不同退耕年限下濕地土壤磷的形態(tài)特征及其吸附解吸特性研究.pdf

1、磷是天然濕地或農(nóng)業(yè)濕地植物生長必需營養(yǎng)元素,是濕地生態(tài)系統(tǒng)中及其重要的生態(tài)因子;但過量的磷則會導(dǎo)致濕地上覆水體的富營養(yǎng)化,從而破壞健康的濕地生態(tài)系統(tǒng)。本文選取了安慶菜子湖區(qū)4種不同退耕年限的濕地土壤為研究對象,以仍耕作油菜地和原始自然濕地土壤為參照,對表層(0~5cm)、亞表層(5~15cm)土壤磷的分布特征和土壤對磷的吸附解吸特性進(jìn)行了研究,以闡明不同退耕年限下濕地土壤不同形態(tài)磷的變化趨勢及其對外源磷的固持能力的變化,為退化濕地生態(tài)恢

2、復(fù)的管理提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果如下:
　　1.土壤磷的分布特征:
　　(1)濕地土壤全磷含量在0.35~1.24g/kg之間。其中無機(jī)磷含量為135.69~545.18mg/kg,占濕地土壤全磷的32.76％~58.52%,土壤無機(jī)磷各形態(tài)含量大小順序為鐵磷(Fe-P:73.55~391.76 mg/kg)>鈣磷(Ca-P:21.64~108.04 mg/kg)>閉蓄態(tài)磷(O-P:17.15~29.57 mg/kg)>鋁磷(

3、Al-P:5.84~25.97 mg/kg),其中Fe-P含量占無機(jī)磷比例最大(54.20%~74.13%);濕地土壤有機(jī)磷的含量變化在81.25-275.02mg/kg之間,占土壤全磷的14.97%~41.64%;濕地土壤有效磷含量為8.9-75.6mg/kg,變化幅度較大。
　　(2)濕地土壤全磷含量在退耕3~5年表層與亞表層沒有明顯差異,在退耕9~11年表層全磷明顯較亞層高;土壤有效磷、無機(jī)磷、Al-P和Fe-P含量在退耕3

4、-5年表層低于亞表層,自退耕9年開始逐漸高于亞表層;土壤有機(jī)磷和Ca-P始終表層含量高于亞表層;而O-P含量始終是低于亞表層。土壤全磷和Al-P含量隨退耕年限的增長呈遞減趨勢,但變化較為平緩;土壤無機(jī)磷、有效磷、Fe-P和Ca-P含量變化呈“高-低-高”的趨勢;土壤O-P含量隨退耕年限變化不大;而土壤有機(jī)磷隨退耕年限的增長呈上升的趨勢。
　　(3)退耕濕地土壤全磷與土壤無機(jī)磷、Fe-P和Ca-P均達(dá)到極顯著相關(guān),說明濕地土壤無機(jī)磷

5、對濕地土壤全磷的貢獻(xiàn)較大,且以無機(jī)磷中Fe-P、Ca-P形態(tài)對全磷的貢獻(xiàn)最顯著;土壤有效磷與土壤無機(jī)磷、Al-P、Fe-P和O-P均達(dá)到極顯著相關(guān),說明土壤無機(jī)磷對土壤有效磷貢獻(xiàn)較大,其中以Al-P、Fe-P和O-P對有效磷的貢獻(xiàn)最為顯著;退耕濕地土壤無機(jī)磷與Ca-P和Fe-P兩種形態(tài)均呈現(xiàn)極顯著相關(guān),與O-P形態(tài)也達(dá)到了顯著相關(guān),說明Fe-P和Ca-P對濕地土壤無機(jī)磷的貢獻(xiàn)最為顯著,O-P次之,而Al-P對濕地土壤無極磷的貢獻(xiàn)最小;退

6、耕濕地土壤有機(jī)磷與土壤有機(jī)質(zhì)、土壤粘粒含量均呈極顯著相關(guān),與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān),說明土壤有機(jī)磷可以作為評價退耕濕地土壤質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo);四種無機(jī)磷形態(tài)之間都可以達(dá)到極顯著或顯著正相關(guān),說明各形態(tài)無機(jī)磷之間存在著相對穩(wěn)定的比例關(guān)系。
　　2.退耕濕地土壤磷的吸附、解吸特性:
　　(1)研究區(qū)6個樣地表層土壤對磷的吸附達(dá)到平衡時的平衡液濃度均比亞表層土壤要高;且供試土壤對磷的吸附量均隨初始濃度增加而增加;6個樣地土壤對磷的

7、等溫吸附曲線都是隨著退耕年限增加而呈現(xiàn)出逐漸變陡的趨勢。
　　本實驗采用Langmuir和Freundlich兩種等溫吸附方程式進(jìn)行擬合,由于Langmuir吸附方程能夠擬合出最大吸附量(Xm)、最大緩沖容量(MBC)和吸附常數(shù)(K),故本文采用Langmuir吸附方程式對研究區(qū)樣地土壤進(jìn)行描述。Xm、MBC及K值在相同土壤層次均表現(xiàn)出隨著退耕年限增長而增加的趨勢。
　　研究區(qū)6個樣地土壤對磷的解吸率均隨磷濃度的增加呈上升趨

8、勢;樣地土壤磷的解吸率呈先升高后降低的變化趨勢,發(fā)生降低的年限是退耕9年和退耕11年,且退耕11年尤其顯著。運(yùn)用y=a+bx方程擬合解吸量與吸附量的關(guān)系,得知6種供試土壤的解吸量與吸附量的關(guān)系均達(dá)到極顯著正相關(guān);且具有容量特征的b值在土壤表層要比亞表層低,其值大小與解吸率一致都是隨著退耕年限呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。
　　(2)Xm、MBC和K值均與土壤有機(jī)質(zhì)和粘粒呈極顯著正相關(guān),說明土壤有機(jī)質(zhì)和粘粒含量是影響土壤磷吸附特性的重要因

9、素;同時,三個擬合出來的參數(shù)與土壤有機(jī)磷、Ca-P均呈極顯著正相關(guān),說明濕地土壤磷中的有機(jī)磷和無機(jī)磷中的Ca-P對濕地土壤吸附的磷有突出貢獻(xiàn)。土壤磷的解吸率和b值均與無機(jī)磷及Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P均呈現(xiàn)顯著或及顯著負(fù)相關(guān),說明土壤磷的解吸主要來自無機(jī)磷,其中又以Ca-P、Fe-P的貢獻(xiàn)最大。
　　3.結(jié)論:
　　本文通過對6個樣地土壤全磷、有效磷、有機(jī)磷、無機(jī)磷及無機(jī)磷四種形態(tài)(Al-P、Fe-P、O-P、Ca

10、-P)的變化特征及土壤磷吸附、解吸特性的研究表明:濕地土壤有效磷、有機(jī)磷、無機(jī)磷及Fe-P、Ca-P兩種形態(tài)均隨退耕年限呈“高-低-高”的變化趨勢,但與原始自然濕地相比仍有較大差距,說明土壤有效磷、有機(jī)磷、無機(jī)磷及Fe-P、Ca-P兩種形態(tài)的恢復(fù)周期較長;濕地土壤全磷、Al-P隨退耕年限呈遞減的變化趨勢,說明土壤全磷及Al-P的恢復(fù)周期更長;而O-P狀態(tài)較穩(wěn)定,不易受外界因素的干擾,一般自然條件的改變不會被釋放出來,故O-P隨退耕年限變