ca10-P>O-P,Fe-P>Cas-P,Al-P,Ca2-P.土柱模拟实验后,旱地和水田Ca2-P,Ca8-P,Al-P和Fe-P的含量都是相同水分情况下添加有机质的处理大于未添加有机质的,水分不同有机质相同时为淹水处理的含量大于湿润处理,但有机质相同时,淹水处理更利于Ca10-P和O-P向易溶性磷转化,添加有机质也会增加其含量;土壤剖面变化表现在:Ca2-P,Ca8-P和Al-P 3种形态存在底部累积现象.而Fe-P,Ca10-P和O-P的含量随着土壤深度的增加逐渐降低;Caz-P,Ca8-P是旱地和水田有效磷的主要磷源,与水分显著相关的Fe-P在淹水后含量增加,也成为重要的磷源.     

消落带土壤铁的形态变化及其对有效磷的影响

Fe3+还原为Fe2+的过程中会增加磷酸铁的溶解,影响磷的化学行为及有效性。本文采用室内模拟试验研究了三峡库区消落带土壤铁的形态变化及其对有效磷的影响。消落带旱地和水田土壤经淹水和落水处理后,活性铁、水溶性铁增加,其他各形态铁变化较小。旱地土壤在不同的有机质和淹水落水处理下,其活化铁、游离铁、络合铁、水溶性亚铁、和交换性亚铁均为淹水处理高于落水处理,其中活性铁在各处理间呈现出显著性差异,其他则各处理间差异均未达到显著性水平;水田下层活性铁高于上层,且落水处理间呈显著差异。氧化铁及亚铁之间总处于不断的相互转化中,活性铁、络合铁和有机质正相关。旱地土壤中的有效磷各处理间差异显著,水田有效磷淹水处理高于落水处理。     

三峡库区消落带沉积物与土壤磷形态及分配特征研究

应用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT)对三峡库区典型消落带表层新生沉积物及土壤中形态磷进行分级测定,并探讨形态磷之间及其与有效磷和样品理化性质(有机质和铁)之间的相关性。结果表明:消落带沉积物及土壤中总磷(TP)含量分别在435.1~970.0,152.8~1 022.7mg/kg之间,均值分别为(713.6±124.3),(547.5±169.7)mg/kg,沉积物中TP含量远高于土壤,显示了新生沉积物吸附磷的能力高于土壤。无机磷(IP)是沉积物及土壤中磷的主要形态,分别占TP的78.2%,74.2%;有机磷(OP)只占较小的比例。沉积物及土壤中钙磷(Ca—P)是IP的主要赋存形态,Ca—P/IP均值为73.6%,74.1%,而铁/铝磷(Fe/Al—P)占IP比重仅为26.4%,25.9%。沉积物及土壤中有效磷(Olsen—P)含量分别在4.43~45.50,2.88~41.84mg/kg之间,其中分别有29.6%,11.1%的样品超过土壤磷素淋失的Olsen—P临界突变点(25mg/kg)。回归分析表明,沉积物中Fe/Al—P和OP是Olsen—P的主要贡献者,而Ca—P对Olsen—P的贡献很小;土壤中仅Fe/Al—P对Olsen—P有较大贡献。相关分析表明,有机质与OP呈极显著正相关,说明有机质的输入可促进OP的累积;TP、Fe/Al—P、Ca—P与无定形态铁(Fe_o—Fe_p)、有机络合态铁(Fe_p)呈显著正相关,表明Fe_o—Fe_p和Fe_p可促进沉积物及土壤的固磷作用。     

三峡库区消落带土壤化学性质变化

为研究三峡库区消落带水淹和未水淹区域土壤化学性质的差异,以及探讨水位涨落对消落带土壤化学性质影响,试验分别于2008年、2009年、2013年的9月,对消落带水淹和未水淹区域土壤(0-5,5-10,10-15cm)的养分含量和pH值进行测定。结果表明:(1)2008年、2009年、2013年消落带未水淹区域各层土壤的速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量均大于水淹区域,2013年其含量差异的幅度较大,依次为6.06%~17.01%,40.55%~50.23%,26.90%~46.89%和14.64%~45.51%;较未水淹区域,水淹区域各层土壤的pH值呈缓慢上升趋势。(2)受不同水位涨落周年的影响,各层土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量均表现为:经历0次水位涨落区域1次水位涨落区域5次水位涨落区域,而土壤pH值变化趋势与其相反;受水位涨落影响后,土壤的全钾含量表现出一定程度的积累。研究表明,水位涨落可导致消落带土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量的大量流失和pH的显著增高。     

三峡库区消落带土壤中铅污染调查

报道了三峡库区长江干流及小江支流消落带土壤中重金属铅含量背景值的调查结果。结果表明，目前土壤未被重金属铅污染。     

大宁河回水区消落带土壤磷释放动力学研究

以三峡大宁河回水区消落带采集的6个土壤样品为研究对象,在室内模拟条件下,通过磷释放动力学实验,研究了三峡入库河流大宁河消落带土壤磷释放动力学特征,并分析了样品组成特征对释放动力学的影响,结果表明:指数动力学模型可以很好的拟合大宁河回水区消落带土壤样品磷释放动力学特征,前25 h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大磷释放量;样品磷释放动力学特征与总氮、总磷和有机质等理化指标相关性较弱;样品磷释放动力学特征与Fe/Al-P的呈现极显著正相关关系,与Ca-P和O-P的相关性较弱,这说明样品中磷的释放量主要受Fe/Al-P含量控制。     

