李 勇，袁佳慧，張維維，王 雙

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098)

太湖地區(qū)農(nóng)田土壤大孔隙及膠體釋放對(duì)有效磷下滲的影響

李 勇1，2，袁佳慧2，張維維2，王 雙2

(1.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證農(nóng)田土壤中大孔隙流及農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的膠體釋放對(duì)磷素下滲污染地下水的影響，采用太湖地區(qū)農(nóng)田土壤進(jìn)行平行土柱試驗(yàn)。結(jié)果顯示：模擬土壤膠體(質(zhì)量濃度約為50 mg/L)釋放情況時(shí)，土壤水流中膠體物質(zhì)和有效磷的垂直遷移速度明顯加快，土柱底部(100 cm深度)出流中有效磷的滲漏速率達(dá)到0.15 kg/(m2·d)，比自然狀態(tài)增大約15.4%；當(dāng)土壤中存在約5%(體積分?jǐn)?shù))的大孔隙情況下，土柱底部的有效磷滲漏速率達(dá)到29.9 kg/(m2·d)，大孔隙引起的優(yōu)勢(shì)流對(duì)膠體和有效磷的下滲起主導(dǎo)作用，而土壤膠體物質(zhì)釋放引起的輔助作用約占3.2%。土壤膠體釋放對(duì)土壤pH和電導(dǎo)率等產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響溶質(zhì)的運(yùn)移轉(zhuǎn)化過(guò)程。太湖地區(qū)農(nóng)田土壤中廣泛存在大孔隙引起的優(yōu)勢(shì)流及農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)引起的土壤膠體釋放，為有效磷垂直下滲提供了加速途徑，對(duì)地下水磷污染造成了較大的影響。

農(nóng)田土壤；土柱試驗(yàn)；土壤膠體；大孔隙流；有效磷；垂直遷移；太湖地區(qū)

太湖流域是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)種植區(qū)，日益增長(zhǎng)的磷肥施入量導(dǎo)致該區(qū)域地表水的富營(yíng)養(yǎng)化和地下水污染[1]。研究發(fā)現(xiàn)太湖流域農(nóng)業(yè)磷肥利用率為9.34%～14.76%，大量的磷素通過(guò)徑流排出進(jìn)入地表水體或淋失滲漏進(jìn)入地下水[2]。太湖流域農(nóng)村地區(qū)的地下水中總磷年均含量(質(zhì)量濃度)達(dá)到0.20～0.35 mg/L[3]。葉玉適等[4]通過(guò)田間定位試驗(yàn)對(duì)太湖流域的磷流失量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)總磷滲漏淋失量為0.30 kg/hm2，30 cm深處滲漏水中總磷質(zhì)量濃度為0.32 mg/L。由此可見(jiàn)，盡管磷素在土壤中易被土壤顆粒吸附而不易向下遷移[5]，土壤和地下水中磷污染現(xiàn)象依然嚴(yán)重，農(nóng)田土壤表層的磷素容易通過(guò)大孔隙流及土壤膠體的輔助作用下滲進(jìn)入地下水[6-7]。

農(nóng)田土壤中廣泛存在的大孔隙由植物根系、土壤動(dòng)物活動(dòng)和過(guò)度曬田等因素形成，對(duì)土壤中水分和養(yǎng)分的下滲遷移產(chǎn)生重大的影響[8-9]。吳華山等[10]通過(guò)染色法測(cè)定太湖地區(qū)農(nóng)田土壤中的大孔隙，發(fā)現(xiàn)表層土壤(0～20 cm)大孔隙體積占3.5%～8.5%。王曉星[11]通過(guò)原狀土柱研究發(fā)現(xiàn)大孔隙的出流量占總排水量的27.5%，而其攜帶溶質(zhì)通量占到總量的86.9%。章明奎等[12]通過(guò)染色法研究大孔隙優(yōu)勢(shì)流路徑，發(fā)現(xiàn)大孔隙流能夠到達(dá)的深度遠(yuǎn)高于基質(zhì)流，最深達(dá)110 cm，大孔隙流周圍土壤的磷濃度明顯高于其余土壤基質(zhì)。農(nóng)田土壤中大孔隙引起的優(yōu)勢(shì)流是養(yǎng)分下滲流失的重要輸運(yùn)載體。

