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农业非点源磷污染与水体富营养化的发生有着密切关系。目前农田生态系统中广泛存在的磷素投入过量和由此导致的磷素流失导致的水体污染、湖泊富营养化等环境问题。三峡库区作为长江流域重要的生态环境屏障,坡耕地磷流失导致的库区水体污染已成为亟待解决的问题,开展这方面的研究对指导库区农业生产、合理使用磷肥、防止磷素流失对水体的污染具有重要的意义。 论文通过采集三峡库区重庆市忠县石宝镇新政村小流域不同土地利用方式(果林地、菜地、水田、消落带)下10个点位的耕层土壤样品,分析不同土地利用方式农田土壤磷素含量;采用蒋-顾土壤无机磷形态分级方法,研究了土壤无机磷的形态分布状况,并运用相关性分析,探讨了土壤无机磷形态分布对有效磷的影响;计算了表征农田土壤水-土界面磷迁移能力的指标,探讨了土壤对磷的等温吸附曲线特征,对土壤磷素潜在流失风险进行了评估,获得了如下结论: 1)流域内土壤全磷含量介于0.3~1.3g/kg,平均值为0.6g/kg,依照全国第二次土壤普查磷素分级标准,小流域全磷含量处于中等偏高的水平;小流域顺坡方向土壤全磷表现为先升后降,再缓慢上升的趋势。有效磷含量介于7.7~83.9mg/kg,平均值为32.8mg/kg,处于较高的水平;水溶性磷含量介于0.8~5.6mg/kg,平均值为2.6mg/kg。 2)小流域土壤全磷主要以无机磷形态为主,无机磷可占土壤全磷的37.0%~92.5%,平均值为69.4%。利用相关系数及回归分析表明,土壤有效磷与Ca2-P(r=0.992)、Al-P(r=0.978)、Ca8-P(r=0.952)、Fe-P(r=0.867)相关性极显著;Ca2-P是作物最有效的磷源,Al-P、Fe-P有效性也较高,Ca8-P可作为植物潜在磷源,Ca10-P及O-P有效性较低。 3)对土壤样品磷的等温吸附试验表明,可以用Langmuir等温吸附方程拟合不同土地利用方式土壤的磷素等温吸附特征。 流域内的土壤最大吸磷量Xm介于294.1~666.7mg/kg,平均值为427.7mg/kg。Xm的大小因不同土地利用存在一定的差异,从小到大依次为菜地<果林地<消落带<水田。这可能是由于土壤自身较高的有效磷含量限制了土壤对磷的进一步吸附。 最大缓冲容量MBC介于28.9mg/kg~238.1mg/kg,平均值86.4mg/kg,从小到大依次为旱田<果园<消落带<水田。造成不同土地利用土壤MBC差异显著的原因可能是土壤中物理性粘粒含量的不同,水田土壤的物理性粘粒含量高,表面吸附位多,吸附磷能力强。 吸附饱和度DPS介于1.7%~31.1%,平均值为14.0%,从小到大依次为水田<消落带<果园<菜地,相关性分析表明土壤的有效磷及全磷含量升高可引起土壤DPS的迅速增加。 小流域土壤的标准需磷量SPR范围为12.7~99.1kg/hm2,平均值为36.9kg/hm2。果林地磷肥标准施用量为13.3kg/hm2,但实际施肥量却为108kg/hm2,大大超出了标准值。水田的标准需磷量为87.0kg/hm2,实际施肥量为54kg/hm2,可加大对水田的施肥量。 4)通过Olsen-P等级法、土壤固磷指标分析法及土-水磷素“转折点”评估法三种方式评价小流域土壤磷素风险,结果表明三种评估方法计算得到的土壤磷素流失超标率分别为35.7%,37.9%和37.9%,且超标的土壤样品全部来自果林和蔬菜地。这在一定程度上表明了果林地和菜地的磷素积累严重,其流失风险很大,应及时控制施肥量。 论文研究成果可以用以评估小流域土壤营养盐流失风险,对小流域农田土壤营养物管理具有参考价值,为三峡库区小流域农业面源污染控制与治理提供基础数据。