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洱海湖周农田浅层地下水位升降对土-水界面磷素迁移转化的影响机理

批准号:
42067052
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
37.0 万元
负责人:
张丹
依托单位:
学科分类:
污染物环境行为与效应
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张丹

项目摘要

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中文摘要
洱海湖周农田土壤剖面-浅层地下水界面是磷从土壤圈向水圈迁移的过渡地带,地下水位浅且大的季节性波动加速了土壤剖面中磷的形态变化及向地下水中迁移,严重威胁着湖周地下水及洱海的水质安全。本项目以洱海湖周河湖相沉积物和第四纪风化物发育的不同土壤(水稻土、红壤)为研究对象,通过浅层地下水升降的模拟试验和野外监测,研究不同种植类型(蔬菜、稻豆轮作)农田浅层地下水升降过程中土壤剖面和地下水中各形态磷的变化、分布及其相互关系,揭示浅层地下水升降引起的土壤理化特性和磷细菌变化对土壤剖面-地下水界面磷素迁移转化的作用机理,定量化确定土壤剖面-地下水界面磷的交换通量,阐明土壤剖面-地下水界面磷素的源汇转换机制。本研究将为减少农田土壤磷流失,降低洱海湖周浅层地下水磷污染,保护洱海水质安全提供科学支撑。
英文摘要
The soil profile-shallow groundwater interface in farmland around the Erhai Lake is a transition zone from the pedosphere to the hydrosphere. Shallower and larger seasonal fluctuations of groundwater tables accelerate the changes of phosphorus forms in the soil profile and their migration into groundwater, which will be serious threats to the water quality of Erhai Lake and groundwater of its surroundings. In this project, we will focus on different soils (paddy soil and red soil) developed on river-lacustrine facies deposits and quaternary red clay to study variations, distributions, and relationships of various forms of phosphorus in the soil profile and groundwater in the process of shallow groundwater fluctuation in farmland with different planting types (vegetable, rice and bean rotation) around the Erhai Lake by the simulated tests and the field monitoring of shallow groundwater fluctuation. The action mechanism of soil physical and chemical characteristics and changes of phosphorus bacteria caused by shallow groundwater fluctuation on phosphorus migration and transformation in the soil profile - groundwater interface will be revealed. The exchange flux of phosphorus between the soil profile and groundwater will be quantitatively determined. The source-sink conversion mechanism of phosphorus in soil profile-groundwater interface will be explained. This result can provide scientific support for reducing phosphorus loss in farmland soils, reducing phosphorus pollution in shallow groundwater around the Erhai Lake, and protecting the quality of Erhai Lake.
高原湖区农田土壤剖面-浅层地下水界面是磷从土壤圈向水圈迁移的过渡地带,地下水位浅且大的季节性波动加速了土壤剖面中磷的形态变化及向地下水中迁移,严重威胁着湖周地下水及湖泊水质安全。本项目通过原位监测、模拟试验、宏基因测序相结合的方法,研究了高原湖区农田浅层地下水和土壤剖面中不同形态磷浓度、储量变化特征及其相互关系,揭示浅层地下水升降引起的土壤理化特性和磷细菌变化对土壤剖面磷形态转化的作用机理,量化了地下水位升降下土壤剖面磷的流失强度。结果表明:高原湖区农田0-100cm土壤剖面磷浓度和储量具有明显的时空分布特征,除土壤CaCl2-P外,旱季各层土壤P组分含量和储量均显著高于雨季(P < 0.05);雨季土壤剖面各形态磷储量在30-60 cm和60-100 cm土层的占比均高于旱季,而旱季在0-30 cm土层的平均占比高达48%;说明浅层地下水位波动促进了高原湖区农田表层土壤磷向深层土壤累积。季节变化和土地利用影响着高原湖区浅层地下水中磷浓度及其组成,表现为雨季浅层地下水中磷浓度大于旱季,农田大于居民区; DTP是TP的主要形态,占75% ~ 81%, DIP是DTP的主要形态,占74% ~ 80%;土壤WEP、SOM、TN、MWC和地下水中pH的增加显著增加了浅层地下水中DIP和DTP浓度,而地下水位的降低显著减少了地下水中DTP和DIP的浓度。浅层地下水位波动显著改变了出水和土壤剖面中磷浓度和形态,土壤剖面中磷流失主要发生在淹水的前130天,土壤磷流失以溶解态为主,且主要为无机磷,占比为75%。浅层地下水位波动增加了土壤剖面微生物网络的复杂性,刺激了土壤磷循环功能基因的表达,促进了土壤有机磷的矿化,进而增强了土壤磷的流失。与持续淹水相比,地下水位波动作用下土壤磷的释放显著增加了9.5%,土壤TP储量降低了2%。浅层地下水位波动导致农田土壤磷流失强度高达88.5 kg/ha,分别是淋溶和径流的70倍和25倍。因此,为阻控浅层地下水位波动下农田土壤磷流失,应减少外源磷投入,提高表层土壤磷库容量和土壤磷利用效率,减少表层磷向深层土壤淋溶,降低深层土壤磷累积。
碳输入驱动的DOC在高原湖周农田包气带—地下水中迁移分配及其对硝态氮去除的影响
  • 批准号:
    42367009
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    34.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张丹
  • 依托单位:
洱海湖周农田浅层地下水位升降对土-水界面磷素迁移转化的影响机理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    37万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    张丹
  • 依托单位:
湖滨带典型植物群落生态化学计量学对洱海水位-水质的响应
  • 批准号:
    41701105
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    张丹
  • 依托单位:
国内基金
海外基金