干湿循环对三峡支流消落带沉积物中可转化态氮及其形态分布的影响

水体富营养化的形成与沉积物中氮素的"源-汇"关系密切,本研究选取三峡典型支流澎溪河消落带上、中、下这3个水文断面,160 m和170 m两个水位高程,0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm共5个深度的沉积物样品,通过研究其总可转化态氮(TF-N)与各形态可转化态氮含量及分布特征,旨在揭示周期性水位变化对消落带沉积物氮释放的影响.结果表明,澎溪河消落带沉积物总氮含量在313.02~3 255.53 mg·kg-1之间,空间分布上呈上站位(渠口)中站位(高阳)下站位(双江)的趋势;总可转化态氮含量范围为288.54~1 123.27mg·kg-1,均值为639.40 mg·kg-1,空间分布趋势与总氮一致;TF-N中各形态氮的大小顺序为:OSF-N(有机态和硫化物结合态)IMOF-N(铁锰结合态)CF-N(碳酸盐结合态)IEF-N(离子交换态).沉积物中TF-N主要以OSF-N(50.9%)和IMOF-N(33.3%)形态存在.OSF-N很难释放,不易参与氮循环.IMOF-N受水文条件影响显著,表现为在低水位高程和下采样站位沉积物中含量更低.淹水胁迫、水体富营养化等情况下氧含量较低,相对还原条件下有利于其向水体释放.而TF-N及其形态分布在垂直深度上无显著差异.可见,三峡库区特殊调蓄水制度加速了澎溪河下游、低水位高程消落带沉积物中IMOF-N向水体的释放.     

三峡库区消落带4种典型植物根际土壤养分与氮素赋存形态

三峡水库消落带土壤N循环受到植被覆盖和季节性淹水的影响,对三峡水库水质具有潜在的不利影响,进行消落带植被恢复和提高土壤N保持能力成为保护库区水环境的重要措施.选择三峡库区一级支流澎溪河消落带为研究对象,分别在冲积潮土、紫色土和水稻土分布区采集狗牙根、香附子、苍耳以及玉米这4种典型植物根际、非根际土壤,分析了根际与非根际土壤理化性质与N赋存形态特征,并比较了不同植物类型根际富集效果,初步探究不同植物根际效应对消落带土壤N循环的影响.结果表明,所有植物根际土壤p H均低于非根际,有机质、全氮、全磷、速效氮均高于非根际,且根际富集率表现为香附子狗牙根玉米苍耳;不同植物根际对土壤全钾、有效磷、速效钾影响作用不一致;植物根际土壤中可转化态氮TF-N及其不同赋存形态离子交换态氮(IEF-N)、碳酸盐结合态氮(CF-N)、铁锰氧化态氮(IMOF-N)和有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)均高于非根际土壤,植物根际效应能够改变土壤N赋存形态及其对N循环的贡献率,但狗牙根和香附子根际土壤中TF-N占TN的比率低于非根际,而玉米和苍耳相反,表明消落带玉米和苍耳覆盖加快了N素向TF-N转化,不利于土壤N素保持;消落带土壤有机质、总磷和有效磷含量与可转化态N形态显著相关,是土壤N形态转化的主要因素.研究表明,消落带狗牙根和香附子覆盖对土壤N素的保持优于玉米和苍耳,植物根际效应对消落带土壤N循环的影响为消落带植被恢复中植物选择提供了参考.     

