沈雅飛，程瑞梅， 肖文發(fā)，王 娜，劉澤彬，王曉榮

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所 國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100091;2.南京林業(yè)大學(xué) 南 方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京210037）

三峽水庫(kù)蓄水對(duì)庫(kù)區(qū)棄耕地土壤7種金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

沈雅飛1,2，程瑞梅1,2， 肖文發(fā)1,2，王 娜1,2，劉澤彬1,2，王曉榮1,2

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所 國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100091;2.南京林業(yè)大學(xué) 南 方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇南京210037）

為探究淹水對(duì)三峽庫(kù)區(qū)土壤金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，以典型消落帶中的棄耕地為研究區(qū)域，于2009年和2013年，研究不同海拔（145～155，155～165，165～175 m），不同深度（0～5，5～10，10～20 cm）土壤的重金屬（銅、鐵、鋅、錳），堿性金屬（鈣、鎂、鈉）分布特征及與pH值的相互關(guān)系，旨在為該地區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)理論依據(jù)。 研究發(fā)現(xiàn)：2009年145～165m土壤4種重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～20 cm層最高，2013年為0～5 cm層質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最高值均出現(xiàn)在10～20 cm層；經(jīng)歷過(guò)4個(gè)淹水周期后，2013年165～175m高程土壤銅、鐵、鋅和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為0.065，59.37，0.068和0.069 g·kg－1，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)比2009年分別增加了50.75%，18.84%，27.46%，27.44%。淹水導(dǎo)致鈣、錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增多，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，其中鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化幅度最大，隨著海拔的升高，2013年較2009年分別減低了60.02%，60.09%和59.82%；另外，除鈉與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=－0.615, P＜0.01）之外，所測(cè)金屬指標(biāo)均與pH值呈正相關(guān)。淹水不僅導(dǎo)致不同年份土壤金屬的分布特征不完全相同，還導(dǎo)致土壤銅、鐵、鋅、錳、鈣、鎂等的累積及鈉的流失。圖3表1參18

土壤學(xué)；三峽庫(kù)區(qū)；消落帶；棄耕地；金屬；相關(guān)性分析

土壤重金屬污染物因其難以降解，進(jìn)而通過(guò)水生系統(tǒng)、土壤-植物系統(tǒng)進(jìn)入食物鏈，最終危害生態(tài)環(huán)境與人類健康［1－2］。同時(shí)，土壤中也包含了大量的堿性金屬，一旦堿性金屬匱乏，會(huì)威脅植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育。這些金屬的存在與土壤的淋溶程度、pH值等密切相關(guān)［3］。消落帶土壤因受反復(fù)間斷式淹水、裸露和沖刷，積累在土壤中的重金屬元素，可以通過(guò)溶解、交換、擴(kuò)散等方式進(jìn)入水體而引起水質(zhì)變化，而江水中的重金屬通過(guò)吸附、沉淀等形式遷移至消落帶土壤中引起其環(huán)境的改變［4－5］，因此，三峽水庫(kù)周期性蓄水對(duì)消落帶土壤重金屬和堿性金屬的影響規(guī)律更加值得深入研究。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)消落帶土壤中金屬的變化規(guī)律的研究［6－8］，主要集中在通過(guò)模擬消落帶來(lái)研究土壤金屬含量的分布特征，庫(kù)區(qū)不同土壤類型重金屬的含量與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和庫(kù)區(qū)土壤重金屬背景值等方面，如郭沛等［9］模擬淹水條件下三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤重金屬形態(tài)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)，淹水導(dǎo)致土壤鐵、錳、有效銅含量增加；熊俊等［10］研究顯示在三峽水庫(kù)運(yùn)行初期，消落帶土壤重金屬物污染處于低級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；另外，唐將等［11］在大規(guī)模、系統(tǒng)采樣的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較不同均值的計(jì)算方法，提出了三峽庫(kù)區(qū)土壤重金屬含量的背景值。已有研究表明：土壤中的堿性陽(yáng)離子可以維持植物的生長(zhǎng)需求［3］；重金屬間的遷移會(huì)對(duì)庫(kù)區(qū)水環(huán)境產(chǎn)生影響，而土壤的酸堿性控制著重金屬元素的活性，進(jìn)而影響土壤中重金屬的含量［8］。自三峽水庫(kù)運(yùn)行至今，盡管對(duì)消落帶土壤金屬元素特征的研究不斷增加，但是關(guān)于較長(zhǎng)蓄水周期的消落帶土壤中金屬含量變化的研究鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)分別于2009年和2013年，測(cè)定了三峽庫(kù)區(qū)消落帶秭歸段棄耕地的不同高程、不同深度土壤堿性金屬元素（鈣、鎂和鈉），重金屬元素（鋅、錳、鐵和銅）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及土壤的pH值，揭示其空間分布特征，比較2009年與2013年間（經(jīng)歷過(guò)4個(gè)淹水周期）的土壤金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異，進(jìn)一步探討水淹對(duì)土壤金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，以期為庫(kù)區(qū)土地的合理利用、生態(tài)恢復(fù)提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本研究樣地位于湖北省宜昌市秭歸縣茅坪鎮(zhèn)，緊鄰三峽庫(kù)區(qū)，其地理位置為30°38′14″～31°11′31″N，110°00′04″～110°18′41″E，年平均氣溫為18.0℃，年均均降水量為1 100.0 mm，年日照時(shí)數(shù)為1 632.0 h，年無(wú)霜期約為260.0 d。屬于亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，雨熱同季。土壤類型為花崗巖母質(zhì)風(fēng)化而成的黃壤土，土層厚度約為40 cm。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)置

