河岸植被土壤系统对氮素削纳的研究

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随着经济发展和人口增加,世界范围内水体污染日趋严重,已经成为限制经济社会发展和威胁人类健康的重大环境问题。河岸植被土壤系统能显著减少地下水和地表水中的污染物进入水生生态系统。在我国南方丘陵地区,广泛种植的竹林是常见的次生植被群落,因此对河岸竹林土壤系统的深入研究,对于防治我国的环境污染和受纳水体的富营养化问题具有十分重要的理论和现实意义。本文利用具有创新意义的土壤壤中流采集装置,结合水样氮素的分析与土壤反硝化实验,将河岸植被土壤作为一个系统,了解其内部的主要生物地球化学过程,确定系统对污染物削纳的机制和过程。主要结论如下:(1)由于林冠的截留,穿透雨开始时间会晚于背景降雨,时间会长于背景降雨,且雨量较小。随着雨量的增加,第2、3次降水过程林冠分别截留了0.8 mm、3.8 mm降雨。穿透雨氮的含量比背景降雨高,NH4+-N含量为穿透雨量18.8~307.2%,NO3--N为74.7~925%。(2)降雨过程中输入河岸植被土壤系统的氮绝大部分都被系统所削纳,其中NH4+-N效率为98.75~99.46%;NO3--N效率为85.92~99.81%,系统削纳的NH4+-N比例大于NO3--N,这可能是由于土壤颗粒和土壤胶体由于带负电荷,而对NH4+-N具有很强的吸附作用,使得大部分可交换态NH4+-N吸附于土壤胶体的表面,从而保存在土壤中,但当土壤对NH4+-N的吸附达饱和时,在入渗的作用下NH4+-N还是可能被解吸,进而淋失出土体,进入溪流,土壤胶体对NO3--N的吸附能力有限,因此,NO3--N易于被淋洗而进入地下水或通过径流、侵蚀等汇入溪流,造成对水体的污染。(3)实验区域反硝化速率主要受NO3--N、有机质等因素的共同影响。河岸植被土壤系统土壤具有相对较强的反硝化作用,系统反硝化作用去除的NO3--N占整个系统的比例要>4.57%,是系统氮素削纳的重要方式。(4)在此次研究中,河岸植被土壤系统出口水平均水质为NH4+-N浓度平均为12.58 mg·L-1,因此可以达到一级排放标准,说明系统宽度基本适宜,在考虑施肥的条件下,系统宽度不适宜。
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