三峡水库消落带土壤碳氮磷分布及其交换通量的研究

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1、中文摘要摘要三峡水库周期性的蓄水会在两岸形成一段特殊的区域——消落带，每年消落带交替处于淹没和非淹没状态，其生态系统会受到水陆两个界面的交替影响。因此，研究消落带土壤淹水前后碳氮磷的变化及对水体生源要素的贡献，可为揭示消落带与水体水质问的响应关系和消落带污染负荷的控制与管理提供基础数据。本研究针对三峡水库巫山一重庆主城区段消落带，分析了该区域土壤有机质、全氮和全磷含量的分布规律以及土壤理化特征，并通过土壤有机质和氮磷含量在淹水前后的变化，采用构建的通量估算方法估算了库区消落带土壤总通量，同时研究了环境因素对消落带水土界面碳氮磷交换通量的影响，获得了以下主要结论：①研究区域消

2、落带土壤有机质含量服从正态分布，其值介于1．1毗6．10m∥g之间。土壤全氮含量近似服从正态分布，其值介于0．54~3．29mg儋之间。土壤全磷含量服从正态分布，其值介于0．28～1．32m∥g之间。通过与未淹水土样对比，可知干湿交替可减小消落带土壤有机质和全磷含量在不同采样点之间的差异。土壤有机质和全氮含量在不同土壤类型中差异均不显著，而黄壤的全磷含量显著高于紫色土和冲积潮土。②研究区域消落带土壤主要由粉粒和砂粒组成，共占90．93％。土壤pH值介于5．60～8．09之间，绝大部分土样属于中性和碱性的范畴。土壤氧化还原电位介于．64．40～81．20mV之间，其中呈还原性

3、的土壤占到83．10％。土壤含水率介于3．1％、一74．2％，电导率介于0．03～0．76ms／cm。③消落带土壤有机质与全氮呈极显著正相关，表明有机质和全氮具有大致相同的输入和输出途径。此外，消落带土壤C／N相对较低，介于0．94~12．24之间，意味着消落带土壤有机氮易于矿化，并增大向水体释放的可能性。且土壤有机质与土壤C／N的相关性极显著，表明土壤C／N主要由土壤有机质含量决定。④消落带土壤有机质含量在落干期间略有降低，在淹水期间由于有机质不利于分解而有所积累，在经历干湿交替后消落带土壤有机质含量最终有所升高。消落带土壤全氮含量在落干期间有所升高，在淹水期间土壤氮素可

4、能会向上覆水释放或者反硝化脱氮，而在经历干湿交替后消落带土壤全氮含量变化很小。消落带土壤全磷含量在落干期间变化很小，在淹水期间土壤磷素可能会向上覆水释放，而经过干湿交替后消落带土壤全磷含量略有降低。⑤根据消落带的特点和充分利用土壤指标数据，构建了估算水库消落带土壤碳氮磷通量的方法。经计算落干期消落带通量估算结果分别为：全氮通量为43845t，全磷通量为．2025t，有机质通量为．42208t；蓄水期期间，消落带全氮通量为48764重庆大学硕士学位论文t，全磷通量为7932t，有机质通量为．62117t。而经历一个淹水．落干周期，消落带有机质含量增加了19909t，全氮和全磷

5、含量分别减少了4919t和9958t。⑥通过消落带土壤室内淹水实验可知，无机氮、磷酸盐和总有机碳在水土界面的交换通量均随温度的升高而增加。氨氮和总有机碳在中性条件下交换通量最大，硝氮交换通量随pH值的增大而升高，磷酸盐交换通量随pH升高呈“u’’形曲线。无机氮、磷酸盐和总有机碳的交换通量均随上覆水浓度的升高而降低。土壤有机质含量会显著影响界面间硝氮和磷酸盐交换通量，使得二者的交换通量随着土壤有机质含量的升高而增加。本学位论文的研究工作在国家重大水专项子课题“消落带污染负荷特征及其对水环境影响研究(2009Zx07104．003．02)”资助下完成。关键词：三峡水库，消落带，

6、土壤，有机质，氮，磷，通量lI英文摘要ABSTRACT、Ⅳ甜er-leVel-fluc札Iatingzone(WLFZ)wasfonnedbytheperiodicnoodedwaterofn北eGo略esReservoir(TGR)．WLFZisinthes诅teofaltematingnoodedaIldnon-noodedeVe巧ye鸡aIlditsecosyStemiscross—illlpactedbytllewaterandland柳0inted沁es．Therefore，tlIestudyofsoilc缸bon，ni们gen觚dphoSphomsinWLFZp

7、r0Videdt11ebasicda_taforpollutionloadcontrola11dmallagement．Intlliswork，恤distributioncharact甜sticsoforgaIlicm雒er(0M)，totalni仰gen(TN)aIldtotalphosphoms(’rP)inmesoilsofⅥ亿FZoftheTGRwereanalyzed．AccordingmeclmgeofsoilOM，TNaIldTPcontentsdu血gmefloodedandnon—noodedpe