环境科学  2017, Vol. 38 Issue (9): 3673-3681   PDF    
三峡澎溪河流域消落区与岸边土壤磷形态特征
黄俊杰1 , 王超1 , 方博1 , 冯磊1 , 方芳1 , 李哲2 , 郭劲松2     
1. 重庆大学城市建设与环境工程学院, 重庆 400045;
2. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 401122
摘要: 选取了落干期澎溪河流域6个消落区点位,分析了消落区土壤磷形态分布特征,并探讨了各形态磷之间的相关性.结果表明,① 采用SMT法测定了消落区土壤总磷、无机磷和有机磷含量,其总磷TP含量均值为575.29 mg·kg-1,有机磷OP含量均值为91.23 mg·kg-1.② 采用Hedley法分析了消落区土壤磷的5种赋存形态,其中WA-Pi、PA-Pi、Fe/Al-Pi等3种易迁移的无机磷形态之和占可提取Pi的11.61%,且低于岸边土壤;WA-Po、PA-Po两种生物可利用性较高的有机磷形态含量之和占可提取Po的22.28%,而中活性有机磷Fe/Al-Po占可提取Po的66.30%,且消落区土壤各形态Po含量均低于岸边土壤,又以Fe/Al-Po含量差异最大.③ 消落区土壤TP与活性较强的WA-Pt、PA-Pt呈显著相关,表明消落区土壤活性磷含量主要受TP影响;各形态磷之间不具有显著相关性,表明不同形态磷的来源可能不同;消落区土壤Fe/Al-Pt与土壤有机质OM呈显著相关,表明土壤有机质的含量可能影响铁铝结合态磷含量.在淹水条件下,消落区土壤磷组分的释放对上覆水体的潜在影响不容忽视.
关键词: 三峡库区      消落区土壤      有机磷      无机磷      形态     
Characterization of Phosphorus Fractions in the Soil of Water-Level-Fluctuation Zone and Unflooded Bankside in Pengxi River, Three Gorges Reservoir
HUANG Jun-jie1 , WANG Chao1 , FANG Bo1 , FENG Lei1 , FANG Fang1 , LI Zhe2 , GUO Jin-song2     
1. College of Urban Construction & Environmental Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China;
2. Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 401122, China
Abstract: The concentrations of phosphorus fractions in the soils of the water-level-fluctuating zone (WLFZ) of Pengxi River in the Three Gorges Reservoir were analyzed. The total phosphorus (TP), inorganic phosphorus (IP), and organic phosphorus (OP) were studied using the standard measurement and test (SMT) procedure. The average TP concentration was 575.29 mg·kg-1 and the average OP concentration was 91.23 mg·kg-1 in the soils of WLFZ. The fractions of phosphorus were analyzed by the Hedley method. In the soils of WLFZ, the relative abundance of WA-Pi (weakly adsorbed inorganic phosphorus), PA-Pi(potential active inorganic phosphorus), and Fe/Al-Pi(Fe/Al-bound inorganic phosphorus) accounted for 11.61% of the extractable Pi, lower than that in the unflooded bankside soils. The relative abundance of WA-Po (weakly adsorbed organic phosphorus) and PA-Po (potential active organic phosphorus) accounted for 22.28% of the extractable Po and the Fe/Al-Po (Fe/Al-bound organic phosphorus) accounted for 66.30%. In addition, the Po content of the soils of WLFZ was lower than that of the unflooded bankside soils and the difference in the Fe/Al-Po content in both soil types was the highest. WA-Pt and PA-Pt were significantly correlated with TP in the soils of WLFZ, which indicated that the active phosphorus content was mainly affected by TP. There was no statistical correlation between different fractions of phosphorus, suggesting different sources of phosphorus fractions. The Fe/Al-Pt content was significantly correlated with OM, implying that the OM content may affect the Fe/Al-Pt content. Therefore, under flood conditions, the potential impacts of phosphorus in the soils of WLFZ on overlying water should not be neglected.
Key words: Three Gorges Reservoir      soils of WLFZ      organic phosphorus      inorganic phosphorus      fractions     

