三峽庫區(qū)消落帶土壤及沉積物中磷素分布與賦存特征研究.pdf

1、三峽水利樞紐工程舉世矚目，具有防洪、發(fā)電、航運等綜合效益，是對長江開發(fā)治理的主干工程。三峽工程分別在2003年6月首次成庫，2006年10月和2008年11月分別完成二期蓄水和三期“175m試驗性蓄水”，于2010年10月26日首次到達(dá)175m水位的設(shè)計目標(biāo)。三峽庫區(qū)首次蓄水后部分支流和回水區(qū)出現(xiàn)了藻類水華等水體富營養(yǎng)化問題。磷作為藻類種群和密度主要限制性因子，其含量的增加導(dǎo)致藻類大量生長。由于三峽庫區(qū)周期性運行，年水位落差達(dá)30m，岸

2、邊土壤和沉積物也逐步積累大量的磷元素，在一定的環(huán)境動力作用下，有可能再次釋放到水體中。而三峽庫區(qū)作為我國特大型水庫，其反季節(jié)的淹水和落干（冬蓄夏調(diào)），加上消落帶分布面積之廣，這些特點都使得有必要對庫區(qū)土壤磷含量和磷庫大小、賦存形態(tài)進(jìn)行估算和了解，將有助于探究磷循環(huán)對庫區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響，并揭示磷庫的影響因子。為此，本文根據(jù)三峽庫區(qū)（重慶段）消落帶面積、土壤類型、植被覆蓋、坡度等因素，對庫區(qū)消落帶土壤和沉積物樣品進(jìn)行了系統(tǒng)采集，共采集樣

3、品521個（包含180m未淹水高程作為對照），測定了土壤和沉積物中磷素水平和賦存特征，估算了庫區(qū)消落帶土壤和沉積物磷庫庫容和組成。獲得主要結(jié)論如下:
　　1.消落帶土壤磷素分布特征
　　(1)三峽庫區(qū)土壤（沉積物）中總磷含量在60.04 mg·kg-1～2271.31mg·kg-1，平均含量為(502.37±204.92)mg·kg-1。其中消落帶土壤樣品含量在60.04 mg·kg-1～1157.04mg·kg-1，均值為

4、(484.27±206.85) mg·kg-1;消落帶沉積物樣品含量在131.15mg·kg-1～1078.78 mg·kg-1，均值為(523.08±152.53) mg·kg-1。
　　(2)從行政區(qū)域上看，不同地區(qū)總磷含量表現(xiàn)出較大差異，總磷含量均值較高的地區(qū)是長壽和涪陵地區(qū)，分別達(dá)到(699.13±169.16)mg·kg-1和(633.57±217.11)mg·kg-1;總磷含量均值較低的是忠縣和開縣，分別為(437.6

5、1±185.06)mg·kg-1和(431.64±128.05)mg·kg-1。從流域位置上看，干流消落帶總磷含量均值最大出現(xiàn)在涪陵消落帶，最小值出現(xiàn)在奉節(jié)消落帶;在支流消落帶總磷含量均值最大值出現(xiàn)在長壽，最小值出現(xiàn)在開縣消落帶;在交匯消落帶總磷含量均值最大值出現(xiàn)在涪陵和長壽，最小值出現(xiàn)在忠縣消落帶。不同高程上看，150m高程總磷含量均值相對較高，消落帶沉積物總磷含量均值高于土壤。
　　(3)對不同土壤類型而言，消落帶總磷含量均值

6、由大到小依次是紫色土＞黃色石灰土。不同坡度分布上看，總磷含量均值表現(xiàn)為隨坡度的增加而減小。消落帶土壤磷素含量因土地利用類型的不同而異，總磷含量均值由大到小依次為農(nóng)地＞草地＞其他（主要是荒地）＞林地。
　　2.磷庫庫容
　　運用GIS技術(shù)，在核算消落帶面積的基礎(chǔ)上，對不同區(qū)域、不同高程土壤磷庫庫容進(jìn)行了估算，結(jié)果表明三峽庫區(qū)重慶段長壽、涪陵、豐都、忠縣、石柱、萬州、開縣、云陽、奉節(jié)、巫山十個區(qū)縣消落帶表層20cm土壤和沉積物中