農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)(包括翻耕、灌溉、施肥等)和降雨等引起的土壤膠體釋放對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移的輔助作用也已被證實(shí)是土壤中磷素下滲遷移的重要原因[13]。施用不同肥料可能引起土壤膠體不同程度地加速釋放，Zang等[14]研究發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥比施用無(wú)機(jī)肥后土壤中膠體磷運(yùn)移量增大了25%。Makris等[15]通過(guò)人為添加水散性膠體的土柱試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)施肥土柱較未經(jīng)施肥土柱的濾液中更早監(jiān)測(cè)出膠體磷，并測(cè)得淋濾液膠體初始濃度為投加濃度的30%。同時(shí)土壤內(nèi)部環(huán)境的變化也產(chǎn)生不同的膠體釋放。Henderson等[16]研究認(rèn)為Fe2+作為膠結(jié)劑結(jié)合土壤中的含磷膠體并在還原條件下釋放，在厭氧環(huán)境下的土壤中膠態(tài)磷釋放量更大。胡俊棟等[17]發(fā)現(xiàn)膠體的輔助遷移作用主要受化學(xué)性質(zhì)的影響，如pH值升高或降低均會(huì)刺激土壤中膠體的釋放，而土壤電導(dǎo)率與土壤膠體磷流失有負(fù)相關(guān)性，電導(dǎo)率高的土壤中膠體磷的流失受到抑制。由土壤膠體攜帶的磷在土壤中的遷移速度相對(duì)無(wú)膠體結(jié)合的磷酸根離子更大[18]，土壤膠體對(duì)磷的吸附作用大于土壤顆粒[19]，土壤膠體攜帶的磷在土壤中的遷移速度比磷酸根自身的遷移速度更快，移動(dòng)性更強(qiáng)[16，20]且遷移距離更遠(yuǎn)[21]。由此可見(jiàn)，農(nóng)田土壤中磷素的垂直下滲主要受到大孔隙和土壤膠體輔助攜帶的影響，通過(guò)這2種作用加速了磷的下滲遷移。

為進(jìn)一步揭示太湖地區(qū)農(nóng)田土壤及地下水中磷素的來(lái)源和農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)對(duì)其垂直下滲的影響，筆者采用太湖地區(qū)農(nóng)田土壤進(jìn)行土柱平行試驗(yàn)，研究分析了土壤中大孔隙和膠體對(duì)其水分及磷素垂直下滲速率和通量的影響，旨在為太湖地區(qū)地下水環(huán)境綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置由土柱、供水水箱和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。兩根土柱規(guī)格相同，柱高100 cm，內(nèi)徑30 cm。通過(guò)進(jìn)水閥控制從土柱頂端進(jìn)水，土柱底部設(shè)有出水口。其中1號(hào)柱用于模擬自然情況(無(wú)大孔隙流)；2號(hào)柱通過(guò)人為構(gòu)造大孔隙來(lái)模擬優(yōu)勢(shì)流情況，采用投加石英砂的方式，石英砂約占土壤體積的5%。土柱中所填充的土壤采自江蘇省鎮(zhèn)江市丹陽(yáng)農(nóng)田，土壤顆粒組成以粉粒(51.82%)為主，砂粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是40.20%和7.98%，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比為19.60 g/kg，總磷和有效磷質(zhì)量比分別為0.80 g/kg和25.52 mg/kg，土壤膠體質(zhì)量比為322.78 g/kg。土壤經(jīng)風(fēng)干、粉碎后分層裝入2根土柱，裝填時(shí)每10 cm壓實(shí)1次，2根柱子填充土壤的方式和土壤總質(zhì)量相同。填充后土壤密度為1.39 g/cm3。盡管土壤經(jīng)分層裝填后破壞了原有結(jié)構(gòu)，但理化性質(zhì)在垂直方向上的變化趨勢(shì)與原土壤相似，能很好地反映膠體和磷在土壤中的垂直遷移情況。

