模拟降雨条件下沉积物对磷的富集机理

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究研究背景随着人口的增加和经济的快速发展，农业生产对水资源的需求量日益增大，农业排放也日益增多。

针对农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律，相关研究大多仅仅是在单一的自然条件下进行，没有完全考虑到降雨径流对水体中氮、磷的影响。

因此，本文旨在研究降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律。

研究内容实验设计在农田沟渠中布置样地，利用雨水模拟器进行模拟降雨，探究降雨时的径流对水体中氮、磷的迁移和转化规律的影响。

本实验设置三个处理组别：1）控制组，不加以任何处理；2）施氮组，每立方米加入50g尿素；3）施磷组，每立方米加入20g三钙磷。

实验步骤1.选取有土壤层的农田沟渠示范区。

2.将每个样地分为三个收集器进行取样。

3.施氮组和施磷组每立方米加入相应的氮、磷肥料。

4.使用雨水模拟器进行一定强度的降雨模拟，收集样地中产生的径流，并同时记录样地内氮、磷的浓度变化。

5.在每次降雨后10分种内取样，用离心机离心后，取上层水体样品进行分析。

实验结果实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化过程受降雨和径流的影响较大。

不同组别水体中氮、磷的平均浓度组别氮平均浓度（mg/L）磷平均浓度（mg/L）控制组0.57 0.11施氮组 1.28 0.45施磷组 1.02 0.84由此可见，施氮组和施磷组水体中氮、磷的平均浓度均高于控制组，其中施氮组中氮的平均浓度较高，施磷组中磷的平均浓度较高。

氮、磷在水体中的贡献率为了进一步了解氮、磷在水体中的贡献率，根据样品分析数据，计算了不同处理组别氮、磷的迁移贡献率。

氮、磷在水体中的迁移贡献率组别氮迁移贡献率磷迁移贡献率控制组38.1% 20.3%施氮组47.7% 31.7%施磷组47.5% 36.2%通过计算得知，三个处理组中氮、磷在水体中的迁移贡献率均高于初始在水体中的含量，其中施氮组和施磷组在水体中的迁移贡献率更高。

结论1.本实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律受到降雨和径流影响较大，并且施氮、施磷会导致水体中氮、磷含量增加。

受淹土壤磷释放机理及规律研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的不断加速和气候变化对水文循环的影响，城市内部和周边地区受淹现象愈加普遍。

受淹土壤作为城市水文循环中的一个重要组成部分，具有独特的化学和物理特性，与城市水文过程存在着密切的联系。

磷是植物生长必须的营养元素，也是城市污染物的重要成分之一。

在受淹状态下，土壤中磷的含量和形态会发生改变，并且对周围水体的磷污染可能会产生重要的影响。

因此，研究受淹土壤中磷的释放机理和规律，对于揭示城市水文循环的规律、保护水环境和提高城市生态环境质量具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过对受淹土壤磷的形态转化、释放机理和规律进行深入分析和研究，揭示其与周围水体磷污染之间的关系，为制定城市水环境保护措施提供科学依据。

三、研究内容和方法1. 研究内容（1）受淹土壤磷的形态分析，包括磷的总量、酸解磷、碱解磷、可提取磷和有机磷等形态的测定；（2）比较不同淹水条件下土壤磷的含量和形态变化情况，研究淹水时间、淹水深度等因素对土壤磷释放的影响；（3）分析受淹土壤磷与周围水体磷污染的关系，探讨受淹土壤中磷释放对周围水体磷污染的贡献。

2. 研究方法（1）采集不同淹水时间、淹水深度的受淹土样品，在室内条件下进行磷形态分析；（2）通过比较不同淹水条件下土壤磷的含量和形态变化情况，探讨淹水时间、淹水深度等因素对土壤磷释放的影响；（3）通过采集周围水体样品的方式，分析受淹土壤中磷释放对周围水体磷污染的影响。

四、研究预期结果和意义1. 预期结果（1）揭示受淹土壤中磷的释放机理和规律，研究其与周围水体磷污染之间的关系；（2）分析淹水时间、淹水深度等因素对土壤磷释放的影响；（3）探讨受淹土壤中磷释放对周围水体磷污染的贡献。

2. 研究意义（1）为城市水环境保护提供科学依据，推动城市生态环境建设；（2）为探究城市水文循环中土壤磷循环的规律提供新的思路和方法；（3）对推动土壤——水体磷循环的研究具有一定的指导意义和推动作用。

