三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素分布与赋存特征研究
【摘要】三峡水利枢纽工程举世瞩目,具有防洪、发电、航运等综合效益,是对长江开发治理的主干工程。三峡工程分别在2003年6月首次成库,2006年10月和2008年11月分别完成二期蓄水和三期“175m试验性蓄水”,于2010年10月26日首次到达175m水位的设计目标。三峡库区首次蓄水后部分支流和回水区出现了藻类水华等水体富营养化问题。磷作为藻类种群和密度主要限制性因子,其含量的增加导致藻类大量生长。由于三峡库区周期性运行,年水位落差达30m,岸边土壤和沉积物也逐步积累大量的磷元素,在一定的环境动力作用下,有可能再次释放到水体中。而三峡库区作为我国特大型水库,其反季节的淹水和落干(冬蓄夏调),加上消落带分布面积之广,这些特点都使得有必要对库区土壤磷含量和磷库大小、赋存形态进行估算和了解,将有助于探究磷循环对库区生态环境系统的影响,并揭示磷库的影响因子。为此,本文根据三峡库区(重庆段)消落带面积、土壤类型、植被覆盖、坡度等因素,对库区消落带土壤和沉积物样品进行了系统采集,共采集样品521个(包含180m未淹水高程作为对照),测定了土壤和沉积物中磷素水平和赋存特征,估算了库区消落带土壤和沉积物磷库库容和组成。获得主要结论如下：1.消落带土壤磷素分布特征(1)三峡库区土壤(沉积物)中总磷含量在60.04mg·kg-1-2271.31mg·kg-1,平均含量为(502.37±204.92)mg·kg-1。其中消落带土壤样品含量在60.04mg·kg-1-1157.04mg·kg-1,均值为(484.27±206.85)mg·kg’；消落带沉积物样品含量在131.15mg·kg-1-1078.78mg·kg-1,均值为(523,08±152.53)mg·kg-1。(2)从行政区域上看,不同地区总磷含量表现出较大差异,总磷含量均值较高的地区是长寿和涪陵地区,分别达到(699.13±169.16)mg·kg-1和(633.57±217.11)mg·kg-1；总磷含量均值较低的是忠县和开县,分别为(437.61±185.06)mg·kg-1和(431.64±128.05)mg-kg-1。从流域位置上看,干流消落带总磷含量均值最大出现在涪陵消落带,最小值出现在奉节消落带；在支流消落带总磷含量均值最大值出现在长寿,最小值出现在开县消落带；在交汇消落带总磷含量均值最大值出现在涪陵和长寿,最小值出现在忠县消落带。不同高程上看,150m高程总磷含量均值相对较高,消落带沉积物总磷含量均值高于土壤。(3)对不同土壤类型而言,消落带总磷含量均值由大到小依次是紫色土>黄色石灰土。不同坡度分布上看,总磷含量均值表现为随坡度的增加而减小。消落带土壤磷素含量因土地利用类型的不同而异,总磷含量均值由大到小依次为农地>草地>其他(主要是荒地)>林地。2.磷库库容运用GIS技术,在核算消落带面积的基础上,对不同区域、不同高程土壤磷库库容进行了估算,结果表明三峡库区重庆段长寿、涪陵、丰都、忠县、石柱、万州、开县、云阳、奉节、巫山十个区县消落带表层20cm土壤和沉积物中磷库总库容量为43058.04t,其中涪陵消落带磷库库容最大(7685.26t),石柱消落带磷库库容最小(1052.56t)。各地区在三个高程消落带磷素储量也不同,145m-155m消落带储量达15702.42t,占到总量的36.47%,其中最大的是涪陵消落带(3298.81t),最小的是长寿消落带(145.95t)。155m-165m消落带磷库储量达13827.87t,占到总量的32.11%,其中最大的是涪陵消落带(2506.65t),最小的是石柱消落带(281.58t),165m-175m消落带磷库储量为13527.74t,占到总量的31.42%,其中最大的是开县消落带(2965.15t),最小的是石柱消落带(249.29t)。3.消落带土壤(沉积物)磷素赋存形态根据典型样品测定的磷形态结果,表明库区消落带土壤和沉积物主要以钙磷形态存在,其次是有机磷,而铁/铝-磷含量最少。无机磷含量在91.65mg-kg-1-859.84mg·kg-1之间,占总磷含量的32.70%～94.77%；其中铁/铝磷含量为11.18mg·kg-1-299.87mg·kg-1,占无机磷含量的3.81%～55.95%；钙磷含量为61.32mg·kg-1-635.77mg·kg-1,占无机磷含量的44.05～96.19%。