丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)評估

王 劍，尹 煒，趙曉琳，仰 滿，段 誠，朱 惇，史志華*（.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；.長江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，湖北 武漢 43005）

丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)評估

王 劍1，尹 煒2，趙曉琳1，仰 滿1，段 誠1，朱 惇2，史志華1*（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.長江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，湖北 武漢 430051）

通過野外調(diào)查與室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，采用綜合評價(jià)指數(shù)法對丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤進(jìn)行了潛在風(fēng)險(xiǎn)評估，結(jié)果表明:新增淹沒區(qū)土壤背景總氮為0.3～3.8g/kg，平均值1.1g/kg；總磷為0.2～2.4g/kg，平均值0.8g/kg，入庫支流區(qū)域土壤背景氮磷含量較高，新增淹沒區(qū)的含量較低；土壤模擬淹水浸泡的溶出總氮為0.2～11.8mg/L、總磷為0.006～2.2mg/L，平均值分別為4.1，0.3mg/L.空間分布上，土壤溶出氮磷與新增淹沒區(qū)土壤氮磷背景值變化相似.新增淹沒區(qū)潛在風(fēng)險(xiǎn)評估等級由低到高的面積分別占整個(gè)新增淹沒區(qū)總面積的3.3%、21.2%、56.9%、15.9%、2.7%，表明大部分新增淹沒區(qū)處于中低風(fēng)險(xiǎn)等級，其中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在入庫支流區(qū)域.

丹江口水庫；土壤氮磷；綜合指數(shù)法；潛在風(fēng)險(xiǎn)

丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程水源地和我國最大的飲用水源保護(hù)區(qū)，保障水庫水質(zhì)安全是南水北調(diào)中線工程成功的關(guān)鍵［1］.丹江口大壩經(jīng)過加高工程，蓄水位由原來的157m提高到170m，新增淹沒的農(nóng)田面積近26萬畝［2］.研究表明，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為丹江口水庫的主要污染源［3-5］，水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田養(yǎng)分物質(zhì)釋放的潛在風(fēng)險(xiǎn)不容忽視.目前，對丹江口水庫新增淹沒區(qū)的研究，主要集中在土壤養(yǎng)分［6-7］、土壤重金屬污染［8］、有機(jī)污染物［9-10］的分布狀況以及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等方面，但是，對整個(gè)新增淹沒區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)評估鮮有報(bào)道.在土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)評估方面，我國目前尚未建立完善、統(tǒng)一的評估方法和體系［11］，有學(xué)者對同類地區(qū)的三峽庫區(qū)［12］、太湖區(qū)域［13］的土壤進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評估，但對丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)研究較少.

本文通過野外調(diào)查與室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，采用綜合評價(jià)指數(shù)法對丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤進(jìn)行了潛在風(fēng)險(xiǎn)評估，以期為后續(xù)的水生態(tài)保護(hù)和治理提供參考，同時(shí)為南水北調(diào)中線工程水質(zhì)安全保障提供技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程水源地，橫跨豫鄂兩省，匯水面積9.5km2，界于東經(jīng)109°25'～111°52'，北緯32°14'～33°48'.土壤以山地黃棕壤和黃褐土為主，有紫色土發(fā)育.氣候類型為北亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫15.8℃，年平均降水量804.3mm，多集中在7～9月份，約占全年降水量的49%［14］.丹江口水庫一期工程于1973年建成，正常蓄水位157m，2014年二期調(diào)水后，正常蓄水位達(dá)到170m，抬高水位淹沒影響區(qū)土地面積307.7km2（圖1），涉及河南和湖北2省6個(gè)縣（市）.丹江口庫區(qū)人口密度大，土地負(fù)荷重，主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，生態(tài)環(huán)境脆弱，受人類活動(dòng)影響大，引起的環(huán)境效應(yīng)顯著.