模拟降雨条件下喀斯特坡耕地氮磷元素地下漏失特征杨宇琼;戴全厚;李昌兰;彭旭东;严友进【期刊名称】《中国水土保持科学》【年(卷),期】2018(016)003【摘要】为揭示不同降雨强度和地下裂隙度对喀斯特坡耕地地下养分漏失的影响,采用人工模拟降雨的方法,以喀斯特坡耕地为研究对象,通过模拟其微地貌及地下裂隙度构造特征,探索不同降雨强度和地下裂隙度条件下喀斯特坡耕地氮磷元素地下漏失特征.结果表明:1)地下产流量与降雨强度和地下裂隙度成正相关;2)全氮全磷浓度随降雨强度呈波状变化,全氮浓度总体上随降雨强度呈增大趋势,地下裂隙度对全磷浓度的影响不大,对全氮浓度的影响呈显著正相关,相关系数R为0.906;3)全氮全磷流失总量与降雨强度可用线性拟合,与地下裂隙度可用多项式拟合;4)累积径流量与地下径流中全氮全磷的累积流失量有显著关系,进行线性拟合相关系数R分别为0.986 3和0.997 4.喀斯特坡耕地养分地下漏失浓度总体上与地下裂隙度没有显著的变化规律,而降雨强度则是喀斯特地区土壤养分流失的一个关键因子,本研究结果可为解决水土及养分流失问题对社会经济,生态环境,人类生活发展的影响提供理论依据.【总页数】9页(P59-67)【作者】杨宇琼;戴全厚;李昌兰;彭旭东;严友进【作者单位】贵州大学林学院,550025贵阳;贵州大学林学院,550025贵阳;贵阳市花溪区黔陶乡人民政府,550025贵阳;贵州大学林学院,550025贵阳;贵州大学林学院,550025贵阳【正文语种】中文【中图分类】S158.1【相关文献】1.人工模拟降雨条件下黄土坡面水-沙-氮磷流失特征 [J], 乔闪闪;吴磊;彭梦玲2.模拟降雨条件下黄棕壤坡耕地磷素流失规律研究 [J], 陈玲;宋林旭;崔玉洁;张彪;朱晓明;刘德富3.喀斯特典型坡耕地模拟降雨条件下的土壤侵蚀响应 [J], 袁应飞;戴全厚;李昌兰;彭旭东4.模拟降雨条件下岩溶坡耕地产流产沙特征 [J], 方荣杰;朱晓锋;江斌伟;莫华涛5.模拟降雨下不同农作措施紫色土坡耕地氮磷流失特征 [J], 袭培栋;张鹏程;何为媛;唐柄哲;何丙辉;李天阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

湖泊现代化沉积物中磷的地球化学作用及环境效应作者：卓先勤公维杰胡锐来源：《科学与财富》2017年第03期摘要：湖泊是地表水的主要存在形式之一。

它不仅是人类生活用水的主要来源，更在自然环境、生态系统中起着重要的调节作用。

在水污染日益严重的情形下，通过研究降低和防止湖泊污染，保持湖泊水质的健康至关重要。

由此，本文结合某湖泊实例，在分析湖泊现代沉积物中磷的积累赋存情况后，通过实验方法对湖泊现代沉积物磷的地球化学作用和环境效应进行研究。

关键词：湖泊现代化沉积物；磷；地球化学作用；环境效应前言：磷是湖泊沉积物中含有的主要化学元素之一。

近两年，受人类生产生活的强烈影响，湖泊沉积物大大增加，尤其是有机质含量。

湖泊沉积物与水体的相互作用会造成沉积物中的某些污染物对水体再次产生污染，导致湖泊出现富营养化、进一步加重水体污染程度。

而研究湖泊沉积物中磷的地球化学作用与环境效应，有利于人类对湖泊富营养化的预防和改善，减轻水体污染程度，意义重大。

1.湖泊现代沉积物中磷的积累赋存情况湖泊沉积物包含表层沉积物和湖底沉积物两部分，物质从流域中搬运至湖泊或是在湖泊水体中生成，并以矿物质和有机质的形式沉积在湖泊的表面和底部。

即湖泊沉积物与流域侵蚀和污染物排放有着密切的相关性。

从近几年的研究发现，当前我国大多数湖泊污染严重，对于湖泊水库而言人为干扰更是严重，通过各条流域进入不同湖泊的污染物、营养物大大增加，造成了湖泊沉积物含量的显著上升[1]。

当代人为化学的强烈干扰，造成了湖泊现代化沉积物作用形式的改变，磷在湖泊沉积物中参与着各种重要的自生作用，它的迁移再循环和营养功能，对湖泊沉积物产生了巨大影响，成为研究人员关注的重点对象之一。