而有机磷含量为29.11mg·kg-1-381.310mg·kg-1,占总磷含量的5.23%～.67.30%。4.磷素赋存影响因素根据典型样品测得的不同形态铁、铝、锰含量、溶解性有机质含量及其紫外-可见光谱特征,用以评价土壤理化性质与库区土壤和沉积物磷赋存特征间的关系。不同磷形态与pH值、有机质、溶解性有机质、铁铝锰均有一定的影响,表现为：总磷与pH值呈负相关关系、与有机质呈显著正相关关系；铁／铝-磷与pH值呈显著负相关关系、与有机质呈显著正相关关系；有机磷、Olsen-P均与有机质呈显著正相关关系。总磷、无机磷、铁/铝-磷与溶解性有机质浓度之间存在相关性关系。总磷、无机磷、铁/铝-磷与UVA、UVB、UVC、UVR波段s值的相关性关系表明,一些有较高分子量、腐殖化程度、疏水组分和较高芳香性结构的溶解性有机质与土壤和沉积物中总磷、无机磷、铁/铝-磷的赋存呈正相关关系。此外,从磷与土壤中金属及其氧化物之间的关系上看,总磷、无机磷以及铁/铝-磷与无定形铁、有机络合态铁有正相关关系,有机磷与有机络合态铝、有机络合态锰则呈显著正相关关系。5.Olsen-P含量及对水环境风险对全部采集的土壤和沉积物中Olsen-P含量进行测定,用以评价三峡库区消落带土壤和沉积物磷素对水环境安全的影响。三峡库区消落带土壤和沉积物中磷含量受周期性淹水等环境变化影响,在空间分布上存在较大差异。从所得结果可知：消落带土壤和沉积物有37.61%的样本对水环境质量影响极小,有36.09%的样本对水环境有轻微影响；有23.48%的样本Olsen-P含量在20mg-kg-1-40mg·kg-1,即这部分样本向水体释放磷的危险较大,并应作为一般防范区；有1.30%的样本其Olsen-P含量大于40mg-kg-1,这部分样本极易通过渗漏或径流等途径污染水源。综上,本研究内容揭示了三峡库区(重庆段)土壤及沉积物中磷素赋存状态及特征,为研究库区消落带土壤及沉积物磷素对水环境影响等提供基础数据支撑。
【作者】李璐璐；
【导师】魏世强；
【作者基本信息】西南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】三峡库区；消落带；分布特征；磷；溶解性有机质；
【参考文献】
[1]徐鹤函.利用LBM模拟纳米流体Rayleigh-Benard流动及换热特性[D].大连理工大学,制冷与低温工程,2013,硕士.
[2]李聪聪.蛋白激酶SPAK在海水吸入型肺损伤中的作用及相关机制的研究[D].第四军医大学,内科学,2014,硕士.
[3]杨景明,连家创,王洪瑞,方一鸣.铝带冷轧机板形冷却控制系统剖析[J].冶金自动化,1995,03:12-15.
[4]王敏.高校维吾尔语专业学习者翻译式偏误分析[D].新疆师范大学,中国少数民族语言文学,2013,硕士.
[5]张立厚,宋静,张翚,赵华.面向知识服务与知识管理的现代图书馆及其信息系统[J].图书馆论坛,2004,06:119-124.
[6]王亚男.乳酸菌对牛肉鸡肉混合肉糜发酵特性的影响研究[D].吉林大学,食品科学与工程,2014,硕士.
[7]黄象汝.聽覺呈示による中國人日本語專攻の大學生の單語の認知過程にっぃて[D].华东师范大学,日语语言文学,2013,硕士.
[8]黎静雅.语用预设视域下情景喜剧《生活大爆炸》中幽默的产生机制研究[D].南昌航空大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[9]张佳健.包头市产业升级对生态城市建设的影响研究[D].内蒙古科技大学,区域经济学,2014,硕士.
[10]江为学.孟通沟接触带岩体岩矿特征及工程力学性质研究[D].西南交通大学,地质工程,2014,硕士.
[11]李发根.基于UG的筒形件拉深模CAD系统的研究和开发[D].河北工业大学,材料加工工程,2004,硕士.
[12]白洋.连续相位调制中检测技术的研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2010,硕士.
[13]孙毅.控制论与会计控制研究[D].天津财经学院,会计学,2004,硕士.
[14]于文若.全球气候变化对松嫩草地羊草和芦苇形态及解剖结构的影响[D].东北师范大学,生态学,2012,硕士.