圖1 研究區(qū)域位置及新淹沒區(qū)示意Fig.1 Locations of the study and new submerged area in Danjiangkou reservoir

1.2 樣品采集

根據(jù)均勻分布和典型代表性原則，綜合考慮地形、土壤、土地利用等環(huán)境因素確定區(qū)域抽樣調(diào)查單元，并結(jié)合典型樣區(qū)，完成丹江口水庫新增淹沒區(qū)高程170m以下區(qū)域典型農(nóng)田土壤調(diào)查，共采集0～20cm的土壤樣品164個(gè)（圖2），將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，用作模擬水庫淹水浸泡實(shí)驗(yàn)和土壤化學(xué)性質(zhì)分析.

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

土壤化學(xué)性質(zhì)分析:土壤全氮、全磷，pH值、有機(jī)質(zhì)、速效磷、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮采用常規(guī)方法測定［15］.

模擬水庫淹水浸泡實(shí)驗(yàn):考慮庫區(qū)的環(huán)境結(jié)構(gòu)、功能，將庫區(qū)劃分為若干環(huán)境單元，在每個(gè)環(huán)境單元內(nèi)，分別安排一定數(shù)目的樣點(diǎn)，力求模擬的土壤樣品能反映整個(gè)新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤的生態(tài)環(huán)境狀況和分布特征，共選取均勻分布于庫區(qū)的65個(gè)土壤樣品為實(shí)驗(yàn)對象，參考相關(guān)研究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［16-17］，具體取過10目尼龍篩的土壤樣品500g，均勻鋪于12cm×12cm×40cm（長×寬×深）規(guī)格的玻璃缸底部，土層平均厚度約為2～2.5cm，裝填時(shí)采用干堆法，并按照下式計(jì)算填土深度:

式中:W為裝入土的質(zhì)量（g）；V為裝入土體體積（cm3）；ρ為天然土體干容重（g/cm3）；S為室內(nèi)土壤含水量（%）.

圖2 丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤采樣點(diǎn)分布Fig.2 Sample sites in farmland soil of new submerged area in Danjiangkou reservoir

裝填土壤后，利用壓實(shí)器將土壤壓實(shí)，使其達(dá)到規(guī)定的土層深度，由此控制玻璃容器內(nèi)土壤的孔隙率與自然情況下基本相符.此后，在土層表面平鋪一層1cm厚石英砂以防止加入去離子水過程中對土壤樣品產(chǎn)生擾動(dòng)，參考相關(guān)研究［16-17］，按照水土比10:1用虹吸管緩慢加入去離子水5L，保持靜態(tài)連續(xù)浸泡20d.浸泡實(shí)驗(yàn)期間，每間隔1d進(jìn)行水樣采集，取樣深度為1/2水深高度處，同時(shí)測定水樣總氮和總磷.水樣總氮和總磷分別采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法和5%過硫酸鉀消煮-鉬銻抗分光光度法測定［18］.

模擬水庫淹水實(shí)驗(yàn)中，選取庫區(qū)代表性和典型樣點(diǎn)，通過控制不同區(qū)域環(huán)境的土壤容重進(jìn)行土壤裝填，以控制模擬淹水土壤與實(shí)際土壤環(huán)境狀況相符.此外，新增淹沒區(qū)處于水陸交界的庫岸帶，當(dāng)水庫淹水后，由于水庫水域面積巨大，水體對土壤并不會發(fā)生劇烈的擾動(dòng)，而輕微的擾動(dòng)影響較小，因此采用靜態(tài)的方式進(jìn)行模擬淹水實(shí)驗(yàn)，以此保證模擬實(shí)驗(yàn)的代表性和科學(xué)性.

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析采用SPSS軟件，作圖使用Origin軟件.采樣點(diǎn)分布、風(fēng)險(xiǎn)評估使用ArcGIS軟件繪制.土壤背景全氮、全磷空間變異圖和土壤溶出總氮、總磷空間變異圖采用ArcGIS軟件中反距離權(quán)值法（Inverse Distance Weighted）進(jìn)行.該方法假設(shè)每個(gè)采樣點(diǎn)間均有局部影響，并且這種影響與距離的大小成反比，因此該方法適用于變量影響隨距離增大而減小的情況.由于水庫新增淹沒區(qū)采樣點(diǎn)均勻分布于整個(gè)庫區(qū)，在丹江口水庫水域并無樣點(diǎn)分布，因此采用反距離權(quán)重法進(jìn)行空間插值，可以提高插值精度，減少由于水庫水域的樣點(diǎn)空缺帶來的插值計(jì)算誤差.

