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.     

三峡库区消落带土壤对磷的吸附和淹水下磷的形态变化

三峡水库建成后在库区周边形成落差30m的消落带,消落带土壤对磷的吸附固定和磷的去向直接影响到周围的水环境。通过批处理和模拟培养法研究了三峡库区小江流域沿岸消落带的黄壤、紫色土在淹水期间铁的形态变化,磷的吸附及形态转变,结果表明：（1）供试黄壤和紫色土在淹水后,晶形铁氧化物含量明显下降,非晶形铁含量有增加趋势,土壤对磷的吸附量增加;(2)淹水期间土壤Olsen-P含量呈下降趋势,而Fe-P和Al-P含量增加,模拟显示黄壤和紫色土在淹水15d后的磷吸附容量增加70.8%和9.5%;（3）用pH 5和pH 9的0.1mol L-1CaCl2、KCl、NH4Cl溶液培养的黄壤,其Olsen-P、Fe-P、Al-P含量均明显增加,意味着消落带土壤中若施加K、Ca或尿素时,土壤有效磷可能增加,这可导致CaCl2提取磷的增多并影响库区水的含磷量,从而影响库区水质。     

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。     

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。     

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。     

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。     

污水灌溉对林地土壤中磷的数量与形态影响

为避免城市生活污水携带的N、P进入水体,新西兰罗托鲁阿市处理后的污水直接喷灌至Whakarewarewa森林,同时建立污水灌溉林地处理系统长期定位试验地,以评价林地生态系统对污水携带营养物质的同化能力。为了解长期污水灌溉对土壤中P的数量、形态、环境的影响,对该灌溉系统中的土壤进行了剖面采样分析。结果表明:土壤TP(全磷)、Olsen P、M3P(Mehlich-3 P)在所有灌溉区的表层土壤(0～10 cm)均有显著(p<0.05)增加,部分指标的显著增加达深层土壤。随灌溉进入土壤的P大多被保存在上层土壤(0～40 cm)中。土壤中各形态的磷所占比例因长期污水灌溉而改变,灌溉前占优势的NaOH Po(以NaOH浸提得到的有机磷)经长期灌溉后被NaOH Pi(以NaOH浸提得到的无机磷)所取代,上层土壤WSP(水溶性磷,Wa-ter-soluble P)变化明显。以Olsen P 60 mg kg-1和M3P 150 mg kg-1为环境临界值可预测土壤剖面中P的淋失危机,WSP可望成为适用更广的土壤P淋失环境危机预测指标。     

狗牙根与空心莲对水库消落带土壤氮磷释放影响的模拟

通过水库水位涨落室内模拟试验,探究丹江口库区消落带优势物种狗牙根和空心莲2种草本植物对土壤氮磷释放过程影响。结果表明:(1)水淹结束后(32天),空心莲子草土壤TN、TP分别降低11.75%,25.28%,狗牙根分别降低3.62%,25.77%。(2)干湿交替环境主要影响土壤中NH_4~+-N、NO_3~--N和AP的含量的变化,对土壤中的TN、TP含量的影响较小。(3)狗牙根的死亡增加土壤TN、NH_4~+-N、TP量,即不耐淹植被过滤带虽然能净化径流中N、P等污染物,但截留的污染物和植物吸收的养分随着植物体的分解再次进入水体或土壤,无法达到有效防控农业面源污染的目的。该研究为丹江口水库利用植被缓冲带防控水体富营养化提供一定理论依据。     

蓟运河故道消落带盐碱地土壤种子库特征

通过对蓟运河故道消落带的土壤种子进行萌发实验,确定了土壤种子库的物种组成、物种多样性指数和相似性指数,并对土壤种了库的物种特征进行了空间层次分析.结果表明:(1)蓟运河故道消落带土壤种子库共有16种植物,隶属于8科15属,其中藜科4种,菊科5种.3个区域土壤种子库物种相对多度和密度大小分布顺序为:洪淹区＞偶淹区＞常淹区.(2)不同区域种子库的Shannon—Wiener指数和Margalef丰富度指数随着水位的降低呈下降趋势,而生态优势度和Pielou均匀度指数有增大趋势.(3)种子库的空间分布特征明显,其中0--5 cm层种子数量最多,为623粒/m2;同时3个区域种子数量差异显著,洪淹区土壤种子库物种数量比偶淹区和常淹区分别多出253和353粒/,n2,而偶淹区土壤种子库物种数量与常淹区仅相差100粒/m2.     

三峡水库典型支流消落带泥沙颗粒态磷复合指纹示踪研究

三峡水库消落带是库区水域与周边陆地环境的关键过渡地带,周期性反季节干湿交替使其具有强烈的物质交换特征。辨析消落带泥沙及其吸附的颗粒态磷的来源对消落带土壤污染防治和环境效应评估以及三峡水环境保护具有重要意义。以三峡库区汝溪河支流不同高程（145～155、>155～165、>165～175 m）消落带为研究对象,运用复合指纹技术查明,消落带泥沙中颗粒态磷的主要来源是长江干流悬移质和汝溪河上游悬移质。淹水期间长江干流江水顶托引起的泥沙沉积是颗粒态磷的主要来源,在>165～175 m高程带对颗粒态磷的贡献达到最大（54.5%）。雨季初期支流上游悬移质对145～155 m高程消落带的颗粒态磷贡献最大（51.6%）,而随高程的增加贡献率减少。消落带上方的土壤侵蚀产沙主要堆积在>155～165和>165～175 m高程范围内,导致消落带上方土壤对泥沙和颗粒态磷的贡献率都随高程的增加而增加。     

