岩溶地区地下水资源十分丰富,是世界许多地区的重要水源。由于岩溶地区特殊的水文地质背景,地表水和地下水之间转换迅速,导致地表的污染物质极易进入地下河系统,污染地下河水。在岩溶地区,地表的氮、磷物质既可以伴随地表径流通过落水洞快速进入地下河系统,也可以伴随土壤水分进行运移,由基岩的裂隙缓慢渗入地下河系统,影响地下河水质。本研究以青木关岩溶槽谷区作为研究区,区内的人类活动以农业生产为主,农田土壤中的氮、磷元素迁移进入地下河系统,会对地下河水质产生影响。在氮、磷元素迁移的过程中,相关的微生物发挥了重要作用,与氮、磷元素的各形态变化具有密切联系。本研究涵盖了三个方面:一、探讨在不同土地利用类型下土壤氮、磷营养元素含量的变化及对相关的土壤微生物影响;二、选取土壤剖面,在不同深度对土壤进行取样,分析土壤中各种形态的氮、磷含最及有关的微生物,观察两者在土壤中向下垂直运移过程时的变化及相互的联系;三、研究青木关地下河的水化学变化特征,尤其是地下河水氮、磷物质的变化,并根据前面两项的研究结论讨论土壤中的氮、磷物质是如何进入地下河系统并影响地下河水质的,根据研究结果探索防治地下河氮、磷污染的措施。通过比较水田地、撂荒地、菜园地、灌丛地和竹林地等5种土地利用类型表层0～40cm士壤的有机质、氮、磷、钾等营养元素的全量和有效态含量,同时对与氮、磷形态转化有关的氮化细菌、硝化与反硝化细菌、解无机磷和解有机磷细菌等5种细菌和磷酸酶活性进行了分析,认识到人类农业活动会改变土壤中有机质、氮、磷营养元素含量的分布,从而影响了土壤中微生物活动,使一部分微生物活动更加活跃,而有些微生物活动则受到抑制;此外,人类农业活动也改变了土壤内部的环境,使微生物活动受到影响,如疏松土壤更有利于好氧微生物生长、长期渍水的水田士壤则对厌氧细菌更为有利。对两种典型土地利用方式(菜园地和灌丛地)的土壤挖取0～80cm土壤剖面,观察土壤中各种形态的氮、磷元素含量在垂直向下迁移过程中的变化,并结合微生物指标一起进行分析:两种土地利用类型的土壤,除表层土壤(0～30cm)由于人类活动的影响而存在一定差异,其深部土壤中的变化趋势相类似,即土壤中的铵态氮、有机磷和无机磷含量都随土壤深度增加而含量降低,它们被土壤的胶体颗粒或金属离子吸附而固定在土壤中,其相关的微生物——氨化细菌、解有机磷和解无机磷细菌数量也呈现降低的趋势;硝态氮和亚硝态氮的含量表现为在土壤深部积累的过程,硝化细菌由于土壤环境变化以及硝酸盐积累等因素,其数量呈减少的趋势,反硝化细菌数量则与亚硝态氮含量变化一致,在深部土壤中呈略有上升的趋势。对地下河水化学各指标进行了一年的监测,其变化在丰水期和枯水期有不同表现,主要与雨水的汇入有关。河水中氮、磷物质的浓度变化在丰水期和枯水期也有不同表现。丰水期时,农田中的化肥物质伴随地表水由落水洞进入地下河系统,河水中的硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐浓度迅速上升;枯水期时,土壤中的磷酸盐被固定,不易随土壤水迁移入渗至地下河,因此河水中浓度很低,而硝态氮和亚硝态氮则伴随土壤水由基岩裂隙渗入到地下河系统中,使地下水的硝酸盐浓度维持在一定水平,而亚硝酸盐虽然化学性质活泼,在水中转化较快,但由于其毒性和致癌性均较强,因此不容忽视。针对氮、磷元素对地下河水质的不同影响,对磷污染的防范主要是加强雨季时的监测,提高土壤中磷素的利用率,减少无机磷化肥的使用;对氮污染的防治还需要进一步考虑如何抑制土壤中硝化和反硝化过程进行,减少硝态氮和亚硝态氮积累,从而使水中的硝酸盐和亚硝酸盐浓度降低。