磷素是水体富营养化的主要限制因素之一, 可通过地表径流、土壤侵蚀及渗漏淋溶等形式从土壤转移到河流、湖泊、水库等地表水体中, 成为水体富营养化的潜在因子.土壤磷形态复杂, 主要分为有机磷和无机磷, 而根据提取剂的不同, 又可以进一步细分为不同的形态, 不同形态磷的释放机制、稳定性及生物有效性差异甚远[1, 2].三峡水库蓄水以来, 因其冬季蓄水水位高, 夏季水位较低的运行特点, 在三峡库区形成了大面积的消落区.消落区是水陆物质交换强烈的区域, 对水体磷的循环有着重要影响[3].三峡库区水位周期涨落会改变消落区土壤氧化还原电位、pH、矿物的物理性质、微生物群落的活性和结构等[4, 5], 进而影响磷含量及其赋存形态.

目前, 有关于三峡库区消落区土壤磷赋存形态的研究, 多集中在总磷和无机磷方面[6, 7], 鲜有文献涉及有机磷.因此, 本文采用SMT法和Hedley法表征了消落区土壤无机磷和有机磷, 着重分析了消落区土壤有机磷含量、形态及空间分布特征, 探讨了周期性干湿交替对消落区土壤有机磷的影响, 试图更为深入和全面地分析消落区土壤磷的特征.这对理解水-土壤界面上不同形态磷的迁移与转化等地球化学行为, 对判断库区水体中磷的来源及其输入量, 以及如何控制库区水体富营养化有重要的现实意义.

1 材料与方法 1.1 区域概况

本文选择的研究区域为三峡水库一级支流——澎溪河流域的消落区.澎溪河流域位于三峡水库中部, 属四川盆地东部低山丘陵地带.三峡水库冬季高水位, 夏季低水位的运行特点使澎溪河流域形成长度为67.33 km、总面积达56.60 km2的消落区, 占三峡水库消落区总面积的16.27%[8], 澎溪河是三峡库区消落区面积最大的支流.

至2010年, 澎溪河流域总人口为200.07万人, 其中城镇人口62.88万人, 农业人口137.18万人, 澎溪河流域内地区生产总值976614万元.澎溪河流域两岸土壤类型主要有水稻土、紫色土、黄壤土等6个土种.以粮食生产为主, 主要农作物有水稻、小麦、玉米、红薯等.近年来, 由于三峡大坝的建成、水土流失以及来自工业、农业、生活诸方面的影响, 澎溪河回水区连续出现大面积的藻类聚集上浮现象, 这对该流域航道及城镇的用水安全, 及三峡水库的安全运行造成了极大的影响.

1.2 样品采集和处理

根据澎溪河水文特征, 在澎溪河回水区末端至入江口共设置6个采样点位, 分别为渠口、养鹿、渠马、高阳、黄石和双江, 记为S1、S2、S3、S4、S5、S6, 其中, S1、S2在回水区末端, S6是河口, 如图 1所示. 2015年8月, 分别采集每个点位消落区土壤, 并同时采集紧邻消落区的不被水淹的岸边土壤.岸边土壤紧邻消落区, 其环境条件与消落区土壤基本相同, 用以对照分析.用洛阳铲采集表层15 cm土壤样品, 置于塑料袋中密封保存, 并于当天运回实验室, -20℃条件下冷冻, 经冷冻干燥、研磨过100目筛后, 装入封口袋中密封备用.

图 1 澎溪河采样点示意 Fig. 1 Sampling sites in Pengxi River

1.3 分析测定方法

采用Ruban等[9]在欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分析方法测定土壤总磷(TP)、无机磷(IP)和有机磷(OP).用Hedley连续分级提取法分级提取土壤磷素[10],如图 2所示, 并分别测定弱吸附态磷、潜在活性磷、铁铝结合态磷、钙结合态磷和残渣态磷中的无机磷和有机磷含量.其中提取液中的总磷(Pt)采用过硫酸钾氧化法消解、磷钼蓝比色法测定, 提取液中的无机磷(Pi)直接采用磷钼蓝比色法测定, 提取液有机磷(Po)由Pt与Pi相减得到.残渣态无机磷R-Pi由IP减去各提取态Pi, 残渣态有机磷R-Po由OP减去各提取态Po获得.

