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三峡库区蓄水后形成了落差高达30米的消落带,消落带区域生态环境脆弱,受库区水体和库岸污染双重影响,环境质量不容乐观。随着三峡库区生态环境问题的不断暴露,消落带区域生态环境问题也引起了人们的广泛关注。香溪河为三峡库区坝首第一支流,流域内磷矿资源丰富,且消落带坡度较大,水土流失和潜在面源污染严重。周期性淹水-落干会使消落带土壤的理化性质时空分布发生特殊变化,淹水时期氮磷等营养盐和重金属等污染物会在消落带土壤和库区水体间交换并最终达到平衡,因此,连续监测消落带土壤理化性质对探究周期性淹水-落干条件下消落带土壤理化性质变化规律及防治水库库岸和水体污染具有重要的作用。本文以三峡库区香溪河流域消落带土壤为研究对象,对2014年消落带土壤理化性质进行监测,分析其时空变化、分布特点,并与对应消落带上缘库岸土壤进行对比,探讨周期性淹水-落干对消落带土壤理化性质的影响。主要研究内容包括: ⑴针对总结归纳的结论,对三峡库区香溪河库土壤基本理化性质进行了调查分析,主要分析消落带及其上缘土壤的总磷、速效磷、速效氮以及重金属 Cd、Pb和Cu。从峡口镇至香溪河与长江干流交汇处选取9个有代表性的库岸带样地,样地分布于河流两侧,海拔为145-175m(消落带)以及175-185m(消落带上缘),该区域有耕地、柑橘地以及荒地等。蛇形采样采集0-20cm深度的土壤。用盐酸-硝酸-氢氟酸消解,采用原子吸收分光光度法(Spectr AA-600原子吸收光谱仪,美国Varian公司)对香溪河库岸带土样中重金属含量进行测定。用单因子评价法、内梅罗指数法对土壤中重金属污染进行评价。结果表明,香溪河流域土壤氮磷负荷高,Cd是首要重金属污染。 ⑵在磷肥(P)施用量分别为0.00、3.50、7.00、14.00、28.00 g/m2的样地(0.50m*0.50m)上,播种4.00 g高羊茅(Festuca elata Keng ex E. Alexeev)种子,重复4次,研究了不同磷肥施用量对高羊茅株高、分蘖数、叶片数、生物量、光合速率以及叶绿素含量的影响。结果表明:高羊茅的株高与施磷量呈正相关,施磷量为28.00 g/m2时株高达到最大值,为10.10 cm;磷肥能促进高羊茅的分蘖,施用磷肥的高羊茅在一个月后的分蘖数是不施磷肥对照的1.13-1.33倍;施磷量为7.00 g/m2时,高羊茅的叶片数、分蘖数、生物量达到最大值;磷肥能促进高羊茅的光合作用,施磷量为28.00 g/m2时净光合速率达到最大值,为4.23μmol/m2·s,磷肥对高羊茅的蒸腾速率影响不显著;不同磷处理样地的高羊茅在施磷肥一个月后其叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和叶绿素(Chl)含量均无显著差异。综合分析认为,高羊茅能够耐受较高浓度的磷胁迫,生长较好,可以作为香溪河面源污染特别是磷污染的治理的备选植物。 ⑶选择香溪河库岸带优势物种酸模进行重金属实验。在该地区选择了13个有代表性的样点,分别采集各采样点的酸模及其根际土,分析了酸模根茎叶中重金属铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)的富集特征,研究了土壤特性与酸模富集系数的相关性。结果表明,土壤中的 TN、TP与 Cu的富集系数显著负相关,土壤中的 Cu和Cu的富集系数显著负相关,增加土壤的氮磷营养盐可以促进土壤吸附重金属Cu,在一定程度上保护了植物在重金属Cu污染废弃地的正常生长;土壤中的Cu与酸模茎和叶中的Cu显著相关,土壤中的Cu含量的增加,促进了Cu在酸模体内从根部转运到茎和叶,可以通过刈割收获酸模地上部分处理重金属Cu的场地污染。 ⑷选择17种香溪河常见植物进行氮磷及有机质消减实验。选用防渗盆种植生物量相近的植株2棵,每个物种种植2盆作为平行实验,设置一组空白对照不种植物,土壤处理浓度按香溪河库岸土壤背景值设定为TP800mg/kg,TN1000 mg/kg。待植物生长两个月后,测定土壤中TN、TP及COD含量,与空白组对照计算出各物种的消减率。结果表明,治理面源污染可以选用刺槐,香根草,狗牙根,栾树,瓜木,喜旱莲子草,白三叶,构树,中华蚊母树进行搭配。 ⑸对三峡库区香溪河流域土壤理化性质及其重金属Cd、Pb和Cu背景值进行了调查,研究了不同植物对香溪河主要污染物氮磷以及重金属的去除效果,具体分析了高羊茅对磷胁迫的响应,酸模对重金属的富集转运特征,能够为香溪河流域面源污染治理提供理论依据。