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随着人们对点源污染的治理,由非点源污染引起的环境生态问题益发显得突出。这其中由于磷素诱发水体富营养化的特殊作用,开展对农业非点源污染中的土壤磷素的流失研究及其对环境影响的风险评价是非常必要而且很有意义的。
近年来珠三角地区经济迅猛发展和人口密度急剧增大,造成了该地区水资源短缺,由于富营养化等水污染又造成了水质性缺水,更加重了这种危机。流溪河是广州的重要水源地,流域内分布着许多不同土地利用方式的土壤,上游主要是林地,中游是重要的粮食产地和二线的蔬菜基地,下游是蔬菜一线基地。所以开展流溪河流域不同土地利用方式下的土壤磷流失风险评价研究,提出有参考借鉴意义的风险评价结果,可以有效地提高对非点源土壤磷素污染的认识,并加强对其进行污染的预测评估、污染防治和可控性措施的实施,从而减小土壤磷素流失污染,节约施肥量,改善水质,恢复环境生态效应。
在收集流域资料和实地考察的基础上,选择流域内典型土地利用类型林地、果园、水田和菜地土壤进行采样,采样的同时用GPS进行定位,共采集到土壤样品50个,进行土壤磷素室内化学分析和等温吸附实验。样品的土壤全磷(P2O5)含量范围在0.013~0.78%之间,平均值为1.7%;有效磷(P)含量范围在2.20~224.00mg/kg之间,平均49.14mg/kg。土壤全磷一级和二级水平的已经占到38.00%,三级四级水平的占总数的36.00%,四级以下的占26.00%;有效磷水平一级和二级已经占到60.00%,三级四级占到28%,五级和六级含量只占12%。四种典型土地利用的土壤磷素水平排序是林地<水田<果园<菜地。耕层土壤全磷和有效磷含量水平较高。土壤磷的等温吸附实验表明:流域内的土壤最大吸磷量(Xm)在178.57~1111.11mg/kg之间变动,顺序为菜地<果园<水田<林地。最大缓冲容量(MBC)的变动范围为5~711.11mg/kg,顺序为菜地<果园<水田<林地。易解吸磷(RDP)的范围为3.17~32.49mg/kg,RDP值林地<果园<水田<菜地。磷零平衡吸持浓度(EPCo)的变化范围为0.053~3.74mg/L,顺序为林地<果园<水田<菜地。土壤磷素的吸附饱和度(DPS)的变化范围为0.2~70.56%,其顺序为林地<水田<果园<菜地。各土地利用类型的标准吸磷量都比较接近,变动范围为4.67~6.19mg/L。在实验评估的同时,选择流域内典型次级流域新田小流域进行土壤磷素流失监测,来考察土壤磷素的流失和降雨之间的关系,验证了不同土地利用类型的土壤对非点源磷污染的贡献。实地监测结果表明降雨是土壤磷素流失的主要途径和迁移动力,每年雨季初的降雨产生较多的磷素流失。土壤磷素的流失浓度变化跟降雨进程基本一致,先升后降。
最后评价了流域内的典型土地利用方式下的土壤磷素流失风险。综合各参数和实地监测实验结果评估各土地利用类型的流失风险大小为林地<水田<果园<菜地,菜地土壤是流域农业非点源磷污染的关键源区。针对评估结果和流域内自然条件社会经济状况提出控制策略和措施,为流域水环境管理和施肥提供理论参考和决策依据。
论文采用了室内土壤磷等温吸附实验来考察了Langmuir等温吸附方程在流域内的适应性;并求得各项参数,使之应用于土壤磷素的流失风险评估。同时结合小流域的长期定位观测数据,来考察土壤磷素流失和降雨的关系,以及其实际流失的情况。