姜朝华 2016级博士生

  导师：郑爱榕 教授、陈志刚副教授

毕业论文

论文题目：磷酸盐氧同位素的调控机制及其在磷循环和溯源研究中的应用

论文答辩时间：2021年9月3日

论文概要：论文主要针对自然环境磷的输入迁出，土壤不同形态磷的迁移转化，颗粒磷吸附解吸以及生物吸收周转等主要循环过程对磷酸盐氧同位素的影响进行了研究，并对巢湖流域磷酸盐氧同位素示踪磷循环以及溯源应用进行了阐述，获得如下结论：（1）人为施放磷进入土壤后很快被固定转化为土壤不同形态磷。在月尺度内土壤颗粒的磷酸盐氧同位素会保留输入源的氧同位素信号。但在季度时间尺度上土壤磷酸盐氧同位素会发生显著改变，主要受环境因素影响。（2）农田土壤不同形态磷酸盐氧同位素的变化速率和调控机制并不相同。H₂O-Pi的δ¹⁸O_P在微生物作用下与间隙水发生氧同位素交换，在40-170天达到平衡值。NaHCO₃-Pi与H₂O-Pi能完全交换，其δ¹⁸O_P紧随H₂O-Pi的δ¹⁸O_P快速改变；NaOH-Pi的δ¹⁸O_P变化有所减弱，指示接近50%的Pi能与H₂O-Pi发生交换；D.HCl-Pi的δ¹⁸O_P最稳定，仅极少部分能与H₂O-Pi发生交换。（3）柱淋溶和容器沉浸两种方式都发现土壤颗粒吸附解吸磷酸盐的过程不会产生明显的氧同位素分馏。（4）农田土壤中相对活性的H₂O-Pi和NaHCO₃-Pi受生物周转，它们的δ¹⁸O_P靠近平衡值，主要为生源组分；相对惰性的NaOH-Pi（铁铝结合磷）和HCl-Pi（钙结合磷）则包含生源组分和非生源组分两个部分。土壤四个形态中较活泼的生源组分磷更容易淋滤流失，而老的非生源组分则会保留在土壤中。（5）生物体外磷酸盐与水氧同位素交换的影响可忽略不计。生物吸收磷酸盐过程会产生-1.4‰的氧同位素分馏。而水体生物对磷的周转过程会显著改变磷酸盐氧同位素并趋向平衡值，但速度较慢。因此在较短的天时间尺度上δ¹⁸O_P可能可以作为溯源研究的有效手段。（6）巢湖流域大衡山磷矿区和孤峰组（M型山区）流域水体磷含量整体较低，说明磷块岩不会造成明显的磷污染。研究区域土壤和沉积物中H₂O-Pi、NaHCO₃-Pi、NaOH-Pi含量低，对流域内水体磷污染风险较弱，但异常高的HCl-Pi含量暗示其可能是重要的潜在磷污染源。HCl-Pi的δ¹⁸O_P受到生物改造较弱是溯源最理想的选择，而其他形态磷酸盐受生物影响强烈仅适合小范围短距离尺度或生物活动弱的环境的溯源研究。

姜朝华和导师、答辩委员会