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磷是天然湿地或农业湿地植物生长必需营养元素,是湿地生态系统中及其重要的生态因子;但过量的磷则会导致湿地上覆水体的富营养化,从而破坏健康的湿地生态系统。本文选取了安庆菜子湖区4种不同退耕年限的湿地土壤为研究对象,以仍耕作油菜地和原始自然湿地土壤为参照,对表层(0~5cm)、亚表层(5~15cm)土壤磷的分布特征和土壤对磷的吸附解吸特性进行了研究,以阐明不同退耕年限下湿地土壤不同形态磷的变化趋势及其对外源磷的固持能力的变化,为退化湿地生态恢复的管理提供科学依据。研究结果如下: 1.土壤磷的分布特征: (1)湿地土壤全磷含量在0.35~1.24g/kg之间。其中无机磷含量为135.69~545.18mg/kg,占湿地土壤全磷的32.76%~58.52%,土壤无机磷各形态含量大小顺序为铁磷(Fe-P:73.55~391.76 mg/kg)>钙磷(Ca-P:21.64~108.04 mg/kg)>闭蓄态磷(O-P:17.15~29.57 mg/kg)>铝磷(Al-P:5.84~25.97 mg/kg),其中Fe-P含量占无机磷比例最大(54.20%~74.13%);湿地土壤有机磷的含量变化在81.25-275.02mg/kg之间,占土壤全磷的14.97%~41.64%;湿地土壤有效磷含量为8.9-75.6mg/kg,变化幅度较大。 (2)湿地土壤全磷含量在退耕3~5年表层与亚表层没有明显差异,在退耕9~11年表层全磷明显较亚层高;土壤有效磷、无机磷、Al-P和Fe-P含量在退耕3-5年表层低于亚表层,自退耕9年开始逐渐高于亚表层;土壤有机磷和Ca-P始终表层含量高于亚表层;而O-P含量始终是低于亚表层。土壤全磷和Al-P含量随退耕年限的增长呈递减趋势,但变化较为平缓;土壤无机磷、有效磷、Fe-P和Ca-P含量变化呈“高-低-高”的趋势;土壤O-P含量随退耕年限变化不大;而土壤有机磷随退耕年限的增长呈上升的趋势。 (3)退耕湿地土壤全磷与土壤无机磷、Fe-P和Ca-P均达到极显著相关,说明湿地土壤无机磷对湿地土壤全磷的贡献较大,且以无机磷中Fe-P、Ca-P形态对全磷的贡献最显著;土壤有效磷与土壤无机磷、Al-P、Fe-P和O-P均达到极显著相关,说明土壤无机磷对土壤有效磷贡献较大,其中以Al-P、Fe-P和O-P对有效磷的贡献最为显著;退耕湿地土壤无机磷与Ca-P和Fe-P两种形态均呈现极显著相关,与O-P形态也达到了显著相关,说明Fe-P和Ca-P对湿地土壤无机磷的贡献最为显著,O-P次之,而Al-P对湿地土壤无极磷的贡献最小;退耕湿地土壤有机磷与土壤有机质、土壤粘粒含量均呈极显著相关,与土壤容重呈显著负相关,说明土壤有机磷可以作为评价退耕湿地土壤质量与结构的重要指标;四种无机磷形态之间都可以达到极显著或显著正相关,说明各形态无机磷之间存在着相对稳定的比例关系。 2.退耕湿地土壤磷的吸附、解吸特性: (1)研究区6个样地表层土壤对磷的吸附达到平衡时的平衡液浓度均比亚表层土壤要高;且供试土壤对磷的吸附量均随初始浓度增加而增加;6个样地土壤对磷的等温吸附曲线都是随着退耕年限增加而呈现出逐渐变陡的趋势。 本实验采用Langmuir和Freundlich两种等温吸附方程式进行拟合,由于Langmuir吸附方程能够拟合出最大吸附量(Xm)、最大缓冲容量(MBC)和吸附常数(K),故本文采用Langmuir吸附方程式对研究区样地土壤进行描述。Xm、MBC及K值在相同土壤层次均表现出随着退耕年限增长而增加的趋势。 研究区6个样地土壤对磷的解吸率均随磷浓度的增加呈上升趋势;样地土壤磷的解吸率呈先升高后降低的变化趋势,发生降低的年限是退耕9年和退耕11年,且退耕11年尤其显著。运用y=a+bx方程拟合解吸量与吸附量的关系,得知6种供试土壤的解吸量与吸附量的关系均达到极显著正相关;且具有容量特征的b值在土壤表层要比亚表层低,其值大小与解吸率一致都是随着退耕年限呈现先升高后降低的趋势。 (2)Xm、MBC和K值均与土壤有机质和粘粒呈极显著正相关,说明土壤有机质和粘粒含量是影响土壤磷吸附特性的重要因素;同时,三个拟合出来的参数与土壤有机磷、Ca-P均呈极显著正相关,说明湿地土壤磷中的有机磷和无机磷中的Ca-P对湿地土壤吸附的磷有突出贡献。土壤磷的解吸率和b值均与无机磷及Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P均呈现显著或及显著负相关,说明土壤磷的解吸主要来自无机磷,其中又以Ca-P、Fe-P的贡献最大。 3.结论: 本文通过对6个样地土壤全磷、有效磷、有机磷、无机磷及无机磷四种形态(Al-P、Fe-P、O-P、Ca-P)的变化特征及土壤磷吸附、解吸特性的研究表明:湿地土壤有效磷、有机磷、无机磷及Fe-P、Ca-P两种形态均随退耕年限呈“高-低-高”的变化趋势,但与原始自然湿地相比仍有较大差距,说明土壤有效磷、有机磷、无机磷及Fe-P、Ca-P两种形态的恢复周期较长;湿地土壤全磷、Al-P随退耕年限呈递减的变化趋势,说明土壤全磷及Al-P的恢复周期更长;而O-P状态较稳定,不易受外界因素的干扰,一般自然条件的改变不会被释放出来,故O-P随退耕年限变化不大。Xm、MBC及K值在相同土壤层次均表现出随着退耕年限增长而增加的趋势;土壤磷的解吸率与b值均是随着退耕年限呈现先升高后降低的趋势,说明湿地土壤随退耕年限的增长其截留固定外源磷的能力也在不断增强。