外源磷在三峡库区典型土壤中的活性演变及形态转化

三峡库区消落带土壤周期性淹水—出露对磷素迁移循环和水体负荷具有重要影响。以三峡库区消落带广泛分布的紫色潮土和灰棕紫泥土为对象,通过室内模拟培养实验,探讨不同饱和度外源磷在两种土壤中的活性变化与形态转化特征。结果表明:(1)外源磷进入土壤后,表征土壤磷活性的有效磷(Olsen-P)含量及磷素释放能力呈指数型衰减,可用指数方程C_t=ae~(-kt)+b拟合,拟合度均在94%左右。(2)外源磷在灰棕紫泥土中较在紫色潮土中能够保持更高的活性,同时也具有更高的渗漏淋失与释放风险。50%Q_m(最大吸附量)是两种土壤Olsen-P与磷素平衡解吸量的突变点,当磷素吸持饱和度≥50%时,土壤磷活性与渗漏淋失风险将明显增大。(3)Olsen-P与磷释放量在p0.01水平上呈显著正相关,两者可用线性方程良好拟合,因此可用Olsen-P含量表征土壤磷素释放潜势。(4)外源磷进入土壤后,主要转化为活性较高的Ca_2-P和Ca_8-P,约占施入量50%~60%;其次是Al-P和Fe-P,约占施入量的30%左右,闭蓄态磷(O-P)和Ca_(10)-P变化不明显。(5)Ca_2-P是决定Olsen-P和磷素解吸能力的主要形态,对两者均起正向直接作用。     

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。     

三峡库区消落带土壤酶活性特征

土壤酶驱动土壤生态系统养分的循环和控制生态系统的功能。选取三峡库区消落带三个海拔梯度的土壤,以从未淹没的样地作为对照,研究消落带土壤酶活性特征。结果表明,消落带区域土壤有机碳（OC）、微生物生物量碳（MBC）和所测定的四种酶[磷酸酶（PNP）、芳基硫酸酯酶（PNS）、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）和β-糖苷酶（PAG）]的绝对活性（单位土壤干重的酶活性）和四种酶的几何平均数（GME）显著低于从未淹没的对照样地。在消落带区域,只有磷酸酶的绝对活性随着淹没持续时间的延长而降低,其他土壤三种酶的绝对活性在三个样地之间并无显著性的差异。土壤四种酶的几何平均数与有机碳、微生物生物量碳的变化相似,在海拔梯度较低的样地最低,其他两个较高海拔梯度的样地之间无显著性的差异。然而单位有机碳或微生物生物量碳的四种酶的具体活性的变化趋势与酶的绝对活性的变化并不一致。PNP的具体活性在所有测定的样地之间都无显著性的差异,而其他三个酶的具体活性是海拔最低的样地显著高于其他样地,其他样地之间并无显著性的差异。因而,这些结果意味着四种酶的几何平均数能够敏感指示三峡库区消落带水位消涨及其不同淹没持续时间对土壤质量的影响,是一个能够综合反映所有土壤酶活性对消落带水位消涨的响应的敏感指标。     

三峡水库成库初期氮、磷分布特征

三峡库区及其上游区是我国水土流失的重要地区。2003年6～12月三峡水库成库后，在三峡水库设置6个水平监测断面和2个垂直断面，每月对营养盐（NH3－N，NO2－N，NO3－N，TN，TP）进行浓度监测。结果表明，6个测点表层水NH3－N，NO2－N、NO3－N，TN，TP含量均值分别为0.11mg／L，0.019mg／L，1.28mg／L，1.62mg／L，0.13mg／L。沿水流方向TN浓度逐渐增高，TP浓度逐渐降低。在同一位置垂直方向按3个不同水深（表层、0.6倍水深和0.8倍水深）设置测点。连续7个月测试结果表明，营养盐在垂直方向上差异不明显。总磷浓度变化与流量变化有很大关系，总磷浓度最大值均出现在丰水期，最小值为枯水期。     

三峡水库干流消落带泥沙沉积影响因素

为揭示三峡水库消落带不同自然环境因素对泥沙沉积过程的影响及判别人类活动的干扰程度,采用原位观测方法,对三峡水库干流消落带的泥沙沉积量及其潜在影响因素(消落带微地形、河流水文泥沙条件、消落带土壤侵蚀、消落带植被状况和人类活动)展开调查、分析和量化测算,并利用典型相关分析和方差分析,研究不同因素对泥沙沉积量的影响.结果表明:1)库尾江津—涪陵河段以人类活动的影响最为剧烈,自然环境因素与泥沙沉积量均无显著关系.2)库中涪陵—奉节河段以消落带地形特征中的坡度和高程影响较为明显,二者与泥沙沉积量的相关程度分别为-0.508和-0.714;坡度越小,泥沙沉积越多;高程越低,消落带被含沙水流淹没的时间越长,泥沙沉积量也越多.3)库首奉节-秭归段则以坡度的影响为主,其与泥沙沉积量的相关程度为-0.517,坡度越小,泥沙沉积越多,不同高程间的泥沙沉积量并无太大差异.研究说明,三峡水库干流消落带泥沙沉积影响因素主要包括消落带坡度、高程、河流水沙条件和人类活动4种,植被盖度对消落带泥沙沉积过程没有影响,4种因素的影响范围存在较明显的空间变异性.     