2009年，在研究區(qū)域內(nèi)選擇3塊生境類型相似的棄耕地，各設(shè)置1塊40m×15m的樣地，其底邊設(shè)置在海拔145m，最高設(shè)置在海拔175m。由于不同的高程受水淹情況不同，將樣地在高程上劃分為3個(gè)梯度，分別為145～155，155～165和165～175m，各個(gè)高程均埋設(shè)水泥樁做標(biāo)記。

根據(jù)水庫(kù)的運(yùn)行，2009年和2013年樣地被水淹區(qū)域均為高程145～175m。

2.2 土壤樣品采集及測(cè)定

于2009年和2013年的9月，在3塊樣地內(nèi)進(jìn)行采樣，均沿著每個(gè)高程區(qū)域的對(duì)角線，分別用土鉆取土12次，每次均取3層（0～5，5～10，10～20 cm）土壤，將同一層的土壤混合，作為此高程的土壤樣品，裝袋標(biāo)記后，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH值的測(cè)定。

將新鮮的土壤樣品平鋪在干凈且透氣的紙上，放在室內(nèi)陰涼處通風(fēng)干燥，待土樣風(fēng)干后，剔除石塊和動(dòng)植物殘?bào)w等雜物，倒入研缽中磨細(xì)，過(guò)2mm篩子。土壤銅、鐵、錳、鋅、鈣、鎂和鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)均根據(jù)氫氟酸-高氯酸消煮-ICP法測(cè)定［12］；土壤pH值采用pH酸度計(jì)法測(cè)定［13］。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 19.0對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，應(yīng)用Excel 2013進(jìn)行圖表制作。

3 結(jié)果與分析

3.1 水淹對(duì)土壤金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

圖1 2009年和2013年海拔145～155m區(qū)域土壤剖面中的金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布Figure 1 Distribution ofmetal contents in the soil profiles atan elevation of 145－155m above sea level in 2009 and 2013

