四川某河流农田种植对沉积物中磷的影响

李国新 张雯

摘要：在四川某河流大规模农田种植河段以及相对清洁区域共设置4个采样点，采样并分析了上覆水和沉积物中磷的含量。结果表明：受农田影响河段上覆水磷浓度含量远超过对照点位，也超过v类水限值。受农田影响沉积物中总磷含量高于对照点位，且较为活泼形态磷含量明显高于对照点位，具有较大的内源磷释放风险。

关键词：农田种植;磷形态;释放风险

中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）18-0111-02

1引言

在中国西南部，有很多富营养化的河流，这些河流沿岸存在较大面积的农田耕地。频繁的农业活动如农业灌溉、化肥施用等所导致的面源性污染，是磷进入河流的主要途径。沉积物作为天然的物质贮藏库，会逐渐从上覆水累积磷，并且扰动或者环境条件的变化很容易导致磷的释放，加速水体富营养化口。本研究通过对比分析四川某河流受到农田种植影响河段和未受影响河段沉积物磷含量及形态差异，来讨论农田种植对沉积物中磷的影响。

2材料与方法

2.1样品采集

于2019年4月初，前往四川某河流进行上覆水和沉积物的采样工作。采样点共4个，在上游受人为干扰较小，周边无农田的区域采集2个对照样品;在大规模果树种植和蔬菜种植区域设置2个受农田影响突出的点位（图1）。使用彼得森抓斗式采泥器采集表层深度为5cm的样品，同时用干净的塑料瓶采集上覆水。所有样品24h内运回实验室进行分析测试。

2.2样品磷含量测定

上覆水总磷的测定采用《钼酸铵分光光度法》（GB11893-89）。沉积物中不同磷形态含量的测定选用SMT磷分级法。SMT法将总磷（TP）分为无机磷（IP）、有机磷（OP）。无机磷又分为可交换态磷（Ex-P）、铁铝结合态磷（Fe/Al-P）、钙结合态磷（Ca-P），具体测定方法见图2。进行分析上清液在2000r/min转速下离心15min后，过0.5um滤膜后测定磷浓度（溶解性反应磷，SRP）。沉积物磷含量通过上清液磷浓度换算而得。有机磷含量由总磷、无机磷含量差值换算而得。

3结果与分析

3.1农田耕种对上覆水中磷的影响

各采样点总磷浓度比较柱状图见图3，从高到低排序为果园种植（1.28mg/L）>蔬菜种植（0.71mg/L）>对照点2（0.15mg/L）>对照点2（0.04mg/L）。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），河流水质V类水的总磷浓度限值为0.4mg/L，受农业影响的点位总磷浓度已经远远超标。农业造成的污染往往是面源污染，雨水或者农作灌溉水冲刷耕种土壤，可以将其中的化肥、农药等污染物带入河流水体进而产生污染。果园种植点位种植规模大于蔬菜种植，且存在有污水直排入河的现象，这是其总磷浓度最高的主要原因。果园、蔬菜种植点位附近居民较少，故忽略生活污水的影响，其总磷浓度远高于两个对照点，也表明农业种植基地对河水磷的贡献较大。

3.2沉积物中磷形态变化分析

4个采样点沉积物中各形态磷的含量见图4。各个形态磷含量大小从高到低排序和上覆水总磷含量排序相似，故沉积物中磷的含量分布也和人为农业活动影响有关。相比于IP，0P较为稳定，有机磷的释放需要微生物的矿化作用转化为无机磷而释放，而这是一个较为缓慢的过程，研究的沉积物中有机磷含量比无机磷含量低。IP为主要形态磷，Ca-P为主要无机磷。Ca-P主要指磷酸根与钙离子结合生成的沉淀，是较为稳定的无机磷，一般不发生迁移转化。而Ex-P和Fe/Al-P为活泼的无机磷，在沉积物中占比小，但是极易再次释放至上覆水中。Ex-P主要指的是轻微吸附在沉积物表面上的磷，在受到扰动时就可以发生释放，研究区域中，受农业影响点位Ex-P含量较高，其原因是受影响点位上覆水磷浓度高，磷和沉积物吸附结合的机会较多。Fe/AI-P指的是与Fe、AI、Mn等金属结合的磷，一般主要是铁结合态磷，且三价铁能和磷酸钙稳定结合，当氧化还原电位降低时，三价铁还原为二价铁使得磷酸根脱落，释放至上覆水中。受农业影响的点位沉积物中Fe/AI-P的含量高于对照点很多，故受影响点位沉积物磷释放风险较对照点位大。无机磷中，受影响和对照点沉积物的Fe/AI-P以及Ex-P差異程度明显高于Ca-P，推测农业影响主要是增加沉积物中的活性磷，这一部分活性磷极易被底栖植物所利用或者释放到上覆水中加速水体富营养化，应该引起重视。

4结论

农业面源污染作用使得大量的污染物进入河道，使得上覆水中磷浓度超标。而上覆水中磷通过扩散或者再悬浮颗粒吸附、吸收作用，而不断累积在沉积物中。受农业影响点位沉积物中磷含量更高，且活性磷的成分和对照点位差异较大，因此推断频繁的农业活动增加了沉积物中活性磷的含量，使得沉积物具有更大的内源磷污染风险。