關(guān)鍵詞：磷；賦存形態(tài)；解吸；農(nóng)田；溝渠；水塘；面源污染；釋放風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X52；X71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2025）07-0061-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.07.011 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：口

Occurrence characteristics and release risks of phosphorus in sediment of field-ditch-pond system

XIABi-qing1，2，LI Si-si12，ZHUANG Yan-hua1，2，LIU Hong-bin3，ZHANG Liang1，2

（1.InovationcadeyforPrecsionMeasurementScieneandTecoloHubeiProvincialEngineingResearchCenterofonointSouce PolutionContro/HubeiKeyLaboratoryforEnviroentandisasterMonitoingandEvaluationJianghaPlainHonguLakeStationforWetland Ecosystemsechitds;3InstuteofAalesosdegioal，sadflualiecKyaboatooftou Control，MinistryofAgriculture andRural Affairs，Beijing1Ooo81，China）

Abstract：Thephosporusadsorptioncharacteristicsofsedimentsindiferentunitsofthefield-ditch-pondsystemandtheinfluence of phosphorusoccurrenceformsonadsorptioncharacteristicsweresystematicallanalyzedthrough phosphorusadsorptiontest.Theresults showedthat theLangmuirisothermmodelaccuratelydescrbedphosporusadsorption.Fieldsoilsexhibitedstablephosphorusadsorption，whilepondandditchsedimentsshowedconsiderablevariability，withsomepondsitespresentingahighriskofphosphorus release.Phosphorusoccurrncefomsanalysisrevealedthat higherorganicphosporuscontentcorrelatedwithloweradsorptioncpacity.Significantchangesinphosphorusadsorptioncapacitywereobservedbeforeandafterriceplanting，withditchsedimentdsoption notablyincreasingduringthericegrowingperiodandfieldsoiladsorptionfurtherenhancingaftericeharvestRationalmanagementof fields，ditches and ponds could mitigate phosphorus release and help reduce agricultural non-point source polution.

Key words： phosphorus；ocurrence forms；desorption; field;ditch；pond; non-point source pollution;release risk

農(nóng)業(yè)面源污染通過農(nóng)田地表徑流、排水和滲漏等途徑擴(kuò)散進(jìn)入環(huán)境，對(duì)水體、土壤等生態(tài)系統(tǒng)造成污染，已成為中國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化的重要原因[1，2]。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，磷是植物生長的重要限制因素，然而，由于磷素在土壤中的固定作用，磷肥的利用率較低，通常僅為 10%～25%^[3，4] 。隨著磷肥施用量的增加，農(nóng)田土壤中磷素的累積與流失現(xiàn)象愈加嚴(yán)重，尤其在湖泊、水庫等封閉水體中，磷素的富集易引發(fā)水體富營養(yǎng)化，威脅生態(tài)環(huán)境[5.6]

稻田灌排系統(tǒng)作為農(nóng)業(yè)面源污染的重要來源與傳輸途徑，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。農(nóng)田中的磷通過地表徑流、排水、淋溶等方式進(jìn)入水體環(huán)境，而溝渠與水塘作為農(nóng)田灌排系統(tǒng)中的重要節(jié)點(diǎn)，起到了截留和吸附磷的功能[7，8]。然而，在較強(qiáng)的水動(dòng)力條件下，吸附在土壤或底泥中的磷素可能重新釋放到水體中，導(dǎo)致水體中磷濃度升高，進(jìn)而增加水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究農(nóng)田、溝渠、水塘系統(tǒng)中土壤/沉積物底質(zhì)磷賦存形態(tài)及其吸附、解吸特性，對(duì)于揭示磷在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化過程具有重要意義，同時(shí)也為評(píng)估農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)和制定科學(xué)的磷肥管理方案提供了理論依據(jù)。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)磷的賦存形態(tài)和吸附解吸特性進(jìn)行了廣泛研究。研究表明，土壤中磷的賦存形態(tài)主要包括可交換態(tài)磷、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷、有機(jī)磷等，不同形態(tài)的磷表現(xiàn)出不同的遷移能力和生物有效性[9，10]。磷的吸附解吸過程受到多種環(huán)境因素的影響，如 pH 、有機(jī)質(zhì)含量、氧化還原條件等，這些因素顯著影響磷的吸附與解吸特性，為農(nóng)業(yè)面源污染的控制提供了新思路。