采用交叉檢驗(yàn)法對反距離權(quán)重插值結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證［19］，通過該方法計(jì)算預(yù)測值與實(shí)測值之間的均值誤差（ME）和均方根誤差（RMSE）及相關(guān)系數(shù)（CC）［20］.

1.5 風(fēng)險(xiǎn)評估方法

氮、磷釋放受到地形、土壤、土地利用等多種因素影響［21］，對其風(fēng)險(xiǎn)評估既要保證操作的簡便性及經(jīng)濟(jì)性，又要保證結(jié)果可靠準(zhǔn)確，通過多方面比較，選取氮磷綜合指數(shù)方法對丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤氮磷釋放風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評估.根據(jù)湖、庫富營養(yǎng)化分級評級標(biāo)準(zhǔn)［22］和地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［23］，并結(jié)合實(shí)際情況，將水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤溶出氮濃度由低到高劃分為5個(gè)等級:＜1、1～2、2～5、5～8和＞ 8mg/L；溶出磷由低到高劃分為5個(gè)等級:＜0.05，0.05～0.1，0.1～0.2， 0.2～0.5，＞0.5mg/L，分別對5個(gè)等級賦于風(fēng)險(xiǎn)指數(shù):0、1、2、3、4.綜合氮釋放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和磷釋放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，參考Thomann等［24］提出的綜合評價(jià)指數(shù)方法，將庫區(qū)新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤氮、磷的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)平均為氮磷綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù):

其中:Iinter為氮磷風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)指數(shù)；IP和IN分別為磷風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和氮風(fēng)險(xiǎn)指數(shù).

根據(jù)根據(jù)氮磷綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，利用ArcGIS軟件的自然分割法進(jìn)行氮、磷釋放風(fēng)險(xiǎn)分級，以反映不同區(qū)域氮、磷釋放風(fēng)險(xiǎn)的大?。?1］.基于自然分割法，擬將新增淹沒區(qū)土壤氮、磷釋放風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)劃分為無風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)和極高風(fēng)險(xiǎn)5個(gè)等級.各風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)的具體描述如表1所示.

表1 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級與描述Table 1 Levels and description of the assessment standards

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤背景描述性統(tǒng)計(jì)

丹江口水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤背景統(tǒng)計(jì)特征如表2所示.土壤全氮為0.3～3.8g/kg，平均值1.1g/kg，全磷平均值0.8g/kg.土壤pH值為4.4～8.6，平均值為7.2，屬于中性酸堿度；土壤有機(jī)質(zhì)為7.7～48.3g/kg，平均值19.8g/kg.土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷的變化范圍較大，其平均值分別為15.9，18.4，18.6mg/kg.根據(jù)第二次全國土壤普查土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)，新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤全氮、全磷、速效磷均屬于3級，含量中等偏豐富，土壤有機(jī)質(zhì)屬于4級水平.

變異系數(shù)（CV）反映特性參數(shù)的空間變異程度，一般認(rèn)為，CV＜ 0.1表明該特征表現(xiàn)出弱變異性，CV介于0.1到1之間則為中等變異，CV＞1為高度變異.從表2可知，總氮、總磷變異程度均為中等，總磷變異程度高于總氮.銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷屬于高度變異，變異程度最大的為銨態(tài)氮，pH值的變異系數(shù)最低，數(shù)據(jù)表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性和集中性.

表2 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤背景統(tǒng)計(jì)特征（n=164）Table 2 Statistical characteristics of soil nutrients of farmland soil from new submerged area （n=164）

在空間分布上（圖3），丹庫新增淹沒區(qū)（位于河南省境內(nèi)）土壤全氮含量均勻，但總體偏低，漢庫新增淹沒區(qū)（位于湖北省境內(nèi)）含量較高，入庫支流區(qū)域（水庫西北邊、西南邊）的全氮含量高于丹庫新增淹沒區(qū).土壤全磷含量較低，且空間分布不均，少數(shù)區(qū)域含量較高，主要分布在入庫支流區(qū)域（水庫西北邊）.丹庫新增淹沒區(qū)全磷含量較低，少數(shù)區(qū)域含量偏高，主要是由于各地區(qū)土壤立地條件和農(nóng)業(yè)耕作措施的差異所造成的.整體上，入庫支流區(qū)域土壤背景氮磷含量較高，丹庫新增淹沒區(qū)含量較低.

