降雨季节岷江上游高山森林溪流非木质残体氮和磷贮量特征

高山森林生态系统氮和磷可随溪流非木质残体的输出和降解而流失,进而影响下游水体环境,但目前缺乏必要关注.因此,本文以岷江上游高山森林为研究对象,于2013年8月(雨量最大季节)调查了18条溪流中的非木质残体(树皮、树叶和1 cm树枝)氮和磷贮量特征.结果表明,该区域溪流中非木质残体氮在单位面积集水区的贮量为2684 mg·hm-2,在单位面积溪流的氮贮量为774 mg·m-2,其中,树皮、树叶和1 cm树枝在单位面积溪流的贮量分别为112、154和508 mg·m-2,分别占总氮贮量的14%、20%和66%;溪流中非木质残体磷在单位面积集水区的贮量为468 mg·hm-2,在单位面积溪流的磷贮量为135 mg·m-2,其中,树皮、树叶和1 cm树枝在单位面积溪流的贮量分别为15、31和89mg·m-2,分别占总磷贮量的11%、23%和66%.回归分析结果表明,非木质残体氮和磷贮量均随溪流长度和面积的增加而显著增加,但随溪流流量的增加表现为先增加再降低的趋势.这些结果为深入认识岷江上游高山森林氮和磷流失途径及其对下游生态系统的潜在影响提供了新的思路.     

高山森林溪流凋落叶冬季水溶性碳含量动态

凋落物分解过程中水溶性碳是高山森林溪流生态系统碳的重要来源,其在溪流中的流动转移不仅会影响下游水质环境,而且其含量动态受冬季季节性雪被形成及消融过程的深刻影响,但缺乏必要关注.因此,采用凋落叶分解袋法,以川西高山森林典型乔木(四川红杉Larix mastersiana、方枝柏Sabina saltuaria)和灌木(高山杜鹃Rhododendron lapponicum、康定柳Salix paraplesia)凋落叶为研究对象,根据凋落叶自然分解规律,研究冬季不同时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流、溪流、河岸带以及林下凋落叶水溶性碳以及可溶性组分含量格局的动态变化特征.结果表明:在冬季的分解过程中,冻结初期河流与溪流中凋落叶水溶性碳与可溶性组分含量显著降低,而至冻结期与融化期含量均无明显变化.各时期,林下凋落叶水溶性碳和可溶性组分含量显著高于其他生境,表现为从河流、溪流、河岸带至林下逐渐增加的变化趋势.相关分析表明,高山森林凋落叶分解过程中水溶性碳和可溶性组分含量与平均温度、正积温、负积温以及流速均呈极显著负相关关系,同样也受到PO3-4和p H等水环境因子的影响.可见,高山森林凋落叶冬季水溶性碳和可溶性组分在分解过程中易随水体的流动而向下游生态系统输出,这为深入认识高山森林-流域水体间的生态联系提供了一定的科学依据.     

百花湖周边城市近郊小流域氮、磷输出时空特征

识别主要污染物与污染源对于贵阳周边流域水质的控制与管理具有重要的现实意义.于2010年7月~2011年4月连续进行的野外观测实验,研究了贵阳市重要的水源地百花湖水库周边的麦西河小流域氮、磷流失浓度特征,以便为贵阳市城市近郊小流域面源污染治理提供参考.流域有各种源和汇的存在,导致研究流域在不同时间,从上游到下游,各采样点氮输出变化较大.各采样点水体的不同形态氮含量和磷含量随时间变化总体上仍呈现出一定的规律,总氮、硝氮以2010年7月较高,氨氮、亚硝氮和总磷以2010年10月和12月较高.从上游到下游,各采样点水体中不同形态氮含量和磷含量差异减少.在流域下游的河口处,TN含量由3.297 mg·L-1下降为2.793 mg·L-1,TP从0.136 mg·L-1下降到0.098 mg·L-1,但与中游比较,变化不明显,氨氮含量还有所上升.从流域氮、磷输出时空变化特征来看,氮素特别是氨氮和硝态氮通过河道径流途径进入百花湖的风险较高.研究结果可为百花湖周边小流域氮、磷流失治理做参考.     