本研究基于湖北省安陸市典型水稻種植區(qū)稻田灌排系統(tǒng)，系統(tǒng)探討了農(nóng)田、溝渠和水塘等單元底質(zhì)磷素的賦存形態(tài)及其吸附解吸特性，分析了不同土地利用類型底質(zhì)與水稻種植時(shí)期磷素的吸附與釋放動(dòng)態(tài)。通過研究不同單元底質(zhì)對(duì)磷的固持能力與釋放風(fēng)險(xiǎn)的差異性，為稻田系統(tǒng)中磷的高效管理和水體富營養(yǎng)化的防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖北省安陸市洑水鎮(zhèn)。安陸市是漢江流域典型的水旱輪作稻區(qū)，是全國800個(gè)糧食主產(chǎn)縣之一。地處丘陵與平原交匯地帶，北部為丘陵崗地，南部為河谷平原，水系發(fā)達(dá)，溝渠和水塘分布廣泛。屬于北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，四季分明，夏季炎熱多雨，年均氣溫 ，年均降雨量 1084mm ，降雨集中在4—8月。

研究區(qū)灌排單元由農(nóng)田、溝渠、水塘（田-溝-塘）組成，管道用于輸送灌溉水，溝渠用于排水，水塘作為蓄水和調(diào)節(jié)設(shè)施，具有典型的水稻種植區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)特征。

1.2 方法

1.2.1采樣與預(yù)處理采樣地點(diǎn)位于湖北省安陸市泄水鎮(zhèn)車站村農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理試點(diǎn)區(qū)。依據(jù)實(shí)地考察結(jié)果，分別在2017年1月17日（種植水稻前）6月8日（水稻生育期內(nèi)）和12月12日（水稻收割后）采樣。采樣類型包括農(nóng)田土壤、溝渠沉積物和水塘沉積物，每次采集15個(gè)樣品，分別為農(nóng)田土壤5個(gè)、溝渠沉積物5個(gè)、水塘沉積物5個(gè)，共計(jì)45個(gè)樣品。樣點(diǎn)信息見表1，采樣點(diǎn)分布見圖1。

采樣時(shí)，收集農(nóng)田、溝渠、水塘底部 0～20cm 的土壤/沉積物底質(zhì)，將樣品裝人密封塑料袋保存并迅速帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)樣品進(jìn)行風(fēng)干，去除礫石、動(dòng)植物殘?jiān)入s質(zhì)，研磨過100目篩后備用。1.2.2等溫吸附擬合試驗(yàn)土壤/沉積物底質(zhì)備用樣品經(jīng) 170^°C 干熱滅菌 2h 后取出，于干燥器中冷卻。按照采集日期分組進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟如下。① 將每個(gè)底質(zhì)樣品稱取8份，每份 0.5000g ，放人150mL 錐形瓶中。向每份樣品中分別加入 50mL 不同濃度的磷酸二氫鉀溶液，濃度分別為0、1、2、3、4、5，8，10mg/L ，蓋上瓶塞密封。 ② 將錐形瓶放入恒溫水浴搖床中，以 25°C，170r/min 振蕩"^4h"，待溶液達(dá)到吸附平衡。 ③ 吸附平衡后，每份樣品分別取 5mL 溶液置于離心管中，以 8000r/min 離心 5min 。 ④ 將上清液用 0.45μm 微孔濾膜過濾，棄去前 1～2mL 濾液，取 2mL 剩余濾液加人比色管中，采用鉬酸銨分光光度法測定濾液中正磷酸鹽濃度。

