土壤微生物活動下的氮、磷變化及對地下河水質(zhì)的影響研究——以重慶青木關(guān)巖溶槽谷區(qū)為例.pdf

1、巖溶地區(qū)地下水資源十分豐富，是世界許多地區(qū)的重要水源。由于巖溶地區(qū)特殊的水文地質(zhì)背景，地表水和地下水之間轉(zhuǎn)換迅速，導(dǎo)致地表的污染物質(zhì)極易進入地下河系統(tǒng)，污染地下河水。在巖溶地區(qū)，地表的氮、磷物質(zhì)既可以伴隨地表徑流通過落水洞快速進入地下河系統(tǒng)，也可以伴隨土壤水分進行運移，由基巖的裂隙緩慢滲入地下河系統(tǒng)，影響地下河水質(zhì)。 本研究以青木關(guān)巖溶槽谷區(qū)作為研究區(qū)，區(qū)內(nèi)的人類活動以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，農(nóng)田土壤中的氮、磷元素遷移進入地下河系統(tǒng)，會對

2、地下河水質(zhì)產(chǎn)生影響。在氮、磷元素遷移的過程中，相關(guān)的微生物發(fā)揮了重要作用，與氮、磷元素的各形態(tài)變化具有密切聯(lián)系。本研究涵蓋了三個方面：一、探討在不同土地利用類型下土壤氮、磷營養(yǎng)元素含量的變化及對相關(guān)的土壤微生物影響；二、選取土壤剖面，在不同深度對土壤進行取樣，分析土壤中各種形態(tài)的氮、磷含量及有關(guān)的微生物，觀察兩者在土壤中向下垂直運移過程時的變化及相互的聯(lián)系；三、研究青木關(guān)地下河的水化學(xué)變化特征，尤其是地下河水氮、磷物質(zhì)的變化，并根據(jù)前面

3、兩項的研究結(jié)論討論土壤中的氮、磷物質(zhì)是如何進入地下河系統(tǒng)并影響地下河水質(zhì)的，根據(jù)研究結(jié)果探索防治地下河氮、磷污染的措施。通過比較水田地、撂荒地、菜園地、灌叢地和竹林地等5種土地利用類型表層0～40cm土壤的有機質(zhì)、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的全量和有效態(tài)含量，同時對與氮、磷形態(tài)轉(zhuǎn)化有關(guān)的氨化細(xì)菌、硝化與反硝化細(xì)菌、解無機磷和解有機磷細(xì)菌等5種細(xì)菌和磷酸酶活性進行了分析，認(rèn)識到人類農(nóng)業(yè)活動會改變土壤中有機質(zhì)、氮、磷營養(yǎng)元素含量的分布，從而影響了

4、土壤中微生物活動，使一部分微生物活動更加活躍，而有些微生物活動則受到抑制；此外，人類農(nóng)業(yè)活動也改變了土壤內(nèi)部的環(huán)境，使微生物活動受到影響，如疏松土壤更有利于好氧微生物生長、長期漬水的水田土壤則對厭氧細(xì)菌更為有利。兩種典型土地利用方式(菜園地和灌叢地)的土壤挖取0～80cm土壤剖面，觀察土壤中各種形態(tài)的氮、磷元素含量在垂直向下遷移過程中的變化，并結(jié)合微生物指標(biāo)一起進行分析：兩種土地利用類型的土壤，除表層土壤(0～30cm)由于人類活動的影

5、響而存在一定差異，其深部土壤中的變化趨勢相類似，即土壤中的銨態(tài)氮、有機磷和無機磷含量都隨土壤深度增加而含量降低，它們被土壤的膠體顆粒或金屬離子吸附而固定在土壤中，其相關(guān)的微生物——氨化細(xì)菌、解有機磷和解無機磷細(xì)菌數(shù)量也呈現(xiàn)降低的趨勢；硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量表現(xiàn)為在土壤深部積累的過程，硝化細(xì)菌由于土壤環(huán)境變化以及硝酸鹽積累等因素，其數(shù)量呈減少的趨勢，反硝化細(xì)菌數(shù)量則與亞硝態(tài)氮含量變化一致，在深部土壤中呈略有上升的趨勢。 本研究對地

6、下河水化學(xué)各指標(biāo)進行了一年的監(jiān)測，其變化在豐水期和枯水期有不同表現(xiàn)，主要與雨水的匯入有關(guān)。河水中氮、磷物質(zhì)的濃度變化在豐水期和枯水期也有不同表現(xiàn)。豐水期時，農(nóng)田中的化肥物質(zhì)伴隨地表水由落水洞進入地下河系統(tǒng)，河水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽濃度迅速上升；枯水期時，土壤中的磷酸鹽被固定，不易隨土壤水遷移入滲至地下河，因此河水中濃度很低，而硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮則伴隨土壤水由基巖裂隙滲入到地下河系統(tǒng)中，使地下水的硝酸鹽濃度維持在一定水平，而亞硝酸鹽