三峡库区淹没消落区土壤氮素形态及分布特征

利用分级浸取分离法对三峡水库腹心地带(巫山-重庆主城区段)淹没消落区土壤中的不同形态氮含量进行了测定,并对各形态氮之间及氮形态与土壤理化特征之间的相关性进行了分析.结果表明:研究区域内,淹没消落区土壤全氮(TN)含量在676.0~1769.7 mg·kg^-1之间,均值为1182.3 mg·kg^-1,TN主要由可转化态氮(TF-N)和非可转化态氮(NTF-N)组成,占TN的百分比分别为46.3%、53.7%;消落区土壤中TF-N组分在适宜的环境条件下会成为水体的二次污染源,其对水体富营养化的影响不容忽视.淹没消落区土壤弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)在TF-N中占的比例较高,分别为47.3%、33.9%,表明WAEF-N和OSF-N直接影响着淹没消落区土壤TF-N的含量;从各形态氮含量及相对含量的变化范围来看,均表现为WAEF-N>OSF-N>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>离子交换态氮(IEF-N).相关性分析结果表明,TN与NTF-N的相关性显著(p<0.01),与IMOF-N及OSF-N含量之间也具有显著相关性(p<0.05),表明TN的增加主要来自NTF-N,其次是IMOF-N及OSF-N;TF-N与WAEF-N、OSF-N之间显著正相关(p<0.01), 与IMOF-N也具有显著相关性(p<0.05),表明TF-N的增加主要来源于这3种形态的氮.TN与有机质(SOM)之间显著正相关(p<0.01),TF-N、OSF-N与SOM之间也呈正相关关系(p<0.05),表明它们可能具有相似的来源或SOM的输入对消落区土壤氮形态的分布有一定的影响.     

渤海湾天津近岸海域沉积物氮赋存形态及其环境意义

本研究采用连续分相浸取法,研究了渤海湾近岸海域沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）4种可转化态氮（TF-N）的含量及空间分布特征,进而揭示其环境意义。结果表明,表层沉积物中TF-N含量范围为145~233μg/g,均值为193...     

蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态的影响

采用盆栽试验,研究蚯蚓粪施用量为0 t/hm²(CK)、15 t/hm²(A1)、30 t/hm²(A2)、45 t/hm²(A3)、60 t/hm²(A4)五种处理对土壤氮含量及形态的影响。结果表明,与CK相比,施用蚯蚓粪后土壤有机质、电导率增加,土壤全氮(TN)含量也显著增加,TN含量在2.06~2.56 g/kg之间,平均含量为2.23 g/kg。A2的TN含量(2.56 g/kg)比CK(1.75 g/kg)提高了46.28%。非可转化态氮(NTF-N)含量较高,占TN的89.43%~91.46%,可转化态氮(TF-N)占TN的10.57%~13.54%。不同形态氮含量依次为:有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>碳酸盐结合态氮(CF-N)>离子交换态氮(IEF-N)。随着蚯蚓粪用量的增加,OSF-N含量呈逐渐增加的趋势,IEF-N、CF-N含量呈先降低后增加的趋势,IMOF-N含量呈先增加后降低的趋势。OSF-N在TF-N中含量最高,是主要的赋存形态,说明可转化态氮的活性比较稳定,不易流失造成土壤-水体体系污染。TN和NTF-N含量之间呈显著正相关,说明NTF-N是TN的主要组成部分,NTF-N对TN贡献较大。本研究表明蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态影响较大。     

不同类型氮输入对三峡库区消落带紫色潮土氮赋存形态的影响

陆源氮输入是三峡水体富营养化的主要原因之一,外源氮在消落带土壤中的赋存形态是决定其进一步向三峡水体释放的关键.为此,以三峡典型土壤-紫色潮土为研究对象,进行4种氮输入〔分别添加NaNO₃、NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄、CO (NH₂)₂〕和淹水-落干两个水文条件处理,利用连续分级提取法测定土壤氮赋存形态含量,分析氮添加类型及水文条件对消落带紫色潮土氮赋存形态的影响.结果表明:NaNO₃、NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄和CO (NH₂)₂添加下,土壤培养结束后,离子交换态氮(IEF-N)含量在落干期分别为93.88、79.42、59.02和46.80 mg/kg,在淹水期分别为65.60、56.95、42.46和32.94 mg/kg;有机及硫化物结合态氮(OSF-N)含量在落干期分别为122.18、126.21、137.53和148.19 mg/kg,在淹水期分别为142.22、149.09、156.43和161.76 mg/kg;IEF-N含量变化占比在落干期分别为45.20%、35.56%、21.96%和13.82%,在淹水期分别为36.57%、30.80%、16.21%和7.26%;OSF-N含量变化占比在落干期分别为12.33%、15.02%、22.57%和29.68%,在淹水期分别为16.76%、21.84%、26.73%和30.29%.落干期和淹水期,IEF-N含量及其变化在氮添加总量中的占比均表现为NaNO₃添加下最高、CO (NH₂)₂添加下最低,且落干期大于淹水期;OSF-N含量及其变化占比则与IEF-N表现相反.落干期和淹水期,外源氮主要表现为向OSF-N转化,此外,外源氮在落干期还存在向铁锰氧化物结合态氮转化的过程.研究显示,控制落干期消落带土壤氮输入(特别是硝态氮)是预防三峡水库富营养化的有效途径.      