图 2 Hedley连续分级提取法 Fig. 2 Hedley sequential extraction procedure for phosphorus fractions in soils

土壤有机质(organic matter, OM)采用重铬酸钾外加热法测定, 采用pH电极测定土水比为1:2.5的0.01 mol·L-1 CaCl2土壤悬浮液pH作为土壤pH, 土壤总氮TN采用过硫酸钾氧化法测定[11].

1.4 数据处理

所有样品分析均做3次平行, 结果以3次样品分析的平均值表示, 误差 < 5%.数据分析采用Excel 2010、SPSS 19. 0及Origin 8.51软件.

本文中几种磷组分关系表述如下:

土壤TP(总磷)=IP(无机磷)+OP(有机磷);

提取液中各形态Pt(总磷)=Pi(无机磷)+Po(有机磷).

2 结果与分析 2.1 消落区与岸边土壤理化性质

消落区土壤与岸边土壤理化性质与磷素含量见表 1.

表 1 澎溪河流域消落区土壤理化性质与磷素含量 Table 1 Basic characteristics and phosphorus content of soils in the zone of fluctuating water level of Pengxi River

表 1可知, 研究区域内消落区土壤pH值为7.22~7.41, 消落区土壤pH略高于岸边土壤, 且6个采样点位消落区土壤pH均呈弱碱性, 这可能与三峡库区水体pH呈碱性有关[12].

消落区土壤OM含量为6.93~22.60 mg·g-1, 均值为13.28 mg·g-1.岸边土壤OM含量为5.31~20.31 mg·g-1, 均值为12.75 mg·g-1.整体上澎溪河流域OM含量从回水区末端至河口呈递减, 在回水区末端, 消落区土壤OM含量低于岸边土壤, 而在靠近河口处, 消落区土壤OM含量高于岸边土壤.

消落区土壤总氮含量为0.64~1.01 mg·g-1, 均值为0.84 mg·g-1.岸边土壤总氮含量为0.41~1.87 mg·g-1, 均值为1.30 mg·g-1.整体上澎溪河流域各点位间TN含量变化不大, 但消落区土壤TN含量低于岸边土壤.张彬等[13]研究表明, 消落区土壤中可转化态氮(包括离子交换态氮、弱酸可浸取态氮、铁锰氧化态氮、有机硫化物结合态氮)占TN 46.3%, 该部分氮易迁移至水体中, 成为二次污染源.这可能是导致消落区土壤TN小于岸边土壤的主要原因.

2.2 消落区与岸边土壤磷含量

表 1可知, 研究区域内, 消落区土壤总磷(TP)含量为434.13~785.66 mg·kg-1, 均值为575.29 mg·kg-1, 最大值出现在S6点位, 最小值出现在S5点位.岸边土壤TP含量为408.87~726.21 mg·kg-1, 均值为558.38 mg·kg-1, 最大值和最小值也分别出现在S6和S5点位.在回水区末端, 消落区土壤TP较永久未淹区低, 而在靠近河口处, 消落区土壤TP较高.

土壤中的无机磷(IP)主要是吸附于其上的溶解态磷酸盐以及与水体中部分金属离子结合后以不同形态存在的磷[14].消落区土壤和岸边土壤IP含量分别为297.69~641.44 mg·kg-1、275.85~705.29 mg·kg-1, 均值分别为442.01 mg·kg-1、449.53 mg·kg-1. IP占TP均值分别为75.96%、78.40%.这表明样品中的磷以IP为主.

土壤中的有机磷(OP)主要由磷酸糖类、磷蛋白、磷脂、磷酸酯和膦酸盐等构成[15]. Rydin[16]对瑞典Erken湖沉积物磷形态的研究发现, 大约50%的OP可被降解成为生物可利用的磷形态.消落区土壤OP含量为76.66~122.77 mg·kg-1, 均值为89.44 mg·kg-1.岸边土壤OP含量为34.50~143.13 mg·kg-1, 均值为91.10 mg·kg-1.总体上, 消落区土壤OP略低于岸边土壤.有研究表明, 干燥土壤在再湿过程中, 会增加磷的释放, 且释放的磷含量中大部分为有机磷(56%~100%)[17].因此, 三峡库区水位周期性涨落有可能影响消落区土壤OP.

