巢湖流域土壤全磷背景值调查报告

1、巢湖流域土壤全磷背景值调查报告周加丽 吴国庆 操奕 王德萍 指导老师：陈书琴（安庆师范学院资源环境学院环境科学、地理科学专业）引言：长期以来，粗放型经济增长方式的延续和环境意识的淡薄，尤其是投入不足 和执法监管不严，造成我国环境污染日趋严重。进入20世纪90年代，水污染 已成为制约经济社会发展和人民生活改善的主要因素。我国七大水系、湖泊、水 库、部分地区地下水和近岸海域都受到不同程度的污染，特别是“三河三湖”（辽 河、海河、淮河、太湖、巢湖、滇池）流域的水污染尤为严重。巢湖是我国五大淡水湖之一，近年来，该湖每年5-11月均易发生蓝藻， 2003、2004、2006、2007曾连续出现数次大规模

2、集中暴发，造成的经济损失无 法估计，仅2006年就的中度爆发就造成379.6万元的经济损失。2006年，巢 湖整体水质为V类。安徽省环保局指出，巢湖水污染防治目前存在水体富营养 化较重，蓝藻暴发率仍很高、工农业生产及生活污染对流域环境压力增大、治 污任务艰巨，但投入严重不足、湖泊生态环境破坏严重，修复任务艰巨、城镇 污水处理设施除磷脱氮工艺相对滞后，环境监管能力不足等6大类问题。为此， 安徽省及巢湖市先后投入近400亿元进行流域整治，以期到2010年，环湖支 流基本消除劣V类水；全湖富营养化加重趋势得到遏制，水质有所好转；流域 省辖城市污水处理率达到75%以上，各县城达到45%以上。湖泊富营养

3、化是指在人类活动的影响下，生物所需的N、P等营养质大量进 入湖泊缓流水体，引起藻类及及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水 质恶化，鱼类及其其他生物大量死亡的现象。根据J.Liebig定律，在湖泊富营 养化发生机制上，P扮演着重要的角色。而湖泊中的P来源主要分为内源和外 源，内源指的是湖泊底泥P、生物P等的再释放；外源则包括点源及面源两个 方面。在浅水湖泊中，底泥及流域土壤P对湖泊水体营养盐含量贡献颇大。王 圣瑞等对底泥P释放的研究表明，底泥P释放对浅水湖泊影响重大。而流域底 泥被地表径流冲刷进湖后，也将参与到P释放过程中去。同时，在各支流，其 底泥及岸边土也直接间接地影响了入湖水质。2

4、003年周慧平、高超等（巢湖流 域土壤全磷含量的空间变异特征和影响因素，农业环境科学学报，2007-2-6） 曾经对巢湖流域土壤P含量进行了全方位调查。如今，时间已过去5年，巢湖 流域社会自然条件发生了巨大的改变，有必要对现有数据进行一次全面的更新， 以为政府决策及巢湖治理提供基础数据，为区域面源污染控制和流域环境治理 提供决策依据，这也是今后研究的主要方向。为此，2008年11月17日至2008年12月7日，在指导老师的带领下，我 们科研小组对巢湖流域众多河口及湖区开展了为期二十天的土壤采样，并进行了 实验分析，现结合实验数据，从宏观地理环境和具体土壤全磷现状调查结果进行 分析、报告。第一部

5、分：巢湖流域宏观环境调查1、自然环境概述巢湖流域位于安徽省中部淮两河之间（116 24, 30118 00，00E ,30 58，4032 6，00 N），流域总面积13349km2，属亚热带和暖温带过 渡性的副热带季风区气候。气候温和，雨量适中，季风显著，四季分明，热量条 件丰富，无霜期长。地势总轮廓东西长、南北窄，有西高东低、中部低洼平坦、 形成巢湖盆地的态势.低山及丘陵岗地地形起伏较大,坡度陡，是水土流失的主 要发源地.巢湖流域地貌氛围三部分：滨湖地貌：包括北部剥蚀丘陵地区（柘皋 河以西之撮镇）东部构造剥蚀低山丘（柘皋一槐林一线以东地区）西部剥蚀丘壑 阶地区（撮镇一槐林一线以西地区）。湖