季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响

气候变化情景下冻融格局的改变可能导致寒冷生物区土壤氮的淋溶损失,从而改变土壤养分循环和森林溪流的水体环境.因此,为了解季节性冻融循环及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响,于2010年5月到2012年4月期间,采用土柱培养实验,利用海拔形成的温度差异模拟气候变暖过程,将高山森林(海拔3600 m)土壤分别培养在海拔3600 m(A1)、3300 m(A2)和3000 m(A3)的森林地表,研究了生长季节与冻融季节不同关键时期的土壤氮淋溶特征.结果表明:川西高山森林土壤氮素淋溶损失随着海拔增加而增加,其损失量为(1.85±0.39)kg·hm-2·a-1(A3)(1.87±0.34)kg·hm-2·a-1(A2)(2.94±0.73)kg·hm-2·a-1(A1),其中,62%以上的氮损失发生在季节性冻融期间.冻融季节高山森林土壤氮素淋溶流失的主要形式为铵态氮和硝态氮,且铵态氮的淋溶损失量高于硝态氮,而生长季节土壤氮素淋溶损失的主要形式是可溶性有机氮.这意味着冻融循环格局在很大程度上控制着高山森林土壤氮素淋溶损失特征,未来气候变暖可能降低高寒森林土壤氮素肥力,增加森林溪流中的氮含量.     

三峡库区规模化顺坡沟垄果园氮、磷输出过程及流失负荷

通过对三峡库区顺坡垄沟构型的规模化柑橘园集水区次降雨过程径流氮、磷进行动态监测,分析典型降雨事件氮和磷流失负荷,并探讨了规模化柑橘种植对土壤氮磷流失及入库河流水环境的影响.结果表明:①顺坡沟垄柑橘园集水区径流氮和磷年流失负荷分别为13.43 kg·(hm~2·a)~(-1)和1.26 kg·(hm~2·a)~(-1),春季施肥及强降雨冲刷是集水区污染物高负荷的主要原因;②集水区全年总氮(TN)和总磷(TP)的EMC为8.49 mg·L~(-1)和0.87 mg·L~(-1),超过发生水体富营养化含量标准;③春季施肥后的2场典型降雨中,长历时暴雨径流硝态氮(NN)和溶解态磷(DP)负荷为4.94 kg·hm~(-2)和0.28 kg·hm~(-2),分别占TN和TP流失负荷的92.90%和64.69%;短历时大雨径流NN和DP负荷为0.52 kg·hm~(-2)和0.05 kg·hm~(-2),分别占TN和TP的65.92%和74.88%,溶解态氮和磷是顺坡沟垄坡面果园径流氮和磷流失的主要途径;④集水区氮磷流失表现出显著的"初始冲刷效应",初期20%的地表径流流失了58.0%的TN, 57.0%的DN, 58.5%的NN, 79.0%的AN, 62.0%的TP, 63.5%的DP和60.0%的PP,控制初期地表径流对降低入库径流养分具有重要作用.     

环境治理工程对蠡湖水体中磷空间分布的影响

为评估水环境治理工程措施对蠡湖水体营养状态的影响,2012年4月对湖体与环湖河口调查分析,研究了蠡湖磷元素空间分布特征及其影响因素.结果表明:蠡湖水体总磷浓度介于0.03~0.31mg/L之间,平均为0.06mg/L,呈由西向东逐渐递增的趋势,且环湖河口磷含量明显高于湖体;沉积物中总磷空间分布趋势类似于水体,湖体总磷含量在321.77~1062.08mg/kg之间,平均为593.75mg/kg,而环湖河口总磷含量在523.38~1396.39mg/kg之间,平均为784.51mg/kg;结合历年监测数据可以看出,一系列水环境治理工程使得蠡湖水质有了大幅度的改善,水体中总磷的年均值由治理前0.18mg/L下降到0.06mg/L,但仍没有完全从根本上解决水体的富营养化问题.主要原因是沉积物中总磷对水体影响较大,相关性分析表明磷的扩散通量与沉积物总磷和可交换态磷成显著正相关.     

