不同类型河岸带对溪流氮素输入的截留转化效率研究

摘要

随着农牧业的发展，农业非点源N素污染已经成为水体污染的主要来源。河岸带能通过一系列的物理、化学及生物过程降低来自农田径流中不同形态的N素，起到保护水质的作用。研究河岸带对来自土壤水和地下水中的N素的截留转化作用，能够为保护和治理国家的水环境提供理论依据，为河岸带的健康维护和科学经营提供必要的基础数据。本研究以低级溪流边缘，农田和森林背景下不同类型河岸带土壤水和地下水为对象，研究不同取样区中土壤水和地下水中不同形态N素的浓度，推测不同类型河岸带对N素输入溪流的截留转化效率及不同类型的河岸带在维持水质方面的作用。研究结果表明： (1)、施肥和耕作干扰，农田背景中土壤水和地下水中各形态N素的浓度和森林背景中有差异。在土壤水中，农田背景中硝态氮的浓度和森林背景中有显著差异，浓度分别为25.8ppm和8.8ppm；铵态氮的浓度在两背景中没有明显差异，但农田背景中的浓度(3.1ppm)略低于森林背景中的(3.9ppm)；全氮(75.3ppm)的浓度也高于森林背景值(70.4ppm)。在地下水中，农田背景中硝态氮、铵态氮和全氮的浓度(0.6ppm、1.2ppm和45.2ppm)均低于森林背景中的值(0.8ppm、1.4ppm和48.9ppm)。 (2)、在农田背景下，裸地河岸带上的土壤水和地下水的N素的浓度和农田背景中无显著差异；而草地和森林河岸带上硝态氮和全氮的浓度在土壤水中低于农田背景中的值，在地下水中和背景值无明显差异，草地河岸带中氨态氮的浓度降低，森林河岸带中其浓度升高。 (3)、森林背景下，森林背景中各形态N素的浓度由于取样区的位置差异，而与裸地河岸带、森林河岸带上的值有很大差异，森林背景中的值高于河岸带中的值；经采伐的裸地河岸带土壤水和地下水中的各形态N素浓度和森林河岸带中没有明显的差异。 (4)、农田背景下，河岸带对土壤水中硝态氮的截留转化作用较强。裸地河岸带对硝态氮的截留转化效率较低(34.6％)，草地和森林河岸带较高(＞88.5％)，森林河岸带的截留转化效率最高，为94.4％。 (5)、溪流相邻高地通过地下径流向溪流中N素的输入，主要是以硝态氮的形态通过土壤水的输入；经过有植被河岸带的土壤水对硝态氮具有最高的截留转化作用，两种背景中，对N素的最高截留转化效率因N素形态的差异而不同。 (6)、12m宽的草地河岸带或14.5m宽的森林河岸带能够有效的截留转化来自农田土壤水中的硝态氮，对溪流水质的起到很好的保护作用。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1引言

1.2河岸带及其功能

1.3河岸带N素截留、转化机理

1.3.1 N素通过河岸带向溪流中输入的途径

1.3.2河岸带对N素截留转化机制

1.4影响河岸带N素截留转化作用的因素

1.4.1河岸带的水文学过程

1.4.2河岸带土壤特征

1.4.3河岸带植被状况

1.4.4其它因素

1.5河岸带N素转化截留效率的研究方法

1.5.1直接测量法(Direct Methods)

1.5.2传统的示踪方法(Conservation Trace Motheds)

1.5.3同位素示踪方法(15N isotopic trace motheds)

1.6存在的问题

1.6.1控制因子复杂，各因素之间的相互作用了解较少

1.6.2区分反硝化作用和植物吸收作用难

1.6.3当河岸带中N饱和时，反硝化作用的最大值没有确定

1.6.4反硝化作用的中间产物N2O与温室效应

1.7本论文的研究目的和意义

2研究方法

2.1研究地区自然资源概况

2.2实验地状况

2.3土壤水和地下水样品的采集和分析

2.3.1采样器的设置

2.3.2取样

2.3.3样品分析

2.3.4数据分析

3结果与分析

3.1各取样点土壤水和地下水中不同形态N素的浓度

3.2农田和森林背景土壤水和地下水中N素浓度

3.2.1硝态氮的浓度

3.2.2铵态氮的浓度

3.2.3全氮的浓度

3.3背景中与河岸带上土壤水和地下水中N素浓度

3.3.1农田背景及其河岸带上土壤水和地下水中N素浓度

3.3.2森林背景及其河岸带上土壤水和地下水中N素的浓度

3.3.3森林背景下河岸带皆伐前后土壤水和地下水N素浓度变化

3.4同一取样区土壤水和地下水中N素浓度的比较

3.5不同类型河岸带对各形态N素截留转化效率

3.5.1硝态氮的截留转化效率

3.5.2铵态氮的截留转化效率

3.5.3全氮的截留转化效率

4讨论

4.1农田和森林背景土壤水和地下水中N素浓度

4.2背景中与河岸带上土壤水和地下水中N素浓度

4.2.1农田背景及其河岸带上土壤水和地下水中N素的浓度

4.2.2森林背景及其河岸带土壤水和地下水中N素的浓度

4.2.3森林背景下河岸带皆伐前后土壤水和地下水中N素浓度的变化

4.3同一取样区土壤水和地下水中N素浓度的比较

4.4不同类型河岸带对N素截留转化效率

4.5试验中存在的问题

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