全 文 ：退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性*
杨艳芳1 摇 孔令柱2 摇 郑摇 真2 摇 刘摇 爽2 摇 刘文静2 摇 张平究2**
( 1安徽师范大学环境科学与工程学院, 安徽芜湖 241003; 2安徽自然灾害过程与防控研究省级重点实验室 /安徽师范大学国
土资源与旅游学院, 安徽芜湖 241003)
摘摇 要摇 以安徽菜子湖区不同退耕年限(3、5、9 和 11 年)湿地为研究对象,以相邻油菜地和
原始湿地为对照(共 6 个样地),研究退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性变化.结果表
明: 退耕湿地土壤对磷的等温吸附曲线与 Langmuir和 Freundlich吸附方程拟合程度均达极显
著水平(P<0. 01);6 个样地土壤对磷的最大吸附量(Xm)、吸附常数(K)和最大缓冲容量
(MBC)范围分别为 478 ~ 1074 mg·kg-1、0. 14 ~ 0. 61 和 68. 6 ~ 661. 5 mg·kg-1,且退耕湿地
的这些参数均随着退耕年限的延长而升高,但未达到原始湿地水平;6 个样地土壤磷的平均解
吸率为 6. 2% ~14. 6% ,且退耕湿地土壤磷解吸率随着退耕年限的延长呈先增高后降低的趋
势,但均显著高于原始湿地.表明随着退耕年限的增加,湿地土壤对外源磷的固持能力不断增
强,而土壤有机质和粘粒含量是影响湿地土壤对外源磷固持能力的重要因子.
关键词摇 退耕湿地摇 湿地土壤摇 磷摇 吸附解吸特性摇 菜子湖
文章编号摇 1001-9332(2014)04-1063-06摇 中图分类号摇 S154. 1摇 文献标识码摇 A
Characteristics of phosphorus adsorption and desorption of soils from wetlands recovered
from farmlands in Caizi Lake. YANG Yan鄄fang1, KONG Ling鄄zhu2, ZHENG Zhen2, LIU
Shuang2, LIU Wen鄄jing2, ZHANG Ping鄄jiu2 ( 1College of Environmental Science and Engineering,
Anhui Normal University, Wuhu 241003, Anhui, China; 2Anhui Key Laboratory of Natural Disasters
Process and Prevention / College of Territorial Resource and Tourism, Anhui Normal University, Wuhu
241003, Anhui, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(4): 1063-1068.
Abstract: In this study, topsoil samples were collected from wetlands recovered from farmlands re鄄
spectively for 3, 5, 9 and 11 years around Caizi Lake, Anhui, China. Their characteristics of ad鄄
sorption and desorption of phosphorus were examined with comparison to soils sampled from an adja鄄
cent vegetable farmland and a non鄄cultivated wetland. Phosphorus adsorption curves of all studied
soils could be modeled by Langmuir and Freundlich equations (P<0. 01). The maximum P adsorp鄄
tion (Xm), adsorption constant K and maximum buffer capacity (MBC) of all the 6 soil samples
were in the ranges of 478-1074 mg·kg-1, 0. 14-0. 61 and 68. 6-661. 5 mg·kg-1, respectively.
These three parameters all tented to increase with the recovered years but did not reach the values of
the non鄄cultivated wetland. However, the P desorption rate ranging from 6. 2% to 14郾 6% , in鄄
creased first and then decreased with the recovered years and was significantly higher than that of
the non鄄cultivated wetland. It was concluded that the P immobilization would increase with the re鄄
covery years of cultivated wetlands, which could be affected by the soil organic carbon and clay con鄄
tents of the wetland soil.
Key words: wetland recovered from farmland; wetland soil; phosphorus (P); characteristics of
adsorption and desorption; Caizi Lake.
*国家自然科学基金项目(41001369,41301249)和安徽省自然科学
基金项目(1308085MD22)资助.
**通讯作者. E鄄mail: changpj2006@ 163. com
2013鄄10鄄25 收稿,2014鄄01鄄17 接受.