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)開始前先用自來(lái)水緩慢淋洗土柱約1個(gè)月，待出水流量和監(jiān)測(cè)指標(biāo)穩(wěn)定后開始試驗(yàn)。1號(hào)柱和 2號(hào)柱在相同水流條件下(前 30 d供水并保持土柱上層5 cm積水；后30 d停止供水，使水流落干下滲)同步進(jìn)行試驗(yàn)，依次進(jìn)行不人為投加膠體(工況1)和人為投加膠體(工況2)的試驗(yàn)。

工況1測(cè)定分析有效磷(進(jìn)水質(zhì)量濃度為101.2 mg/L)隨水流垂直下滲的過(guò)程；工況2在供水箱中拌入有效磷(進(jìn)水質(zhì)量濃度為101.2 mg/L)的同時(shí)投加一定量的土壤膠體(質(zhì)量濃度為50.7 mg/L)并攪拌均勻，測(cè)定分析土柱底端出水中膠體含量和有效磷濃度的變化規(guī)律。工況1試驗(yàn)完成后對(duì)土柱進(jìn)行緩慢淋洗，待各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定后開始進(jìn)行工況2的試驗(yàn)。試驗(yàn)中所投加的土壤膠體為從剩余土壤中所提取。

1.3 監(jiān)測(cè)和分析方法

1.3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位及分析指標(biāo)

下滲水流量在土柱底部出水端測(cè)定，在試驗(yàn)第一階段(即積水下滲階段)水流恒定，下滲流量穩(wěn)定，每12 h測(cè)定1次；在試驗(yàn)第二階段(即落干下滲階段)底端出水流量逐漸減小，第1天每2 h測(cè)定1次，隨后每24 h測(cè)定1次。底部出水中膠體濃度和有效磷濃度與水量同步測(cè)定。在距土柱頂部40 cm和70 cm處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，用來(lái)監(jiān)測(cè)土柱中的pH及電導(dǎo)率變化。

1.3.2 分析方法

土壤基本理化性質(zhì)：密度采用環(huán)刀法測(cè)定，含水量采用烘干法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法，總磷含量采用堿熔-鉬銻抗分光光度法，顆粒粒徑用Mastersizer2000激光粒度儀測(cè)定，試驗(yàn)的溶液中有效磷的測(cè)定采用鉬銻抗比色法。有效磷垂直遷移通量根據(jù)檢測(cè)出的有效磷濃度與相應(yīng)出水量的乘積得到。

土壤膠體含量測(cè)定參照森林土壤黏粒的提取(GB 7872—87《森林土壤黏粒的提取》)；滲流中土壤膠體質(zhì)量濃度的分析方法：首先用從剩余土壤中提取的膠體配制一系列濃度梯度(5、10、15、20、25、30、35和40 mg /L)的膠體懸液，用分光光度計(jì)在600 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度。擬合膠體濃度與吸光度間的曲線方程，并根據(jù)待測(cè)土壤膠體的吸光度從已知擬合曲線中得到相應(yīng)的膠體質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 土柱中水流特性

積水下滲階段2根土柱出水量穩(wěn)定(圖1(a))，1號(hào)柱平均出水量為149.2 mL/d，相應(yīng)的平均滲流速度為1.2 m/d；在落干下滲階段，出水流量逐漸減少，至第60天仍有少量水流滲出(約6.0 mL/d)。2號(hào)柱在積水下滲階段平均出水流量為20 702.5 mL/d(圖1(b))，相應(yīng)的平均滲流速度為168.7 m/d；在落干下滲階段出水流量迅速減少，至第33天約為154.8 mL/d，隨后呈逐漸降低趨勢(shì)，至第60天基本無(wú)水流滲出。2號(hào)柱中大孔隙通道大幅度減小了土柱其他部分土壤中水流的滲出路徑，在落干階段的前期滲出速率仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1號(hào)柱，也因此比1號(hào)柱更快達(dá)到落干狀態(tài)。大孔隙改變了水流原有的流通路徑，水流沿著連通的大孔隙快速流過(guò)，與土壤基質(zhì)接觸的面積小、時(shí)間短，以較快的滲流速度到達(dá)土壤深層[22]。

(a) 1號(hào)柱 (b) 2號(hào)柱 圖1 土柱底部出水流量變化及累積滲流量Fig. 1 Changes of percolation flux and cumulative percolation flux at bottom of soil column