三峡入库河流大宁河回水区浸没土壤及消落带土壤氮形态及分布特征

利用分级浸取分离法首次对三峡入库河流大宁河回水区表层浸没土壤、消落带土壤不同形态氮含量进行了测定,分析了各形态氮之间以及各形态氮与环境参数之间的相关性.结果表明,①浸没土壤总氮含量在436.0~921.6 mg/kg,消落带土壤总氮含量在1 253.5~2 439.8 mg/kg,与长江中下游浅水湖泊表层浸没土壤总氮含量相比,大宁河回水区表层浸没土壤总氮含量处于偏低水平.②浸没土壤可转化态氮含量在289.7~511.3 mg/kg,消落带土壤可转化态氮含量在271.6~595.1 mg/kg,有机态和硫化物结合态氮是可转化态氮的优势组分,离子交换态氮是可转化态无机氮的优势组分.③浸没土壤与消落带土壤中总氮、可转化态氮含量与有机态和硫化物结合态氮显著相关,表明样品中的可转化态氮含量的增加主要来源于有机态和硫化物结合态氮.     

近200a桑沟湾养殖海域柱状沉积中N形态分布及与浮游植物总量的关系

研究分析了桑沟湾扇贝养殖海区和海带养殖海区的柱状沉积物,采用连续分级提取法将沉积物中N的赋存形态分为离子交换态氮(IEF-N)、碳酸盐结合态氮(CF-N)、铁锰氧化物态氮(IMOF-N)、有机态和硫化物结合态氮(OSF-N),测得了各形态氮含量,分析讨论了各形态氮含量的垂直分布特征;并通过对沉积物的年代学测定,结合桑沟湾水产养殖和环境变化历史,探讨了桑沟湾养殖海域近200 a来沉积物中各形态氮的年际变化情况,分析了其与浮游植物总量的关系。研究结果表明:TN的含量上层高于底层,表明近些年的人类养殖活动增大了桑沟湾表层沉积物中的N含量的富集。各形态氮的含量在两站位均有较大幅度变化,有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)是可转化态氮的优势形态;两个区域柱状沉积物中可转化态氮占TN的百分比分别为8.75%和7.23%。有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)和铁锰氧化态氮(IMOF-N)对浮游植物总量贡献较大。     

三峡入库河流大宁河回水区消落带土壤氨氮释放动力学研究

在室内模拟条件下,通过消落带土壤氨氮释放动力学实验,研究了三峡入库河流大宁河消落带土壤氨氮释放动力学特征,并分析了样品组成特征对释放动力学的影响,结果表明:(1)一级动力学方程可以很好的拟合大宁河回水区消落带土壤样品氨氮释放动力学特征,前120分钟为快反应,氨氮释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大氨氮释放量;(2)土壤样品释放动力学特征与总氮、总磷呈现较好的相关性,与有机质、样品氧化物组成、颗粒组成理化指标相关性较弱;(3)土壤样品释放动力学特征与可转化态氮呈现极显著正相关关系,与非可转化态氮的相关性较弱,这说明样品中氨氮的释放量主要受其可转化态氮含量控制。研究结果可为三峡库区支流大宁河回水区富营养化治理提供参考和理论依据。     