摇 摇 磷是湿地生态系统的主要限制性养分之一,而
过量的磷则会导致湿地上覆水体富营养化,破坏良
性湿地生态系统的结构与功能. 湿地可通过土壤基
质吸附、植物吸收和微生物积累等途径截留外源磷
素[1] .湿地土壤通过以化学吸附为主的吸附作用去
除水体中的磷[2],在未种植植物的湿地生态系统
中,以土壤基质吸附为主的湿地生态系统可使上覆
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 4 月摇 第 25 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2014, 25(4): 1063-1068
水流可溶性磷的去除率接近 100% [3] . 同时湿地土
壤或沉积物在一定条件下释放自身磷素或吸附的外
源磷素进入上覆水体,导致上覆水体中磷含量增
加[4] .
近年来,湿地土壤磷的吸附解吸特性研究已引
起人们的关注,并成为土壤生态学和湿地科学的研
究热点[5-8] .前人研究表明,pH、粘粒含量、有机质含
量、铁和铝形态及其含量均是影响湿地土壤和湖泊
沉积物对外源磷吸附解吸特性的重要因子[9-12] . 自
1998 年长江流域发生特大洪水以来,退耕还湖成为
我国长江中下游湿地生态恢复的重要举措. 目前有
关退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性变化研
究鲜见报道.为此,本文选择菜子湖区 4 种不同退耕
年限的湿地土壤为研究对象,以油菜地和原始湿地
土壤为参照,运用 Langmuir 和 Freundlich 两种等温
吸附方程式拟合土壤对磷的吸附特性,结合土壤磷
解吸率分析退耕后湿地土壤对磷的吸附解吸特性变
化,探讨退耕湿地土壤对外源磷的固持能力变化及
其影响因素,为退化湿地生态恢复管理提供科学
依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况和试验设计
研究区概况和样地基本情况见文献[13],样区
示意图如图 1. 2012 年 4 月在菜子湖区先让村和双
兴村,选择不同退耕年限湿地(W)、原始湿地(NW)
和油菜地(RF). 退耕湿地除退耕年限不同外,其他
条件相同或相似,植被均为乳突苔草(Carex maxi鄄
mowiczii)群落,退耕前耕作历史均为种植油菜
(Brassica campestris) . 退耕湿地退耕年限分别为3
图 1摇 采样点示意图
Fig. 1摇 Sketch map of sampling sites.
年(W3)、5 年(W5)、9 年(W9)和 11 年(W11). RF处
理(30毅53忆57义 N, 117毅06忆07义 E):植株高约 140 cm,
盖度约 95% ;W3处理(30毅55忆36义 N, 117毅06忆08义 E):
植株高约 40 cm,盖度约 30% ;W5处理(30毅55忆35义
N, 117毅06忆08义 E):植株高约 55 cm,盖度约 75% ;
W9处理(30毅53忆43义 N, 117毅06忆43义 E):植株高约
80 cm,盖度约 100% ;W11处理(30毅53忆46义 N, 117毅
06忆44义 E):植株高约 80 cm;盖度约 100% ;NW处理
(30毅56忆44义 N, 117毅06忆25义 E):植株高约 90 cm,盖
度约 100% .每个样地随机设置 3 个重复,每个重复
样地面积为 30 m伊30 m,按“S冶形样线采集 5 个土样
混合为 1 个样,分表层(0 ~ 5 cm)和亚表层(5 ~
15 cm)分别采集. 土壤样品经自然风干后磨碎,分
别过 2 和 0. 149 mm孔径筛,保存备用.研究区样地
土壤基本理化性质见表 1.
