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1、消落帶作為水域和陸域生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)帶,是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量輸移和轉(zhuǎn)化的活躍地帶。在三峽水庫(kù)周期性蓄水期間,淹沒區(qū)土壤中的有機(jī)質(zhì)(SOM)、氮、磷可以通過間隙水與上覆水進(jìn)行物理的、化學(xué)的和生物的交換作用,影響上覆水的水質(zhì)。因此,研究三峽水庫(kù)消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量分布及其對(duì)水環(huán)境的影響對(duì)于闡明消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷的生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要意義。本論文主要分析了三峽水庫(kù)重慶主城-巫山區(qū)段消落帶區(qū)域土壤理化特征,調(diào)查了消落帶土壤有機(jī)
2、質(zhì)、氮、磷污染負(fù)荷時(shí)空分布特征,并利用收支平衡法構(gòu)建了消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷的通量模型,利用簡(jiǎn)化后的模型估算了其在淹水和落干條件下的交換通量。同時(shí)結(jié)合三峽水庫(kù)消落帶的實(shí)際環(huán)境條件,在室內(nèi)通過柱狀實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究了有機(jī)質(zhì)、氮、磷在不同環(huán)境條件下的擴(kuò)散通量,結(jié)果如下:
①三峽水庫(kù)重慶主城-巫山段消落帶土壤呈中性偏弱堿性;氧化還原電位偏低,整體上呈還原性;體積含水率較高。電導(dǎo)率的變化范圍大部分在0.25-0.75ms/cm之間。不同采
3、樣點(diǎn)位消落帶土壤電導(dǎo)率有一定差異;土壤粒徑組成表現(xiàn)為粉砂粒>砂粒>粘粒;土壤化學(xué)組成主要由 SiO2構(gòu)成,其占土壤化學(xué)組成比例為41.13%-74.88%。
?、诓煌寥李愋偷挠袡C(jī)質(zhì)含量整體上表現(xiàn)為黃壤>沖積潮土>紫色土;不同流域的有機(jī)質(zhì)含量整體上看來,三峽水庫(kù)支流流域的有機(jī)質(zhì)含量高于長(zhǎng)江干流流域(甘井河流域除外);2010年落干期消落帶土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大,2011年落干期消落帶土壤有機(jī)質(zhì)含量增加,2010年9月-2011年
4、4月淹水期間消落帶土壤有機(jī)質(zhì)含量增加。
?、鄄煌寥李愋偷南鋷寥廊═N)含量表現(xiàn)為黃壤>紫色土>沖積潮土;不同流域全氮含量除龍溪河流域的全氮含量較高外,其余各流域無顯著性差異;2010年落干期間,消落帶土壤全氮含量變化不大,2011年落干期間消落帶土壤全氮含量減少,2010-2011三峽水庫(kù)蓄水期間,消落帶土壤全氮含量減少。各形態(tài)氮整體上看來,在落干期間,可轉(zhuǎn)化態(tài)氮(TF-N)、離子交換態(tài)(IEF-N)、弱酸可浸取態(tài)氮(
5、WAEF-N)、鐵錳氧化態(tài)氮(IMOF-N)、有機(jī)硫化物結(jié)合態(tài)氮(OSF-N)含量減少,但I(xiàn)EF-N和OSF-N整體下降幅度不大。非可轉(zhuǎn)化態(tài)氮(NTF-N)含量在2010年落干期間增加,在2011年落干期間略有下降。淹水期間,TF-N、IEF-N、WAEF-N、IMOF-N和OSF-N含量增加,但OSF-N增加較少。而NTF-N含量有降低。TN與OSF-N的相關(guān)性最顯著;WAEF-N與OSF-N相關(guān)性極顯著;TN,OSF-N與SOM呈顯
6、著性正相關(guān);全磷(TP)與IEF-N呈顯著性正相關(guān),與IMOF-N呈顯著性負(fù)相關(guān);pH與IEF-N呈顯著性負(fù)相關(guān),含水率與OSF-N呈顯著性正相關(guān)。
?、苎芯糠秶鷥?nèi)不同土壤類型全磷含量表現(xiàn)為黃壤>沖積潮土>紫色土。不同流域全磷含量除甘井河流域的全磷含量較高外,其余各支流流域全磷含量均低于長(zhǎng)江干流流域。2010年落干期間,消落帶土壤全磷含量變化不大。2011年落干期間,消落帶土壤全磷含量增加。在2010年-2011年淹水期間,消落
7、帶土壤全磷含量減少。各形態(tài)磷整體上看,落干期間,除了2011年無機(jī)磷(IP)和有機(jī)磷(OP)含量有增加外,其余IP、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷(Fe/Al-P)、鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)和OP含量變化均不明顯。淹水期間,IP、Fe/Al-P含量降低,而Ca-P和OP含量變化不明顯。消落帶土壤Ca-P與TP和IP相關(guān)性顯著,F(xiàn)e/Al-P和OP的相關(guān)性較顯著,TN與OP,SOM與OP,SOM與Fe/Al-P之間具有顯著相關(guān)性,OP同pH呈正相關(guān),同氧化還
8、原電位(ORP)呈負(fù)相關(guān),消落帶土壤磷的釋放量和Fe/Al-P、OP呈顯著性正相關(guān)。
?、菹鋷寥懒椎奈街饕l(fā)生在前12h,而后達(dá)到平衡;磷吸附速率主要受粒徑小于50μm所占土壤組成比例的影響,其所占土壤組成比例越大,其磷的吸附速率越大。消落帶土壤磷最大吸附能力變化范圍在137.79-1975.59mg/kg之間,吸附效率的變化范圍在47.34-230.88L/kg之間。
⑥落干期交換通量估算結(jié)果為:全氮通量 FN
9、落干期=-43845t,全磷通量 FP落干期=2025t,有機(jī)質(zhì)通量FSOM落干期=42208t。淹水期交換通量估算結(jié)果為:全氮通量FN淹水期=48764t,全磷通量FP淹水期=7932t,有機(jī)質(zhì)通量FSOM淹水期=-62117t。在一個(gè)淹水-落干周期中,消落帶全氮含量減少了4919t,有機(jī)質(zhì)含量增加了19909t,全磷含量減少了9957t。
?、呦鋷寥繲OC隨著上覆水濃度增加先表現(xiàn)為源后表現(xiàn)為匯;隨著pH增加交換通量呈倒―
10、U‖型;隨著溫度增加先表現(xiàn)匯后表現(xiàn)為源。消落帶土壤氨氮、硝態(tài)氮、無機(jī)氮隨著上覆水濃度增加實(shí)現(xiàn)由源到匯的轉(zhuǎn)變;隨著pH增加氨氮交換通量呈倒―U‖型,硝態(tài)氮和無機(jī)氮實(shí)現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變;隨著溫度增加氨氮交換通量逐漸增加,硝態(tài)氮交換通量逐漸減少,無機(jī)氮實(shí)現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變。磷酸鹽隨著上覆水濃度增加先表現(xiàn)為源后變現(xiàn)為匯;隨著pH增加磷酸鹽交換通量呈―U‖型;隨著溫度增加磷酸鹽交換通量先表現(xiàn)為匯后表現(xiàn)為源。不同氮、磷含量條件下硝態(tài)氮和磷酸鹽交換通量與
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