有机酸对三峡库区消落区土壤—水界面磷释放的影响及机理研究

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1、西南农业大学硕士学位论文中文摘要摘要水体富营养化是当今世界所面临的重大环境问题，磷是水体富营养化的主要控制因素，也是限制植物生跃的主要因子之一．尽管国内外对磷在土一水界面的迁移机制及其影响因素有了比较全面的认识，但对于三峡库区消落区士壤磷在土一水界面迁移释放的报道很少。从保护水环境角度，针对有机酸对三峡库区消落区农业土壤磷在士一水界面迁移的在国内研究报道较少，选择三峡水库消落区紫色潮土、灰棕潮土、黄壤3种类型土壤，采用室内模拟的研究方法，模拟自然淹水过程中环境(水体和土壤)有机酸组成及水体pH对土壤磷迁移的影响，研究

2、提出了有机酸影响下磷释放动力学的动力学模型，并探讨了在释放迁移过程中土壤磷的形态转化及七壤、水性质和组成的影响。研究结果显示：水体初始酸度对土壤磷的迁移释放有重要的影响，当初始pH<7时，磷的释放量随pH的降低呈线形增加；当pH=7时，磷释放量是小；当pH>7时，磷的释放量又开始上升。尽管水体初始酸度差别很大，但土一水体系在淹水后酸度迅速趋于一致。值得注意的是尽管土一水体系pH趋于一致，但永体初始酸度对土壤磷的释放的影响并未因此而消除，酸性或碱性处理淹水过程中都有利于土壤磷的释放。因此，向水体中捧放酸性或碱性废水均可

3、能促进磷由底泥或土壤向水体的释放，增加水体富营养化的风险。水体中含有低分子有机酸会增加土壤或底泥磷向水体的释放量。比较施磷与不施磷处理，水体中加入草酸、柠檬酸、滔石酸3种低分子有机酸，淹水期间施磷处理上覆水累积磷浓度明显高于不施磷处理。与无有机酸的对照(cK)相比，水体中3种有机酸的存在均能明显促进土壤磷的释放，其作用能力大小为OA>CA>TA，与添加的外源磷无关。土壤磷的释放与承体中加入的有机酸初始水平呈显著正相关，可用一次线性方程来描述。植物源和其它外源低分子有机酸通过各种途径进入土壤后，明显促进土壤在淹水过程中

4、磷向水体的迁移释放。紫色潮土在淹水条件下．上覆水累积磷浓度与土壤中添加的外源有机酸和淹水时间的关系可用曲线方程Q口。045=％·扩q·f‘，(Q一<20mmol／kg)来表征，参数dt、15l与土壤对有机酸的吸附能力有关、^l与有机酸的酸解离常数Lc帆I呈显著正相关。水体中的有机酸和土壤中存在的有机酸对土壤淹水过程中磷释放动力学的影响有很大差异。其原因可能是促进土壤磷释放的机制不同。在水体中加入有机酸，影响淹水土壤磷释放的主要原因是酸溶解作用，而在土壤中加入有机酸起决定作用的是竞争专性吸附。同时，等浓度有机酸加入水中

5、比直接加入土壤对于土壤磷释放迁移的作用要高出lO倍以上，这说明了水体中遭到有机酸的污染对磷的迁移风险比土壤中遭受有机酸污染的风险要高。因此。控制水体有机酸污染是防止淹水土壤磷迁移污染水体的关键。土壤在土一水界面的迁移释放与土壤类型关系密切，在整个淹水期间3种类型土壤磷释放能力大小为紫色潮土>灰棕潮土>黄壤，这主要是由土壤本身的基本性质决定。通常，土壤酸性越强．粘粒、铁铝氧化物含量越高．特别是无定形氧化物含量越高，-十壤吸附磷的能力I西南农业大学硕士学位论文中文摘要越强．这可能是黄壤中磷向水体迁移能力最差的原因。相同浓

6、度的草酸、柠檬酸和酒石酸(浓度为lOmmol／kg土)对不同类型土壤磷的活化能力大小均为紫色潮土>黄壤>灰棕潮士。低分子有机酸对土壤无机磷的形态转化有明显作用。总是趋势是促进土壤中藻类难以利用的无机磷形态向藻类易于利用的形态转化。对于中性和石灰性土壤，淹水90d后与不加有机酸的对照相比，使土壤中的Cato—P向Ca2一P、c砘一P转化，同时Fe—P、A卜P含量减少，O—P含量增加；而黄壤经有机酸处理后Al—P含量增加。有机酸对土壤磷形态的影响能力大小顺序为草酸>柠檬酸>酒石酸。3种低分子有机酸施入土壤都会使土壤中的O

7、lsen．P含量增加，而后随着时间的推移逐渐下降。有机酸能明显减弱Olsen-P含量随时间推移丽降低的趋势，使得土壤Olsen—P含量在较长时间肉保持较高水平，这对于提高缺磷土壤磷的生物效应有积极作用，但同时又增大了土壤磷向水体迁移进而污染水质的潜在风险。环境中的EDTA对土壤磷释放有明显促进作用，释放动力学可用方程Q”。o“=口2·P岛点·f‘来表征。EDTA与土壤中的Fe、AI、Ca等金属离子问的络合反应促进土壤中难溶性磷的释放，同时释放到水体中的Fe”、Mn2‘浓度较高。相同浓度的EDTA进入水体比进入土壤中引

8、起富营养化的风险更大，同一浓度条件下，EDTA对±壤磷的迁移器放能力明显商于低分子有机酸作用。关键词：三峡水库消落区有机酸磷释放淹水ll西南农业大学硕士学位论文英文摘要AbstractAquaticeutrophicationisaseriousenvironmentalprobleminourtimes．Asacontrollingfacto