2.3 消落区与岸边土壤无机磷赋存形态及含量

无机磷是土壤/沉积物中磷素的主要组成部分, 可直接被水生植物吸收和利用[14].由Hedley分级提取法, 可将消落区土壤无机磷分为弱吸附态无机磷(WA-Pi)、潜在活性无机磷(PA-Pi)、铁铝结合态无机磷(Fe/Al-Pi)、钙结合态无机磷(Ca-Pi)和残渣态无机磷(R-Pi).澎溪河6个点位各形态无机磷测定结果如图 3所示.

图 3 消落区土壤中无机磷形态与含量 Fig. 3 Fractions and content of inorganic phosphorus in soils

弱吸附态无机磷WA-Pi主要来源于间隙水, 或者以物理吸附态附着于碳酸盐、氧化物、氢氧化物或黏土矿粒等其它相上存在的磷, 是极易迁移的磷形态[18].消落区土壤WA-Pi含量为1.02~3.16 mg·kg-1, 均值为1.85 mg·kg-1.岸边土壤WA-Pi含量为1.01~4.24 mg·kg-1, 均值为2.26 mg·kg-1.总体上, 回水区末端消落区土壤WA-Pi含量较河口处低, 且同一采样点位消落区土壤WA-Pi含量较岸边低, 在靠近河口的点位尤为明显, 这可能与消落区在库区蓄水期处于浸没, 弱吸附态磷易流失有关[19].

潜在活性无机磷PA-Pi主要指通过NaHCO3溶液提取的部分具有活性的Fe-P和Al-P, 以及一部分活性较高的Ca-P[20].消落区土壤PA-Pi含量为9.26~14.96 mg·kg-1, 均值为12.27 mg·kg-1.岸边土壤PA-Pi含量在7.03~18.22 mg·kg-1, 均值为13.67 mg·kg-1.

铁铝结合态无机磷Fe/Al-Pi指NaOH提取的无机磷, 主要包括Fe/Al氧化物或氢氧化物结合的磷, 在厌氧环境下可转化为可溶性磷而进入水体再循环, 是内源磷负荷的重要来源[21].消落区土壤Fe/Al-Pi含量为22.93~38.58 mg·kg-1, 均值为29.54 mg·kg-1.岸边土壤Fe/Al-Pi含量为5.57~40.08 mg·kg-1, 均值为27.29 mg·kg-1.徐德星等[7]研究发现, 三峡入库河流大宁河流域沉积物Fe/Al-Pi含量较消落区土壤低, 并且认为沉积物的厌氧环境有利于Fe/Al-Pi释放.

钙结合态无机磷Ca-Pi主要指与自生磷灰石、沉积碳酸钙以及生物骨骼等含磷矿物有关的沉积磷存在形态[22].消落区土壤Ca-Pi含量为229.76~551.28 mg·kg-1, 均值为357.80 mg·kg-1.岸边土壤Ca-Pi含量在180.05~599.26 mg·kg-1, 均值为344.08 mg·kg-1.整体上, 消落区土壤Ca-Pi含量高于岸边土壤, 这可能与消落区土壤pH较永久未淹区土壤高有关, 较高的pH环境不利于Ca-Pi从土壤向水体释放.研究区域内, Ca-Pi是土壤磷素的主要组成部分, 消落区土壤Ca-Pi占TP的46.04%~70.17%, 均值为61.23%, 岸边土壤Ca-Pi占TP的43.55%~82.52%, 均值为59.00%.

残渣态无机磷R-Pi可永久地与矿物结合, 是一种非生物有效磷[22].本研究发现残渣态磷中含有大部分的无机磷(R-Pi), 消落区土壤R-Pi含量较永久未淹区土壤低.消落区土壤和岸边土壤R-Pi含量分别为40.55 mg·kg-1、62.22 mg·kg-1, 占残渣态磷分别为25.71%、52.74%.这与王雯雯等[23]和王书航等[24]认为沉积物中残渣态磷主要为不可提取有机磷不同.