圖3 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤全氮、全磷空間變異Fig.3 Spatial distribution map of soil nitrogen and phosphorus of farmland soil from new submerged area

2.2 土壤潛在污染（TN、TP）溶出狀況

圖4 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤TN、TP溶出特征Fig.4 Characteristics of soil dissolved nitrogen and phosphorus of farmland soil from new submerged area

對新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤模擬水庫淹水浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行均值處理，得出整個(gè)庫區(qū)農(nóng)田土壤總氮（TN）和總磷（TP）濃度變化（圖4）.隨著時(shí)間增加，溶出濃度逐漸增大，至20d左右達(dá)到平衡狀態(tài)，最終平衡液中TN平均濃度達(dá)到3.5mg/L，TP平均濃度為0.1mg/L.一般認(rèn)為，當(dāng)水體中TN和TP濃度分別達(dá)到0.2，0.02mg/L，從營養(yǎng)鹽單因子考慮，已具備發(fā)生藻類生長的“水華”現(xiàn)象的可能［25］.丹江口水庫屬于高氮低磷的水體背景條件，且TP濃度較低，但仍然具有較大的潛在風(fēng)險(xiǎn).

TN和TP濃度隨時(shí)間變化規(guī)律不同，在淹水浸泡的第14d時(shí)，浸泡土樣上覆水中的TP濃度達(dá)到平衡時(shí)的90.23%，而TN濃度已經(jīng)達(dá)到99.43%，這主要是由于磷容易被土壤固定，不易溶出造成的.土壤溶出TN和TP，隨著時(shí)間表現(xiàn)出高度變異性，但是TN的變異性更高.

2.3 土壤氮磷溶出量估算

研究表明，一級對數(shù)方程能更好的解釋土壤中氮、磷的溶出速率［16］，利用SPSS軟件對新增淹沒區(qū)的65個(gè)農(nóng)田土壤氮磷溶出結(jié)果進(jìn)行對數(shù)方程擬合并作相關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，TP 和TN的溶出速率對一級動(dòng)力學(xué)方程的相關(guān)性均較好，其估計(jì)參數(shù)如表3所示.

當(dāng)土壤浸泡時(shí)間達(dá)到20d時(shí)，上覆水中的TP、TN濃度將達(dá)到平衡狀態(tài)，將t=20帶入擬合方程中，得出土壤氮、磷最終平衡時(shí)上覆水中TN、TP平衡濃度，并利用平衡時(shí)TP 、TN溶度與pH、有機(jī)質(zhì)、總氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷和速效磷7個(gè)養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行逐步回歸分析，得出最優(yōu)回歸方程（表4）.從回歸分析結(jié)果可知，土壤總磷溶出量與速效磷、有機(jī)質(zhì)呈極顯著關(guān)系（P＜0.01），而總氮溶出量與銨態(tài)氮、pH值呈極顯著相關(guān)系（P＜0.01），回歸方程及各個(gè)系數(shù)檢驗(yàn)都達(dá)到極顯著水平，用回歸方程對65個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行總氮、總磷溶出量預(yù)測，得到預(yù)測值和實(shí)測值的擬合度分別為0.84、0.82，說明方程適宜進(jìn)行溶出總氮、總磷預(yù)測.

表3 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤TN、TP溶出量估算（n=65）Table 3 Estimated of soil dissolved total nitrogen and phosphorus of farmland soil from new submerged area （n=65）

根據(jù)土壤溶出TP、TN的最優(yōu)回歸方程，計(jì)算出整個(gè)水庫新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤的氮、磷溶出量，由表5可知，整個(gè)新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤溶出總氮為0.2～11.8mg/L，平均值4.1mg/L；溶出總磷為0.006～2.2mg/L，平均值0.3mg/L.土壤溶出氮變異系數(shù)為2.3，屬于高度變異；土壤溶出磷變異系數(shù)為0.9，屬于中等變異，溶出氮的變異程度高于溶出磷的變異程度.整體上，丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)土壤溶出氮含量高于溶出磷含量，與之前的土壤背景氮、磷變化一致.土壤溶出磷的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，集中性較好，而土壤溶出氮數(shù)據(jù)波動(dòng)性較大，離散度較高利用ArcGIS中反距離權(quán)值法，繪制出丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤溶出氮、磷連續(xù)均勻變化分布圖（圖5）.