3.1.1 水淹對(duì)145～155m區(qū)域金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 從圖1可以看出：棄耕地海拔144～155m區(qū)域內(nèi)，所測(cè)量的7種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在土壤0～5，5～10和10～20 cm層之間存在空間差異性。無(wú)論是2009年還是2013年，土壤鋅、鈣和鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，大體上隨著土壤深度的增加而增多；土壤銅、鐵、錳和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)，2009年表現(xiàn)為隨土壤深度的增加而增多，2013年其空間分布與2009年不同，其變化幅度較小，隨著土壤深度的增加呈緩慢的減少。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，土壤周期性淹水對(duì)棄耕地此區(qū)域土壤所測(cè)金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響均極顯著（P＜0.01）。由多重比較結(jié)果可知：土壤經(jīng)歷過(guò)4個(gè)水淹周期后，在棄耕地海拔144～155 m區(qū)域內(nèi)，2009年與2013年各層土壤之間銅和鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差異均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），均為2013年高于2009年；土壤鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)受水淹后的變化趨勢(shì)與銅和鈣的變化趨勢(shì)相反，表現(xiàn)為2009年各土層鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著高于2013年；土壤鐵、鎂和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均于2009年和2013年的0～5 cm層之間達(dá)到極顯著差異水平，10～20 cm層土壤鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)經(jīng)過(guò)4 a的水淹周期后，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）；此外，2013年5～10 cm層土壤鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于2009年（P＜0.05），其余層土壤之間差異不明顯。

圖2 2009年和2013年155～165m區(qū)域土壤剖面中的金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布Figure 2 Distribution ofmetal contents in the soil profiles at an elevation of 155－165m above sea level soil in 2009 and 2013

3.1.2 水淹對(duì)155～165 m區(qū)域金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 從圖2可見(jiàn)：在棄耕地155～165 m區(qū)域內(nèi)，2009年土壤銅、鋅、鐵和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著土層的加深而增多，而2013年這4種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各層土壤之間基本保持不變，空間分布差異較小；2009年各層土壤鎂和鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間大體保持不變，2013年則分別隨著土層的加深而表現(xiàn)為降低趨勢(shì)和上升趨勢(shì)。所測(cè)的金屬元素中，2009年各層土壤鋅、錳和鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化幅度較大，變化范圍依次為0.16～0.06，0.16～0.06和0.29～0.30 g·kg－1。與2009年相比，2013年土壤各層銅、鈣和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯增多，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯減少。土壤周期性淹水對(duì)棄耕地此區(qū)域土壤所測(cè)金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響均極顯著（P＜0.01）。多重比較結(jié)果顯示：棄耕地155～165 m高程區(qū)域，土壤經(jīng)歷過(guò)4個(gè)水淹周期后，2013年0～5 cm和5～10 cm層土壤的鋅、錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均極顯著高于2009年（P＜0.01），但其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10～20 cm層土壤中則表現(xiàn)為與其相反，即2009年極顯著高于2013年（P＜0.01）；2013年0～5 cm和5～10 cm層土壤銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)均極顯著高于2009年（P＜0.01），0～5 cm土層的鎂極顯著高于2009年（P＜0.01）；除去5～10 cm層土壤，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在其余2層內(nèi)均表現(xiàn)為2009年極顯著高于2013年（P＜0.01）；2013年5～10 cm層土壤鋅和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于2009年（P＜0.01）；此外，2013年0～5 cm層土壤的鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于2009年（P＜0.05）。

