梁子湖湿地土壤-水-植物系统碳氮磷转化研究

摘要

湿地是地球上重要的生存环境和生态系统，湿地碳氮磷转化是生物地球化学循环的内容之一。根据梁子湖湿地的现状，采用实地考察、室内分析、模拟试验及模型模拟方法，对梁子湖湿地土壤一水一植物系统碳氮磷转化进行了研究。主要研究结果如下： 1.湿地土壤表层有机碳含量在10.9g／kg-39.5g／kg之间，全氮、全磷含量分别为1.39g／kg-2.91g／kg、0.4lg／kg-0.52g／kg。土壤表层有机碳、全氮、全磷的分布特征是随地形部位升高(地下水位降低)而降低。土壤有机碳、全氮、全磷在剖面中的分布特征是从表层到底层逐渐降低。土壤中有机碳、全氮、全磷之间有良好的相关性。 2.湿地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮变异系数分别是36.0％、30.6％、13.7％和29.3％；速效磷的变异系数最高为50.4％。土壤有机质、全氮、全磷、速效氮和速效磷的空间白相关理论模型均以球状模型拟合较好。土壤有机质、全氮、全磷、速效氮具有中等空间自相关性。养分的空间自相关距离比较接近。通过克里格插值进行空间插值制图显示土壤有机质和氮磷表现出空间分布的相似性。 3.湖水全氮平均含量0.71mg/L；铵态氮平均含量为0.065mg／L；硝态氮平均含量为0.257mg／L：全磷平均含量为0.046mg／L。梁子湖水体中氮磷含量呈明显的季节性变化。全氮含量在湖心和出水口是春季最高，冬季最低，主要入水口是夏季最高，冬季最低；硝态氮是春季最高，冬季最低；氨态氮是春季最高，夏季最低；全磷含量是冬季最高，夏季最低。梁子湖氮、氮营养的负荷分别是493.2t和122.2t。不同理论模型对湖水中磷含量的预测结果有较大差异。 4.温度对沉积物氮、磷释放影响明显，温度高，氮、磷释放量大。pH值对沉积物氮、磷释放也有明显的影响。在偏酸(pit5.5)和偏碱(pHll.5)条件下氮、磷的释放量较湖水正常pH值(pit8.5)增大。梁子湖入水口和出水口沉积物氮、磷的释放量较湖心高。 5.梁子湖沉积物无机磷酸盐的形态特征是：ca-P含量最高，在55％-61％之间，Fe-P含量在26％-33％之间， O-P含量在10％左右，Al-P的含量最低，为3％_5％。不同湖区沉积物无机磷酸盐的存在形态有差别，节制闸和高河港ca-P含量高于湖心，节制闸和湖心的Al-P+Fe-P含量高于高河港。 6.沉积物孔隙水中可溶性NO<,3>-N浓度随沉积深度增加明显降低而NH<,4'+>-N浓度则显著增大；沉积物中全氮和有机氮随沉积深度增加而明显降低，NH<,4'+>-N随沉积深度增加而明显增加。沉积物孔隙水全磷含量随沉积深度增加而递增，而沉积物全磷及不同化学相磷含量随沉积深度增加而降低。 7.水草分解过程中，随温度的升高向水体释放的碳、氮、磷量增加。水生植物每年约固定31768t碳。 8.土壤中尿酶的活性在0.084NH<,3>-Nmg／g-0.255NH<,3>-Nmg／g之间，磷酸酶的活性在0.072酚mg／100g-0.309酚mg／100g之间，多酚氧化酶的活性在5.7671<,2>ml／100g-14.6661<,2>ml／100g之间。脲酶活性与有机质、全氮呈显著正相关；磷酸酶的活性与有机质、全磷和速效磷都呈正相关；多酚氧化酶的活性与有机质、全氮、全磷的含量均呈负相关关系。沉积物中尿酶和磷酸酶活性的季节变化模式为夏季活性最高，冬季活性最低。土壤多酚氧化酶活性的季节变化则表现为：秋>夏>春>冬。 9.湿地植物全氮含量在3.45g／kg-37.75g／kg之间;植物全磷含量在0.53g／kg-11.88g／kg之间。各类植物氮、磷含量的大小顺序是：浮游植物>浮叶植物>沉水植物>水稻>挺水植物。各类植物中氮、磷积累的大小顺序是：浮叶植物>挺水植物>沉水植物>沼泽植物。湿地各类植物对氮、磷的吸收系数差异较大。 10.湿地农田土壤有机碳的输入为523.8kg／hm<'2>。土壤氮的输入为197.9kg／hm<'2>。土壤有机碳的输出为13508kg／hm<'2>。土壤氮的输出为567.6kg／hm<'2>。

目录

摘要

1文献综述：湿地碳氮磷生物地球化学转化研究进展

2课题研究背景和研究的总体思路

3梁子湖湿地土壤有机碳、氮、磷的分布特征和相关性

4梁子湖湿地土壤有机质和氮、磷的空间变异性

5梁子湖水体氮、磷的季节变化及其负荷

6梁子湖沉积物氮、磷释放研究

7梁子湖沉积物—水界面氮、磷迁移研究

8水生植物分解释放碳、氮、磷的研究

9梁子湖湿地土壤酶研究

10梁子湖湿地植物对氮、磷的积累特征

11梁子湖湿地碳、氮循环的模拟研究

12结语

参考文献

致谢

附录