泉州市土壤磷素分布及磷流失风险分析

论文摘要

城市是人类活动与自然环境相互作用的典型区域,也是人类活动最为强烈的区域。目前,大量自然和农业土壤被城市的扩展而占用,城市化背景下的城市土壤质量的演变以及这种演变所带来的生态和环境效应是研究人类活动与环境关系问题的重要组成部分,也是研究城市可持续发展管理的基础。泉州市湖泊众多,湖泊水体富营养化问题严重,磷素作为水体富营养化的关键控制因子值得关注,而目前有关城市土壤磷素积累和流失潜力的研究相对较少,因此,城市复合土地利用系统中土壤磷素的变化特征是城市土地和环境管理者关心的重要问题。该研究以泉州市城市土壤为主要研究对象,研究了泉州城市土壤磷素分布特征和分析了不同利用方式下土壤磷素流失风险,并获得了泉州市郊区土壤磷素流失临界值,主要取得了以下成果:1)泉州市城市表层土壤具有明显的富磷特征,空间分布差异性大,各形态磷含量特征为:铁铝结合态磷>闭蓄还原态磷>有机磷>钙结合磷>可交换态磷。商业区人类活动频繁,人口流动密度大,污染物来源众多,富磷特征尤为明显,总磷、各形态磷、易解吸磷含量都较高;泉州市不同功能区的平均有效磷活化系数都大于2.0%,值得注意的是农业区活化系数已达到4.579%,表明在泉州市农业区,一定要注意磷肥的合理施用,避免土壤磷的淋失和防止磷肥面源污染的发生。2)旱地土壤有效磷含量最高值出现在表层,且随着深度增加有效磷含量呈递减趋势,而水稻田土壤的有效磷含量随着深度增加出现增大趋势,这表明土壤有效磷在传统水肥条件下淋洗现象明显。旱地土壤和水稻田土壤的形态磷在剖面都呈现没有规律性分布,且旱地在同一剖面不同层次以及不同剖面之间的形态磷的变异性比水稻田的大,这是由于旱地土壤受到人为因素的影响比较大,土壤剖面经常受到人为扰动造成的。通过相关分析可以得出:无论旱地还是水稻田土壤Exch-P是有效磷最直接的来源。3)分析了不同利用方式下泉州市土壤磷素吸附-解吸特征,结果表明:Langmuir等温方程式可以很好地表征土壤磷素的吸附特性;旱地和轮作地土壤对磷的吸附能力较强,而草地和林地土壤对磷的吸附能力较弱;磷的流失风险顺序:轮作地>草地>林地>旱地;指导施磷量与吸附常数、最大缓冲量的大小顺序一致:旱地>轮作地>林地>草地轮;轮作地和草地的解吸率高于旱地和林地,土壤的缓冲能力顺序为:旱地>林地>轮作地>草地;主成分分析表明,平均解吸率、易解吸磷、磷吸附指数和磷零吸持平衡浓度4个指标最能反映土壤磷素流失潜力,可作为评价流失潜力的主要指标。4)以泉州市郊区土壤为研究对象,对25个土壤样品进行相关分析,结果表明:土壤有效磷、总磷、磷吸持饱和指数与易解吸磷之间存在显著的相关性,一定程度上可用有效磷作为评价泉州郊区土壤磷素淋失风险的指标,同时得出土壤有效磷含量为40 mg/kg为泉州市郊区土壤磷素淋失的临界值,超过临界值的土样占总土样数的36%,土壤有效磷含量为60 mg/kg时,是土壤磷素淋失引起下游水体发生富营养化的临界值,并以此初步对泉州市郊区进行了土壤磷素淋失风险评估。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 城市土壤
• 1.2.1 城市土壤的定义
• 1.2.2 城市土壤的特征
• 1.2.3 城市土壤的磷素富集
• 1.3 土壤中的磷
• 1.3.1 土壤中磷的含量及来源
• 1.3.2 土壤中磷的分类
• 1.4 土壤磷素流失与水体富营养化
• 1.4.1 积累现状
• 1.4.2 土壤磷素流失对水体营养化的影响
• 1.5 土壤磷素面向环境表征方法
• 1.5.1 土壤磷测试指标
• 1.5.2 土壤固磷指标
• 1.6 本文研究内容和技术路线
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 技术路线
• 参考文献
• 第二章 研究区概况及样品采集与分析
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 地质地貌
• 2.1.2 气候
• 2.1.3 土壤
• 2.1.4 水文
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 土壤样品的采集及分布
• 2.2.2 实验试剂与仪器
• 2.2.3 土壤理化参数测定
• 2.2.4 土壤磷素测试指标
• 2.2.5 土壤磷吸附解吸实验
• 2.2.6 磷吸持饱和度（DPS）
• 2.3 数据处理及统计方法
• 参考文献
• 第三章 泉州市城市土壤磷素特征研究
• 3.1 材料与方法
• 3.2 泉州市城市土壤磷素分布特征
• 3.2.1 泉州市表层土壤理化性质
• 3.2.2 表层土壤磷素含量分布特征
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 泉州市主要土壤垂直剖面磷素特征研究
• 4.1 材料与方法
• 4.2 土壤理化性质垂直分布特点
• 4.3 磷的垂直分布特征
• 4.3.1 土壤总磷、Olsen-P、易解吸磷垂直分布状况
• 4.3.2 土壤形态磷垂直分布状况
• 4.4 土壤磷素与理化参数相关性分析
• 4.4.1 旱地剖面磷素与理化参数的相关性分析
• 4.4.2 水稻田剖面磷素与理化参数的相关性分析
• 4.5 小结
• 参考文献
• 第五章 泉州市不同利用方式下土壤磷的吸附与解吸特性
• 5.1 材料与方法
• 5.2 不同利用方式下土壤基本化学性质差异
• 5.3 不同土地利用方式下土壤吸附特征
• 5.4 不同利用方式下土壤解吸特征
• 5.5 评价土壤磷素流失潜力的主要吸附-解吸特性因素分析
• 5.6 小结
• 参考文献
• 第六章 泉州市郊区土壤磷素释放临界值及风险分析
• 6.1 材料和方法
• 6.2 易解吸磷与有效磷的关系分析流失风险
• 6.3 土壤磷吸持饱和度与土壤易解吸磷的关系分析流失风险
• 6.4 小结
• 参考文献
• 第七章 结论和建议
• 7.1 研究结论
• 7.2 研究的不足之处
• 7.3 研究展望
• 致谢
• 附录