研究区域内, 土壤连续分级提取的各形态无机磷含量差异显著, 总体上消落区土壤和岸边土壤均表现为Ca-Pi>R-Pi>Fe/Al-Pi>PA-Pi>WA-Pi.消落区土壤与岸边土壤中WA-Pi、PA-Pi、Fe/Al-Pi这3种易迁移的无机磷形态之和分别占可提取Pi的11.61%、13.63%.

2.4 消落区与岸边土壤有机磷赋存形态及含量

有机磷在土壤中可以通过细菌降解、磷酸酶水解或光解转化为无机磷[15, 25].由Hedley分级提取法, 可将消落区土壤有机磷分为弱吸附态有机磷(WA-Po)、潜在活性有机磷(PA-Po)、铁铝结合态有机磷(Fe/Al-Po)、钙结合态有机磷(Ca-Po)和残渣态有机磷(R-Po).澎溪河6个点位各形态有机磷测定结果如图 4所示.

图 4 土壤中有机磷形态与含量 Fig. 4 Fractions and content of organic phosphorus in soils

弱吸附态有机磷WA-Po的来源与WA-Pi相似, 也是极易矿化和迁移的磷形态[26].消落区土壤WA-Po含量为0.58~1.28 mg·kg-1, 均值为0.97 mg·kg-1.岸边土壤WA-Po含量为0.40~1.90 mg·kg-1, 均值为1.07 mg·kg-1.

潜在活性有机磷PA-Po主要指NaHCO3溶液提取的核酸、磷脂类、磷糖类等含磷化合物, 是土壤、沉积物中较为“活跃”的磷形态, 容易被分解为小分子化合物或磷酸盐进而释放到间隙水中[3, 27].消落区土壤PA-Po含量为1.92~3.80 mg·kg-1, 均值为2.75 mg·kg-1.岸边土壤PA-Po含量为1.75~4.62 mg·kg-1, 均值为3.28 mg·kg-1.

铁铝结合态有机磷Fe/Al-Po主要包含富里酸结合态有机磷和胡敏酸结合态有机磷, 前者为中活性有机磷, 后者为非活性有机磷[3]. Zhu等[15]对滇池沉积物的研究发现, 大约有70% Fe/Al-Po可以被酶解成无机磷而被水生生物利用.消落区土壤Fe/Al-Po含量为6.54~19.71 mg·kg-1, 均值为11.52 mg·kg-1.岸边土壤Fe/Al-Po含量为6.34~32.72 mg·kg-1, 均值为16.08 mg·kg-1.研究区域内, Fe/Al-Po是可提取有机磷的主要组成部分, 其中消落区土壤Fe/Al-Po占可提取Po的66.30%, 在淹水状态释放的磷含量不能被忽视.

钙结合态有机磷Ca-Po主要是与钙、镁结合的有机磷, 属于中活性有机磷[23].消落区土壤Ca-Po含量为0~7.75 mg·kg-1, 均值为2.53 mg·kg-1.岸边土壤Ca-Po含量在0.15~4.54 mg·kg-1, 均值为3.09 mg·kg-1.对比图 3可知, Ca-Pi含量很高, 而Ca-Po含量较低, 导致Ca-Po测量误差较大, 且各点位之间差异也较大.

残渣态有机磷R-Po主要成分为植酸态磷, 是最不易被矿化和降解的非活性有机磷[28].消落区土壤R-Po含量为59.44~106.13 mg·kg-1, 均值为71.67 mg·kg-1.岸边土壤R-Po含量为22.70~115.15 mg·kg-1, 均值为67.59 mg·kg-1.在回水区末端, 消落区土壤R-Po含量较岸边土壤低, 但在河口处, 消落区土壤R-Po含量较岸边土壤高.