7、磷庫總庫容量為43058.04t，其中涪陵消落帶磷庫庫容最大(7685.26t)，石柱消落帶磷庫庫容最小(1052.56t)。
　　各地區(qū)在三個高程消落帶磷素儲量也不同，145m～155m消落帶儲量達(dá)15702.42t，占到總量的36.47％，其中最大的是涪陵消落帶(3298.81t)，最小的是長壽消落帶(145.95t)。155m～165m消落帶磷庫儲量達(dá)13827.87t，占到總量的32.11％，其中最大的是涪陵消落帶(250

8、6.65t)，最小的是石柱消落帶(281.58t)，165m～175m消落帶磷庫儲量為13527.74t，占到總量的31.42％，其中最大的是開縣消落帶(2965.15t)，最小的是石柱消落帶(249.29t)。
　　3.消落帶土壤（沉積物）磷素賦存形態(tài)
　　根據(jù)典型樣品測定的磷形態(tài)結(jié)果，表明庫區(qū)消落帶土壤和沉積物主要以鈣磷形態(tài)存在，其次是有機(jī)磷，而鐵/鋁-磷含量最少。無機(jī)磷含量在91.65mg·kg-1～859.84mg·

9、kg-1之間，占總磷含量的32.70％～94.77％;其中鐵/鋁磷含量為11.18 mg·kg-1～299.87mg·kg-1，占無機(jī)磷含量的3.81％～55.95％;鈣磷含量為61.32mg·kg-1～635.77mg·kg-1，占無機(jī)磷含量的44.05～96.19％。而有機(jī)磷含量為29.11mg·kg-1～381.310 mg·kg-1，占總磷含量的5.23％～67.30％。
　　4.磷素賦存影響因素
　　根據(jù)典型樣品測

10、得的不同形態(tài)鐵、鋁、錳含量、溶解性有機(jī)質(zhì)含量及其紫外-可見光譜特征，用以評價土壤理化性質(zhì)與庫區(qū)土壤和沉積物磷賦存特征間的關(guān)系。不同磷形態(tài)與pH值、有機(jī)質(zhì)、溶解性有機(jī)質(zhì)、鐵鋁錳均有一定的影響，表現(xiàn)為:
　　總磷與pH值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系、與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系;鐵/鋁-磷與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系、與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系;有機(jī)磷、Olsen-P均與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　總磷、無機(jī)磷、鐵/鋁-磷與溶解性有機(jī)質(zhì)濃度之間存在相關(guān)

11、性關(guān)系。總磷、無機(jī)磷、鐵/鋁-磷與UVA、 UVB、 UVC、 UVR波段S值的相關(guān)性關(guān)系表明，一些有較高分子量、腐殖化程度、疏水組分和較高芳香性結(jié)構(gòu)的溶解性有機(jī)質(zhì)與土壤和沉積物中總磷、無機(jī)磷、鐵/鋁-磷的賦存呈正相關(guān)關(guān)系。
　　此外，從磷與土壤中金屬及其氧化物之間的關(guān)系上看，總磷、無機(jī)磷以及鐵/鋁-磷與無定形鐵、有機(jī)絡(luò)合態(tài)鐵有正相關(guān)關(guān)系，有機(jī)磷與有機(jī)絡(luò)合態(tài)鋁、有機(jī)絡(luò)合態(tài)錳則呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　5.Olsen-P含量及對

12、水環(huán)境風(fēng)險
　　對全部采集的土壤和沉積物中Olsen-P含量進(jìn)行測定，用以評價三峽庫區(qū)消落帶土壤和沉積物磷素對水環(huán)境安全的影響。三峽庫區(qū)消落帶土壤和沉積物中磷含量受周期性淹水等環(huán)境變化影響，在空間分布上存在較大差異。從所得結(jié)果可知:消落帶土壤和沉積物有37.61％的樣本對水環(huán)境質(zhì)量影響極小，有36.09％的樣本對水環(huán)境有輕微影響;有23.48％的樣本Olsen-P含量在20 mg·kg-1～40mg·kg-1，即這部分樣本向水體釋