3.1.3 水淹對(duì)165～175m區(qū)域金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 2009年，在棄耕地165～175m區(qū)域，錳和鈣元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不同土層間的空間變化范圍較大，分別為0.02～0.07 g·kg－1和7.45～22.99 g·kg－1，最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別出現(xiàn)在5～10 cm和10～20 cm層土壤；2013年鈣和鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在此區(qū)域內(nèi)，不同土層間的空間變化范圍較大，依次為7.96～32.80 g·kg－1，11.86～15.73 g·kg－1，最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別出現(xiàn)在10～20 cm和0～5 cm層?？梢?jiàn)經(jīng)過(guò)4個(gè)水淹周期后鈣均表現(xiàn)出的空間分布特征相一致。2009年和2013年，土壤鐵和鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著土層加深，整體上表現(xiàn)出緩慢上升趨勢(shì)，土壤銅、鋅、鎂和鈉表現(xiàn)相反，即隨著土層加深整體上表現(xiàn)出緩慢的減少（圖3）。由顯著性檢驗(yàn)和多重比較結(jié)果得到，土壤周期性淹水對(duì)棄耕地此區(qū)域土壤所測(cè)金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響均顯著，對(duì)銅、鐵、錳、鈣、鎂和鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響均極顯著（P＜0.01）。2013年各層土壤的銅、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)均極顯著高于2009年（P＜0.01），鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著低于2009年（P＜0.01）；2013年0～5 cm層土壤， 錳、鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)均極顯著高于2009年（P＜0.01）；10～20 cm層土壤鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)于2013年極顯著高于2009年（P＜0.01）；5～10 cm土壤鐵和鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)于2009年和2013年間的差異達(dá)到顯著性水平，分別表現(xiàn)為2013年顯著高于2009年和2009年顯著高于2013年（P＜0.01）；10～20 cm層土壤鋅和鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈現(xiàn)為2013年顯著高于2009年（P＜0.05）。

圖3 2009年和2013年165～175m區(qū)域土壤剖面中的金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布Figure 3 Distribution ofmetal contents in the soil profiles at an elevation of 165－175m above sea level in 2009 and 2013

3.2 土壤的金屬元素與pH的相關(guān)性分析

為了進(jìn)一步了解消落帶土壤金屬元素之間的關(guān)系以及各個(gè)金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤pH值之間的關(guān)系，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)2009和2013年的不同海拔的各個(gè)土層的7種所測(cè)金屬元素與之對(duì)應(yīng)的土壤pH值進(jìn)行了相關(guān)性分析（表1）。

表1 重金屬以及堿性金屬與pH值的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis between heavymetals,or alkalinemetals and soils pH values

由表1可以看出：土壤銅、鐵、鎂之間存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），錳與鋅、鈣與鎂存在顯著正相關(guān)（P＜0.05）。鈉與鎂呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.620），鈉與銅顯著性負(fù)相關(guān)（r=-0.507），其他金屬元素之間相關(guān)性不明顯。土壤pH值與鎂之間存在極顯著正相關(guān)（r=0.595），與銅和鐵呈顯著性正相關(guān)（r=0.589和0.469）。可見(jiàn)土壤pH值的大小與其金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。

4 討論與結(jié)論

土壤在淹水條件下，重金屬易生成沉淀而降低其生物有效性，從而減少土壤重金屬解吸，使重金屬在土壤中累積而未釋放至水體［14］。本研究發(fā)現(xiàn)：145～155，155～165和165～175 m高程區(qū)域，與2009年相比較，在經(jīng)歷過(guò)4個(gè)淹水周期后，2013年6種所測(cè)金屬元素（除去鈉）質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體上表現(xiàn)為增多的趨勢(shì)，尤其是銅和鎂元素；土壤銅、鐵、鋅和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變幅最大的均出現(xiàn)在高程165～175m區(qū)域，分別增加50.75%，18.84%，27.46%和27.44%（3個(gè)土層的均值），可見(jiàn)淹水導(dǎo)致重金屬在土壤中的累積，高海拔高程表現(xiàn)更為明顯。所測(cè)的堿性金屬中，隨著海拔的升高，土壤的鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化幅度最大，2013年較2009年分別減低了60.02%，60.09%和59.82%（3個(gè)土層的均值）；淹水導(dǎo)致土壤中鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈明顯上升，且鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升的幅度較大，145～155，155～165，165～175m區(qū)域土壤分別上升42.44%，26.47%和16.68%（3個(gè)土層的均值）?？梢?jiàn)，土壤中釋放的鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)要大于從水中吸附量，而土壤中鈣、鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)釋放大于吸附量。