表 1摇 研究样地土壤基本理化性质
Table 1摇 Basic physical and chemical properties of studied soils (mean依SD)
土层
Soil depth
(cm)
样地
Plot
容重
Bulk density
(g·cm-3)
pH 有机质
Organic matter
(g·kg-1)
粘粒
Clay content
(% )
全磷
Total P
(g·kg-1)
有效磷
Available P
(mg·kg-1)
0 ~ 5 RF 0. 79 4. 79依0. 04 21. 9依1. 4 21. 7依2. 2 0. 54依0. 04 45. 0依2. 7
W3 1. 51 4. 63依0. 07 21. 2依3. 2 19. 0依0. 1 0. 54依0. 03 43. 3依2. 1
W5 1. 23 4. 61依0. 04 22. 9依0. 5 23. 3依0. 4 0. 51依0. 03 29. 3依0. 2
W9 1. 05 4. 63依0. 08 47. 3依5. 6 26. 5依0. 4 0. 44依0. 08 15. 1依2. 2
W11 0. 86 4. 54依0. 06 50. 7依3. 3 32. 8依1. 8 0. 42依0. 04 19. 6依1. 6
NW 0. 75 4. 52依0. 07 60. 6依7. 6 35. 4依2. 3 1. 24依0. 06 75. 6依0. 3
5 ~ 15 RF 1. 08 4. 74依0. 06 15. 5依5. 1 21. 3依0. 4 0. 51依0. 01 75. 3依14. 8
W3 1. 38 4. 60依0. 07 13. 2依0. 7 18. 7依0. 4 0. 52依0. 01 47. 3依1. 7
W5 1. 54 4. 73依0. 05 12. 5依0. 4 23. 8依0. 5 0. 55依0. 02 29. 9依0. 2
W9 1. 46 4. 99依0. 03 13. 1依2. 4 27. 4依1. 2 0. 37依0. 04 9. 7依0. 2
W11 1. 51 4. 84依0. 02 17. 8依0. 3 32. 6依2. 0 0. 35依0. 05 8. 9依1. 0
NW 1. 01 4. 71依0. 05 23. 4依0. 7 32. 9依1. 2 0. 82依0. 08 50. 5依2. 3
RF: 油菜地 Rape field; W3 ~ 11: 退耕 3、5、9、11 年湿地 Wetlands recovered from farmlands for 3, 5, 9 and 11 years, respectively; NW: 原始湿地
Non鄄cultivated wetland. 下同 The same below.
4601 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
1郾 2摇 试验方法
1郾 2郾 1 等温吸附试验摇 称取 1. 5 g 土样于 50 mL 离
心管中,分别加入 30 mL 含磷量为 0、10、20、30、40、
50、60、 70 mg · L-1 (用 KH2PO4 配制 ) 的 0郾 01
mol·L-1的 NaCl 溶液,滴 2 滴氯仿以抑制微生物,
在恒温 25 益振荡器上分别振荡 24 h 后取出,在
4000 r·min-1下离心 12 min.取适量上清液,用钼锑
抗比色法测定上清液中活性磷酸盐含量,根据平衡
液浓度变化,用差减法计算土样对磷的吸附量.每个
土样做 3 个平行测定.
1郾 2郾 2 等温解吸试验 摇 吸附试验完成后,弃去上清
液,并用 95%酒精清洗以去除残留的磷酸盐溶液,
之后加入 30 mL 0. 01 mol·L-1的 NaCl 溶液于离心
管中,同时滴 2 滴氯仿以抑制微生物,在恒温 25 益
振荡器上分别振荡 24 h后取出,在 4000 r·min-1下
离心 12 min.取适量上清液,用钼锑抗比色法测定上
清液中活性磷酸盐含量,计算土样磷的解吸量.每个
土样做 3 个平行测定.
1郾 2郾 3 土壤理化分析 摇 土壤有机质、全磷、有效磷、
pH(水土比 2. 5 颐 1)的测定方法见文献[14];土壤
粒径分析见文献[13].
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2007 软件对数据进行计算、处理和
绘图,应用 SPSS 13. 0 软件对不同样地间各指标进
行差异显著性分析(LSD法)和相关性分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同退耕年限湿地土壤对磷的吸附特征
研究区 6 个样地中,除油菜地外,其他样地均表
现出表层土壤比亚表层土壤在更高磷浓度平衡液下
才能达到平衡;油菜地土壤在平衡液浓度较低时即
达到平衡状态,而原始湿地土壤在平衡液浓度相对
较高时才达到平衡,其余 4 个退耕样地土壤介于两
者之间(图 2). 6 个样地土壤磷的等温吸附曲线可
以分为两种:一种为急剧上升型,如 NW表层与亚表
层和 W11表层土壤,其中 NW 表层土壤表现尤其显
著;一种为平缓上升型,如油菜地表层与亚表层、W3
表层与亚表层、W5表层与亚表层、W9亚表层土壤,
油菜地表层与亚表层土壤表现尤其显著;总体有随
着退耕年限增加等温吸附曲线更陡的趋势. 6 个样
地供试土壤对磷的吸附量均随初始浓度的增加而增
加,且等温吸附线也可分为较陡和较平缓两部分,说
明退耕湿地土壤对磷的吸附可分为快速和较缓慢两
个过程.快速吸附过程可能是以土壤中无定形铁、铝
图 2摇 不同样地土壤对磷的等温吸附曲线
Fig. 2摇 Kinetic curves of phosphorus sorption in studied soils.
