三峡库区消落带土壤有机质和氮素含量及分布特征研究

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三峡库区蓄水后,近岸土壤成为水陆交替控制的特殊生态系统,近年来三峡库区生态环境问题日益严重,近岸水域污染、水华频繁暴发,消落带土壤对水环境的影响不可忽视。本研究在2010年4月、7月、9月和2011年4月、6月、9月水库低水位运行期间对三峡库区重庆段的14个采样点进行了6次采样调查,并分析了有机质、氮形态含量,得出的结论如下:1)三峡库区消落带土壤类型主要是紫色土、黄壤和冲积潮土,土壤主要呈中性和弱碱性,消落带土壤氧化还原电位在-75.00-81.20mV之间,大部分土壤处于厌氧环境中。2)研究区域内有机质含量均值为12.31±5.20g/kg,不同类型土壤的有机质含量之间无显著性差异。长江支流采样点的有机质含量(12.90±5.41g/kg)高于长江干流的采样点有机质含量(10.84±4.40g/kg)。淹水会使土壤有机质含量增加而变异程度降低,采样周期内土壤淹水期间土壤有机质含量增加了2.77g/kg,各点之间的变异系数由42.5%降低到39.7%。2010年落干期间消落带土壤有机质含量逐渐降低;2011年落干期间消落带土壤有机质含量呈增加的趋势。消落带土壤有机质均值大于未淹水土壤有机质均值,且变异程度小于未淹水土壤。3)研究区域内全氮含量均值为1.221±0.378g/kg,不同类型土壤之间全氮测定结果之间没有显著差异。长江支流采样点的全氮含量(1.220±0.304g/kg)高于长江干流的采样点有机质含量(1.134±0.301g/kg)。淹水使土壤全氮含量和变异程度降低,淹水期间全氮含量降低了0.257g/kg,变异系数由46.4%降低到24.6%。2010年落干期间消落带土壤全氮含量逐渐增加,而2011年落干期间消落带土壤全氮含量呈降低的趋势。未淹水土壤与消落带土壤比较分析表明,两者变化趋势、均值、变异程度差异极小。4)广阳岛支流可转化态氮含量大小顺序为:WAEF-N>OSF-N> IMOF-N>IEF-N,其他流域的可转化态氮含量大小顺序为:OSF-N>WAEF-N> IMOF-N>IEF-N,各采样点之间的各可转化态氮的含量没有显著差异。不同类型土壤的氮形态之间没有显著差异,三种类型土壤的不同形态氮的含量大小顺序均为:OSF-N>WAEF-N>IMOF-N>IEF-N。非转化态氮占全氮的比例(63.7%)高于可转化态氮(36.3%),OSF-N和WAEF-N是可转化态氮的两种主要形态,分别占44.2%和36.3%。消落带土壤和未淹水土壤的各形态氮含量之间并没有显著差异。5)通过分析不同类型土壤以及不同流域分布的消落带土壤有机质和氮的变化情况,结果表明,在淹水期间消落带土壤表现为“碳汇”、“氮源”。两次落干期间的有机质和氮含量变化差异均比较大,总体上2010年落干期间为“碳源”、“氮汇”,2011年落干期间为“碳汇”、“氮源”,这可能是由于2011年9月的土壤受淹时间增加而落干时间减少产生的差异。土壤有机质、氮素与土壤理化性质的Pearson相关分析结果显示土壤的理化性质与碳氮的相关性不大,这主要是由于土壤碳氮的输入、输出、转化情况复杂,受多种因素的制约。本学位论文的研究工作在国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题“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。
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