湖泊沉积物中磷的溶出与其自身化学沉淀相态密切相关。

根据这一关系，利用矿物相化学提取技术对湖泊现代化沉积物中磷的垂直分布特征、不同储存形式、迁移循环方式等进行研究非常重要。

因为不同相态的磷能够反映出湖泊沉积物中磷释放物的可能物源。

Research progress of phosphate-solubilizing bacteria in sediments ：Distribution,phosphate-solubilizingability,and functional genesMA Kai,WANG Xiaochang,XIE Jiahui,GAO Li *（School of Ocean,Yantai University,Yantai 264005,China ）Abstract ：Phosphorus （P ）is an important inducer of water eutrophication and harmful algal blooms.Sediment internal loading may be an important source of P in water when exogenous input is controlled effectively.As the primary drivers of P geochemical cycling,phosphate-solubilizing bacteria （PSB ）play a critical role in sediment P release.However,research on PSB in sediments began later than studies on agricultural soils,especially research on the molecular mechanism of PSB.Therefore,this review summarizes the main species and distribution characteristics of PSB in sediments from different habitats,and the effects of algal blooms on PSB community compositionduring the outbreak and extinction phases.In addition,it outlines the main phosphate-solubilizing mechanisms （such as mineralization and solubilization ）and functional genes of PSB,and provides a future direction of research on PSB in aquatic ecosystems.This review provides new ideas for research on P cycling and eutrophication mechanisms in water affected by algal blooms.Keywords ：sediments;phosphate-solubilizing bacteria;phosphate-solubilizing mechanism;functional genes;harmful algal blooms沉积物解磷菌的研究进展：分布、解磷能力及功能基因马凯，王效昌，谢嘉慧，高丽*（烟台大学海洋学院，山东烟台264005）摘要：磷是大多数水体富营养化和有害藻华暴发的重要诱因。

辽宁浑河流域不同土地类型地表径流和壤中流氮、磷流失特征周林飞;郝利朋;孙中华【摘要】Simulated artificial rainfall experiments have been carried out to study the characteristics of nitrogen and phosphorus losses through surface flow and interflow on different types of land in Liaoning Hunhe Basin. The results indicated that: ( 1 )there are remarkable differences between Nitrogen and phosphorus loss characteristics in surface flow and that in interflow. The output density of nitrogen and phosphorus through surface flow is high in the initial time but tends to be stable with artificial rainfall continuing.The output density of nitrogen and phosphorus through interflow keep relative stable in the whole runoff process. ( 2 ) In the whole artificial rainfall process, nitrogen and phosphorus losses by surface flow take a high proportion on cultivated land and grassland, but take a low proportion in interflow. ( 3 ) The difference in nitrogen and phosphorus losses through surface flow and interflow on cultivated land and grassland shows that soil infiltration mechanism has large reduction function, especially significant for total phosphorus in grassland, reaching more than 90％.%采用人工模拟降雨的试验方法,研究了辽宁浑河流域主要土地利用类型的土壤在地表径流和壤中流中所产生的氮、磷流失特征.结果表明,(1)地表径流和壤中流氮、磷流失特征差异显著,地表径流氮、磷输出浓度均表现为降雨初期较高而后逐渐趋于稳定的特征;壤中流氮、磷输出浓度在整个径流过程中保持相对稳定.(2)在整个降雨径流过程中,耕地与草地氮、磷流失均以地表径流为主,随壤中流流失的氮、磷占输出量的比例较小.(3)耕地与草地中地表径流和壤中流氮、磷流失差异表明,土壤的水分下渗滤减机制对氮、磷流失具有很大的削减作用,草地中对总磷的削减作用尤为显著,可达90%以上.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2011(020)004【总页数】6页(P737-742)【关键词】人工模拟降雨;养分流失;土地利用类型;地表径流;壤中流【作者】周林飞;郝利朋;孙中华【作者单位】沈阳农业大学水利学院,辽宁沈阳110866;沈阳农业大学水利学院,辽宁沈阳110866;即墨市水利局,山东即墨266200【正文语种】中文【中图分类】S157土壤中氮、磷大量流失是导致水体富营养化的直接原因之一。

三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素分布与赋存特征研究的开题报告一、研究背景和意义随着人类社会经济的不断发展和人口的增加，水库建设和农业生产等人类活动对环境造成了不可忽视的影响。

其中，磷是影响水环境的重要因素之一，通过农业肥料、工业废水和污水等方式输入水中，会引起水体富营养化和藻类繁殖等现象，对水体生态环境产生一定的危害。

因此，对磷的来源、分布和赋存特征进行研究，有助于深入了解磷在水库消落带和土壤中的迁移和转化规律，为研究水环境的保护和治理提供科学依据。

三峡库区是我国重要的水电工程之一，消落带是库区内重要的生态功能区，其地理位置和自然环境条件较为特殊，土地资源和水资源的配置也呈现出明显的区域差异。

因此，对三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素分布与赋存特征进行研究，有助于深入了解该地区磷循环的特点和影响因素，为消落带生态环境保护和治理提供理论和实践指导。

二、研究内容和方法（一）研究内容本研究将对三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素分布与赋存特征进行研究，具体包括以下内容：1.磷素来源分析：通过调查采样和分析，确定三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素来源，分析其主要含量和组成。

2.磷素分布特征研究：对三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素的垂向和水平分布进行研究，分析其空间分布特征和变化规律，并探讨其影响因素。

3.磷素赋存形态分析：对三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素赋存形态进行研究，了解其分子组成和赋存状态，分析其对磷素的迁移和转化过程的影响。

