【摘要】：消落帶作為水域和陸域生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)帶，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)、能量輸移和轉(zhuǎn)化的活躍地帶。在三峽水庫(kù)周期性蓄水期間，淹沒(méi)區(qū)土壤中的有機(jī)質(zhì)（SOM）、氮、磷可以通過(guò)間隙水與上覆水進(jìn)行物理的、化學(xué)的和生物的交換作用，影響上覆水的水質(zhì)。因此，研究三峽水庫(kù)消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量分布及其對(duì)水環(huán)境的影響對(duì)于闡明消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷的生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要意義。本論文主要分析了三峽水庫(kù)重慶主城-巫山區(qū)段消落帶區(qū)域土壤理化特征，調(diào)查了消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷污染負(fù)荷時(shí)空分布特征，并利用收支平衡法構(gòu)建了消落帶土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷的通量模型，利用簡(jiǎn)化后的模型估算了其在淹水和落干條件下的交換通量。同時(shí)結(jié)合三峽水庫(kù)消落帶的實(shí)際環(huán)境條件，，在室內(nèi)通過(guò)柱狀實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究了有機(jī)質(zhì)、氮、磷在不同環(huán)境條件下的擴(kuò)散通量，結(jié)果如下： ①三峽水庫(kù)重慶主城-巫山段消落帶土壤呈中性偏弱堿性；氧化還原電位偏低，整體上呈還原性；體積含水率較高。電導(dǎo)率的變化范圍大部分在0.25-0.75ms/cm之間。不同采樣點(diǎn)位消落帶土壤電導(dǎo)率有一定差異；土壤粒徑組成表現(xiàn)為粉砂粒砂粒粘粒；土壤化學(xué)組成主要由SiO_2構(gòu)成，其占土壤化學(xué)組成比例為41.13%-74.88%。 ②不同土壤類型的有機(jī)質(zhì)含量整體上表現(xiàn)為黃壤沖積潮土紫色土；不同流域的有機(jī)質(zhì)含量整體上看來(lái)，三峽水庫(kù)支流流域的有機(jī)質(zhì)含量高于長(zhǎng)江干流流域（甘井河流域除外）；2010年落干期消落帶土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大，2011年落干期消落帶土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，2010年9月-2011年4月淹水期間消落帶土壤有機(jī)質(zhì)含量增加。 ③不同土壤類型的消落帶土壤全氮（TN）含量表現(xiàn)為黃壤紫色土沖積潮土；不同流域全氮含量除龍溪河流域的全氮含量較高外，其余各流域無(wú)顯著性差異；2010年落干期間，消落帶土壤全氮含量變化不大，2011年落干期間消落帶土壤全氮含量減少，2010-2011三峽水庫(kù)蓄水期間，消落帶土壤全氮含量減少。各形態(tài)氮整體上看來(lái)，在落干期間，可轉(zhuǎn)化態(tài)氮（TF-N）、離子交換態(tài)（IEF-N）、弱酸可浸取態(tài)氮（WAEF-N）、鐵錳氧化態(tài)氮（IMOF-N）、有機(jī)硫化物結(jié)合態(tài)氮（OSF-N）含量減少，但I(xiàn)EF-N和OSF-N整體下降幅度不大。非可轉(zhuǎn)化態(tài)氮（NTF-N）含量在2010年落干期間增加，在2011年落干期間略有下降。淹水期間，TF-N、IEF-N、WAEF-N、IMOF-N和OSF-N含量增加，但OSF-N增加較少。而NTF-N含量有降低。TN與OSF-N的相關(guān)性最顯著；WAEF-N與OSF-N相關(guān)性極顯著；TN，OSF-N與SOM呈顯著性正相關(guān)；全磷（TP）與IEF-N呈顯著性正相關(guān)，與IMOF-N呈顯著性負(fù)相關(guān)；pH與IEF-N呈顯著性負(fù)相關(guān)，含水率與OSF-N呈顯著性正相關(guān)。 ④研究范圍內(nèi)不同土壤類型全磷含量表現(xiàn)為黃壤沖積潮土紫色土。不同流域全磷含量除甘井河流域的全磷含量較高外，其余各支流流域全磷含量均低于長(zhǎng)江干流流域。2010年落干期間，消落帶土壤全磷含量變化不大。2011年落干期間，消落帶土壤全磷含量增加。在2010年-2011年淹水期間，消落帶土壤全磷含量減少。各形態(tài)磷整體上看，落干期間，除了2011年無(wú)機(jī)磷（IP）和有機(jī)磷（OP）含量有增加外，其余IP、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷（Fe/Al-P）、鈣結(jié)合態(tài)磷（Ca-P）和OP含量變化均不明顯。淹水期間，IP、Fe/Al-P含量降低，而Ca-P和OP含量變化不明顯。消落帶土壤Ca-P與TP和IP相關(guān)性顯著，F(xiàn)e/Al-P和OP的相關(guān)性較顯著，TN與OP，SOM與OP，SOM與Fe/Al-P之間具有顯著相關(guān)性，OP同pH呈正相關(guān)，同氧化還原電位（ORP）呈負(fù)相關(guān)，消落帶土壤磷的釋放量和Fe/Al-P、OP呈顯著性正相關(guān)。 ⑤消落帶土壤磷的吸附主要發(fā)生在前12h，而后達(dá)到平衡；磷吸附速率主要受粒徑小于50μm所占土壤組成比例的影響，其所占土壤組成比例越大，其磷的吸附速率越大。消落帶土壤磷最大吸附能力變化范圍在137.79-1975.59mg/kg之間，吸附效率的變化范圍在47.34-230.88L/kg之間。 ⑥落干期交換通量估算結(jié)果為：全氮通量FN落干期=-43845t，全磷通量FP落干期=2025t，有機(jī)質(zhì)通量FSOM落干期=42208t。淹水期交換通量估算結(jié)果為：全氮通量FN淹水期=48764t，全磷通量FP淹水期=7932t，有機(jī)質(zhì)通量FSOM淹水期=-62117t。在一個(gè)淹水-落干周期中，消落帶全氮含量減少了4919t，有機(jī)質(zhì)含量增加了19909t，全磷含量減少了9957t。 ⑦消落帶土壤TOC隨著上覆水濃度增加先表現(xiàn)為源后表現(xiàn)為匯；隨著pH增加交換通量呈倒“U”型；隨著溫度增加先表現(xiàn)匯后表現(xiàn)為源。消落帶土壤氨氮、硝態(tài)氮、無(wú)機(jī)氮隨著上覆水濃度增加實(shí)現(xiàn)由源到匯的轉(zhuǎn)變；隨著pH增加氨氮交換通量呈倒“U”型，硝態(tài)氮和無(wú)機(jī)氮實(shí)現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變；隨著溫度增加氨氮交換通量逐漸增加，硝態(tài)氮交換通量逐漸減少，無(wú)機(jī)氮實(shí)現(xiàn)由匯到源的轉(zhuǎn)變。磷酸鹽隨著上覆水濃度增加先表現(xiàn)為源后變現(xiàn)為匯；隨著pH增加磷酸鹽交換通量呈“U”型；隨著溫度增加磷酸鹽交換通量先表現(xiàn)為匯后表現(xiàn)為源。不同氮、磷含量條件下硝態(tài)氮和磷酸鹽交換通量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)（P0.05, R=0.75）。經(jīng)過(guò)2003年-2011年幾年的淹水落干，消落帶土壤表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)和全磷的釋放源，全氮的累積匯。
【圖文】：