6、岸形态：包括石质湖岸（岩壁较短，发 育有浪蚀穴）砂土质沿岸（土质疏松，可形成宽阔的浅滩）粘土质湖岸（岸线平 直少湾，较易形成崩岸）。湖盆地势：地势西北高东南底，向东南倾斜。地带性 植被类型为北亚热带混交林夹少数耐寒常绿阔叶林，主要有低山丘陵植被群落、 平原岗地植被群落和水生植被群落三类。沿河、湖广泛分布的出露岩石主要为变 质岩、沉积碎屑岩、碳酸盐岩和中酸性侵入岩等第四纪松散沉积物。由于错综复 杂的地质、地形、气候、水文、植被的地域差异，成图母质以及成土时间以及人 类影响的不同，本区土壤形成了不同的类型土壤。丘陵地区地带性以黄褐土、黄 棕壤为主，平原圩区多为水稻土，可细分为潴育、侧渗和潜育水稻土

7、三个主要类 型。2、人文环境概述巢湖市位于安徽省中部，濒临长江，环抱五大淡水湖之一的巢湖。全市总面 积9423平方公里，总人口 465万。巢湖是著名的“鱼米之乡”，盛产大米、油料、棉花、家禽、水产品；巢湖 是国家级风景名胜区，全市自然和人文风景区有130多处，江、湖、山、泉并 存并以水见长。近年来巢湖的旅游业发展和快，已 经比较成熟。工业发展以第一第二产业为主导，产 业结构不合理，传统的生产方式还是主要的产业依 靠形式，这就给环境带来了严重的承载压力。改革 开放以后，特别是九十年代以来，巢湖经济社会发 展不断加快，综合实力明显增强。农业结构不断优 化，工业经济实力不断增强。城市基础设施显著改善

8、，综合配套功能明显增强。第二部分：巢湖流域土壤全磷的采样调查分析1、样点布置及样品采集对区域约3000km2土壤进行了为期二十天的采样调查。采样以1： 5万地图 为基准，以6 kmX6 km为采样单元，每个采样单元以GPS定位点为中心，向两 侧每隔步行15分钟距离采集2-5个样品表层土壤（20cm）。经考察研究，环湖采样分五部分进行（图中不同颜色表示），在前人采样 点布设的基础上，结合对课题组经费的评估，我们对采样点分布及采样路线进行 了最优化的安排（如图2所示）图2采样点及采样路线安排采样时，选好采样先用铁铲刨开表层20cm 土壤，再用聚乙烯铲取1千克土样，存入封口袋中，如图3所示:图3采样

9、描述采样的同时，我们对每个样点周围的土壤环境和水系情况进行了考察，如图4所示:图4、实地样点的序号如图5所示:可一目 FTTTW 噬153 =曰曰三河54图5：样点编序各个样点的情况如表1所示:行政地名编号样点标号经纬度样点描述野山镇1陈-1，周-1N3119.656，E11725.608土壤颜色为棕黑色，有较强的 粘滞性，周围种植水稻，少量 棉花，周围有许多小河流和池 塘2陈-2，周-2N3119.719，E11725.8563陈-3，周-3N3119.661，E11726.074盛桥镇4陈-4、5、6N3123.060，E11731.108土壤颜色为黄褐色，淹水较重 的水稻土呈红色斑驳状5

10、周-4、 5、 6槐林镇6陈-7，周-7N3126.734，E11737.864周围都是水稻田种植的棉花，沟渠较多7陈-8，周-8N3126.817，E11737.698高林镇8陈-9，周-9N3130.122，E11741.980主要作物为红薯、油菜等9陈-10，周-10N3130.187，E11742.018散兵镇10陈-11,周-11N3132.922,E11746.013周围有水泥厂，空气污染相当 严重，主要种植油菜，土壤较 干旱银屏镇11陈-12,周-12N3133.726，E11750.402比较松散的棕壤，无明显分层 现象周家店12陈-13，周-13N3131.483,E1175