RF: 油菜地 Rape field; W3 ~ 11: 退耕 3、5、9、11 年湿地 Wetlands re鄄
covered from farmlands for 3, 5, 9 and 11 years, respectively; NW: 原
始湿地 Non鄄cultivated wetland. A: 表层 Surface layer (0 ~ 5 cm); B:
亚表层 Undersurface layer (5 ~ 15 cm).
对磷酸根的化学吸附作用为主导,而随磷浓度的逐
渐增大,土壤对磷的吸附量开始趋于平缓,此时退耕
湿地土壤对磷的吸附主要以物理吸附为主.
摇 摇 用 Langmuir方程和 Freundlich方程拟合 6 个样
地土壤对磷的等温吸附曲线,均达到极显著相关.但
Langmuir拟合方程的最大吸附量(Xm)、吸附常数
(K)、最大缓冲容量(MBC)能较好地描述退耕湿地
土壤对磷的吸附特性,因此本文采用 Langmuir 方程
拟合为主.拟合方程参数见表 2,除油菜地外,其他
研究样地土壤表层的拟合参数均高于亚表层. Xm表
征土壤对磷的最大吸附量,是土壤磷库容量的重要
标志,研究区各个样地不同层次土壤 Xm范围为
478 ~ 1074 mg·kg-1,相同土壤层次 Xm值表现出随
着退耕年限延长而增加的趋势,但退耕 11 年湿地土
壤仍显著低于原始湿地. K作为吸附常数,在一定程
度上反映了土壤吸附磷的能级,K 为正值,说明吸附
反应在常温下是自发进行的,而 K 值的大小反映了
该吸附反应的自发程度,K值越大,反应的自发程度
越强,土壤对磷的吸附效果越强.本研究区各个样地
不同层次土壤 K值范围为 0. 14 ~ 0. 61,也随退耕年
限的增加而升高. MBC是 Xm与 K 的乘积,作为磷吸
附强度与容量两个因子的综合参数,MBC 越大,说
明土壤的贮磷能力越强[15] . 研究区 MBC 值范围为
68郾 6 ~ 661. 5 mg·kg-1,并随着退耕年限的增加而
增加.总体上,相对于油菜地,退耕后湿地土壤 Xm、K
和 MBC 随着退耕年限的增加而升高,退耕 9 年和
11 年的增加趋势比 3 年和 5 年更显著,但退耕 11
年仍未达到原始湿地水平.
56014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨艳芳等: 退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 不同样地土壤磷吸附等温方程拟合参数
Table 2摇 Fitted parameters of phosphorus adsorption equation in studied soils (mean依SD)
土层
Soil depth
(cm)
样地
Plot
Langmuir
1 / Y=1 / Xm+1 / (Xm·K)伊1 / C
Xm (mg·kg-1) MBC (mg·kg-1) K r
Freundlich
logY= logb+1 / n伊logC
b n r
0 ~ 5 RF 478依38f 68. 6依2. 3e 0. 14依0. 007g 0. 960 164依25hi 3. 98依0. 70ab 0. 939
W3 537依32ef 97. 6依9. 0e 0. 18依0. 028fg 0. 989 171依3hi 3. 61依0. 14abc 0. 996
W5 613依22de 165. 0依5. 6cde 0. 27依0. 015ef 0. 995 217依8fg 3. 88依0. 24abc 0. 998
W9 698依28cd 280. 3依45. 3c 0. 40依0. 051cd 0. 995 292依42cd 4. 15依0. 63a 0. 996
W11 859依44b 419. 1依17. 6b 0. 49依0. 029bc 0. 995 317依3bc 3. 43依0. 08bcd 0. 996
NW 1074依64a 661. 5依156. 1a 0. 61依0. 120a 0. 995 402依41a 2. 95依0. 10d 0. 991
5 ~ 15 RF 483依70f 75. 8依24. 5e 0. 15依0. 032g 0. 992 138依29i 3. 31依0. 12cd 0. 994
W3 527依28ef 98. 7依2. 0e 0. 19依0. 008fg 0. 990 172依4hi 3. 73依0. 10abc 0. 996
W5 538依45ef 154. 7依5. 1de 0. 29依0. 020e 0. 994 197依19gh 3. 90依0. 17abc 0. 997
W9 653依23cd 223. 6依20. 6cd 0. 34依0. 038de 0. 996 244依13ef 4. 07依0. 50ab 0. 995
W11 735依59c 251. 6依22. 1cd 0. 35依0. 056de 0. 993 271依2de 3. 71依0. 26abc 0. 993
NW 889依96b 455. 6依147. 4b 0. 51依0. 105b 0. 995 341依39b 3. 45依0. 13bcd 0. 994
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at 0. 05 level. n=7;
r0. 05 =0. 666; r0. 01 =0. 798. 下同 The same below.