（二）研究方法本研究将采用以下方法进行：1.野外采样和室内实验：通过实地调查和采样，获取三峡库区消落带土壤及沉积物样品，进行室内实验分析。

2.物理化学分析方法：采用光谱分析、元素分析、荧光分析等物理化学分析方法，分析土壤及沉积物中磷素的含量、组成和赋存形态。

3.统计分析方法：采用SPSS等统计分析软件对实验数据进行处理和分析，探讨其空间分布特征和影响因素。

三、预期成果和研究价值（一）预期成果本研究将获得以下成果：1.确定三峡库区消落带土壤及沉积物中磷素来源，分析其主要含量和组成。

J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(1): 45-52. E-mail: jlakes@©2009 by Journal of Lake Sciences模拟暴雨条件下农田磷素迁移特征*庹刚1,2, 李恒鹏1**, 金洋3, 李燕1(1: 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京210008)(2: 中国科学院研究生院, 北京100049)(3: 上海市苏州河环境综合整治领导小组办公室, 上海200011)摘要: 开展三次重复人工暴雨试验, 研究太湖流域平原河网区农田磷素在暴雨径流过程中的迁移输出特征. 结果表明, 地表径流是暴雨径流过程农田磷素迁移的主要途径, 地表径流水相和侵蚀相磷素迁移量分别占总磷输出量的58.50%和34.69%; 随壤中水流输移的磷素仅占总磷输出量的6.81%. 磷素迁移以颗粒态为主, 约占总磷输出量的60.73%, 溶解态磷素以无机磷酸盐输出为主, 溶解态磷素更易于在土壤中运动. 地表径流与壤中流磷素输出特征对比分析显示, 土壤对磷素具有较强的滤减作用, 尤其对总颗粒态附着磷浓度的消减效果明显, 可达80%以上. 尽管暴雨径流过程中磷素迁移以地表径流为主, 然而在降雨丰富的太湖地区, 一般降雨条件下壤中流是产流的主要形式, 同时壤中流溶解态磷流失占有较大的比例, 对区域水环境恶化具有重要贡献, 因此加强壤中流溶解态磷素输移和控制研究具有重要意义.关键词: 模拟暴雨; 磷素迁移; 地表径流; 壤中流; 太湖流域Characteristics of phosphorus transfer in farmland under artificial rainfall conditionsTUO Gang1,2, LI Hengpeng1, JIN Yang3 & LI Yan1(1: Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, P.R.China)(2: Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P.R.China)(3: Shanghai Suzhou Creek Rehabilitation Office of the Leading Group, Shanghai 200011, P.R.China)Abstract:River network plain in Taihu Basin was selected as an experiment place, and triple duplication experiments had been carried out under artificial rainfall conditions to study the characteristics of phosphorus transfer from runoff of farmland. The results indicated that surface runoff was the main way of phosphorus losing from the agricultural field during artificial rainfall. The amount of losing phosphorus caused by surface flow and soil erosion of total phosphorus output accounted for 58.50% and 34.69% respectively, while that by interflow of total phosphorus output was only 6.81%. Particulate phosphorus was the primary pattern of phosphorus transfer which accounted for 60.73% of the total phosphorus losing. Inorganic phosphate was the primary pattern of dissolved phosphorus transfer. Compared with the particulate phosphorus, dissolved phosphorus can move more easily in the soil. Analysis of the characteristics of phosphorus transfer in surface runoff and interflow showed that soil could reduce the concentration of phosphorus when flows passed through it, in particular have obvious effect on reducing the concentration of TPP, up more than 80%. In addition, despite surface runoff was the primary way of phosphorus transfer in rainstorm-runoff process, in such a basin as Taihu, which has abundant rainfall, interflow is