三峡库区泥石流灾害预警研究

 采用三峡库区有历史记录的40次泥石流灾害的日降雨量以及前15 d的降雨量,当日1 h及10 min最大降雨强度等降雨参数作为训练数据,在对研究区进行荒溪分类以及灾害危险区域制图的基础上,结合雨季的降雨特征监测以及实时天气预报模型,构建了基于神经网络的三峡库区泥石流灾害实时预报模型。详细阐述了应用神经网络方法建立三峡库区泥石流灾害实时预报模型的关键技术,包括确定输入层、输出层以及隐含层的神经节点,建立学习知识库以及各节点初始权重等相关指标。该模型可以预测泥石流发生的临界降雨量、警戒降雨量以及避灾降雨量等指标,因此,依据当地降雨的实时监测数据或天气预报,就可以预测泥石流的发生几率,从而减少泥石流发生的直接危害。模型采样GIS技术以及国际先进的软、硬件技术,系统性能稳定,运行结果准确性较高,且具有广泛的应用性。该模型为可视化信息系统,可以通过该系统监测荒溪类型变化,进行危险区域制图,实现荒溪科学管理,为三峡库区泥石流灾害预警及防治的管理和决策提供科学参考。     

三峡库区农村居民点用地适宜性评价

三峡库区是典型的生态敏感区域,巫山县地处三峡库区的腹心地带,生态环境脆弱,经济发展滞后。研究基于ArcGIS10数据处理平台,结合成本加权距离,选取自然因素、经济因素、社会因素、环境因素等4个方面的7个因子综合建立评价指标体系,对农村居民点用地进行多因素综合评价。将巫山县农村居民点用地适宜性评价结果划分为4个等级:适宜、较适宜、基本适宜和不适宜用地,其面积分别占农村居民点总面积的9.52%、50.87%、34.58%和5.03%。研究该地区农村居民点用地适宜性,根据自然条件本底因素,结合库区社会经济发展条件进行适宜的土地资源开发利用是破解生态环境问题的关键,不仅有利于库区土地资源实现合理利用,而且有助于保护土地资源,促进区域可持续发展。     

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。     

三峡库区坡耕地磷素流失特征分析

Eutrophication in the Three Gorges Reservoir has become a serious issue, and phosphorus (P) is the nutrient thought to be primarily responsible although there are few studies about P loss from the mostly sloping farmlands of the area. This work investigated the amounts and forms of P loss from 9 farmlands with the slopes of 4°, 9°, and 17° in a small watershed, Wangjiagou in Fuling District, Chongqing of China. The slope of the relationship between runoff and rainfall increased with field slope; i.e., there was a significant interaction between the effects of rainfall and field slope on water export. For sediment export by surface runoff, there was no interaction between field slope and rainfall, and the intercept of the relationship between rainfall and sediment loss was significantly different for the 3 slopes. The main P loss was from sediments, regardless of slope. In the runoff water, particulate P was the largest P fraction, and its loss was greatest from the steepest land and least from the flattest. The release of total P and available P from sediments followed the same trend. The P loss during May to July in Wangjiagou was more than 60% of the annual total.     

三峡生态屏障区耕地承载力与人口生态转移

三峡工程生态屏障区的建设是三峡工程后续工作规划的关键内容,对于保护三峡水库的水质和生态环境起着重要作用。然而,库区内极其脆弱的生态环境和尖锐的人地矛盾,给生态屏障区的建设任务造成了很大的困难。为了减少屏障区内人类活动频繁、过度地对区域生态环境的干扰,人口生态转移势在必行。为此,本文在分析三峡工程生态屏障区土地利用现状的基础上,分别从耕地数量和产量的角度出发,分别以人均耕地需求和人均粮食需求为度量计算了生态屏障区内15个区县的耕地现有承载力,并预测了造林规划实施完成后区内耕地承载力。研究表明:①三峡生态屏障区域内耕地承载力严重不足。现状耕地数量承载力(CLCCa)盈亏高达117.01万人,耕地产量承载力(CLCCp)盈亏值也达94.93万人。而通过预测区域2020年CLCCa盈亏更是达到127.39万人。②区域需要进行人口生态转移,其转移对象主要为农村人口,转出重点区域主要是东北翼的区县,而位于"一圈"与东南翼的区县耕地数量承载力略有盈余,可作为迁入区。③除了实施人口生态迁移,还要从保护耕地数量动态平衡和促进其质量提升2个方面提高区域耕地承载力,以实现区域内经济发展、社会稳定、生态安全的多重目标。