河岸带水文对土壤磷素含量分布的影响探究

　　摘要： 野外观测太湖地区典型农业河岸带---浯溪荡河岸带土壤总磷（ TP） 和溶解性总磷（ DTP） 含量以及当地降雨量、河水水位和地下水水位，探讨了丰水年条件下该河岸带土壤 TP 和 DTP 的空间分布特征以及水文过程对其空间分布的影响。结果表明： ① 在水平方向上，土壤 TP 和 DTP 含量从远岸向近岸均呈现先减少后增加的变化趋势； 在深度方向上，各断面 TP 和 DTP 含量随土层深度的增加均呈减少的变化趋势。② 不同月份河水水位均低于地下水水位，地下水补给河水。河水水位和地下水水位随时间的变化规律与降雨量的相似，但具有一定的滞后性。③ 降雨是土壤水分运动的主要驱动力，降雨、河水水位以及地下水水位对河岸带土壤磷素空间分布的影响显着不同。
　　
　　关键词： 河岸带； 磷； 空间分布； 水文过程； 丰水年； 太湖地区。
　　
　　磷是限制植物生长和水体富营养化的主要元素，对河岸带等湿地生态系统的初级生产力和营养状况等都具有重要影响[1].河岸带土壤作为磷的重要源和汇，是磷累积、输送和再生的重要场所，显着影响着磷的生物地球化学循环[2].河岸带土壤中磷的赋存形态及其空间分布是控制磷迁移和转化的主要因子[3],影响着河岸带对农业非点源污染中磷的截留效果的发挥[4-7].另外，河岸带土壤磷含量的变化以及空间分布也影响着碳、氮循环在内的其他元素在河岸带土壤中的生物地球化学循环[8].因此，研究河岸带磷素的空间分布特征有助于揭示河岸带土壤磷素分布的空间异质性和控制养分流失的迁移路径[9],对反演河岸带磷素的迁移转化过程以及揭示河岸带的环境效应具有重要意义。
　　
　　水文条件作为河岸带系统生物地球化学过程的关键制约因子，不但主导河岸带景观格局的形成，同时也影响着河岸带土壤磷素的迁移转化过程，进而影响河岸带土壤磷素的空间分布格局[10].已有研究[11-13]表明湿地土壤中磷在不同水文条件下的分布特征具有显着差异，但这些研究主要集中在地表水位变化对磷空间分布的影响。如田娟等[11]研究了变化的淹水条件对土壤磷素释放影响； 肖蓉等[12]研究了具有不同水文特征的封闭性和开放性沼泽湿地土壤全磷的季节变化特征； Unghire 等[13]研究了湿地恢复过程中水位变化对北卡罗来纳州的山麓河岸土壤磷素的影响。然而河岸带的水文过程不仅仅只是河流水位的变化，同时还包含了地下水位以及降雨的变化。河岸带作为水陆交错带，河水、地下水和降雨在其土壤中混合并存在复杂的水力联系[14-17].如王庆永等[18]研究发现泾渭河边湿地水文特征受到天然降水影响，同时渭河对其水文特征的影响则更为重要，而且年内各月的水平衡要素所占比例发生较大的变化。贾忠华等[19]发现河道水位变化以及降雨分布的不同会使得泾河-渭河-灞河交汇区不同宽度河滩湿地土壤出现交替的补水、排水现象。王磊和章新光[20]发现扎龙湿地仙鹤湖区域地表水、地下水与季节性降雨的关系十分密切。另外，由于不同水文年型（ 丰水年、平水年、枯水年） 条件下降雨量、河水水位以及河岸带地下水位存在较大差异，因此，不同水文年型条件下河岸带磷素空间分布特征及其对河水、地下水以及降雨共同作用的响应规律不同。但目前相关研究报道还不多见。
　　
　　太湖地区地势平坦，雨量充沛，地下水水位较高，河流水位和地下水水位四季变化显着[21-22].该地区降雨、河水水位与潜水水位随季节的复杂动态变化过程决定了该地区河岸带土壤磷素分布具有自身独特的规律。本文在太湖地区殷村港支流浯溪荡 2014 年丰水年条件下，通过野外观测研究了河岸带土壤磷素时空分布特征以及河岸带河水水位、地下水水位以及降雨量的季节性变化特征，目的在于阐明该地区丰水年河岸带水文过程对河岸带土壤磷素空间分布特征的影响，为进一步系统研究不同水文年型条件下该地区河岸带土壤质量演变以及生态河岸带的构建与管理提供科学依据。
　　
　　1 材料与方法。
　　
　　1. 1 研究区概况。
　　
　　殷村港位于西太湖地区，宜兴市北部，是滆湖与太湖的主要连接河道。本研究在殷村港支流浯溪荡河岸带进 行 野外观测取样，取样点地理 标为经度120°00'19″E、纬度 31°27'20″N.研究区域河岸带滨水陆域坡度 15°，地表人工种植狗牙根； 近岸陆域为农田，小麦和水稻两季轮种； 河边近岸水域长有茭草等挺水植物。临近河岸带采样点的浯溪荡河水中 TP 含量和 DTP含量不同月份差异很大，表现为 5 月和 7 月的雨季相对较低，而其他月份相对较高。2014 年不同月份 TP 含量和 DTP 含量见图 1.
　　 　　河岸带土壤的基本理化性质如表 1 所示。土壤平均含水率、pH 值、容重以及土壤有机质（ SOM） 含量的变异系数较小（ <12. 00%） ,空间分布的差异性不明显。而孔隙度、氧化还原电位（ ORP） 以及总氮含量的变异系数较大（ >20. 00%） ,空间分布的差异性显着。