the main pattern at normal rainfall conditions, dissolved phosphorus transfer from interflow account for a large percentage of phosphorus loss, which has an important contribution to water environmental degradation of the region. Therefore it is of great significance to strengthen the research of dissolved phosphorus transfer for environment conservation.Keywords:Artificial rainfall; phosphorus transfer; surface runoff; interflow; Taihu Basin* 中国科学院知识创新工程重大项目课题(KZCX1-YW-08-01)和国家自然科学基金项目(40871238)联合资助. 2008-07-17收稿; 2008-09-27收修改稿. 庹刚, 男, 1980年生, 硕士研究生; E-mail: gtuo@.**通讯作者; E-mail: hpli@.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(1) 46磷素过量输入是水体富营养化的直接原因之一[1]. 农业生产中, 大量磷肥的施用改变了土壤磷素的固有状态, 导致磷的流失[2], 成为流域非点源污染的重点控制目标. 磷素的产出和迁移过程与流域水文过程密切相关, 主要通过地表径流、壤中流两种途径进入地表和地下水体. 鉴于颗粒态磷和侵蚀物在磷素传输过程中的重要作用, 在流域研究及实际监测项目中, 以溶解态磷素传输为主的壤中流输移过程通常被忽视[3]. 一般认为土壤中磷素在壤中流中的传输比例不大, 地表径流和土壤侵蚀是磷素迁移的主要途径[4-6]. 长期以来, 国内外对磷素迁移传输及其污染控制研究多集中于地表径流过程[2]; 然而, 20世纪90年代以后, 许多试验研究发现壤中流对磷素迁移有重要作用[7], 如在英国洛桑试验站长期土壤肥料试验地(1843年开始), Heckrath和Brookes等对65cm下排水管中排出水分析发现, 水中磷素浓度很高, 占排水中总磷含量的66%-86%, 且以可溶的反应性无机磷(MRP)为主要成分[8]. 研究证实, 随壤中水流输入的磷素是导致湖泊和河流富营养化的重要营养物质来源之一[9-11], 特别是在地表水流处于低流动性的条件下, 壤中流在磷素输移过程中的重要性将增加[3]. 在农业高度集约化的太湖平原河网地区, 雨量丰富, 土壤含水量高, 壤中流在整个径流成分中占有较大的比重, 在本地区进行磷素产出研究, 有必要考虑壤中水流磷素的迁移过程. 本文通过人工暴雨试验, 从地表径流与壤中水流两个方面来探究农田磷素的产出迁移规律, 为太湖地区农田磷素流失的合理估算及有效控制提供科学依据.1 研究区与研究方法1.1 试验点自然条件试验区位于太湖北部平原河网区的鸿声镇(31°31′N, 120°30′E), 高程为4.3m, 距太湖岸线约11km, 地下水埋深65cm左右. 该区属亚热带北部湿润季风气候区, 年平均降水量1100-1200mm, 雨期(5-9月)降水占年降水的60%左右. 本区为稻麦轮作区, 其沟壑密布, 地表径流与壤中流流程较短, 水流能快速汇入沟渠并进入河湖水体. 试验选择太湖地区分布面积较广的黄泥土作为供试土壤[12], 整个土壤剖面均为壤质粘土,其基本理化性质见表1.表1 供试土壤理化性质Tab.1 Physical and Chemical properties of tested soil土层土层厚度(cm)土壤结构性质有机质(g/kg)容重(g/cm3)pH速效磷(g/kg)耕作层0-14 屑粒状结构, 空隙多, 有大量根系分布37.83 1.23 6.12 107.4犁底层 14-28 块状结构, 结构较为紧实 29.83 1.347.0012.67犁底层以下 28以下棱块状结构, 较为湿润, 有少量结核10.30 1.47 7.30 3.13 1.2 试验设计试验采用原状土模拟方法, 采样时间为小麦收割后水稻尚未种植期, 农田地表尚未蓄水. 试验土体为长1m×宽1m×高0.65m的单元土体(试验装置简图如图1所示), 取土样时先挖0.5m×0.5m×0.65m 的土体, 尽量保持土壤的原有结构, 4个土块拼入试验槽中, 用泥弥合槽壁和土块之间的缝隙, 并适当压紧, 试验槽数目为3个, 土块移入试验槽后, 在自然状态放置1个月使土体恢复自然特征. 分别在距试验槽表层土壤0-5cm、20cm及60cm处设置导流管和导流槽, 收集地表径流及不同土层的侧渗壤中流, 同时在试验槽底部每20cm2开一个孔径为2cm的孔, 以收集下渗的壤中流.人工模拟降雨试验采用中国科学院水土保持研究所研制的BX-1型野外便携式人工降雨器, 降雨高度为2.4m, 有效降雨面积为2m×5m, 降雨均匀系数在80%以上. 根据当地降雨历史资料中大暴雨的雨量水平, 设计试验雨强为1.5mm/min. 为缩短每次试验时间, 试验前将土体充分湿润但未产流, 人工降雨时长为80-100min/次. 记录初始产流时间, 根据产流的大小设定采样频率分别为: 地表径流6min/次、20cm处侧渗壤中流20min/次、60cm处侧渗壤中流产流极少, 和下渗流合并, 10min采样1次. 试验重复3次, 为减小试验随机误差, 取3次试验结果的平均值作为结果分析数据.庹刚等:模拟暴雨条件下农田磷素迁移特征47图1 试验装置示意图Fig.1 Schematic diagram of the experiment1.3 水样分析与测试所采地表径流水样静置3h, 取上层清液测定地表径流水相磷素含量(包含溶解态磷和悬浮颗粒态磷), 同时收集水样沉积物, 用于测定径流侵蚀相磷素含量; 壤中流的侵蚀物极少, 仅测定水相磷素含量. 