表4 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤氮磷溶出量與影響因子逐步回歸分析結(jié)果（n=65）Table 4 Stepwise multiple regressions between dissolved nitrogen and phosphorus from soils （n=65）

表5 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤溶出氮、磷統(tǒng)計(jì)特征（n=164）Table 5 Statistical characteristics of soil dissolved nitrogen and phosphorus of farmland from new submerged area （n=164）

新增淹沒區(qū)土壤溶出總氮空間變異強(qiáng)，在入庫支流區(qū)域及人口居住密集、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)的地區(qū)，如鳳凰鎮(zhèn)、均縣鎮(zhèn)、武當(dāng)山特區(qū)，溶出量較高，土壤溶出磷也表現(xiàn)出類似規(guī)律，與之前關(guān)于丹江口面源污染的研究結(jié)果一致［3］.氮、磷元素是水體富營養(yǎng)化的重要控制因子［25-27］，土壤氮、磷通過降雨徑流、入滲、土壤侵蝕等過程釋放到水體中，土壤淹水后向水體中釋放氮、磷的能力與土壤背景氮、磷密切相關(guān)，整體上看，在土壤氮、磷環(huán)境背景較高的地方，其土壤溶出量也較高，丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)溶出氮、磷較高的區(qū)域主要來自水庫支流流域，這些流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)，水土流失嚴(yán)重，是今后生態(tài)環(huán)境治理的重點(diǎn)區(qū)域.

圖5 新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤溶出總氮、總磷空間變異Fig.5 Spatial distribution of soil dissolved total nitrogen and phosphorus of farmland soil of new submerged area

2.4 插值結(jié)果驗(yàn)證

使用交叉檢驗(yàn)法對反距離權(quán)重插值結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證（表6）.4個(gè)插值類別的均值誤差較小，說明插值的系統(tǒng)誤差不明顯，除溶出總氮外，其余插值類別的均值誤差均為負(fù)值，說明插值結(jié)果比實(shí)際值偏大.土壤全氮的估計(jì)值與實(shí)測值之間的均值誤差最小，其值為-0.21，而溶出總氮的均值誤差最大，其值為0.11，說明土壤全氮空間插值的系統(tǒng)誤差最小，而溶出總氮空間插值的系統(tǒng)誤差最大.均方根誤差反映了空間插值誤差的大小，土壤全氮的均方根誤差最大，說明其空間插值的誤差較大，而溶出總磷的空間插值誤差最小.4個(gè)插值類別的均方根誤差較小，說明反距離權(quán)重插值的誤差小，精度較高.4個(gè)插值類別的相關(guān)系數(shù)均在0.5以上，表明估計(jì)值與觀測符合程度較高，說明反距離權(quán)重插值的效果較好.

表6 反距離權(quán)重插值的交叉驗(yàn)證結(jié)果Table 6 Results of cross-validation for inverse distance weighting interpolation

2.5 潛在風(fēng)險(xiǎn)評估

圖6 丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)評估Fig.6 Potential risk assessment map of farmland soil of new submerged area

丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)土壤潛在風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果如圖6，風(fēng)險(xiǎn)等級由低到高的面積為15.9， 101.2，271.3，75.9，2.6km2，分別占整個(gè)新增淹沒區(qū)總面積的3.3%、21.2%、56.9%、15.9%、2.7%.其中大部分新增淹沒區(qū)處于中低風(fēng)險(xiǎn)等級，中風(fēng)險(xiǎn)面積最大，無風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域相當(dāng).高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在庫區(qū)的支流區(qū)域，主要是庫區(qū)的西南邊和西北邊.河南境內(nèi)的老城鎮(zhèn)、雙河鎮(zhèn)、盛灣鎮(zhèn)、鳳凰鎮(zhèn)屬于高風(fēng)險(xiǎn)等級，這些區(qū)域地勢比較平緩，適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且生產(chǎn)力水平較高，肥料使用量大，污染風(fēng)險(xiǎn)相對較高；而湖北省境內(nèi)的丹江口市、土臺鄉(xiāng)、土橋鄉(xiāng)、均縣鎮(zhèn)處于高風(fēng)險(xiǎn)等級，這部分區(qū)域人口分布密集，該區(qū)域?qū)儆诤恿髋c水庫交匯處，上游沖刷下來的懸浮顆粒夾帶大量養(yǎng)分沉積在地勢廣闊的地段.