本研究揭示了消落帶土壤7種金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的空間分布狀況，在145~155，155~165和165~175m高程，2013年土壤的銅、鐵、鋅和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最高值均出現(xiàn)在0～5 cm土層；在145～155 m和155～165 m高程，2009年土壤中4種重金屬最高質(zhì)量分?jǐn)?shù)均出現(xiàn)在10～20 cm土層。無(wú)論2009年還是2013年，隨著海拔的升高，土壤銅、鋅和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均呈現(xiàn)先升高后降低，鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)則一直升高。一般情況下，重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著土壤層次的增加而降低［15］，但本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2013年3個(gè)高程區(qū)域的土壤中銅、鐵、鋅和錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0～5 cm土層最高，在145～165 m高程區(qū)間，2009年土壤中4種重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為10～20 cm土層最高，在165～175m高程區(qū)域，沒(méi)有表現(xiàn)出統(tǒng)一的規(guī)律，這與裴廷權(quán)等［16］的研究結(jié)果相類似，可見(jiàn)消落帶棄耕地土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的淹水，導(dǎo)致其重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)在空間上分布不同。

土壤pH值是影響土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)鍵性因子，幾乎所有的金屬離子在土壤中的吸附解吸都是pH值依賴型的，它主要是通過(guò)影響重金屬化合物在土壤溶液中的溶解度來(lái)影響重金屬的行為，進(jìn)而影響其質(zhì)量分?jǐn)?shù)［17］。三峽庫(kù)區(qū)秭歸段土壤受到周期性水淹后，其pH值增高并趨于中性［18］。本研究中，除鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)之外，所測(cè)金屬指標(biāo)均與pH值呈正相關(guān)，且與銅、鐵和鈣呈顯著性正相關(guān)。pH值增大，導(dǎo)致土壤4種重金屬、鈣和鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增多，鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少。這也與前人的研究結(jié)果相吻合［3］。

［1］ 吉方英,王圖錦,胡學(xué)斌,等.三峽庫(kù)區(qū)消落區(qū)水體-沉積物重金屬遷移轉(zhuǎn)化特征［J］.環(huán)境科學(xué),2009,30（12）: 3481－3487.

JIFangying,WANG Tujin,HU Xuebin,et al.Movement and transformation of heavymetals in water sediment in water-level-fluctuating zone of Three Gorges Reservoir Area［J］.Environ Sci,2009,30（12）:3481－3487.

［2］ 儲(chǔ)立民,常超,謝宗強(qiáng),等.三峽水庫(kù)蓄水對(duì)消落帶土壤重金屬的影響［J］.土壤學(xué)報(bào),2011,48（1）:192－196.

CHU Limin,CHANG Chao,XIE Zongqiang,et al.Effect of impounding of the Three Gorges-Reservoir on soil heavy metals in its hydro-fluctuation belt［J］.Acta Pedol Sin,2011,48（1）:192－196.

［3］ 程瑞梅,王曉榮,肖文發(fā),等.三峽庫(kù)區(qū)消落帶水淹初期土壤物理性質(zhì)及金屬含量初探［J］.水土保持學(xué)報(bào),2009, 23（5）:156－161.

CHENG Ruimei,WANG Xiaorong,XIAOWenfa,et al.Study on the soil physical properties and metal content in the early submerged water-level-fluctuating zone of Three Gorges Reservoir［J］.JSoilWater Conserv,2009,23（5）:156－161.

［4］ 傅楊武,陳明君,祁俊生.重金屬在消落帶土壤-水體系中的遷移研究［J］.水資源保護(hù),2008,24（5）:8－11.

FU Yangwu,CHEN Mingjun,QI Junsheng.Experimental study on migration of heavy metals in soil-water system of water level-fluctuating zone［J］.Water Resour Prot,2008,24（5）:8－11.

［5］ 許書(shū)軍,魏世強(qiáng),謝德體.三峽庫(kù)區(qū)耕地重金屬分布特征初步研究［J］.水土保持學(xué)報(bào),2003,17（4）:64－66.

XU Shujun,WEI Shiqiang,XIE Deti.Characteristics of heavy metals distribution in cultivated soil in Three Gorge Reservoir Area（TGRA）［J］.JSoilWater Conserv,2003,17（4）:64－66.