2.2 土柱底部出水膠體濃度變化

1號(hào)柱(無(wú)大孔隙)在自然狀態(tài)(未添加膠體)下土壤自身含有的膠體有少部分釋放出來(lái)，底部出水中膠體質(zhì)量濃度逐漸增大到11.5 mg/L(圖2(a))；添加膠體情況下底部出水中膠體濃度從20 mg/L最終增大到70 mg/L，超過(guò)了進(jìn)水膠體質(zhì)量濃度(50.7 mg/L)約40%。這可能是由于加入膠體后土壤化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變導(dǎo)致土壤自身膠體部分釋放到土壤溶液中隨水流流出土柱[23]。2號(hào)柱(有大孔隙)在自然狀態(tài)下底部出水中膠體質(zhì)量濃度緩慢增長(zhǎng)，后期增速較緩，總體增長(zhǎng)量為3.8 mg/L(圖2(b))；添加膠體后底部出水中膠體質(zhì)量濃度從50 mg/L增大到60 mg/L。大孔隙流導(dǎo)致水流及膠體快速遷移，與土壤接觸面小，土壤膠體釋放量相對(duì)較少。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在供水過(guò)程中土壤膠體發(fā)生了釋放，在一定程度上增大了底部出水的膠體質(zhì)量濃度。試驗(yàn)前土壤中膠體質(zhì)量比為322.8 g/kg，這部分膠體可能隨著供水和增加膠體的影響而發(fā)生釋放。已有研究報(bào)道[23]，在農(nóng)田灌溉或強(qiáng)降雨的初期導(dǎo)致的顯著干濕交替會(huì)引起土壤膠體的釋放，釋放量為30～120 mg/m3。

(a) 1號(hào)柱 (b) 2號(hào)柱圖2 土柱底部出水中膠體濃度變化Fig. 2 Change of soil colloid concentration in percolate at bottom of soil column

(a) 1號(hào)柱 (b) 2號(hào)柱圖3 土柱底部出水中有效磷濃度變化Fig. 3 Change of available phosphorus concentration in percolate at bottom of soil column

2.3 底部出水中有效磷濃度變化

1號(hào)柱(無(wú)大孔隙)在自然狀態(tài)(即不添加膠體)下，積水下滲階段土柱底部有效磷濃度在開始時(shí)增長(zhǎng)緩慢，在第22天時(shí)出水有效磷濃度接近進(jìn)水有效磷濃度并趨于穩(wěn)定；落干下滲階段有效磷濃度基本保持不變(圖3(a))。而當(dāng)在供水中添加膠體(質(zhì)量濃度50.7 mg/L)后土柱底部出水中有效磷濃度有所升高，并在第18天左右趨于穩(wěn)定。這些差異說(shuō)明土壤膠體對(duì)于有效磷的遷移起到一定的促進(jìn)作用[24]，土壤膠體吸附攜帶的磷加速了磷的下滲。實(shí)際中，農(nóng)田磷肥的過(guò)量施用，特別在水溶劑多、電解質(zhì)濃度低的條件下，會(huì)導(dǎo)致固相中部分磷素以膠體磷的形式遷移，而膠體磷的滲濾速度更快，造成磷的過(guò)量淋失[21]。

2號(hào)柱(有大孔隙)在自然狀態(tài)和添加膠體條件下，底部出流中有效磷濃度變化規(guī)律相似，出水質(zhì)量濃度升高較快并達(dá)到穩(wěn)定(95.2 mg/L)，接近進(jìn)水質(zhì)量濃度(101.2 mg/L)(圖3(b))。但在積水下滲的前期階段(0～9 d)，與自然狀態(tài)相比，添加土壤膠體對(duì)磷運(yùn)移的促進(jìn)作用仍然較明顯。2號(hào)柱在膠體和大孔隙流的共同作用下有效磷下滲遷移速度更快，并且大孔隙導(dǎo)致的優(yōu)勢(shì)流在有效磷遷移的過(guò)程中起了主導(dǎo)作用，而膠體的促進(jìn)作用相對(duì)較小。