圖 1.1 三峽水庫(kù)消落帶示意圖Fig 1.1 The WLFZ of Three Gorges Reservoir(注：WLFZ 為 water-level-fluctuating zone 縮寫)三峽水庫(kù)消落帶空間分布呈現(xiàn)如下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：1）支流消落帶面積略大于干流消落帶面積蓄水后，長(zhǎng)江干流庫(kù)區(qū)段消落帶總面積為 155.37km2，占庫(kù)區(qū)消落帶總面積的44.53%。干流兩岸大小支流共 164 條，支流消落帶總面積為 193.56km2，占庫(kù)區(qū)消落帶總面積的 55.60%，略大于干流消落帶。三峽水庫(kù)支流消落帶分布相對(duì)集中，以小江流域消落帶面積最大，連同其余 9 條主要次級(jí)河流（大寧河、烏江、香溪河、梅溪河、湯溪河、梨香溪、嘉陵江、神農(nóng)溪、磨刀溪）消落帶總面積為 119.88km2，占庫(kù)區(qū)支流消落帶總面積的 61.93%（表 1.1）。表 1.1 三峽水庫(kù)干支流消落帶面積及其所占百分比（按流域劃分）

忠縣 8.18 13.53 12.00 33.71 9.66%萬(wàn)州區(qū) 8.81 10.43 11.43 30.67 8.79%云陽(yáng)縣 11.77 13.94 11.29 37.00 10.60%開縣 2.63 18.67 21.48 42.78 12.26%奉節(jié)縣 7.07 8.61 8.47 24.15 6.92%巫溪縣 0.02 0.45 0.44 0.91 0.26%巫山縣 6.97 8.53 8.18 23.68 6.79%巴東縣 2.42 3.71 2.99 9.12 2.61%秭歸縣 6.57 10.60 7.40 24.57 7.04%夷陵區(qū) 1.29 2.15 0.98 4.42 1.27%興山縣 0.99 2.36 1.20 4.55 1.30%總 計(jì) 75.38 139.23 134.33 348.93 100.00%總消落帶面積的百分比 21.60% 39.90% 38.50% 100.00% —
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：X144

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本文編號(hào)：2657727