11、2.473作物有水稻、油菜清溪河桥13陈-14,周-14N3134.554，E11755.722土壤呈黑色，较松软14陈-15,周-15N3132.786,E11757.599漕河附近15陈-16,周-16N3132.386，E11758.460样点主要为水稻土，水渠水沟 较多，有芦苇分布，土壤黑色， 粘性东关镇16陈-17,周-17多山，GPS无信号岩石呈现红色林头镇17陈-18,周-18N3134.687，E11801.867采样区为桃山基本农田保护 区清溪镇18陈-19,周-19N3138.929,E11759,339采样地为油菜地半汤镇19陈-20,周-20N3139.731,E117

12、55.167土壤偏黄色，较松软夏阁镇20陈-21,周-21N3143.029,E11749.225油菜地，棉花地，潮土柘皋河21陈-22,周-22N3146.772，E11744.385油菜水稻轮作，秸秆还田，隶 属葛塘村庙港镇22陈-23,周-23N3147.387,E11741.648有湖，大片芦苇分布，陈-23 为湖泊底泥炯炀镇23陈-24,周-24N3143.686，E11737.350黄壤，有水塘，陈-24、25皆米水塘底泥24陈-25,周-2525陈-26,周-26N3141.704，E11739.507此两点为炯炀往中堤方向，划 归炯炀单元，中堤镇26陈-27,周-27N3139

13、.630,E11746.359油菜地，周围有水稻土27陈-28,周-28N3138.898,E11747.780此处为中堤柘皋河巢铸厂28陈-29,周-29N3137.773,E11751.508此处为巢湖市近郊，土质硬， 为黄壤中李村29陈-30,周-30N3140.217,E11737.620有藕塘，作物有棉花油菜黄麓镇30陈-31,周-31N3137.798,E11735.697土壤呈暗黄色31陈-32,周-32N3136.684，E11732.561丘陵地形，取样地为棉花地忠庙32陈-33，周-33N3135.897，E11729.127水系较多，丘陵地形六家畈33陈-34，周-34N

14、3138.986，E11728.045水稻田淹水严重，稀泥长临河34陈-35，周-35N3141.101，E11727.650土壤较干，硬结块35陈-36，周-36N3141.493，E11726.958河堤壤南淝河36陈-37，周-37N3142.695，E11724.382池塘众多，油菜为主要作物37陈-38，周-38N3144.913，E11724.585浇灌站长乐镇38陈-39,周-39N3144.062，E11727.944南淝河支流39陈-40，周-40N3147.103，E11727.847骆岗镇40陈-41，周-41N3147.250，E11721.493此地工业发达义城镇41

15、陈-42，周-42N3144.785，E11723.681水稻油菜轮作42陈-43,周-43N3143.004，E11723.199入湖口派河43陈-44，周-44N3143.834，E11709.768上派河堤土44陈-45，周-45N3140.767，E11710.195陈-45为中派河底泥严店45陈-46，周-46N3137.024，E11712.592油菜地、荒地三河镇46陈-47，周-47N3131.306，E11714.616陈-47为塘底泥同大镇47陈-48，周-48N3130.066，E11716.637沙土48陈-49,周-49N3131.456，E11720.339塘旯村，

16、大面积水稻种植区白石天河49陈-50，周-50N3128.419，E11722.002河网众多50陈-51，周-51N3128.627，E11718.946陈-51为白石天河底泥新渡镇51陈-52，周-52N3127.056，E11716.640河流较多石头镇52陈-53，周-53N3125.730，E11716.313石头大河污染严重，河水绿色 浑浊53陈-54,周-54N3124.421，E11714.162石头大河此处多石块，无法采 取底泥金牛54陈-55，周-55N3123.654，E11712.416河堤土郭河55陈-56，周-56N3124.382，E11710.997陈-56为塘