表 3摇 研究样地土壤对磷的解吸率
Table 3摇 Desorption rate of P in studied soils (mean依SD, %)
土层
Soil depth
(cm)
样地
Plot
添加磷的浓度 Added P concentration (mg·L-1)
10 20 30 40 50 60 70
平均解吸率
Average desorption
rate of P
0 ~ 5 RF 7. 3依3. 5ab 11. 3依0. 9ab 12. 9依2. 3abc 12. 9依2. 9b 13. 0依0. 3cd 13. 4依1. 5cd 13. 6依2. 3def 12. 1依0. 7cd
W3 9. 5依1. 1ab 13. 2依0. 5a 14. 7依1. 1ab 13. 9依0. 9ab 15. 2依0. 3ab 15. 9依1. 2ab 15. 5依0. 9bcd 14. 0依0. 7ab
W5 7. 3依0. 5ab 11. 7依0. 8ab 13. 4依0. 3abc 14. 1依1. 2ab 15. 6依0. 1ab 15. 2依0. 3b 15. 5依0. 1bcd 13. 2依0. 2abc
W9 4. 1依2. 0cd 10. 0依0. 3bc 13. 7依0. 8abc 15. 2依2. 0ab 16. 2依1. 1a 17. 1依1. 0a 17. 6依1. 4ab 13. 4依0. 6abc
W11 3. 2依2. 3d 6. 0依1. 9 ef 9. 0依1. 9de 10. 1依1. 3cd 11. 2依1. 6de 12. 7依1. 1de 13. 1依2. 0ef 9. 3依1. 2e
NW 3. 1依1. 5d 3. 3依1. 3g 4. 8依1. 6f 6. 2依1. 3e 7. 6依1. 4f 8. 7依1. 6f 9. 4依0. 8g 6. 2依1. 3f
5 ~ 15 RF 10. 3依2. 5a 11. 9依2. 2 ab 14. 7依2. 1ab 10. 2依0. 8cd 11. 9依1. 3de 13. 0依0. 9de 14. 3依0. 9de 12. 3依1. 3cd
W3 7. 9依1. 2ab 11. 5依0. 5ab 13. 2依0. 9abc 12. 9依0. 4b 13. 8依0. 8bc 14. 9依0. 6bc 14. 9依0. 2cde 12. 7依0. 1bcd
W5 6. 7依0. 8bc 12. 3依0. 2ab 15. 1依0. 7a 15. 6依0. 4a 16. 6依0. 2a 17. 3依0. 3a 18. 4依0. 2a 14. 6依0. 2a
W9 3. 9依0. 6cd 9. 1依0. 6cd 11. 3依3. 6bcd 13. 5依0. 7ab 15. 2依1. 4ab 15. 8依0. 3ab 17. 0依0. 9abc 12. 2依0. 6cd
W11 1. 7依0. 4d 7. 4依1. 9de 10. 2依1. 0cde 12. 5依0. 9bc 14. 0依0. 5bc 15. 1依0. 5b 17. 3依0. 8ab 11. 2依0. 3d
NW 2. 2依0. 9d 4. 5依1. 7fg 7. 2依3. 2ef 8. 4依0. 9de 10. 7依1. 6e 11. 6依1. 1e 12. 0依1. 4f 8. 1依1. 6e
2郾 2摇 不同退耕年限湿地土壤对磷的解吸特征
磷在土壤中的解吸过程是吸附的逆过程,且被
认为是比吸附过程更为重要的过程,湿地土壤可随
环境的变化通过解吸过程释放磷,从而造成上覆水
的二次污染[4,10,16] . 本研究区 6 个样地土壤对磷的
解吸率范围为 6. 2% ~ 14. 6% ,且随磷浓度的增加
