洪泛区农田碱性土壤吸磷与释磷规律及流失风险研究

Alkaline soil phosphorus transformation at water-soil interface in flood plain fields a is a concern, and soil phosphorus(P) significantly released into water body caused by surface runoff, farm drainage and submerging. It has been a leading cause of eutrophication of lakes and rivers. .In fact, submerging is closely related to environmental pollution. Submerging and draining caused environmental dynamic change of submerged soils, which lead to dynamic release or adsorption of soil P..Based on this, alkaline soil P adsorption and release in flood plain fields is studied with static and dynamic lab experiment under variable water depth,flooded-drained conditions,different rainfall intensity and duration.Main factors affecting soil P adsorption and release are extracted by non-linear partial least square method,and then numerical model is established to quantitatively calculate the loss load of phosphorus.Furthermore, the loss risk of phosphorus to near river or lake is evaluated, which will provide scientific basis for sustainable utilization of water resources and protection of regional ecological balance.

洪泛区附近的农田，经常遭受洪水淹没，加上农田土壤磷素累积多，在农田灌溉和排水等变化的条件下，加剧了磷向河湖的迁移量，以磷为主的农业面源污染通常是河流湖泊富营养化的主要来源。本课题以洪泛区农田碱性土壤为研究对象，通过室内实验和野外观测试验，探索不同淹排水方式、变化水深、土地利用方式、施肥及管理措施、降雨等条件下，土壤对磷的吸附和释放规律，采用非线性偏最小二乘建模方法提取影响洪泛区农田土壤磷释放及流失的主要环境因子，构建磷流失量统计-降雨径流侵蚀混合模型，分析计算特定淹水条件下磷流失的临界值，进行流失风险分析。本研究将为控制农业面源磷污染、防治水体富营养化以及实现生态环境保护与修复目标提供科学依据。

农田土壤磷素累积多，在灌溉和排水等条件下，加剧了磷的释放，以磷为主的农业面源污染是河流湖泊富营养化的主要来源。.选取麦地和菜地两种土（碱性土），利用高1m，直径20cm有机玻璃柱，共4个土柱，模拟持续和间歇淹水条件下土壤对磷的吸附与释放规律。土深60cm，分6层，分别埋入土壤溶液采集器。通过测定孔隙水磷、Eh值和pH值，以及土壤TP、Ca2-P、Ca8-P、Fe-P、Al-P、O-P和Ca10-P的变化，并使用HYDRUS模型计算了磷的时空分布，以期得到磷在受淹土壤中的迁移和转化规律，为农业非点源污染的治理提供科学依据。本项目完成的主要工作和取得的主要成果有：.（1）进行了土壤对磷的等温吸附和吸附动力学研究。研究发现，Freundlich方程和Langmuir方程拟合效果最好，求得土壤最大吸附量Xm为311.1mg/kg；吸附6h之内，土壤对磷的吸附较快，吸附率大于0.1mg/(kg•min)，之后吸附较缓慢，吸附速率基本保持在0.09 mg/(kg•min)左右，24h的最大吸附量为105mg/kg土。.（2）通过持续淹水过程，分析了水土界面磷转化特征。随着淹水天数的增加，上覆水和孔隙水磷浓度逐渐下降，且孔隙水磷浓度随土深的增加而降低；淹水30天后，菜地和麦地TP比淹水前分别增加27-97mg/kg，5-58mg/kg；不同深度土壤的Al-P均比初始值增加，Ca2-P、O-P和Fe-P均比初始值降低。.（3）得出了不同土地利用方式对水土界面磷影响规律。持续淹水过程中，麦地上覆水磷为5-22 mg/L，菜地上覆水磷1-12 mg/L，说明菜地的吸附能力高于麦地。第2和第3次淹水，菜地上覆水磷高于麦地，且第2次淹水2种土上覆水磷随时间增加而下降，第3次水上覆水磷随时间增加而增加。.（4）通过干湿交替过程，得到了磷迁移转化特征。随着淹排水次数的增加，得出以下结论：菜地上覆水可溶性磷浓度显著下降，菜地第2次淹水上覆水磷浓度在0.4-0.7mg/L之间。第3次淹水上覆水磷浓度均小于0.4mg/L，淹水前10天，磷浓度随天数增加而上升，淹水后期磷保持不变；上覆水pH值逐渐增加，上覆水和孔隙水的Eh值逐渐下降，孔隙水Eh下降更为明显，最低达到20mV。第1次淹水，上覆水pH值为7.6-8.6，随时间增加而增加。第2-3次淹水，pH值均大于8.2；沿纵剖面，孔隙水磷浓度逐渐降低。