［6］ 李其林,黃昀,劉光德,等.三峽庫(kù)區(qū)主要土壤類型重金屬含量及特征［J］.土壤學(xué)報(bào),2004,41（2）:301－304.

LIQilin,HUANG Yun,LIU Guangde,et al.The contents and character of heavy metals ofmain soil types in Three Gorge Reservoir［J］.Acta Pedol Sin,2004,41（2）:301－304.

［7］ SHOTBOLT L,HUTCHINOSN SM,THOMASA D.Sediment stratigraphy and heavymetal fluxes to reservoirs in the southern Pennine uplands,UK［J］.JPaleolimnol,2006,35（2）:305－322.

［8］ 喻菲,張成,張晟.三峽水庫(kù)消落區(qū)土壤重金屬含量及分布特征［J］.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2006,28（1）:165－168.

YU Fei,ZHANG Cheng,ZHANG Sheng.Contents and distribution of heavymetals in the draw-down zone of the Three Gorge Reservoir Area［J］.JSouthwest Agric Univ Nat Sci,2006,28（1）:165－168.

［9］ 郭沛,朱強(qiáng),王素梅,等.模擬淹水條件下三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤重金屬形態(tài)變化［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,32（6）:70－74.

GUO Pei,ZHU Qiang,WANG Sumei,et al.Changes of soil heavymetals forms of Three Gorges Reservoir water-level fluctuation zone under the flooding simulation［J］.JHuazhong Agric Univ,2013,32（6）:70－74.

［10］ 熊俊,王飛,梅朋森,等.三峽庫(kù)區(qū)香溪河消落區(qū)土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.環(huán)境科學(xué)研究,2011,24（11）: 1318－1324.

XIONG Jun,WANG Fei,MEIPengsen,et al.Ecological risk assessment of heavy metal pollution in soils from the fluctuation belt of XiangxiRiver in the Three Gorges Reservoir［J］.Res Environ Sci,2011,24（11）:1318－1324.

［11］ 唐將,鐘遠(yuǎn)平,王力.三峽庫(kù)區(qū)土壤重金屬背景值研究［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,16（4）:848－852.

TANG Jiang,ZHONG Yuanping,WANG Li.Background value of soil heavy metal in the Three Gorges Reservoir District［J］.Chin JEco-Agric,2008,16（4）:848－852.

［12］ 潘海燕,張?chǎng)?原子吸收法測(cè)定土壤中銅鋅鉛鎘［J］.環(huán)境工程,2005,23（1）:68－69.

PAN Haiyan,ZHANG Xin.Determination of copper,zinc,lead and cadmium in soil by atomic absorption spectrometry［J］.Environ Eng,2005,23（1）:68－69.

［13］ 李強(qiáng)，文喚成，胡彩榮.土壤pH值的測(cè)定國(guó)際國(guó)內(nèi)方法差異研究［J］.土壤，2017，39（3）:488－491.

LIQiang,WEN Huancheng,HU Cairong.Difference between international and domestic methods in determining soil pH［J］.Soils,2007,39（3）:488－491.

［14］ BERTIN C,BOUGR A CM.Trends in the heavymetal content（Cd,Pb,Zn）of river sediments in the drainage basin of smelting activities［J］.Water Res,1995,29（7）:1729－1736.

［15］ 曹會(huì)聰,王金達(dá),張學(xué)林.東北地區(qū)污染黑土中重金屬與有機(jī)質(zhì)的關(guān)聯(lián)作用［J］.環(huán)境科學(xué)研究,2007,20（1）：36－41.

CAO Huicong,WANG Jinda,ZHANG Xuelin.Study on the association between heavymetals and organic matter in polluted black soil northeast China［J］.Res Environ Sci,2007,20（1）：36－41.

［16］ 裴廷權(quán),王里奧,韓勇,等.三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤剖面中重金屬分布特征［J］.環(huán)境科學(xué)研究,2008,21（5）:72－78.