17、泥，周-56为堤坝土马槽河56陈-57,周-57N3125.645，E11708.603陈-57为郭河底泥，周-57为河 岸土邱岗57陈-58，周-58N3123.071，E11716.125丘陵罗埠58陈-59,周-59N3121.436，E11716.549水稻土庐城59陈-60，周-60N3118.749，E11717.117孙墩村60陈-61，周-61N3114.345，E11715.651庐南分渠表1各样点情况一览表2、样品的前处理样品运回后，进行风干处理（如图6所示），用擀面杖磨细后过200目筛装入新的封口袋中，待测:图6、样品风干3、实验结果实地采样中，我们重点调查了入湖水系，并

18、在河网众多处进行了补充采样， 对于无水网及GPS无信号的山区，采样单元适当省略。采用钼蓝比色法测定全磷， 测定结果如表2所示：行政地名编号样点标号TP行政地 名编号样点标号TP野山镇1陈-1，周-10.274698忠庙33陈-33，周-330.5952陈-2，周-20.257751六家畈34陈-34，周-340.5662193陈-3，周-30.26916长临河35陈-35，周-350.390317盛桥镇45陈-4、5、60.37006536陈-36，周-360.223007周-4、5、60.356771南淝河37陈-37,周-370.545153槐林镇7陈-7，周-70.4707838陈-38

19、，周-380.5785438陈-8，周-80.457436长乐镇39陈-39，周-390.380586高林镇9陈-9，周-90.78223240陈-40，周-400.53536110陈-10，周-100.478373骆岗镇41陈-41，周-410.366274散兵镇11陈-11，周-110.446301义城镇42陈-42，周-420.38069银屏镇12陈-12，周-120.501543陈-43,周-430.383375周家店13陈-13，周-130.417806派河44陈-44，周-440.415708清溪河桥14陈-14，周-140.33452445陈-45，周-450.40524715陈

20、-15，周-150.616935严店46陈-46，周-460.325241漕河附近16陈-16，周-160.397472三河镇47陈-47,周-470.511318东关镇17陈-17,周-170.577038同大镇48陈-48，周-480.490278林头镇18陈-18，周-180.37762749陈-49,周-490.716227清溪镇19陈-19，周-190.532995白石天 河50陈-50，周-501.172942半汤镇20陈-20，周-200.3958351陈-51，周-510.400659夏阁镇21陈-21，周-210.416349新渡镇52陈-52，周-520.478405柘皋河

21、22陈-22，周-220.450646石头镇53陈-53，周-530.613573庙港镇23陈-23，周-230.78441954陈-54,周-540.55975炯炀镇24陈-24，周-240.435988金牛55陈-55，周-550.609425陈-25，周-250.463213郭河56陈-56，周-560.46342326陈-26，周-260.540881马槽河57陈-57,周-570.222957中堤镇27陈-27,周-270.701615邱岗58陈-58,周-580.61114228陈-28，周-280.898341罗埠59陈-59,周-590.426245巢铸厂29陈-29,周-29

22、0.300978庐城60陈-60,周-600.462655中李村30陈-30，周-300.595261陈-61,周-610.308173黄麓镇31陈-31，周-310.50097632陈-32，周-320.423132表2：各样点TP值第三部分：调查结论1、实验总结全磷测定结果表明：全区全磷背景值最高处为白石天河，达到 1.93895g/kg，而马槽河全磷值则最低，为0.13292g/kg。从地图可以看出，马 槽河位于郭河镇，距离巢湖较远。而白石天河直通巢湖，其土壤全磷背景值对巢 湖影响甚大。实地踏勘时发现，白石天河岸边大面积种植水稻棉花，同时水塘众多，汛期水塘漫溢，地表径流势必将大量的磷带入