表1樣點(diǎn)信息

圖1研究區(qū)及采樣點(diǎn)位分布

土壤/沉積物樣品對(duì)磷吸附量的計(jì)算式如下。

Q_e=（C₀-C）V/m

式中， Q_e 為土壤/沉積物磷吸附量； C₀ 為初始磷濃度； C 為平衡磷濃度； V 為添加的磷溶液體積； m 為土壤樣品質(zhì)量。

吸附過程通常采用Langmuir等溫吸附模型描述，如下。

Q_e=Q_maxC/（K_L+C）

式中， Q_max 為最大吸附量； K_L 為吸附平衡常數(shù)。

由于土壤中存在內(nèi)源磷（ ，即土壤自帶的可交換態(tài)磷， ΔZhou 等[提出改進(jìn)的交叉型等溫吸附方程，具體算式如下。

C_NAP+（C₀-C）V/m=Q_maxC/（K_L+C）

當(dāng)外加溶液磷濃度為0時(shí)，記 C=C⁰ ，公式簡化為：

C_NAP=C⁰V/m+Q_maxC⁰/（K_L+C⁰）

結(jié)合式（3）與式（4），得到交叉型吸附等溫方程如下。

（C₀-C）V/m=Q_maxC/（K_L+C）-Q_maxC⁰/（K_L+C⁰）-C⁰V/m

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過非線性回歸擬合，計(jì)算得到吸附等溫線及其關(guān)鍵參數(shù) Q_max?K_L 和 C_NAP 。吸附平衡濃度（EPC_o） 定義為當(dāng)吸附處于平衡態(tài)，底質(zhì)對(duì)磷的凈吸附量與凈釋放量均為0時(shí)的溶液濃度，即加人時(shí)的初始濃度等于平衡時(shí)的溶液濃度，此時(shí) C=C_o ，結(jié)合式（5）可以得到 EPC_o 和溶質(zhì)在固液兩相上的分配系數(shù) Ξ（K_p） 。

K_p=C_NAP/EPC₀

吸附量隨磷初始濃度變化的趨勢通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線得出，吸附曲線的形態(tài)進(jìn)一步用于分析土壤/沉積物對(duì)磷素的吸附與解吸行為。

此外，對(duì)2017年1月17日水塘和溝渠的沉積物上覆水中的溶解態(tài)磷（DTP）濃度采用鉬酸銨分光光度法進(jìn)行測定。

1.2.3磷形態(tài)分級(jí)提取試驗(yàn)磷在土壤和沉積物中的形態(tài)劃分因方法不同而有所差異。采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試測量組織提出的磷形態(tài)連續(xù)提取方法（SMT）[12，13]將磷分為總磷（TP）無機(jī)磷（IP）鈣結(jié)合態(tài)磷（HCI-P）、鐵/鋁/錳氧化物結(jié)合態(tài)磷（NaOH-P）和有機(jī)磷（OP）?？紤]到SMT法對(duì)TP的測定偏低，采用強(qiáng)酸消解法測定TP含量。有機(jī)磷測定參考俞振飛等[14改進(jìn)后的方法。試驗(yàn)前，將土壤/沉積物底質(zhì)于 105°C 烘 ^4h 去除水分后放入干燥器內(nèi)冷卻備用。步驟如下：① 鐵/鋁/錳氧化物結(jié)合態(tài)磷（NaOH-P）。稱取 0.2g 樣品，加入 20mL1mol/LNaOH 溶液，振蕩 16h 后離心，取上清液 10mL 至試管中，加人 4mL3.5mol/L HCl溶液，劇烈振蕩 20s ，搖勻后靜置過夜，將靜置后的溶液再次離心分離沉淀后，測定上清液，即為NaOH-P含量。 ② 鈣結(jié)合態(tài)磷（HCI-P）。將測定NaOH-P后的沉淀用 1mol/LNaCl 溶液清洗2次，離心棄去洗液后，加入 20mL 1mol/L HCl溶液，振蕩16h 后離心，測定上清液，即為HCl-P含量。 ③ 無機(jī)磷（IP）。稱取 0.2g 樣品，加人 20mL 1mol/LHCl 溶液，振蕩 ^16h 后離心，測定上清液，即為IP含量。④ 有機(jī)磷（OP）。稱取 0.2g 樣品，置于 450°C 馬弗爐中灼燒 3h ，經(jīng)干燥器冷卻后轉(zhuǎn)移至離心管中，分次加入總量為 20mL 1mol/LHCl 以協(xié)助完全轉(zhuǎn)移樣品，振蕩 16h 后離心，測定上清液正磷酸鹽濃度后減去IP含量即可得到OP含量。