PEITingquan,WANG Li’ao,HAN Yong,et al.Distribution characteristics form soil profile heavymetal ofwater-level-fluctuating zone in Three Gorges Reservoir Area［J］.Res Environ Sci,2008,21（5）:72－78.

［17］ 王曉榮.三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤理化性質(zhì)及種子庫(kù)研究［D］.北京:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2010.

WANG Xiaorong.Soil Physical and Chemical Properties and Seed Bank of Water-Level-Fluctuation Zone in Three Gorges Reservoir Area［D］.Beijing:Chinese Academy of Forestry,2010.

［18］ 郭泉水,康義,趙玉娟,等.三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤氮磷鉀、pH值和有機(jī)質(zhì)變化［J］.林業(yè)科學(xué),2012,48（3）:7－10. GUO Quanshui,KANG Yi,ZHAO Yujuan,et al.Changes in the content of N,P,K,pH and organicmatter of the soil which experienced the hydro-fluctuation in the Three Gorges Reservoir［J］.Sci Silv Sin,2012,48（3）:7－10.

Content of seven soilmetals on abandoned farmland in the hydrofluctuation belt of the Three Gorges Reservoir

SHEN Yafei1,2,CHENG Ruimei1,2,XIAOWenfa1,2,WANG Na1,2,LIU Zebin1,2,WANG Xiaorong1,2
（1.Key Laboratory of Forest Ecology and Environment of State Forestry Administration,Research Institute of Forest Ecology Environmentand Protection,Chinese Academy of Forestry,Beijing 100091,China;2.Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China）

To provide a theoretical reference for soil ecological restoration in the Three Gorges Reservoir area, the impact of fluctuating water levels on the content ofmetalswas explored in typical abandoned farmland from the hydro-fluctuation belt of the Three Gorges Reservoir study area.Distribution characteristics of heavymetals（Cu,Fe,Zn,and Mn）and alkalinemetals （Ca,Mg,and Na）at different altitudes （145－155,155－165,and 165－175m）for three soil layers（0－5,5－10,and 10－20 cm）on abandoned farmland were examined in 2009 and 2013.At the same time,Pearson’s correlation coefficients between soil pH and the content of seven soil metals were assessed.Results showed that the content of the four heavy metals was highest in the 10－20 cm soil layer among three soil layers at 145－165 m in 2009;whereas,those at the 0－5 cm layer were highest among three soil layers in 2013.Ca contentwas highest in the 10－20 cm soil layer among three soil layers bothin 2009 and 2013.At 165－175 m,compared with 2009,in 2013 Cu （0.065 g·kg－1）increased 50.8%,Fe（59.37 g·kg－1）increased 18.8%,Zn（0.068 g·kg－1）increased 27.5%,and Mn（0.069 g·kg－1）increased 27.4%（mean value of the three soil layers）.Meanwhile,as altitude increased,fluctuating water levels resulted in growing content of Ca and Mn whereas the content of Na reductions of 60.0%at 145－155 m,60.1%at 155－165m,and 59.8%（mean value of the three soil layers）at 165－175 m.In addition,the relationship between Na content and pH value was significantly negative （r=－0.615,P＜0.01）;whereas,the other six metals were positive.So,fluctuating water levels led to differences in distribution characteristics of soilmetal contents after different years,as well as in accumulation of Cu,Fe,Zn,Mn,Ca,and Mg contents and losses in Na content.［Ch,3 fig.1 tab.18 ref.］

soil science;Three Gorges Reservoir area;hydro-fluctuation belt;abandoned farmland;metal content;correlation analysis

S151.9;X171.1

A

2095-0756（2017）04-0662-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.012

2016-08-03；

2016-10-07

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院中央級(jí)公益院所專項(xiàng)基金（CAFYBB2017ZA002）； “十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD07B04）； “十二五”國(guó)家林業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAD38BO4）

沈雅飛，博士研究生，從事生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail:yafeishen126@126.com。通信作者：程瑞梅，研究員，博士，從事生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail：chengrm@caf.ac.cn