23、白石天河，从而影响巢湖。全区全磷平均值为0.48318g/kg，比周慧平等在2003年秋季所调查的结果略有下降(0.580g/kg)，具体原因有以下几个方面:1、近几年，安徽省和巢湖市政府加大了对巢湖富营养化治理的投资，这是全磷值总体下降的重要原因。2、随着巢湖流域水体富营养化程度越来越严重，蓝藻爆发频率上升，巢湖水污染问题愈来愈引起全民的重视，很多学者前来调查研究并给予科学治理方法和建议。3、退耕还林政策的成功实施，大面积的农田和山地从耕地或荒地、荒山变成了森林用土，减少了大量水土流失。由土壤全磷背景值绘制的地图可知(如图7)，巢湖南北两岸土壤中全磷含量较高，南淝河、柘皋河、丰乐河、白石天河

24、以及裕溪河中游等重要的巢湖入湖河流土壤全磷含量较高。从行政区划上看，肥东、合肥、肥西及庐江沿湖土壤全磷背景值较高，与2003年周慧平等的测定结果相比，高磷地区基本没有改变。图7巢湖流域土壤TP 20082、全磷较高区域的污染特点分析及控制建议巢湖流域水网复杂，主要入湖河流有南淝河、柘皋河、丰乐河、白石天河、 马槽河、夏阁河、杭埠河、派河、清溪河、裕溪河等，通过调查的实验数据可以 看出，土壤中TP含量较高的主要是南淝河、柘皋河、丰乐河、白石天河两岸的 土壤，所以巢湖流域土壤全磷的控制工作的重点和难点就在于控制这四条河流流 域的土壤全磷，现将这四个区域的土壤全磷控制意见总结如下：（一）南淝河南测河

25、是合肥水系进巢湖的主要通道，此区域设置了南测河浇灌站、长乐镇、 骆岗镇、义城镇四个采样点，从土壤全磷背景值来看，南测河底泥全磷值偏高， 高达0.545153g/kg，比该区平均值0.452855g/kg高出0.092298g/kg，比全区平 均值高出0.061973g/kg;而两岸农田土全磷值相对较低，主要是因为该区工业较 为发达，农业施肥量较少，工业污水大量进入南测河及其支流，在底泥中富集， 影响入湖水质。对此河段，建议进一步加大工业点源控制，加强总量控制，含氮、 磷污水排放量大的建议迁址另建，适当对南测河进行清淤。（二）柘皋河柘皋河位于巢湖北部，靠近巢湖市区，由于长期泥沙沉积，淤为湖滩。此

26、区 域设置了夏阁镇，柘皋河，庙港镇，炯炀镇，中堤镇，巢铸厂六个样点。从实验 结果上看，庙港镇样点土壤TP值达到0.784419g/kg，比全区平均值高出0.346239g/kg。中堤镇柘皋河样点土壤TP甚至达到0.898341g/kg，比全区平均 值高出0.460161g/kg。该区域地势低平，大面积种植水稻和油菜。而该地区农 民施肥不合理，过量施肥现象严重，而有的地区土壤本身已经含有大量磷，由于 河槽较平，部分地区堤防工程薄弱，地表径流可将大量含磷土壤带入柘皋河，在 底泥中富集污染水体。建议该地区农技站对农业用地的全磷值进行详细测定，实 现针对性施肥，并指导当地农民科学合理施肥。同时，在河堤

27、两岸进行绿化美化， 建立一定的缓冲带，田间适当种植经济植物，减少地表径流带来的磷流失。（三）丰乐河丰乐河流域主要设置了两个样点：三河镇和同大镇。其中，三河镇全磷背景 值为0.511318g/kg。三河镇从2001年开始发展旅游业，每年有大批旅游者来到 三河，然而三河镇的旅游配套设施尤其是废弃物处理能力跟不上，这给三河镇的 环境带来相当大的压力，这也是该区域土壤全磷值偏高的主要原因。沿河两岸， 特别是九莲庄一代，有些地势低洼区，几乎成了化粪池。建议该区域加强城镇垃 圾处理措施，清除沿河非法建筑，同时加强生活污水的处理。提高丰乐河排污功 能，加强排污基础设施建设，如压力泵等。（四）白石天河白石天河