呈上升趋势,但无论是油菜地土壤还是已退耕的湿
地土壤,对磷的解吸率均比原始自然湿地高;退耕湿
地土壤磷的解吸率先升高后降低,降低趋势发生在
退耕 9 年和 11 年,以退耕 11 年尤其显著(表 3).运
用 y=a+bx 方程拟合解吸量与吸附量的关系,相关
性分析表明,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(表 4). b 值为方程 y = a+bx
的斜率,表示单位吸附量的解吸量,b 值越大,土壤
对磷的缓冲能力越差[7] . 根据b值比较6个样地土
表 4摇 研究样地土壤磷的解吸量(y)与吸附量(x)的关系
Table 4摇 Relationship between the quantity of P desorption
(y) and the quantity of P adsorption (x) in studied soils
土层
Soil depth
(cm)
样地
Plot
b a r
0 ~ 5 RF 0. 1705 -15. 7 0. 998
W3 0. 1886 -16. 1 0. 996
W5 0. 2308 -32. 9 0. 995
W9 0. 2326 -41. 9 0. 997
W11 0. 1639 -33. 3 0. 988
NW 0. 1114 -26. 7 0. 973
5 ~ 15 RF 0. 1454 -6. 8 0. 936
W3 0. 2010 -21. 2 0. 997
W5 0. 2593 -34. 4 0. 998
W9 0. 2558 -49. 0 0. 987
W11 0. 2246 -48. 6 0. 984
NW 0. 1541 -35. 8 0. 979
y=a+bx; n=7; r0. 05 =0. 666; r0. 01 =0. 798.
6601 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
壤对磷的缓冲能力,其值大小与解吸率一致,退耕湿
地均随退耕年限的延长先升高后降低.
3摇 讨摇 摇 论
Langmuir方程拟合的参数 Xm、MBC 和 K 值较
好地反映了退耕湿地土壤磷的吸附特性变化. 土壤
粘粒具有较多的磷素吸附位点,土壤粘粒含量与磷
吸附参数呈正相关关系,因此粘粒含量越高的土壤
对外源磷吸附能力越强[6-7,12],同样研究区退耕湿
地土壤粘粒含量与磷吸附参数 Xm、MBC 和 K 值均
呈极显著正相关关系(表 5). 土壤有机质对土壤磷
吸附解吸影响的研究结果存在差异,一方面,有机质
分解产生的有机酸释放出的氢离子可使矿物表面基
团质子化而增加磷吸附位点,有机质也可形成如钙
键有机矿质复合体和铁铝键有机矿质复合体等有机
矿物复合体增加磷吸附位点,进而促进土壤对磷的
吸附能力[5,17];另一方面,有机质中的有机阴离子可
与磷竞争吸附位点,从而降低土壤对磷的吸附
量[5] .因此,不同生态条件下土壤有机质对土壤磷
吸附解吸的影响结论存在差异. 本研究区土壤有机
质含量与磷吸附参数 Xm、MBC 和 K 值均呈极显著
正相关关系(表 5),与刘辉等[8]对围海造田水稻土、
张斌亮等[10]对长江中下游湖泊表层沉积物和高丽
等[16]对天鹅湖沉积物有机质与磷吸附参数关系的
研究结果一致.土壤粘粒和有机质含量也影响退耕
湿地土壤磷的解吸,相关性分析表明,研究区 6 个样
地土壤磷的解吸率与有机质含量呈显著负相关,与
粘粒含量呈极显著负相关(表 5).退耕还湖后,随着
水文条件的恢复和人类活动压力的消减,湿地植被
不断恢复演替,促使湿地土壤粘粒和有机质含量随
着退耕年限的增加而升高(表 1),进而促进退耕湿
地土壤吸附特性参数随着退耕年限的增加而升高.