[15]韩笑.概念整合理论视角下的中英商业广告双关语的对比研究[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[16]刘建雄.小波和Prony方法在电能质量检测中的应用研究[D].浙江工业大学,2008.
[17]丁庆.企业薪酬激励机制研究与设计[D].西北工业大学,企业管理,2004,硕士.
[18]金丹凤.交际法在高中英语语法教学中的应用研究[D].渤海大学,课程与教学论,2014,硕士.
[19]王倩.企业跨国并购绩效及其影响因素的研究[D].浙江工业大学,2013.
[20]李伟英.光环境设计在室内空间中的应用[D].青岛理工大学,设计学,2013,硕士.
[21]刘海军.交流电动机起动及不平衡保护原理研究及建模[D].黑龙江大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[22]姜莉.我国国库管理制度改革及发展方向研究[D].西南财经大学,财政学,2004,硕士.
[23]董艳.渍水胁迫对大豆生理特性和产量的影响[D].南京农业大学,农村与区域发展,2011,硕士.
[24]刀妮.参与式方法（PRA）在社区发展项目设计中的运用[D].苏州大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[25]张蛟蛟.络合—超滤集成技术提取稀贵金属钯（Ⅱ）的研究[D].湖南科技大学,化学工艺,2013,硕士.
[26]高学平.地缘政治风险评估方法研究[D].外交学院,国际关系,2014,硕士.
[27]刘银斌,李幼铭,吴如山,余寿绵.井下震源和阵列震源的辐射能量[J].石油地球物理勘探,1993,04:389-395.
[28]车怡霖.基于平衡计分卡的商业银行绩效管理体系构建[D].河北大学,会计,2014,硕士.
[29]旦蕊.中国入境商务旅游研究[D].首都经济贸易大学,产业经济学,2004,硕士.
[30]冷晶.论动产担保物权的竞存及效力[D].华东政法大学,民商法学,2012,硕士.
[31]于海艳.小学三年级词语理解困难的个案研究[D].东北师范大学,心理健康教育,2012,硕士.
[32]王全,徐习东.基于行波差动原理的线路保护实用判据[J].电力系统自动化,2012,01:86-89+95.
[33]冯丹.无乳链球菌GlnR因子的原核表达及其与DNA的相互作用研究[D].广西科技大学,生物化工,2013,硕士.
[34]康凯.后危机时代国际热钱流入中国问题研究[D].东北师范大学,马克思主义中国化研究,2012,硕士.
[35]贾斯利.全业务背景下内蒙古电信营销渠道优化研究[D].内蒙古大学,工商管理,2012,硕士.
[36]宋一鸣.安全生产监管系统中若干关键技术的研究和实现[D].东华大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[37]早报实习记者施颖楠.中国宝安因信披遭立案调查[N].东方早报,2012-02-28A30.
[38]滕腾.可变体飞行器受载变形控制问题研究[D].南京航空航天大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[39]陆静.具有不连续非线性项的边值问题[D].河北科技大学,应用数学,2012,硕士.
[40]刘焕志,胡剑锋,李枫,祁忠.变电站自动化仿真测试系统的设计和实现[J].电力系统自动化,2012,09:109-112+115.
[41]陈俊良.辽宁关门山国家森林公园枫叶林大型真菌多样性研究[D].吉林农业大学,植物病理学,2012,硕士.
[42]牟文谦,郑士鹏.论中国特色社会主义文化建设的基本功能[J].理论导刊,2014,05:68-72.
[43]范渊凯.道德与舆论之关系探析[D].南京师范大学,伦理学,2012,硕士.
[44]苏行.电子软起动器的研究[D].浙江大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[45]闫莎莎.铁路强电磁干扰对信号系统的影响[D].北京交通大学,2014.
[46]郭雨春,金作伟.“首钢长钢100万t棒材项目全交流传动及轧线自动化控制系统”通过成果验收[J].冶金自动化,2014,03:67.
[47]宫琦.《国家中长期教育改革和发展规划纲要》与中国教育改革发展的新设计讲座口译的反思性研究报告[D].东北师范大学,翻译,2012,硕士.
[48]赵华锋.网络互惠性与管理创新绩效的关系研究[D].浙江工业大学,2012.
[49]景亚霓,钟传杰.添加H_2对SiH_4/N_2/Ar等离子体淀积的氮化硅电学和光学特性的影响[J].材料导报,2014,24:9-13.
[50]籍春蕾.规模化养殖场两种粪便处理系统环境影响生命周期评价[D].南京农业大学,环境科学,2011,硕士.