长江河口水库沉积物磷形态、吸附和释放特性

为了对长江河口青草沙水库沉积物磷形态分布、磷吸附特性和磷释放特性进行分析,2011年4月~2012年1月对沉积物进行实地调查分析.磷形态分析结果表明沉积物总磷含量范围为535.07~910.9 mg·kg-1,以无机磷为主,有机磷含量相对较低.无机磷主要以钙结合态的磷存在,钙结合态磷占总磷的75.57%.磷吸附特性结果表明沉积物磷的等温吸附特征符合修正的Langmuir模型,沉积物磷的最大吸附量为9.78~39.84 mg·kg-1,沉积物-水界面平衡浓度EPC0(equilibrium phosphorus concentration)范围为0.024~0.12 mg·L-1,均高于上覆水体中相应的磷含量,因此,沉积物有向上覆水体释放磷的趋势.磷的释放特性结果表明沉积物最大释放量为11.03 mg·kg-1,在6 h左右达到最大值.沉积物磷释放量来自沉积物的铁/锰结合态的磷、钙结合态磷和有机磷,其中,铁/锰结合态磷和沉积物释放量呈相关性(P0.01).总体上,青草沙水库沉积物呈现释放状态,影响水库水体磷含量.     

抚仙湖尖山河小流域山地典型地类非点源污染特征与分析

通过在尖山河小流域建立径流场.在自然降雨条件下采集水样,检测分析地表径流中各污染物的浓度,研究自然状态下和人为干扰下山地不同地类污染物的输出量,探讨高原湖泊山地非点源污染的特征与规律.研究结果表明:研究区内各地类产流量的关系是坡耕地>人工林>灌草丛>次生林,各地类产沙量大小关系是坡耕地>人工林>次生林>灌草丛,产流量与降雨量相关性更为显著;次生林、坡耕地、灌草丛、人工林4种土地类型产流的总无机氮输出量平均值分别为0.94 mg·m-2、19.70mg·m-2、1.74 mg·m-2、17.22 mg·m-2,总磷平均值分别为0.32mg·m-2、3.58 mg·m-2、1.12 mg·m-2、2.85 mg·m-2;产沙过程中单位面积水解氮输出量平均值为0.41 mg·m-2、7.17 mg·m-2、0.89 mg·m-2、0.23 mg·m-2,速效磷平均值为0.04 mg·m-2、1.14 mg·m-2、0.03 mg·m-2、0.02 mg·m-2;产流过程中输出的污染物大于产沙过程中的输出量,尖山河小流域农业非点源污染控制应以控制产流污染物为主.     

汾河流域磷赋存形态及来源解析

汾河是山西省工农业生产和人民生活用水的主要水源,水质质量对整个流域的健康程度起着至关重要的作用,因此解析流域水质及其污染源能为流域水环境治理和管理提供基础数据和技术支持。文章以汾河流域为研究区,通过现场实测结合模型构建,分析该流域磷污染的赋存特征,量化磷的污染来源。结果表明：汾河流域水体总磷浓度范围在0.011～0.433 mg/L,平均值0.187 mg/L,上游磷含量满足水质Ⅱ类考核指标,中下游基本满足Ⅳ类考核指标;汾河流域水体中无机磷浓度在0.000～0.304 mg/L,平均值0.093 mg/L,有机磷浓度范围在0.011～0.295 mg/L,平均值0.094 mg/L,其中上游以有机磷为主,中下游有机磷、无机磷占比相当,这与沿河产业分布密切相关。沉积物中磷含量为63.9～492 mg/kg,平均值为257 mg/kg,属于轻度污染。总磷的沉积物-水分配系数为313～36 182 L/kg,总体呈现上游高下游低的趋势,特别是流量相对静止、沉积物有机质含量相对较高的汾河水库出口Kp较高。利用SWAT模型对汾河流域的总磷污染现状及污染源进行解析,城镇居民生活污水排放是汾河流域总...     