本研究磷形態(tài)的分級(jí)提取試驗(yàn)中，對(duì)于沉淀的振蕩與離心處理過程均為旋緊離心管蓋帽，水平放置于搖床中，在 20°C，250r/min 條件下振蕩 ^16h ，振蕩結(jié)束后，設(shè)置參數(shù) 2 000r/min 離心 15min 。

1.2.4數(shù)據(jù)處理采用Excel2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用 0rigin2024 軟件制圖并對(duì)理化參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 底質(zhì)的磷吸附特性

對(duì)3個(gè)時(shí)期的所有樣點(diǎn)土壤/沉積物底質(zhì)的等溫吸附曲線進(jìn)行擬合，顯示出不同單元底質(zhì)對(duì)磷吸附特性的顯著差異，且擬合效果較好，大多數(shù) R² 都在0.80以上，表明Langmuir模型可以有效描述樣點(diǎn)底質(zhì)的磷吸附行為，并提供了可靠的吸附參數(shù)。

圖2以2017年1月17日的15個(gè)樣點(diǎn)為例進(jìn)行展示。水塘樣點(diǎn)的 Q_max 波動(dòng)較大，為 54～231mg/kg 表明水塘沉積物的磷吸附能力存在明顯差異，部分樣點(diǎn)具有較高的吸附能力，而其他樣點(diǎn)則表現(xiàn)出較低的吸附潛力，意味著向上覆水釋放的風(fēng)險(xiǎn)較高。溝渠樣點(diǎn)的 Q_max 整體較高，范圍為 117～249mg/kg 表明該區(qū)域溝渠沉積物對(duì)磷的吸附潛力較強(qiáng)。其中，A8D的 Q_max 最高，達(dá)到 249mg/kg ，但其 C_NAP 也相對(duì)較高，為 101mg/kg ，因此實(shí)際吸附能力在所有溝渠樣點(diǎn)中處于中等水平。與水塘和溝渠相比，農(nóng)田土壤的 Q_max 波動(dòng)較小，范圍為 105～173mg/kg ，表明農(nóng)田土壤在不同區(qū)域?qū)α椎奈侥芰^穩(wěn)定。

除 Q_max 外， C_NAP?EPC0 和 K_p 也顯示出不同灌排單元的磷吸附解吸特性的差異。水塘底質(zhì) C_NAP 波動(dòng)較大，從A1P的 6mg/kg 到A13P的 68mg/kg ，顯示出不同樣點(diǎn)磷釋放潛力的差異； EPC₀ 為 0.11～0.64mg/L 其中A13P的 EPC₀ 最高，意味著較高的磷釋放風(fēng)險(xiǎn)；K_p 為 229～729L/kg ，表明磷在固液相中的分配也存在較大差異。溝渠沉積物整體吸附能力較強(qiáng)，但與水塘情況相似，部分樣點(diǎn)（如A8D）表現(xiàn)出較高的磷釋放風(fēng)險(xiǎn)。農(nóng)田土壤 C_NAP 和 EPC₀ 較穩(wěn)定， C_NAP 為 4～ 25mg/kg，EPC₀ 為 0.01～0.17mg/L ，顯示出農(nóng)田土壤磷的吸附能力和穩(wěn)定性較好。

圖2不同灌排單元土壤/沉積物底質(zhì)的Langmuir吸附解吸等溫線（2017年1月17日）

2.2 磷釋放風(fēng)險(xiǎn)