将径流水相样品分为两部分, 其一用于直接测定总磷(TP), 剩下部分经0.45µm滤膜过滤处理后用于溶解态磷(TDP: 又分为无机磷酸盐(PO4-P)和溶解性有机磷(DOP)测定. 测量方法为TP和TDP采用过硫酸钾氧化, 紫外分光光度法测定, TPP可用差减法算出; 地表径流侵蚀物相进行风干、称重后, 用凯氏法测定总磷含量, 并用中国标准中心提供的标样进行质量控制.2 结果与讨论农田磷素迁移主要以水流迁移作为动力, 通过地表径流与壤中水流两种传输方式实现的, 其具体作用方式主要有地表径流水相的迁移和侵蚀相搬运、壤中流淋溶迁移作用3种. 结合人工暴雨径流试验数据, 从磷素迁移过程来分析其产出规律.2.1 地表径流中磷素迁移特征农田表层磷素通过溶于水流和以颗粒附着态被水流携带而随地表径流运动, 即地表径流水相磷素迁移; 同时由于降水的溅蚀及地表径流的冲刷侵蚀作用, 表层土壤被剥蚀、搬运, 被侵蚀土壤中的磷素随地表径流搬运的侵蚀物(中粗颗粒态)而迁移, 即地表径流侵蚀物相磷素迁移.2.1.1 地表径流水相磷素迁移特征地表径流水相磷素以溶解态和颗粒态随水流迁移. 根据3次试验平均序列, 作人工暴雨地表径流及TP、TPP、TDP、DOP、PO4-P输出历时曲线, 如图2所示. 试验结果显示, 暴雨径流过程中, 降雨初期由于土壤尚未达到饱和, 降雨首先需要满足土壤蓄水, 入渗量大, 地表产流量较小, 随着土壤含水量达到饱和, 开始产生壤中流, 加上降雨对地表土壤的击实结皮作用, 水分下渗率降低并趋于饱和土壤的稳定下渗率, 因而, 地表径流的径流-时间曲线呈现出暴雨初期地表径流量逐渐增大, 随后逐渐趋于稳定的特征[13]; 而地表径流中磷素的迁移特征则与地表径流产出特征相异, 地表径流中总磷的输出浓度随着时间延续而减小, 并逐渐趋于稳定, 其原因在于径流早期, 土壤表层磷素相对富集, 随着径流的搬运, 表层土壤中磷素的含量降低, 随着径流与土壤的磷素的交换作用逐渐趋于平衡, 径流中磷素浓度逐渐稳定, 因而地表径流中磷素的流失特征表现出初期随时间增长, 地表径流量增加而磷素输出浓度反而降低, 以后二者的输出均渐趋平稳.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(1) 48图2 地表径流水相磷素迁移特征Fig.2 The characteristics of phosphorus migration in surface flow从磷素输出形式上看, 颗粒态附着磷在地表径流水相磷素迁移量中占有绝对比重. 在磷素迁移过程中, 颗粒态磷素输出浓度占地表径流水相总磷输出浓度的比例基本稳定在92.5%-96.3%之间, 是该水相磷素输出的主导类型. 从各类型磷素输出趋势上看, 颗粒态附着磷在磷素输出过程中, 其浓度变化近乎与总磷同步; 而地表径流水相中溶解态磷的产出量一直较少, 并且其浓度变化在整个地表径流产出过程中均较为平稳, 其中无机磷酸盐为可溶态磷素输出的主要形态, 其输出浓度约为溶解态磷输出浓度的60%-80%. 试验显示, 在模拟暴雨径流过程中, 地表径流水相磷素输出以颗粒态附着磷为主, TP输出浓度为2.65mg/L, 其中TPP平均输出浓度为2.52mg/L, 占地表径流水相TP输出量的94.61%; 同时, 无机磷酸盐是可溶态磷素输出的主要形式.2.1.2 地表径流侵蚀物相磷素迁移特征地表径流侵蚀相磷素的迁移主要是在降雨溅蚀及地表径流冲蚀作用下, 表层土壤侵蚀颗粒物被水流搬运, 同时附着在这些侵蚀物上的磷素因此被迁移, 造成磷素的流失. 由图3不难发现, 磷素输出浓度曲线(TP)与地表径流侵蚀物(SS)产出浓度曲线几乎同比变化, SS和TP 的产出浓度分别从径流开始6min时的2.33g/L、2.92mg/L逐渐递减, 35min以后逐渐稳定, 稳定后SS和TP的平均输出浓度分别为1.37g/L和1.46mg/L, 只有在试验末期由于降雨的变化和径流的减小, 二者输出浓度同趋势下降, 产流开始84min以后SS和TP的平均浓度分别降至0.94g/L、1.05mg/L. 试验结果显示,伴随土壤侵蚀物迁移而流失的磷素与侵蚀输沙量之间的高度正向相关性; 同时侵蚀相磷素输出浓度在时间上表现出产出初期随时间增加而减小, 以后逐渐趋于稳定的总体特征, 其原因在于侵蚀相磷素输出与地表径流的产出同步, 产流前裸土表面存在着较多粒径较小的松散堆积物, 产流开始后, 这些松散颗粒成为地表径流携带泥沙的物源, 并随着时间的增加而这些堆积物因被流水搬运而减少, 同时由于降庹刚等:模拟暴雨条件下农田磷素迁移特征49雨的击实土壤表皮, 也造成土壤抗蚀性增强, 故地表径流搬运侵蚀物SS的量随时间变化而减小, 并逐渐趋于稳定. 地表径流侵蚀相磷素输出历来被认为是磷素迁移的关键途径之一, 在本实验暴雨径流过程中, 地表径流侵蚀相磷素的输出量仅次于地表径流颗粒态磷素输出量, 占据了总磷输出量的34.69%, 是农田磷素输出的第二大流失源. 结果表明加强水土流失防治对由磷素迁移而产生的非点源污染具有较好的控制作用.图3地表径流侵蚀物相磷素迁移特征Fig.3 The characteristics of phosphorus migration from soil erosion2.2 壤中流水相磷素迁移特征壤中水流在土壤体系内的运动十分复杂, 受土壤内部结构和组分分布的影响, 土层结构和土壤元素分布的不均匀性强烈影响着土壤中磷素的迁移转化特性[14]. 磷素在壤中的迁移形式多样, 主要以溶解态和胶体结合态两种形态随壤中水流而运动[15]. 分析试验土体壤中流流量及磷素输出特征曲线(图4)可知, 5-20cm及20-60cm土层, 其单位土层厚度壤中水流平均径流量分别为6.67ml/(min·cm)和5.70ml/(min·cm), 尽管5-20cm土层仅收集了该层的侧渗壤中流, 其单位土层厚度输出的径流平均量仍较20-60cm土层大, 说明结构相对疏松的上层土壤较结构致密的下层土壤更利于壤中水流的运动和输出; 同时, 由于磷素在壤中的迁移依赖于水流, 与壤中水流类似, 在暴雨径流过程中5-20cm土层与20-60cm土层平均磷素输出浓度分别为0.71mg/(L·cm)和0.51mg/(L·cm), 上层土壤的磷素输出浓度大于下层.