28、位于安徽省巢湖市庐江县北部，马槽河是其上源，已于1977年在 广寒桥截引入杭埠河，减少来水面积98平方公里。现白石天河起自广寒桥，向 东南流，右纳丘陵区天桥河、金牛河、石头河等小支流来水；全石头，向下折东 北流，全金墩圩北，右纳罗埠河来水；至白山北，穿圩区折北流，至南坝折东流， 于吴家圩注入巢湖，全长35.5公里。流域面积619平方公里，其中丘陵区占63%， 圩区占37%。现状河道狭窄浅小，堤防低矮单薄，排水能力很低，河底高程9.7 5.5米，堤顶高程14.513.5米，污染较为严重，河水绿色、浑浊。底泥全磷 背景值高达1.172942g/kg，调查时在该区共设置了白石天河、新渡镇、石头镇 三

29、个点，采的五份样品，全磷平均值为0.6451062g/kg,超出全区平均值 0.2069262g/kg。该区渔业发达，当前以强化饲养为特征的集约化养殖方式加重 了水体转化磷的负荷，不仅造成渔业水体富营养化，甚至引发众多病害，食品安 全等问题。建议该区加大对渔业养殖的管理力度，指导合理利用饲料养殖，正确 使用鱼药，勤捞残渣，政府规划注意水资源承载力，合理利用水资源，针对堤防 低矮段，适当增高堤防，对白石天河重污段，进行清淤。第四部分对本次调查的思考此次调查工作细致，全面，清晰地反映出了巢湖流域水体富营养化与流域土 壤全磷升高之间的关系。大量的营养物质进入并累积在湖泊、海湾中，导致富营养化频发。在

30、藻类繁 殖所需的各种成分中，碳，氮、磷是比较重要的元素，藻类可以利用水中溶解的 二氧化碳和有机物分解产生的二氧化碳作为自身生长所需要的碳源，而氮和磷 就成为限制性因素。在一般情况下，水体中藻类可利用氮远比可利用的磷多，因 此，磷的含量通常被作为富营养化的标志。地面中的各种污染物如农田中的化 肥、农药、城市垃圾、农村生活垃圾、重金属及其他有毒、害物质以及等淋溶渗 透进入土壤，造成土壤中全磷含量增加。化肥和农家肥中都含有大量的磷肥，在肥料过量施用的情况下，磷肥的土 壤泄漏是导致水体富营养化的重要磷素来源，甚至是重要的污染源。巢湖流域是 安徽省稻米、油料、水禽和鱼类主要产地之一，巢湖也是合肥市、巢湖

31、市等沿湖 主要城镇300多万饮用水源之一。巢湖地区农业用地约占60%。长期以来，巢湖 沿湖地区使用量过大、施肥结构不合理、施肥方法不当，农药使用过量等，导致 土壤中的磷含量增大。针对这些特点提出以下宏观的控制建议，与大家一起讨论 与思考：（1）实行BMP管理方式，控制面源磷素污染20世纪70年代起，英、美等国开始实行BMP （Best management practices） 管理方式，以有效控制面源磷素对环境的危害。结果表明，世界上几个区域实行 BMP方法后，流域污染情况得到了明显的改善。BMP管理方式核心是不损害 生产者的经济利益，同时又能将农田营养物质对环境的危害降至最低限度的管理 措施，内容包括针对CSA区域磷素养分平衡管理、切断磷源和流失路径的联系 以及实现这些目标而实行的经济、教育、科技等具体措施。英国的BMP基本框 架，对我国BMP措施的制订有借鉴作用。由于产生磷污染区域必须有磷源和流 失途径，当二者同时作用时污染问题就会产生，BMP主要就是针对这些区域的 管理措施。农田系统中的磷素输入、输出量平衡通常用于指导磷素养分管理，不 管何种来源的磷肥，在生产上必须保证土壤基本的磷素水平，可依据土壤分析和 作物反映而确定。通