圖3展示了2017年1月17日各樣點(diǎn)的吸附平衡濃度 （EPC₀） 與上覆水中溶解態(tài)磷（DTP）濃度的對(duì)比結(jié)果。 EPC₀ 表示底質(zhì)與上覆水磷濃度達(dá)到吸附平衡的理論值，而DTP濃度為實(shí)際測量的水中溶解態(tài)總磷濃度。當(dāng)DTP濃度低于 EPC₀ 時(shí)，底質(zhì)中的磷酸鹽容易釋放到水體中。水塘沉積物中，特別是A1P和A13P樣點(diǎn)的DTP濃度遠(yuǎn)低于 EPC₀ ，磷釋放風(fēng)險(xiǎn)較大，受到外界擾動(dòng)時(shí)容易從底質(zhì)中釋放至水體造成較為嚴(yán)重的污染。溝渠沉積物的磷釋放潛力較小，整體上磷的釋放風(fēng)險(xiǎn)不大，但仍需注意特定環(huán)境條件下可能的磷釋放。水塘與溝渠沉積物釋放磷的可能性不容忽視，當(dāng)需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)估時(shí)，應(yīng)將田-溝-塘系統(tǒng)的沉積物視為潛在來源，因此對(duì)于研究區(qū)的水塘與溝渠底質(zhì)仍須加強(qiáng)管理。

2.3磷素賦存形態(tài)及其對(duì)吸附特性的影響

從農(nóng)田、溝渠及水塘3類典型單元2017年1月17日的土壤/沉積物底質(zhì)磷素賦存形態(tài)（圖4a、圖4b）可以看出，各樣點(diǎn)底質(zhì)中磷的形態(tài)分布具有明顯差異。整體而言，水塘沉積物和農(nóng)田土壤TP含量較高，表明磷累積明顯。其中，水塘沉積物的TP含量波動(dòng)較大，為 171～411mg/kg ；農(nóng)田土壤的TP含量波動(dòng)較小，顯示出更均勻的磷分布，為 231～352mg/kg 而溝渠沉積物TP含量較低，為 114～362mg/kg

圖3吸附平衡濃度 （EPC₀） 與水塘、溝渠上覆水溶解態(tài)磷（DTP）濃度對(duì)比（2017年1月17日）

農(nóng)田土壤中OP含量較高且波動(dòng)較大，范圍為80～179mg/kg ，農(nóng)田土壤OP較高可能與長期耕作過程中有機(jī)肥的持續(xù)投入有關(guān)。水塘和溝渠中的OP含量差異明顯，水塘OP為 93～164mg/kg ，溝渠為 78～169mg/kg ，特別是A9P和A15D樣點(diǎn)OP含量較高，而A8D樣點(diǎn)OP含量最低，可能受水體交換和有機(jī)質(zhì)分解速率影響較大。與OP相似，IP在水塘與溝渠沉積物中的含量波動(dòng)較大，在水塘和溝渠中分別為79～314mg/kg 和 35～194mg/kg ，可能是由于受到內(nèi)外界輸入和水動(dòng)力條件的顯著影響。相比之下，農(nóng)田土壤中的IP含量較高且相對(duì)均勻，范圍為 128～ 188mg/kg ，說明該區(qū)域磷素長期積累且較少受到外部擾動(dòng)，具有較為穩(wěn)定的磷吸收與釋放能力。

圖4田-溝-塘不同單元各形態(tài)磷含量

水塘沉積物中NaOH-P含量較高，為 125～195mg/kg 溝渠沉積物NaOH-P含量為 65～245mg/kg ，樣點(diǎn)間差異較大。農(nóng)田土壤 ΔNaOH-P 含量為 112～188mg/kg 不同樣點(diǎn)間差異較小，但仍有較高的磷釋放風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合表 2，NaOH-P 與IP的相關(guān)性顯著，表明 NaOH-P 主要來源于無機(jī)磷的分解。此外，研究區(qū)水塘和溝渠沉積物上覆水的弱堿性環(huán)境促進(jìn)了無機(jī)磷向有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，可能增加了磷的釋放風(fēng)險(xiǎn)。尤其是在A6P和A15D等高NaOH-P樣點(diǎn)，沉積物中的磷易通過解吸作用進(jìn)入水體。相比之下，HCl-P在土壤/沉積物底質(zhì)中的含量較低，波動(dòng)較小，穩(wěn)定性較高，釋放性較低。

