三峽庫區(qū)消落區(qū)土壤磷釋放規(guī)律研究.pdf

1、對水土界面土壤磷釋放的研究以往主要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，而實(shí)驗(yàn)室模擬條件很難與實(shí)際情況相一致，因而并不能充分反應(yīng)磷釋放的實(shí)際情況。本課題以三峽庫區(qū)消落區(qū)典型江段—萬州斷面為試驗(yàn)基地，選取釋磷能力較強(qiáng)的紫色沖積土，根據(jù)三峽水庫消落區(qū)水位變化的空間和時(shí)間特征，圍繞“干濕交替”的特征進(jìn)行土壤磷釋放的實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和萬州江面淹沒的對照試驗(yàn)，主要從周期性“淹水—落干”干濕交替對土壤磷釋放的影響、添加外源磷對土壤性質(zhì)及磷釋放的影響、土壤磷釋放沿時(shí)間梯度變化

2、規(guī)律(野外和實(shí)驗(yàn)室對照試驗(yàn))、土壤磷在水土界面沿不同水位空間梯度變化規(guī)律(野外試驗(yàn))討論了消落區(qū)土壤磷釋放的規(guī)律，此外還對植物對磷釋放影響的進(jìn)行了初步探討。本研究豐富了土壤水土界面物質(zhì)遷移規(guī)律，對水庫的環(huán)境影響提供新的認(rèn)識，并進(jìn)一步了解三峽庫區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量演變過程。 研究發(fā)現(xiàn)： (1)在“淹水—落干”干濕交替條件下各形態(tài)磷在水土界面釋放的活性為：Ca2-P，F(xiàn)e-P＞Ca8-P，Al-P＞O-P＞Ca10-P。磷在持續(xù)淹

3、水狀態(tài)下釋放的主要動力為Ca2-P在水相的溶解和還原狀態(tài)下Fe-P的釋放；而干濕交替條件下P的釋放主要是氧化—還原條件變換下Fe-P的形態(tài)轉(zhuǎn)換。淹水并不會使O-P釋放，但可以使O-P活化，使其在落干氧化時(shí)轉(zhuǎn)化為Fe-P，在下一次淹水時(shí)釋放。 干濕交替條件對土壤的性質(zhì)有很大影響。土壤在每次淹水時(shí)pH降低，在落干時(shí)回升，且基本恢復(fù)到淹水前水平。淹水能增加土壤有效磷(OlsenP)水平，干燥后又降低。淹水時(shí)土壤活性鐵(Feox)顯著升

4、高，落干時(shí)顯著減少，每次淹水和干燥后土壤Feox含量基本相同。淹水能提高土壤活性鋁(Alox)的含量，但與淹水前相比差異并不顯著。土壤淹水時(shí)土壤磷吸持飽和度(DPS)顯著降低，淹水干燥后升高。磷最大吸附量(Qm)、最大緩沖能力(MBC)和磷吸附指數(shù)(PSI)在淹水時(shí)增大，淹水后減小，表明淹水期間的吸磷能力比未淹水時(shí)強(qiáng)。 上覆水磷濃度對磷的釋放有很大的影響。當(dāng)上覆水磷濃度較低時(shí)，磷吸附到達(dá)平衡的時(shí)間較短；當(dāng)上覆水磷濃度較高時(shí)，磷吸

5、附到達(dá)平衡的時(shí)間較長。微生物對磷的釋放有很大影響，促進(jìn)磷的釋放。 (2)當(dāng)外源磷添加量較小時(shí)，土壤在淹水期間上覆水磷濃度表現(xiàn)為持續(xù)上升。當(dāng)添加外源磷較大(＞50mg.kg-1)時(shí)，磷釋放在淹水4周左右達(dá)到平衡，之后上覆水磷濃度呈緩慢下降趨勢。在試驗(yàn)期間，隨著外源磷添加量的增加Ca2-P、Fe-P、Ca8-P、Al-P增加程度較大；外源磷添加量較大(＞50mg.kg-1)時(shí)O-P也有上升；但Ca10-P幾乎沒有變化。隨著加入P量的

6、增加，被土壤所固定的P量也隨之增加，但土壤對P的固定率則出現(xiàn)下降趨勢。 隨著外源磷添加量的增加，土壤pH更接近中性。土壤干樣與鮮樣的Qm在各添加磷情況下變化不顯著，但土壤干樣與鮮樣的PSI、MBC均有顯著的下降，說明土壤的需磷能力和持磷能力降低。土壤添加外源磷后土壤有效磷水平增大，同時(shí)土壤對磷的吸持能力降低，添加外源磷將增大土壤磷釋放的風(fēng)險(xiǎn)。(3)野外淹沒時(shí)土壤有效磷(OlsenP和Mehlich-PⅢ)沿時(shí)間梯度變化較大，實(shí)驗(yàn)

7、室淹沒時(shí)在江水淹沒和蒸餾水淹沒時(shí)變化接近，土壤干燥后活性磷在淹水10周左右到達(dá)最大值，以后緩慢降低。在淹水前6周內(nèi)，淹水土壤干燥后Alox隨時(shí)間梯度減少，但6周以后淹水時(shí)間對土壤干燥后Alox影響不大，且各淹沒方式對Alox也無明顯影響。在江水淹沒下Feox明顯高于蒸餾水淹沒，沿時(shí)間梯度變化不明顯。實(shí)驗(yàn)室淹沒條件下土樣DPS均明顯高于野外實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)室條件下DPS在不同的上覆水水質(zhì)下變化并不明顯。 (4)淹水土壤鮮樣在較大的

8、水位梯度(＞20m)其有效磷水平略大于較低的水位梯度。Feox在各水位梯度呈現(xiàn)波動，但土壤Alox的淹水效應(yīng)在各個(gè)水位梯度基本相當(dāng)。DPS在淹水其間沿水位梯度出現(xiàn)波動。研究發(fā)現(xiàn)土壤在長江不同水位梯度淹沒時(shí)磷釋放量存在差別，土壤磷釋放量在水位梯度為15m時(shí)最大，釋放量81.1mg.kg-1，大于0m水位梯度下釋放量58.6mg.kg-1和30m水位梯度下的52mg.kg-1。 (5)種植植物的土壤在淹水后pH值明顯小于土壤直接淹沒

9、時(shí)水平。種植植物的土壤在淹水后OlsenP含量大于土壤直接淹沒時(shí)水平，狗牙根(Cynodondactylon)土壤和地瓜藤(Ficustikoua)土壤分別較未種植物土壤釋放量高出21.5％和12.7％。種植植物的土壤在淹水后Alox水平小于土壤直接淹沒時(shí)的水平，但Feox變化恰好相反，狗牙根土壤和地瓜藤土壤Feox含量均高于未種植物土壤。種植植物的土壤在淹水后DPS略大于土壤直接淹沒時(shí)水平，這反應(yīng)了種植植物的土壤的釋磷能力的增強(qiáng)。