研究区域内, 土壤连续分级提取的各形态有机磷含量差异大, 但消落区土壤各形态有机磷均值含量均小于岸边土壤, 且均表现为R-Po>Fe/Al-Po>Ca-Po>PA-Po>WA-Po.消落区土壤WA-Po、PA-Po两种生物可利用性较高的有机磷形态之和占可提取Po的22.28%, Fe/Al-Po占土壤可提取Po的66.30%, 是可提取Po的主要组成部分.

3 讨论 3.1 三峡库区水位周期性涨落对土壤磷形态的影响

研究区域内, 消落区土壤和岸边土壤的IP及各形态Pi含量之间差异不显著, 但是消落区土壤WA-Pi、PA-Pi、Fe/Al-Pi这3种迁移性较高的无机磷形态占可提取Pi质量分数较岸边土壤低, 消落区为11.61%, 岸边土壤为13.63%.何立平等[29]对三峡消落区土壤的研究表明, WA-Pi、PA-Pi、Fe/Al-Pi是库区藻类易于利用的磷形态, 亦是消落区土壤中容易流失的磷形态.张雷等[19]对三峡消落区土壤的研究表明, 消落区土壤中, 以MgCl2作为提取剂提取的吸附态磷占无机磷的比例平均为4.1%, 在岸边土壤中则升高至7.3%, 并且大多数岸边土壤的吸附态磷含量大于消落区, 这与消落区在蓄水期被浸没, 吸附态磷易流失有关.可见三峡库区水位周期性涨落会影响消落区土壤易迁移的Pi含量.

澎溪河流域消落区土壤OP含量总体上低于岸边土壤OP含量, 如图 5所示.消落区土壤OP含量为91.23 mg·kg-1, 岸边土壤OP含量为102.43 mg·kg-1.张雷等[19]对三峡消落区土壤和岸边土壤的研究也发现, 大多数点位消落区土壤OP含量低于岸边土壤OP含量, 有的点位消落区土壤OP含量只有岸边土壤的一半, 这与本研究结果相近.造成这种结果的原因可能是消落区土壤中OP释放到了水体中.在本研究中岸边土壤紧邻消落区, 其环境条件与消落区土壤基本相同.但是相比于岸边土壤, 消落区土壤经历了周期性的落干-淹没, 消落区土壤生物、物理和化学性质均发生显著改变, 这将对土壤有机磷形态及含量产生影响.消落区土壤干燥再湿过程中, 大部分微生物细胞因渗透压的突然改变, 导致细胞破裂溶解释放磷素, 所释放的磷大部分为有机磷[17, 30], 因而导致消落区土壤有机磷含量降低.此外, 消落区土壤中留有大量植物残体, 周期性干湿交替导致土壤水分条件的变化, 将影响植物残体矿化分解, 产生有机酸而促进土壤有机磷的溶解和活化[31].另一方面, 消落区土壤淹没时处于厌氧状态, 氧含量和氧化还原电位较低, 使得Fe3+被还原成Fe2+, 不溶性的三价铁有机磷化合物转化为可溶性有机磷, 使土壤中有机磷含量降低[6].因此, 三峡库区水体周期性涨落是导致消落区土壤OP含量低于岸边土壤OP含量的主要原因.

图 5 OP及各形态Po含量均值对比 Fig. 5 Comparison of different organic phosphorus forms and OP in soils

进一步对比各形态Po含量发现, 消落区土壤中WA-Po、PA-Po、Fe/Al-Po、Ca-Po、R-Po等5种有机磷形态均低于岸边土壤, 如图 5所示. WA-Po、PA-Po为活性有机磷, 生物可利用性较好, 可作为浮游植物和水生生物生长的一种有效磷源[3, 26]; Ca-Po为中活性有机磷[23], Fe/Al-Po的大部分为中活性有机磷[3], 这些有机磷稳定性较差, 易受环境变化而释放至水体中[32].值得注意的是, 由图 5可看出, 消落区土壤和岸边土壤各形态Po之中, Fe/Al-Po含量差异最大, 消落区土壤中Fe/Al-Po含量为11.86 mg·kg-1, 岸边土壤中Fe/Al-Po含量为18.03 mg·kg-1, 这是造成消落区土壤OP含量低于岸边土壤OP含量的主要原因.因此, 淹水期消落区土壤长时间处于厌氧环境, 是影响消落区土壤OP含量的主要环境因素.此外, 消落区土壤中Fe/Al-Po占土壤可提取Po的66.30%, 是可提取Po的主要组成部分, 因此, 在淹水期, 消落区土壤Fe/Al-Po的释放对上覆水体的影响不容忽视.