此外，相關(guān)性分析結(jié)果顯示，IP與 C_NAP 呈顯著負(fù)相關(guān)，說明無機(jī)磷越多，土壤/沉積物底質(zhì)中的可交換態(tài)磷越少。OP與 K_p 呈顯著負(fù)相關(guān)，表明有機(jī)磷越多，溶質(zhì)的分配系數(shù)越小，磷更傾向于留在固相底質(zhì)。 Q_max 與OP、HCl-P均呈顯著負(fù)相關(guān)，即有機(jī)磷和鈣結(jié)合態(tài)磷含量越大，底質(zhì)的最大吸附量越小。這可能是由于底質(zhì)與有機(jī)磷和鈣磷的結(jié)合較為穩(wěn)定，減少了土壤對(duì)外來磷的吸附能力，進(jìn)而降低了最大吸附量。 Q_max 與 C_NAP?K_p 均呈顯著正相關(guān)，說明底質(zhì)中可交換態(tài)磷越多，最大吸附量越大，磷的遷移性也越強(qiáng)。這些結(jié)果表明，底質(zhì)中的磷形態(tài)與其吸附解吸特性密切相關(guān)，不同形態(tài)的磷對(duì)其釋放和遷移能力有重要影響。

2.4 不同灌排單元與水稻種植時(shí)期對(duì)磷吸附解吸的影響

圖5展示了種植水稻前（2017年1月17日）水稻生育期內(nèi)（2017年6月8日）和水稻收割后（2017年12月12日）不同樣點(diǎn)的磷吸附等溫曲線，圖中每條曲線代表該灌排單元中吸附水平接近均值的一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)（圖5a、圖5b、圖5c及3類灌排單元不同時(shí)期的最大磷吸附量變化（圖5d）。研究發(fā)現(xiàn)，不同灌排單元和水稻種植時(shí)期對(duì)土壤/沉積物底質(zhì)磷的吸附解吸特性產(chǎn)生了明顯影響。

種植水稻前，水塘沉積物的磷吸附能力最高，溝渠沉積物略低，農(nóng)田土壤最低。水稻生育期內(nèi)，各類底質(zhì)吸附能力均有所提升，吸附能力表現(xiàn)為溝渠略高于水塘和農(nóng)田。水稻收割后，底質(zhì)的吸附能力進(jìn)一步增加，水塘與農(nóng)田增長較多?？傮w來看，溝渠沉積物磷吸附能力較高，水塘沉積物與農(nóng)田土壤較低，且吸附能力波動(dòng)較大，尤其在收割后明顯增加，

表2吸附擬合參數(shù)及磷賦存形態(tài)間的相關(guān)性

注：“*\"表示在0.05水平（雙側(cè)）顯著相關(guān)，“**\"表示在0.01水平（雙側(cè)）顯著相關(guān)