沉积物有效态磷对湖库富营养化的指示及适用性

为探究不同类型湖库沉积物有效态磷对富营养化的指示意义及适用范围,选取了12个不同水深、不同换水周期的湖泊和水库进行4季度的水样、沉积物样品采集,以SMT分级方法提取的氢氧化钠磷(Na OH-P)作为沉积物有效态磷,分析了湖库中沉积物和水相磷含量之间的关系.结果表明,12个湖库的沉积物和水相磷含量差别大,沉积物Na OH-P含量范围为86～584 mg·kg-1(均值263 mg·kg-1),总磷含量225～760 mg·kg-1(均值502 mg·kg-1);水体总磷含量范围为0. 02～0. 35mg·L-1(均值0. 11 mg·L-1); 12个湖库的水体叶绿素a含量差异也很大,分布范围为3～349μg·L-1(均值51μg·L-1);沉积物与对应的水相各形态磷含量之间的相关分析发现,沉积物有效态磷与水相磷含量之间的相关性高于沉积物总磷,Na OHP比总磷能更好地反映湖库的富营养化状态,然而只有在换水慢的浅水湖库中,这种沉积物Na OH-P与水相磷的相关性才达到显著水平,表明"换水周期"和"水体深度"是影响沉积物Na OH-P与水相磷含量相关关系的两个关键因子:在换水快或是深水的湖库中,即使沉积物有效态磷含量较高,但是受多种因素影响,沉积物Na OH-P与水相磷含量的相关关系可能并不显著,而在换水慢的浅水湖库中,沉积物作为源和汇频繁与水体磷进行交换,尤其是在夏季藻类暴发时期,对水相磷升高贡献大,成为该类水体富营养化问题易发生、难治理的潜在缓冲因子.     

黄柏河流域梯级水库沉积物磷形态特征及磷释放通量分析

为揭示黄柏河流域饮用水源水库的磷负荷特征,采用SMT分级方法对流域内3座梯级水库（玄庙观、天福庙、西北口水库）的沉积物磷形态特征及垂向变化特征进行了分析,并初步估算了沉积物-水界面正磷酸盐释放通量以及各形态磷含量对磷释放的影响.结果发现,沉积物总磷（TP）含量从流域上游至下游水库呈现递减趋势,平均值分别为（8070.0±2251.4）、（2681.2±1709.8）和（2656.6±1599.7）mg·kg^-1,均处于高度污染水平.3座水库中各个采样点磷形态之间的含量主要表现为：HCl-P > OP > NaOH-P.根据Fick第一定律,计算得到流域内3座梯级水库均表现为上覆水正磷酸盐的源,正磷酸盐释放通量从流域上游到下游水库呈现递减趋势,范围为0.0179~0.1825 mg·（m²·d）^-1.正磷酸盐释放通量与表层水体DO和叶绿素呈现正相关,与HCl-P,OP和TP同样表现为显著正相关.     

三峡库区典型退耕还林模式土壤养分流失控制

选择三峡库区典型退耕还林模式,包括园地(茶园)及林地(板栗)与原有坡耕地对照,观测并分析其土壤养分(氮磷)输出途径及数量情况,以评估实施退耕还林工程对流域土壤养分输出的影响.结果表明:1退耕后土壤养分氮磷年流失量(包括随泥沙和地表径流流失的量)减少;总氮(TN)年输出量从大到小依次为坡耕地(2 444.27 g·hm-2)茶园地(998.70g·hm-2)板栗林地(532.61 g·hm-2);总磷(TP)为坡耕地(1 690.48 g·hm-2)茶园地(488.06 g·hm-2)板栗林地(129.00 g·hm-2);与坡耕地比较,退耕还林模式(园地、林地)总氮、总磷年输出载荷分别减少了68.68%和81.75%.2茶园地、板栗林地与坡耕地相比,土壤养分速效态氮流失量明显减少,硝态氮(NO-3-N)输出总量依次为坡耕地(113.79g·hm-2)茶园地(73.75 g·hm-2)板栗林地(56.06 g·hm-2);铵态氮(NH+4-N)养分输出次序为茶园最大(69.34 g·hm-2),坡耕地次之(52.45 g·hm-2),板栗林地最小(47.23 g·hm-2).3硝态氮、铵态氮主要通过地表径流输出,所占总量比例分别为91.4%和92.2%;总氮和总磷主要通过泥沙输出,所占总量比例分别为86.6%和98.4%.通过退耕还林等措施,该地区地表径流以及土壤侵蚀输出明显减少,土壤养分流失得到有效控制.     