3 結(jié)論

3.1 丹江口庫區(qū)新增淹沒區(qū)土壤背景全氮為0.3～3.8g/kg，平均值1.1g/kg，總磷為0.2～2.4g/kg，平均值0.8g/kg.根據(jù)土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)，新增淹沒區(qū)農(nóng)田土壤全氮、全磷、速效磷均屬于3級，含量中等偏豐富，土壤有機(jī)質(zhì)屬于4級水平.在空間變異上，入庫支流區(qū)域土壤背景氮磷較高，丹庫新增淹沒區(qū)的含量較低.

3.2 新增淹沒區(qū)土壤溶出總氮為0.2～11.8mg/L，平均值4.1mg/L；溶出總磷為0.006～2.2mg/L，平均值0.3mg/L.土壤總磷溶出量與速效磷、有機(jī)質(zhì)呈顯著關(guān)系（P＜0.01），而總氮溶出量與銨態(tài)氮、pH值呈顯著關(guān)系（P＜0.01）；空間分布上，土壤溶出氮磷與新增淹沒區(qū)土壤氮磷背景值變化相似.

3.3 庫區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評估等級由低到高的面積為15.9，101.2，271.3，75.9，12.6km2，分別占整個(gè)新增淹沒區(qū)總面積的3.3%，21.2%，56.9%，15.9%，2.7%.其中大部分新增淹沒區(qū)處于中低風(fēng)險(xiǎn)等級，中風(fēng)險(xiǎn)等級面積最大；高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在庫區(qū)的支流區(qū)域.

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The potential risk evaluation of farmland soil from new submerged area in Danjiangkou Reservoir.

WANG Jian1，YIN Wei2， ZHAO Xiao-lin1， YANG Man1， DUAN Chen1， ZHU Dun1， SHI Zhi-hua1*（1.College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China；2.Changjiang Water Resources Protection Institute， Wuhan 430051， China）. China Environmental Science， 2015，35（1）：157～164

Comprehensive index was used to assess the potential risk of soils from submerged area in Danjiangkou reservoir through field investigation and indoor simulation experiments. The results showed that the background content of soil total nitrogen was 0.3～3.8g/kg， and its average was 1.1g/kg. The background content of soil total phosphorus was 0.2～2.4g/kg， and its average was 0.8g/kg. The contents of nitrogen and phosphorus were mainly concentrated in Danjiangkou reservoir tributaries， and the content of new submerged area was low. The content of soil dissolved total nitrogen was 0.2～11.8mg/L， and soil dissolved total phosphorus was 0.006～2.2mg/L. The average of soil dissolved total nitrogen； total phosphorus was 4.1， 0.3mg/L， respectively. The spatial distribution of soil dissolved nitrogen， phosphorus and the background values of soil nitrogen， phosphorus was similar. The proportion that the area of the risk assessment level from low to high accounted for the entire new submerged area was 3.3%， 21.2%， 56.9%， 15.9%， and 2.7%. Most of the new submerged area was low risk level， and high risk area was mainly concentrated in the tributary area of Danjiangkou Reservoir， which was required a focus in eco-environmental governance.

Danjiangkou Reservoir；soil total nitrogen and phosphorus；comprehensive index；potential risk

X53

A

1000-6923（2015）01-0157-08

王 劍（1990-），男，云南曲靖人，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生，主要從事環(huán)境生態(tài)、水資源管理研究.

2014-04-15

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41101250）

* 責(zé)任作者， 教授， pengshi@mail.hzau.edu.cn