可见,菜子湖退耕还湖区湿地土壤有机质和粘粒含
量是影响退耕后湿地土壤磷吸附解吸的重要因子.
此外,前人研究表明,土壤铁、铝等形态及含量也是
影响土壤磷吸附解吸的重要因素[6,10,18],因此,这些
因素在菜子湖退耕还湖土壤中的变化及其对磷吸附
解吸的影响尚需进一步研究.
土壤中磷的吸附解吸特征影响土壤对外源磷的
固持能力,也影响土壤磷素含量及其有效性[19] . 研
究区 6 个样地土壤磷素最大吸附量为 478 ~ 1074
mg· kg-1,与红壤性水稻土的磷素最大吸附量
(370. 4 ~ 909. 1 mg·kg-1) [6]和天鹅湖沉积物的磷
素最大吸附量(297. 1 ~ 1111. 1 mg·kg-1) [16]相近,
但高于第四纪红壤、潮土和酸性紫色土的最大吸附
量(116. 3 ~ 384. 6 mg·kg-1) [20]及黄泥田、淤泥土
和夹砂土性水稻土的最大吸附量(148. 2 ~ 545郾 3
mg·kg-1) [7],而研究区土壤磷解吸率 (6. 2% ~
14郾 6% )高于第四纪红壤、潮土和酸性紫色土的磷
解吸率(3. 0% ~ 5. 8% ) [20],但低于黄泥田、淤泥土
和夹砂土性水稻土的磷解吸率(23% ~30% ) [7] .表
明研究区退耕湿地土壤具有较强的固持外源磷素能
力.退耕湿地随着退耕年限增加土壤对外源磷吸附
能力增强,而土壤磷素解吸减弱,表明退耕后湿地土
壤对外源磷固持能力增强.但研究区退耕 9 年和 11
年湿地土壤全磷和有效磷含量却显著下降(表 1),
这是由于退耕后湿地土壤仍残留退耕前油菜种植时
施用的磷肥,但随着退耕年限增加,植被恢复过程中
消耗湿地土壤有效磷,同时退耕后周期性淹水也可
导致水溶性磷素流失[13],因此退耕后湿地土壤磷素
含量降低,而退耕后湿地土壤粘粒、有机质等含量增
加又促进了土壤对外源磷的吸附. 随着后期退耕年
限增加,恢复良好的苔草等植被对外源磷截留能力
增强,加上湿地土壤对外源磷吸附能力提升,退耕湿
地土壤磷素含量可向原始湿地方向演变. 在 6 个研
究样地中,原始湿地土壤对磷的吸附能力最大,而平
均解吸率最小,对磷的缓冲能力最强,同时原始湿地
土壤具有最高的全磷和有效磷含量(表 1),意味着
菜子湖原始湿地土壤是重要的磷库且具有较强的固
持外源磷功能.因此,应减少人类活动对原始湿地的
扰动,以免原始湿地土壤磷素流失和固持外源磷素
功能衰减;同样应减少对退耕湿地生态恢复过程的
表 5摇 研究样地土壤对磷吸附解吸参数与土壤基本性质间的相关性
Table 5摇 Relationships between P adsorption and desorption parameters and physico鄄chemical properties of studied soils
pH 有机质
Organic mater
全磷
Total P
有效磷
Available P
粘粒
Clay content
Xm -0. 355 0. 753** 0. 635* 0. 077 0. 919**
MBC -0. 375 0. 774** 0. 690* 0. 140 0. 898**
K -0. 305 0. 730** 0. 551 -0. 051 0. 921**
解吸率 Desorption rate of P 0. 253 -0. 630* -0. 699* -0. 352 -0. 838**
*P<0. 05; ** P<0. 01; n=12.
76014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨艳芳等: 退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性摇 摇 摇 摇 摇
干扰,促使退耕湿地向原始湿地生态方向演变,进而
提升退耕湿地土壤固持外源磷等生态功能.
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作者简介 摇 杨艳芳,女,1977 年生,硕士,讲师. 主要从事土
壤环境与质量研究. E鄄mail: yangyf1977@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
8601 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