从试验中各土层不同形态磷素迁移的特征上来看, 在5-20cm土层和20-60cm土层中, 溶解态磷素输出均以可溶性磷酸盐(PO4-P)为主, 占溶解态磷素输出量的65%-92%左右, 显示出土壤对溶解态有机磷(DOP)的吸持固定作用强于无机磷酸盐, 后者更易进入深层土壤. 此外, 试验结果显示, 上下两层土壤中磷素迁移均以颗粒态附着磷迁移为主, 且颗粒态磷素输出仍占较大的比例, 约为壤中流磷素输出浓度的70%以上, 这可能与试验土层受到扰动、内部存在裂隙有关, 使得颗粒态磷素沿孔隙随优势水流迁移, 今后需要加强原位试验的研究工作. 从壤中径流量与磷素产出关系可以看出, 尽管20-60cm土层中侧渗及下渗壤中流量高于5-20cm土层侧渗壤中流1倍以上, 然而其产出的磷素浓度却较其上层土层低, 浓度较上层土壤降低30%左右, 显然, 土壤内部结构对磷素的吸持滤减效应明显.2.3 地表径流与壤中流磷素迁移特征比较分析不同形态磷素在地表与壤中的迁移特征不同, 对比其在不同传输路径中的迁移差异, 有利于发现农田磷素迁移规律. 图5是地表径流与壤中流水相TP、TPP、TDP迁移特征图.2.3.1 地表径流与壤中流总磷输出特征对比分析分析地表径流与壤中流径流量及磷素输出特征关系(图5)可知, 在暴雨径流过程中, 地表径流在总径流中所占比重较大, 约为66.73%, 壤中水流约占总径流量的33.27%; 由于磷素迁移随水流而运动, 不同来源的总磷输出特征差异明显, 地表径流的总磷输出表现为初期较高, 以后逐渐降低并趋于稳定, 壤中流磷素输出浓度则一直相对稳定; 地表径流中总磷输出浓度较壤中J. Lake Sci.(湖泊科学), 2009, 21(1) 50流高, 其平均浓度为2.65mg/L; 壤中5-20cm及20-60cm土层磷素平均输出浓度分别为0.71mg/L、0.51mg/L,图4 壤中流磷素产出特征Fig.4 The characteristics of phosphorus migration from interflow土层垂向磷素输出浓度依次递减, 分别降低了54.13%和28.70%, 显示出土壤对磷素吸附作用明显. 从磷素输出量来看, 地表径流是磷素输出的主要途径, 占总磷输出量的93.19%, 其中地表径流水相和侵蚀相磷素输出量分别占总磷输出量的58.50%和34.69%; 壤中磷素输出量相对较少, 5-20cm及20-60cm土层磷素输出量分别占磷素输出总量的2.56%、4.25%.2.3.2 地表径流与壤中流不同形态磷素迁移特征对比分析不同存在形态的磷素, 其理化性质的差异决定了其迁移规律各异. 在整个暴雨径流过程中, 91.13%的颗粒态磷素通过地表径流输移, 且其在地表径流与壤中流中的输移浓度变化明显, 颗粒态磷在地表径流及壤中流的平均输出浓度分别为2.52mg/L、0.50mg/L; 具体原因在于地表径流和壤中流的水动力条件差异较大, 地表径流流量大, 流速快, 具有较大的动能, 能够携带大量的颗粒态的磷, 而壤中流速缓慢, 特别是土壤对颗粒态磷素的吸持固定作用, 极大消减了颗粒态磷素的输出浓度, 降幅约为80.18%. 溶解态磷迁移与颗粒态磷迁移呈现出完全不同的特征, 地表径流、5-20cm土层、20-60cm土层输出的溶解态磷素的平均浓度依次为0.130mg/L、0.124mg/L、0.109mg/L, 溶解态磷素浓度在土层中的浓度变化并不显著, 显示出溶解态更易于在土壤中输移. 试验中, 通过地表径流与壤中流迁移的溶解态磷素占其总迁移量的比重分别为68.57%和31.43%; 尽管在暴雨径流过程中溶解态磷素迁移仍以地表径流为主, 然而在降水丰富、地下水埋深较浅的太湖河网地区, 产流模式以蓄满产流为主, 一般降雨条件下壤中流占有较大的比例, 溶解态磷素随壤中水流迁移现象更为普遍, 因此, 在该地区进行磷素迁移特征研究应该考虑磷素随壤中水流的迁移过程. 同时, 由于溶解态磷素更易于被水生生物所利用, 可能导致藻类过度生长等生态环境问题, 从这个意义上来讲, 研究壤中流中磷素的迁移机理, 对控制溶解态磷素的传播更具有现实意义.庹刚等:模拟暴雨条件下农田磷素迁移特征51图5 地表径流与壤中流水相TP、TPP、TDP迁移特征对比Fig.5 Comparison of Phosphorus migration from surface flow and interflow3 结论(1)暴雨径流过程中, 地表径流与壤中流中磷素迁移特征差异显著, 地表径流磷素输出浓度表现为降雨初期较高而后逐渐趋于稳定的特征; 壤中流磷素浓度在整个径流过程中保持相对稳定.(2)土壤对磷素的吸持滤减效应明显. 在暴雨径流过程中, 土壤对总磷的吸持固定作用能降低其浓度近70%, 尤其对颗粒态附着磷滤减作用显著, 降低其浓度比例达80.18%.(3)磷素输出形态分析表明, 磷素迁移以颗粒态为主, 约占总磷输出量的60.73%; 溶解态磷素迁移以无机磷酸盐为主, 无论在地表径流还是在壤中流中, PO4-P的输出浓度均占TDP输出的60%以上; 与颗粒态磷素相比, 溶解态磷素更易于在土壤中运动.(4)地表径流与壤中流磷素输出结果对比分析显示: 地表径流是暴雨径流过程农田磷素迁移的主要途径, 地表径流水相和侵蚀相磷素迁移量分别占总磷输出量的58.50%和34.69%, 随壤中水流输移的磷素仅占总磷输出量的6.81%. 尽管在暴雨径流过程中磷素迁移以地表径流为主, 然而在降水丰富的太湖地区, 一般降雨条件下, 壤中流是产流的主要形式, 因此壤中水流在磷素迁移中的作用不容忽视.4 参考文献[1] 张淑荣, 陈利顶, 傅伯杰等. 农业区非点源污染潜在危险性评价——以于桥水库流域磷流失为例. 第四纪研究, 2003,23(3): 262-269.[2] 李娜, 单保庆, 尹澄清等. 六叉河小流域农田土壤中磷下渗迁移过程研究. 农业环境科学学报, 2005, 24(6): 1132-1138.[3] Jennings E, Mills P, Jordan P et al. 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《降雨淋滤下废弃尾矿土重金属释放迁移规律及剪切特性的相关性研究》一、引言废弃尾矿土的妥善处理与环境恢复问题已受到国际的广泛关注。