3.2 相关性分析

分析土壤中各形态磷之间的相关关系, 有利于认识磷形态的分布特征. 表 2给出了消落区土壤各形态磷含量之间的相关性分析结果.消落区土壤TP和IP含量与Ca-Pt呈极显著相关, 且Ca-Pt占TP的60.50%, 说明消落带土壤中TP、IP含量的增加主要来自Ca-Pt, 可能与流域范围内的土壤及矿物中较高的Ca含量有关[7].而TP与活性较强的WA-Pt、PA-Pt相关性显著, 说明消落区土壤中活性磷的含量主要受TP的影响, 消落区土壤TP越高, 其活性磷的含量可能也越高. OP与R-Pt具有显著相关, 这是由于R-Pt是OP的主要组成部分.此外, 消落区土壤各形态磷之间不具有显著相关性, 表明其含量相互独立, 可能是不同形态磷来源不同所致.

表 2 消落区土壤磷形态含量相关性分析 Table 2 Correlation analysis between phosphorus forms in water-level-fluctuating zone soils

土壤中磷形态与土壤理化性质之间的关系可以用来推断土壤中磷的特性[33].分析了消落区土壤5种磷形态与TN、pH、OM、含水率、电导率、温度等土壤理化性质之间的相关性发现, 消落区土壤Fe/Al-Pt含量与土壤有机质OM呈显著的正相关(r=0.962, P < 0.01, n=6), 表明土壤有机质的含量可能影响铁铝结合态磷含量.土壤理化性质中, 土壤含水率、电导率和温度是采集土壤时现场测定的指标, 与各磷形态没有显著相关性, 可能是由于这些指标易受采样当时的气候条件所影响.另外, 徐德星等[7]和张彬等[34]发现, 消落区土壤中OM与OP、TN与OP, TN与Fe/Al-P之间有显著相关性, 并且认为OM和TN的输入在一定程度上影响了磷形态的分布.但是本研究并没有发现类似的规律, 这可能与采样点位不多以及消落区土壤易受人为因素的影响有关.

4 结论

(1) 消落区土壤TP含量为434.13~785.66 mg·kg-1, 岸边土壤TP含量为408.87~726.21 mg·kg-1.消落区、岸边土壤中OP含量均值分别为91.23 mg·kg-1、102.43 mg·kg-1, 占总磷的质量分数分别为16.15%和17.57%, 消落区土壤OP含量低于岸边土壤.

(2) 消落区土壤和岸边土壤各形态无机磷均表现为Ca-Pi>R-Pi>Fe/Al-Pi>PA-Pi>WA-Pi, 消落区土壤WA-Pi、PA-Pi、Fe/Al-Pi这3种易迁移的无机磷形态之和占可提取Pi的11.61%, 且低于岸边土壤.各形态有机磷均表现为R-Po>Fe/Al-Po>Ca-Po>PA-Po>WA-Po, 消落区土壤中, WA-Po、PA-Po两种生物可利用性较高的有机磷形态之和占可提取Po的22.28%, 中活性有机磷Fe/Al-Po是可提取Po的主要组成部分, 占可提取Po的66.30%.在各形态Po方面, 消落区土壤均小于岸边土壤, 其中, Fe/Al-Po含量差异最大, 这是造成消落区土壤OP含量低于岸边土壤OP含量的主要原因.

(3) 消落区土壤TP与活性较强的WA-Pt、PA-Pt相关性显著, 表明消落区土壤活性磷含量主要受TP影响.各形态磷之间不具有显著相关性, 表明不同形态磷的来源可能不同.消落区土壤Fe/Al-Pt与土壤有机质OM呈显著相关, 表明土壤有机质的含量可能影响铁铝结合态磷含量.

参考文献
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