三峡水库蓄水至175 m后干流沉积物磷蓄积特征及释放潜力

为揭示三峡水库首次蓄水至175 m后,干流柱状沉积物磷的蓄积特征及其影响因素,于2010年10月下旬采集了三峡水库干流云阳至秭归等5个断面柱状沉积物样品,分析了沉积物粒径、有机质、矿物成分、总磷等理化特征,采用分级提取法分析了柱状沉积物各形态磷分布特征,并对三峡水库柱状沉积物磷的释放贡献率进行估算.结果表明,三峡水库干流柱状沉积物p H在7. 3～7. 8间,总体呈中性.沉积物组成以粉砂为主,含量为49. 4%～78. 6%,黏土为20. 6%～50. 6%,含砂量低于4. 4%,各断面中值粒径沿深度呈现出阶段性地增加或降低趋势.沉积物有机质含量为12. 94～53. 43 g·kg~(-1),从云阳至秭归断面沉积物有机质含量略有增加,碳氮比在4. 00～11. 64之间.三峡水库沉积物总磷为861. 86～1 024. 54 mg·kg~(-1),同一断面沉积物总磷垂向变化较小,且没有随深度变化呈现规律性变化趋势.三峡沉积物磷形态以钙磷为主,约占总磷含量的47. 83%～73. 90%,其余各形态磷所占比例较小.不同断面间磷形态垂向变化趋势差异较大.可交换态磷、铝磷及铁磷在个别断面表层0～4 cm范围内含量相对较高,而在16～20 cm处大部分断面沉积物各形态磷均不随深度发生变化.在同一深度下,不同断面生物可利用磷(可交换态磷、铁磷、铝磷之和,Bio-P)的含量及相对含量沿程分布趋势较为明显,从云阳至秭归断面均表现为沿程增加趋势. Bio-P相对含量为2. 78%～7. 05%,整体而言,三峡水库干流沉积物内源释放风险较小.沉积物生物可利用磷与有机质含量呈显著正相关(P 0. 05,N=50),有机质的分布和转化将影响三峡水库沉积物中磷的迁移和转化.     

九龙江河流-库区系统沉积物磷特征及其生态学意义

采用沉积物磷形态的标准测试方法 (SMT)分析了九龙江北溪河流-库区系统16个站位的沉积物磷含量和形态组成,探讨了该系统沉积物磷的空间分布、形态特征及其生态学意义.结果表明,沉积物总磷(TP)的含量为387～2 092 mg.kg-1,平均1 032 mg.kg-1.以无机磷(IP)为主要赋存形态,IP占TP的48%～98%,而IP中以铁铝结合态磷(Fe/Al-P)为主,占IP的43%～99%.TP和Fe/Al-P含量呈现上游高、下游低的空间分布规律,与表层水DTP含量和陆源污染负荷的分布一致.北溪沉积物TP含量的高低主要受Fe/Al-P控制.沉积物富磷、高Fe/Al-P比例(释放潜力大)以及"上游高下游低"的空间分布特征,加上九龙江上游水体较低的氮磷比值属于藻类生长磷弱限制,极可能是九龙江水华首先在上游暴发并向下游库区蔓延的主要原因.九龙江沉积物磷的这些特征在水华过程中具有重要的调控作用和生态学意义.     

