三峡库区消落带土壤磷素源-汇功能转换机理与风险评价

三峡水库消落带是库区水域生态系统和陆地生态系统的重要交错地带。消落带土壤以其独特的地位和对外部环境的敏感性，在库水周期性"淹水-出露"的调度过程中因土水性质的交替变化，既可能成为水体中磷素的吸纳地（磷汇），也可能向水体释放磷素（磷源）。针对大型水库消落带土壤磷素源汇功能转换过程与机理研究匮乏的情况，项目以三峡水库实际库水调度方式下，不同类型消落带土壤、水体的原位定点监测为依托，通过对库水不同运行时段土壤、水体及土-水界面相关性质及磷溶出、吸持动态的同步监测，结合室内控制条件下的静态与动态模拟试验，系统比较三峡库区消落带土壤对水体磷的源/汇能力及其动态变化；揭示消落带土壤磷/源汇功能转换的关键过程、影响因素及作用机理；探明消落带土壤磷库容量及组分特征，定性与定量相结合评价消落带土壤在库水运行不同时段的环境风险。丰富消落带土壤磷素化学知识体系，为水库水体富营养化的防治提供科学依据。

三峡水库消落带是库区水域生态系统和陆地生态系统的重要交错地带，消落带磷素的迁移循环对库区水体富营养化潜势具有重要影响。项目对三峡水库消落带土壤和沉积物进行了系统采样监测，明确了消落带磷素库容与组分特征；通过室内模拟与原位监测相结合，系统探讨了土壤（pH、有机质、活性铁、活性铝、磷素含量形态等）、水体（pH、Eh、离子及有机物组成等）及土–水界面（pH、Eh、DO等）相关性质与磷素吸持与溶出释放的影响，揭示了消落带土壤磷/源汇功能转换的关键过程、影响因素和机理；在此基础上，对消落带土壤的水环境风险进行了评价，探讨了消落带土壤磷素释放风险控制方法。结果表明，消落带土壤沉积物0-20cm 磷素总库容为43058t，以无机磷为（IP）主要形态，无机磷中Ca-P占优势；按照三峡水库现行库水调度方式，在周边农业径流输入磷变化不大的情况下，消落带土壤在淹水期间作为水体磷“源”或“汇”的能力主要取决于土壤类型及其磷素负荷：当土壤Olsen-P含量>20mg•kg-1时，土壤向水体干净释放磷；而当土壤磷素饱和度>20%时，Olsen-P呈跃迁式增加，在紫色土和紫色潮土上Olsen-P最大阈值超过20mg•kg-1；消落带三种类型主要土壤中，紫色土磷素释放能力最高，矿子黄泥最低；土壤磷素释放峰值出现在淹水后的2-3周内；水体酸度和有机物组成、温度和光照均显著影响磷的释放，水体酸度偏酸或偏碱均会增加土壤磷的释放，有机酸对土壤磷素溶出具有促进作用，温度升高有利于磷素释放，而光照可抑制磷的释放；消落带季节性植物对土壤磷的吸收和淹水腐解释放，促进了土壤向水体磷的释放；土壤淹水后磷素形态转化与磷素释放能力关系密切，有机质的降解和铁氧化物的还原是磷素形态转化和有效性变化的重要驱动因素。消落带土壤落干过程中，对磷的吸持容量增大，DPS降低，再次淹水磷素释放能力趋于下降，但出露期来自周边小流域的农业径流及消落带季节性农用可再次增加土壤磷素负荷和吸持饱和度。对消落带磷素水环境风险进行了系统评价，明确了高磷释放风险消落带的分布。项目成果较好地回答了所提出的关键科学问题，丰富消落带土壤磷素化学的知识体系，为水库消落带管理和水体富营养化的防治提供了科学依据。