土壤中膠體的釋放同時(shí)受到水流運(yùn)動(dòng)、土壤化學(xué)性質(zhì)等因素的影響，在水流條件發(fā)生改變或下滲過(guò)程中，土壤中的膠體物質(zhì)會(huì)逐漸釋放并進(jìn)入水體[25]。同樣地，土壤膠體的釋放也會(huì)在一定程度上改變土壤的化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而影響土壤中溶質(zhì)的運(yùn)移轉(zhuǎn)化過(guò)程[26]。試驗(yàn)過(guò)程中1號(hào)柱添加膠體情況下土壤pH在連續(xù)積水階段降幅為1.2，而自然狀態(tài)下的降幅為0.5，在停止供水后逐漸恢復(fù)到初始值(圖4)。pH降低導(dǎo)致膠體表面電位值減小，顆粒間的排斥作用減弱，膠體的絮凝能力增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致膠體顆粒粒徑的增大及其過(guò)量釋放[27]。而2號(hào)柱由于大孔隙的存在，水流與土壤基質(zhì)接觸時(shí)間少，反應(yīng)時(shí)間短，添加膠體后土壤pH變幅較1號(hào)柱小。土壤電導(dǎo)率同樣可表征膠體的釋放程度(圖5)，膠體可與磷酸根離子發(fā)生專性吸附反應(yīng)，釋放出大量H+，繼而導(dǎo)致其他鹽基離子大量釋放，表現(xiàn)出電導(dǎo)率增大[28]。膠體的過(guò)量釋放導(dǎo)致其吸附并攜帶更多的有效磷向下遷移。

(a) 1號(hào)柱 (b) 2號(hào)柱圖4 土柱中pH變化Fig. 4 Change of pH value in soil column

(a) 1號(hào)柱 (b) 2號(hào)柱圖5 土柱中電導(dǎo)率變化Fig. 5 Change of electric conductivity in soil column

2.4 膠體對(duì)有效磷垂直遷移通量的影響

1號(hào)柱(無(wú)大孔隙)在積水下滲階段，底部出流中有效磷通量在添加膠體情況下明顯高于自然狀態(tài)下的有效磷通量，并且增速更大，在第30天其通量接近15 mg/d，平均滲漏速率為11.0 mg/d；而在落干下滲階段，自然狀態(tài)和添加膠體工況下底部出流中膠體通量基本相近，最終都接近0.8 mg/d，添加膠體工況下底部出流中膠體平均滲漏速率為10.5 mg/d(圖6(a))。試驗(yàn)初期部分有效磷被土壤吸附固定，向下遷移量減少，吸附飽和后繼續(xù)向深層遷移[29]，后期隨著溶液逐漸排出土柱，流量減少，日通量逐漸降低到0 mg/d。試驗(yàn)期間(60 d)1號(hào)柱添加膠體后有效磷的平均流失速率為0.15 kg/(m2·d)，高于自然狀態(tài)下的有效磷平均流失速率(0.13 kg/(m2·d))，增長(zhǎng)15.4%。說(shuō)明膠體對(duì)供試土壤中有效磷的垂直遷移有一定的輔助促進(jìn)作用，添加膠體對(duì)有效磷的下滲速率及累積通量都產(chǎn)生了明顯影響。

(a) 1號(hào)柱 (b) 2號(hào)柱圖6 土柱底部出水中有效磷通量變化Fig.6 Distributions of available phosphorus flux at bottom of soil column

2號(hào)柱添加膠體對(duì)其有效磷日通量的影響僅在試驗(yàn)前期表現(xiàn)較明顯(圖6(b))，自然狀態(tài)及添加膠體工況下有效磷平均滲漏速率分別為29.92 kg/(m2·d)和30.88 kg/(m2·d)，添加膠體的作用使之增大了約3.2%。對(duì)比1號(hào)柱、2號(hào)柱的有效磷累積通量，結(jié)果表明大孔隙流的存在導(dǎo)致有效磷垂直遷移量劇增，土壤大孔隙流引起的有效磷下滲遷移通量遠(yuǎn)大于膠體的攜帶輔助作用。

根據(jù)1號(hào)柱和2號(hào)柱水流及出流中有效磷分布特征(圖1和圖3)，土壤中水流通量仍然是農(nóng)田表層土壤中有效磷下滲運(yùn)移的重要載體，部分大孔隙引起的優(yōu)勢(shì)流主導(dǎo)了土壤水流特征和有效磷的流失；當(dāng)水流條件相同并無(wú)大孔隙存在時(shí)，農(nóng)業(yè)活動(dòng)等引起的土壤膠體釋放對(duì)有效磷等溶質(zhì)下滲遷移的促進(jìn)作用相對(duì)更加明顯。