三峡库区典型紫色土小流域径流及氮磷流失特征

为了解三峡库区典型紫色土小流域径流污染特征,对新政小流域典型土地利用类型下降雨-径流时间过程和小流域集水区出口径流中氮磷浓度进行动态监测,监测分析库区小流域氮磷在降雨径流中的流失规律.结果表明,小流域径流氮磷损失量分别为13. 69 kg·(hm~2·a)-1和1. 50 kg·(hm~2·a)-1.农肥所含氮磷及降雨冲刷是小流域径流污染的主要原因.小流域的总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度达10. 05 mg·L~(-1)和1. 10 mg·L~(-1),远超过富营养化发生标准,须引起关注.本研究观测的两场降雨中,8月15日降雨中硝态氮(NN)和颗粒态磷(PP)分别为69. 47 kg和6. 83 kg,分别占TN和TP的53. 91%和53. 78%; 8月26日降雨中NN、氨氮(AN)和PP分别为6. 68、5. 61和1. 36 kg,分别占TN和TP的37. 74%、31. 69%和57. 63%,表明氮素流失主要通过可溶态的方式,而磷素迁移则以颗粒态为主.小流域强降雨对于氮磷流失的影响显著.这与紫色土土层薄、耕作频繁、土壤相对疏松等性质有关.     

汉丰湖正式运行年水体营养盐分布特征

三峡前置库汉丰湖正式运行后,水体由河流形态转变为兼具湖泊、河流特征的特殊形态,导致水体生物地球化学过程发生较大变化.为探究汉丰湖氮磷营养盐时空分布特征及其影响因素,在汉丰湖面设定7个采样点,于2018年1～12月对汉丰湖各点位分层采样,监测营养盐和Chl-a等指标变化.结果表明,汉丰湖上中下层水体垂直混合较均匀,营养盐浓度差异不显著(P0.05).TN浓度在1～9月呈波动减小趋势, 10～12月逐渐增加,月平均浓度为1.52 mg·L~(-1).NO~-_2-N浓度在1～4月波动减小, 5～6月急剧增大, 7～12月波动减小,月平均浓度为0.05 mg·L~(-1).NO~-_3-N浓度表现为1～6月逐渐降低, 7～12月逐渐增加的趋势.NH~+_4-N浓度在7月最高,为0.44 mg·L~(-1),其余月份变化不明显,月平均值为0.09 mg·L~(-1).TP、DP和SRP浓度全年呈现波动变化,增减趋势不明显,其平均浓度分别为0.17、 0.11和0.05 mg·L~(-1).汉丰湖磷盐主要来源于上游的南河和桃溪河,且大体呈现出由上游镇东大丘至下游调节坝递减的趋势.各营养盐中,TP为汉丰湖藻类生长的决定性因子.     

农业耕作对三峡水库支流库湾消落带土壤氮、磷含量及流失的影响

三峡水库低水位运行时,消落带由于落干期与作物生长期重叠,常被近岸农民开垦利用,然而传统的农业种植可能会影响库区水环境.为对比农耕和弃耕的水环境效应,选择一级支流澎溪河库湾消落带为研究区域,以玉米、土豆和花生地为研究对象,选择农耕期（2018年3~9月）和退耕期（2019年3~9月）对农耕地和弃耕地土壤各氮、磷形态含量进行研究,同时构建了农耕地与弃耕地氮、磷平衡模型,比较分析农耕和弃耕状态下土壤氮、磷收支特征及其流失风险.结果表明,玉米地土壤氨氮、全磷和无机磷含量在不同种植期差异显著;农耕地的氨氮和硝态氮的含量显著高于弃耕地,全磷、无机磷和钙结合态磷的含量显著低于弃耕地;土壤氮、磷盈余量大小顺序为玉米>土豆>花生,分别是76.89、51.92和43.74 kg·hm^-2以及79.69、75.76和17.78 kg·hm^-2,整体上,3种作物用地氮、磷盈余量大于流失风险值,研究区农耕地氮、磷污染潜势呈现.综上可知,消落带农业耕作将迫使氮、磷流失风险加剧,不利于水环境保护.