三峡水库消落区淹水后土壤性质变化的模拟研究

通过模拟淹水过程，研究了淹水后三峡库区消落区主要类型土壤性质的变化，发现淹水后酸性土壤的pH值升高，碱性土壤的pH值降低，Eh在淹水初期都会降低。土壤中的Zn、Cu、Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量都有不同程度的降低，其中Hg较为显著，而有效态的Zn,Cu、Pb、Cd、Fe和Mn的含量大部分呈增加趋势，但其变化规律不尽相同。     

水稻土中铁还原与无机磷有效性的关系

采集我国吉林省吉林市(1号)、四川省邛崃市(2号)、江西省安福县(3号)及广东省雷州半岛(4号)等地区的四种典型水稻土,通过模拟厌氧培养试验,研究在厌氧还原条件下不同水稻土中Fe(II)产生量、有效性磷浓度及A l-P、Fe-P和O-P等无机磷形态变化情况。结果表明,淹水后四种水稻土中Fe(II)含量均有不同程度的增加,土壤有效磷浓度也呈现相同的变化趋势。淹水60天后在1、2、3、4号土壤中,Fe(II)的净增加量分别为5.5mg g-1,4.3mg g-1,2.1mg g-1和3.7mg g-1;有效磷的增加量分别为50 mg kg-1,18.6 mg kg-1,23 mg kg-1和12.4 mg kg-1。厌氧培养30天内土壤Fe(II)产生量与有效磷浓度的变化呈极显著的相关关系。在1、2、3、4号土壤中,Fe(II)与有效磷的相关系数依次为0.9679、0.9744、0.8949和0.7501。     

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。     

生物炭对水稻土Olsen-P的影响

生物炭如何影响土壤磷素的有效性目前尚不清楚。本研究以稻草和白杨树枝为原料,采用室内培养方法,研究了300℃、450℃和600℃制备的生物炭在5、15和40g/kg施用量下对水稻土Olsen-P的影响。与树枝炭相比,稻草炭显著提高了水稻土Olsen-P含量;3种温度制备的稻草炭对水稻土Olsen-P的影响不存在显著差异;3种施用量稻草炭均显著提高了水稻土Olsen-P含量。生物炭制备原料和施用量均显著影响土壤磷素的有效性,不同温度制备的生物炭对土壤磷素的有效性影响不显著。     

三峡库区某滑坡稳定性分析及工程治理

在研究了三峡库区某滑坡的工程地质条件及滑坡体特征的基础上,分析了该滑坡成因机制和失稳因素。考虑到未来三峡蓄水位的变化,结合不同工况对该滑坡进行了稳定性计算,针对计算结果,提出并设计了采用抗滑桩支挡与监测工程相结合的综合工程治理方案。     

三峡库区黄泥巴蹬坎滑坡变形机制

[目的]研究黄泥巴蹬坎滑坡的变形规律及失稳机制,旨在为库区同类型滑坡的研究提供借鉴。[方法]分析该滑坡的宏观变形特征,结合专业监测数据,研究其变形规律及失稳机制,并运用数值模拟计算研究库水位下降的致滑机理。[结果]黄泥巴蹬坎Ⅰ号滑体变形严重,分别于2007年4—6月,2009年4—6月,2012年4—6月发生加速变形,且加速变形速率逐次呈快速增长趋势。库水位下降对该滑坡稳定性的影响表现为坡体外部卸荷效应和内部动水压力推动作用。一方面,库水位下降使得指向坡内的静水压力消失,导致抗滑力减小。另一方面,库水位下降引起坡内地下水位下降,地下水沿滑带方向渗流,产生的动水压力推动滑坡向外发生变形。[结论]目前黄泥巴蹬坎滑坡处于欠稳定状态,库水位下降加之连续强降雨是导致黄泥巴蹬坎滑坡变形失稳的主要因素。     

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。     

渗漏是三峡库区砂质土橘园氮磷流失的主要途径

过量施肥引起的氮磷流失是影响三峡库区水环境的重要因素。以三峡库区砂质土生草覆盖梯田橘园为研究对象,开展了不同施肥水平下的小区试验,连续2年对地表径流和渗漏液中的氮磷流失情况进行了观测。结果表明：（1）小区水分主要通过渗漏流失,地表径流系数低,土壤侵蚀弱。（2）深穴埋施施肥对地表径流氮磷流失无显著影响。（3）渗漏损失是小区氮磷流失的主要途径,分别占全氮和全磷总流失量的99.0%和76.9%。（4）氮磷流失量占施肥量的34.5%和6.4%,其中渗漏流失的氮磷分别占施肥量的34.3%和5.1%。（5）施肥引起的渗漏液氮流失量（y）随着施肥量（x）的增多而增大,二者具有极显著的线性相关关系（y=0.35x-5.77,P＜0.01）;而施肥引起的渗漏液磷流失量与施肥量无显著的相关性（P=0.05）,主要因为一部分磷肥被根系利用,大部分残余的磷肥被耕层土壤吸附,仅有少量磷肥下渗至深层土壤,并且建园改土深层残余磷素对渗漏磷流失产生了影响。可见,砂质土梯田橘园养分渗漏流失,尤其是氮渗漏流失需要足够关注,养分管理需进一步优化,以减少流失,实现高效利用。