尤其是在受到自然力如降雨的淋滤作用影响下，废弃尾矿土中重金属元素的释放与迁移，成为研究重点。

本文致力于探索降雨淋滤作用下废弃尾矿土的重金属释放迁移规律，以及这一过程中与土体剪切特性的相关性研究。

这一研究对于评估环境污染风险，预测土体力学行为以及采取合理的治理措施具有重要的科学和实践意义。

二、研究背景与意义随着工业化的快速发展，尾矿土的堆积和处置问题日益突出。

其中，重金属的迁移和扩散对环境造成的潜在风险不容忽视。

特别是在雨水淋滤作用下，重金属可能从尾矿土中释放并迁移至地下水和地表水，对环境和生态系统产生危害。

因此，对废弃尾矿土在降雨淋滤作用下的重金属释放迁移规律进行深入研究，并分析其与剪切特性的相关性，对环境风险管理、尾矿治理及环境保护工作具有深远意义。

三、研究方法与实验设计本研究采用室内模拟实验与现场监测相结合的方法。

首先，我们设计了一套模拟降雨淋滤的实验装置，通过控制降雨强度、时间等参数，模拟不同条件下的尾矿土淋滤过程。

同时，在现场选取具有代表性的尾矿土进行长期监测。

在实验过程中，我们重点关注尾矿土中重金属的释放量、迁移路径和速度等参数，并利用相关仪器设备进行测量和分析。

此外，我们还对尾矿土的剪切特性进行测试，以分析其与重金属释放迁移的相关性。

四、实验结果与分析（一）重金属释放迁移规律实验结果显示，在降雨淋滤作用下，尾矿土中的重金属元素会逐渐释放并发生迁移。

其中，重金属的释放量与降雨强度、时间等因素密切相关。

具体来说，随着降雨强度的增加和时间的延长，尾矿土中重金属的释放量也会增加。

此外，我们发现不同的重金属元素在迁移过程中表现出不同的速度和路径，这与尾矿土的物理化学性质、环境条件等因素有关。

（二）剪切特性分析在实验过程中，我们测定了尾矿土在不同条件下的剪切特性。

结果表明，尾矿土的剪切强度随着降雨淋滤过程的进行而发生变化。