2.2.2　消落带土壤营养元素的变化研究

消落带土壤中的元素变化是一个较为复杂的动力学过程，主要受溶解和吸附过程的控制。一方面，水中的有机物质及部分固体颗粒经沉淀或吸附后，在一定的条件下可补充土壤的有机质，改良土壤物理性质，有利于土壤团聚体的形成；污水中的营养元素（如N、P）经土壤吸附转化可增加土壤中养分的含量，在一定程度上提高土壤的肥力。另一方面，由于周期性淹水，消落带土壤中N、P及其他营养物质从土壤中转移到水体，造成土壤养分流失、水体富营养化，同时也加快了消落带母岩养分的释放。

根据土壤浸泡实验研究，水浸泡对土壤物质的溶出效果是很显著的。8%的含水量和12%的含水量与自然状态养分释放对比实验表明：8%水分处理较自然状态下N、P、K释放分别增加79%、47%、63%，N、K增幅达显著水平；12%水分处理较自然状态下N、P、K增幅均达显著水平，水分对消落带紫色母岩养分释放量的影响显著。另据杨钢研究，受淹土壤中污染物释放量在第一天达到最大值，大约占10d内释放总量的80%～90%，水是土壤物质溶出的重要影响因素。

袁辉等在研究三峡库区消落带土壤N、P释放规律时发现：在江水为上覆水的条件下，消落带土壤向上覆水体释放N、P，土壤淹水后10～15d，其上覆水中营养物质的浓度趋于平衡；未经过施肥处理的消落带土壤在江水浸泡下，对TP浓度有吸附作用，使得浸泡结束后TP浓度下降33.4%，表明未经施肥处理的土壤在初次淹水条件下，具有一定的吸磷作用；换水实验表明，土壤N、P的释放强度随换水次数增加而降低；大约15d后，其N、P释放量占总释放量的86%～89%。(https://www.daowen.com)

三峡库区消落带土壤在进行淹水—落干处理后，土壤N、P最大吸附量有所增加，淹水条件下消落带内吸附了一定外源氮的土壤向上覆水中释放N元素，且淹水前土壤吸附N元素越多则淹水后释放TN物质也越多，好氧条件下的释放量大于厌氧条件。淹水—落干对土壤淹水P释放的影响依水体溶解氧浓度的不同而不同，好氧淹水过程中，淹水—落干对土壤P释放的影响不明显；厌氧淹水过程中，淹水—落干在第一次淹水过程中对土壤P释放影响不明显；在第二次厌氧淹水过程中，经过两次淹水—落干的土壤P释放能力比经过一次淹水—落干的土壤P释放能力强。消落带周边农田地表径流携带的N、P营养物质沉积吸附在三峡水库消落带土壤上，加上沉降累积在消落带中的N、P营养物质，在其淹水后，会向水体释放出N、P物质，从而增加库区水体发生富营养化的风险。

消落带下部区域在三峡水库调度运行方案下，受淹时间最长。消落带形成后，由于这部分区出露时间最短，长期处于厌氧环境下，其土壤接近底泥状态。对嘉陵江底泥淹水后N、P释放进行模拟实验，结果显示：底泥处于淹水期间，均向上覆水中释放N、P营养物质，其中，在好氧状态下上覆水中TN以硝态氮为主；厌氧环境下上覆水中TN以氨氮形式为主；淹水期间前期，N、P释放速率均较快，随时间增加逐渐减缓；且在厌氧环境下TP释放能力比在好氧状态下强；曝气方式对上覆水中的TN平衡浓度无显著影响，但对氨氮、硝态氮释放过程有影响，从而影响TN浓度变化；落干过程对底泥N元素释放有正影响，对P元素释放有负影响；在消落带下部区域短暂的落干期间，如果有农业利用，则该部分底泥状土壤在吸附地表径流中的N、P元素后，重新进入淹水状态时将增加库区水环境污染和水体富营养化的风险。