圖5不同灌排單元與水稻種植時(shí)期的底質(zhì)磷吸附解吸對(duì)比

水塘、溝渠和農(nóng)田的底質(zhì)磷吸附能力在不同水稻種植時(shí)期表現(xiàn)出明顯的變化。各類型底質(zhì)的磷吸附能力在水稻種植前較低，主要由于冬季低溫下微生物活性較低，磷吸附位點(diǎn)未充分利用。在水稻生育期內(nèi)，水塘與農(nóng)田 Q_max 有所上升，而溝渠沉積物的磷吸附能力在水稻生育期內(nèi)達(dá)到峰值，主要原因是這一時(shí)期溝渠承載了大量的農(nóng)田徑流和肥料磷輸入，水流促進(jìn)了磷的循環(huán)、沉積與釋放。此外，最大磷吸附量可能與有機(jī)物含量有關(guān)，微生物分泌細(xì)胞外聚合物為溝渠沉積物提供更多吸附位點(diǎn)，從而增強(qiáng)了對(duì)磷的吸附能力[15，16]。水稻收割后，水體中磷濃度降低，水塘與溝渠沉積物的吸附能力仍然保持較高水平，農(nóng)田土壤的磷吸附能力尤為顯著，可能與秸稈還田增加了有機(jī)質(zhì)和磷吸附位點(diǎn)有關(guān)。水稻秸稈還田通過多分子層吸附提高了王壤對(duì)磷的固定能力，隨時(shí)間推移可能增加土壤微生物活性，提高后期種植作物時(shí)的有效磷含量[17-20]

綜上，溝渠在水稻生育期的吸附能力最強(qiáng)，作為農(nóng)田灌排系統(tǒng)中的重要單元，在農(nóng)業(yè)面源污染防控中具有重要作用，其較高的磷吸附能力若配合控制排水等延長水力停留時(shí)間的管理措施，有助于減少農(nóng)田排水的磷輸出，應(yīng)合理管理并加以利用。而水稻收割后，農(nóng)田、水塘磷吸附能力明顯增加，應(yīng)加以利用，或能進(jìn)一步減少區(qū)域磷的面源污染。

3 小結(jié)

本研究通過對(duì)田-溝-塘系統(tǒng)不同灌排單元土壤/沉積物底質(zhì)的磷吸附特性進(jìn)行分析，揭示了不同單元與不同種植時(shí)期磷吸附特征的差異。結(jié)果表明，Langmuir模型能夠較好地描述研究區(qū)各樣點(diǎn)的磷吸附過程。水塘和溝渠沉積物對(duì)磷的吸附能力波動(dòng)較大，相比之下，農(nóng)田土壤的磷吸附能力較為穩(wěn)定。 C_NAP?EPC0 和 K_p 等參數(shù)也表明了不同灌排單元的磷吸附解吸特性差異，其中部分水塘樣點(diǎn)表現(xiàn)出較高的磷釋放風(fēng)險(xiǎn)，溝渠樣點(diǎn)吸附潛力較強(qiáng)，但仍需注意特定樣點(diǎn)的釋放風(fēng)險(xiǎn)。

研究區(qū)底質(zhì)中的磷形態(tài)分布具有顯著差異，水塘和農(nóng)田的總磷含量較高。水塘和溝渠中無機(jī)磷和有機(jī)磷的含量差異明顯。此外，IP與 C_NAP 呈顯著負(fù)相關(guān)，OP與 K_p 呈顯著負(fù)相關(guān)， Q_max 與OP、HCl-P均呈顯著負(fù)相關(guān)，表明磷賦存形態(tài)對(duì)底質(zhì)的吸附解吸特性有重要影響。

在水稻種植前后，不同灌排單元底質(zhì)的磷吸附能力表現(xiàn)出顯著變化。水稻種植前，底質(zhì)磷吸附能力相對(duì)較低；水稻生育期內(nèi)，溝渠沉積物的磷吸附能力明顯增強(qiáng)；收割后農(nóng)田土壤的磷吸附能力增強(qiáng)，可能與秸稈還田等農(nóng)業(yè)管理措施有關(guān)。對(duì)于農(nóng)田、溝渠、水塘在不同時(shí)期表現(xiàn)出的較強(qiáng)磷吸附能力應(yīng)加以利用，或能進(jìn)一步減少區(qū)域磷的面源污染。

致謝：在樣品采集和指標(biāo)檢測過程中，得到了汪姮和程再潘同學(xué)的幫助。感謝他們對(duì)于研究的支持和協(xié)助，確保了實(shí)驗(yàn)工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞映驚，楊林章，李紅娜，等.種植業(yè)面源污染防控技術(shù)發(fā)展歷程分析及趨勢預(yù)測[J].環(huán)境科學(xué)，2020，41（8）：3870-3878.[2]朱兆良，孫波.中國農(nóng)業(yè)面源污染控制對(duì)策研究[J].環(huán)境保護(hù)，2008，36（8）：4-6.