3 結(jié) 論

農(nóng)田土壤中膠體釋放和大孔隙流在實(shí)際中廣泛存在且受到農(nóng)業(yè)耕作活動(dòng)的影響，對(duì)有效磷等養(yǎng)分下滲產(chǎn)生重要影響。同等水流條件下，模擬土壤膠體釋放(質(zhì)量濃度約50 mg/L)明顯增大了有效磷的垂直下滲速率，達(dá)到0.15 kg/(m2·d)，較自然狀態(tài)增加了15.4%。同時(shí)，大孔隙(5%，體積分?jǐn)?shù))引起的優(yōu)勢(shì)流對(duì)下滲水流和溶質(zhì)具有明顯的影響，所引起的有效磷下滲通量達(dá)到20.9 kg/(m2·d)，遠(yuǎn)大于膠體的促進(jìn)作用(約3.2%)，此時(shí)起決定作用的優(yōu)勢(shì)流加速了有效磷隨水流的下滲。試驗(yàn)研究表明，太湖地區(qū)農(nóng)田中施用的磷素通過(guò)垂直下滲污染淺層地下水的途徑是存在的。

太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)種植面積大，磷肥大多以基肥形式深施土壤，耕作活動(dòng)(如翻地、平地、種植、灌溉等)容易引起土壤物理化學(xué)性質(zhì)的改變，進(jìn)而引起土壤膠體的釋放并攜帶磷素隨水流下滲。由于大孔隙流在土壤有效磷垂直遷移中的主導(dǎo)作用，對(duì)于大孔隙較多的區(qū)域，宜采取合適的深耕方式，如搗碎表層土壤、破壞連通的大孔隙，從而避免大孔隙流引起的水分和養(yǎng)分流失。

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Effects of macropore and colloid release on vertical migration of available phosphorus in farmland soil of Taihu Lake region

LI Yong1，2，YUAN Jiahui2，ZHANG Weiwei2，WANG Shuang2

(1.KeyLaboratoryofIntegratedRegulationandResourceDevelopmentonShallowLakes，MinistryofEducation，HohaiUniversity，Nanjing210098，China；2.CollegeofEnvironment，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)

To investigate the effects of macropore flow in farmland soil and colloid release caused by agricultural activities on the vertical migration of phosphorus and groundwater pollution，parallel soil column experiments were conducted using agricultural soil from the Taihu Lake Basin. The results show that the release of colloid (with a concentration of about 50 mg/L) in soil accelerated the vertical migration of colloid and available phosphorus，and the leaching rate of available phosphorus at the soil column bottom (100 cm in depth) reached 0.15 kg/(m2·d)，about 15.4% higher than it was with no obvious release of soil colloid. Furthermore，the existence of macropores (5% in volume) in soil significantly increased the leaching rate of available phosphorus，with a value of 29.9 kg/(m2·d) at the soil column bottom. The preferential flow caused by macropores played a critical role in the leaching of colloid and available phosphorus. However，the release of soil colloid accounted for 3.2% of the increase of the leaching rate of available phosphorus when macropores existed. Soil colloid release altered the chemical characteristics of soil，such as pH and electric conductivity，and then influenced the transport of solutes in soil. Preferential flow caused by macropores and soil colloid release caused by agricultural activities exist across the agricultural area of the Taihu Lake Basin. Macropores and soil colloid accelerated the vertical infiltration of phosphorus，which increased the risk of groundwater pollution caused by phosphorus.

farmland soil；soil column experiment；soil colloid；macropore flow；available phosphorus；vertical migration； Taihu Lake region

10.3876/j.issn.1000-1980.2017.01.002

2016-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金(51579074，51079048)；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2015BAB07B02)；江蘇省水利科技項(xiàng)目(2013071)

李勇(1974—)，男，江西萍鄉(xiāng)人，副教授，博士，主要從事水體和土壤溶質(zhì)運(yùn)移研究。E-mail:liyonghh@163.com

X131.3

A

1000-1980(2017)01-0007-07