[3]SALVAGIOTTIF，BARRACO M，DIGNANI D，etal.Plant stand，nodulation and seed yield in soybean as affected by phosphate fertil-izerplacement，source and application method[J].European jour-nal of agronomy，2013，51：25-33.

[4]婁夢玉，薛華龍，郭彬彬，等.施磷水平與冬小麥產(chǎn)量和土壤有效磷含量的關(guān)系[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2022，28（9）：1582-1593.

[5]宋立芳，王毅，吳金水，等.水稻種植對(duì)中亞熱帶紅壤丘陵區(qū)小流域氮磷養(yǎng)分輸出的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2014，35（1）：150-156.

[6]張雷，張崢，柴寧，等.稻田種植對(duì)地表徑流污染狀況調(diào)查研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2022，38（2）：123-128.

[7]單立楠，丁能飛，王洪才，等.蔬菜地面源污染生態(tài)攔截系統(tǒng)與效果［J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（20）：168-178.

[8］鄧雄.農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的研究進(jìn)展、存在的問題及發(fā)展[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，46（S2）：244-247.

[9]ZHUB，WANG ZH，ZHANGXB.Phosphorus fractions and re-leasepotential of ditchsediments fromdiferentland usesina smallcatchment of theUpperYangtzeRiver[J].Journal of soilsand sedi-ments，2012，12（2）：278-290.

[10]張志斌，王書義，張彥浩，等.南四湖消落帶底泥有機(jī)磷賦存形態(tài)及分布特征[J].湖泊科學(xué)，2023，35（5）：1647-1658.

[11]ZHOU A M，TANG HX，WANG DS.Phosphorus adsorption onnatural sediments：Modeling and effects of pH and sediment com-position[J].Water research，2005，39（7）：1245-1254.

[12]RUBANV，LOPEZ-SANCHEZ JF，PARDO P，et al. Develop-ment of a harmonised phosphorus extraction procedure and certifi-cation of a sediment reference material[J]. Journal of environmen-tal monitoring，2001，3（1）：121-125.

[13]JINXC，WANG SR，CHU J Z，et al.Organic phosphorus inshallow lake sediments in middle and lower reaches of the YangtzeRiverareainChina[J].Pedosphere，2008，18（3）：394-400.

[14]俞振飛，王國祥，錢君龍，等.SMT法測定沉積物標(biāo)準(zhǔn)樣品有機(jī)磷形態(tài)分析方法探究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29（3）：117-122.

[15]LIX C，HUANG L，F(xiàn)ANG HW，etal.Phosphorus adsorption bysediment consideringmineral composition and environmental fac-tors[J].Environmental science and pollution research internation-al，2021，28（14）：17495-17505.

[16]WANG SR，JIN X C，ZHAO HC，et al.Effect of organic matteronthe sorption of dissolved organic and inorganic phosphorus inlakesediments[J].Colloidsand surfaces A：Physicochemical andengineering aspects，2007，297（1-3）：154-162.

[17]BOITT G，SIMPSON Z P，TIAN JH，et al. Plant biomass manage-ment impacts on short-term soil phosphorus dynamics in a temper-ategrassland[J].Biology and fertility of soils，2018，54（3）：397-409.

[18]WANGKK，RENT，CONGRH，etal.Reduction of chemicalphosphate fertilizerapplicationinarice-rapeseed croppingsystemthrough continuous straw return[J].Field crops research，2024，312：109399.

[19]連神海，張樹楠，劉鋒，等.不同生物炭對(duì)磷的吸附特征及其影響因素[J].環(huán)境科學(xué)，2022，43（7）：3692-3698.

[20]劉慧，張偉康，李蔣戈野，等.不同生物質(zhì)炭對(duì)棕壤中磷素吸附解吸的影響[J].土壤，2023，55（6）：1198-1206.

（責(zé)任編輯 呂海霞）