三峡库区城乡消落带人工植被恢复土壤放线菌多样性特征

为研究人工植被恢复后消落带土壤放线菌群落多样性特征,以三峡库区典型城市消落带重庆江北嘴大剧院消落带和乡村消落带忠县汝溪河流域消落带为研究区域,于2015年6月原位采集0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土壤,利用限制性末端长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)方法,对消落带人工恢复植被土壤不同土层的放线菌群落多样性进行研究.结果发现:(1)三峡库区城乡消落带人工植被恢复后的土壤放线菌多样性有差异,表现为城市消落带土壤放线菌多样性高于乡村消落带土壤(P0.05),特别是在表层土壤.(2)在城乡消落带中,林地土壤放线菌多样性高于草地,且在土层之间放线菌多样性无显著性差异.(3)三峡库区城乡消落带人工植被恢复后的土壤放线菌优势种有差异.(4)冗余分析(redundancy analysis,RDA)和蒙特卡罗置换检验(Monte-Carlo permutation test)表明,城市消落带中含水量、速效氮含量显著影响放线菌群落多样性;乡村消落带中土壤含水量、有机质、速效氮和速效钾含量显著影响放线菌群落多样性.结论表明在消落带人工植被修复后,城市消落带土壤放线菌多样性均高于乡村消落带,这有可能是人为干扰和土壤养分增加所致.     

长江口及邻近海域表层沉积物中氮形态的研究

氮是海洋初级生产力和食物链的基础,不同形态的氮具有不同的物理化学性质和生物可利用性。对长江口及邻近海域沉积物不同形态氮的含量及其影响因素的研究可以加深该区域氮生物地球化学循环过程的认识。本研究采用改进分级浸提方法测定了2014年8月长江口及邻近海域表层沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）以及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）,描绘出研究海域表层沉积物中不同形态氮的分布特征及其影响因素。研究海域中,不同形态氮的分布由于受到不同因素的影响,含量分布和变化特征也有着相应的不同。其中陆源物质输入、沉积物的粒径大小以及海洋生物的丰度影响着IEF-N的分布;而CF-N分布与pH的变化密切相关;IMOF-N的含量受到沉积物氧化还原环境的直接影响;OSF-N则与沉积物来源有关。     

乳山湾东流区沉积物中氮形态的分布特征

对2003年8月在乳山湾东流区采集的沉积物样品中不同形态N的平面和垂直分布特征进行分析,探讨了这些N的形态分布与贝类养殖之间的关系.结果表明:乳山湾贝类高密度养殖区各形态N含量一般大于低密度养殖区,各形态N在柱样中20 cm以下含量稳定.养殖区TN的平均含量高于非养殖区,但小于其它海区;OSF-N是EF-N的优势形态,其次是IEF-N、IMOF-N和CF-N.非转化态氮约占TN的70%左右.     

丹江口水库典型消落区土壤氮磷赋存形态及释放特征研究

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,调水工程使得水库蓄水并带来水库水位上升,新增淹没区不同土地利用类型土壤由于淹没浸泡可能使其中氮磷等营养物释放,对水库水质构成威胁.本文通过采集丹江口水库典型消落区5种土地利用类型(滩地、草地、荒地、耕地、果园)的表层土壤,选用磷形态标准测试方法(SMT)和氮形态分级浸取方法对消落区土壤氮磷赋存形态进行分析,同时进行土壤氮磷释放模拟实验来考察消落区土壤"淹没-落干"过程的氮磷释放特征.结果表明,东库湾消落区土壤磷素主要以钙结合态磷(Ca-P)存在,其占TP比例范围为54.7%~82.0%,平均值为69.1%.滩地、草地、荒地土壤生物可利用性磷(BAP)占TP比例也基本超过30%.土壤有机硫化物结合态氮(OSFN)含量在139.1~195.0 mg·kg-1之间,占TN比例范围为18.8%~27.0%,是土壤可转化态氮(TF-N)中主要的赋存形态.土壤释放模拟实验显示,耕地、果园这两类新增淹没区土壤在受淹后其更易向水体释放磷素,而消落区土壤氮素整体上呈现向水体缓慢释放的规律."淹没-落干"前后滩地、荒地的BAP含量下降超过20%,果园BAP含量也降低了16%,草地和耕地的BAP含量则维持相对稳定."淹水-落干"实验后耕地、果园土壤IEF-N含量分别下降22.6%、34.2%,这两类新增淹没区土壤在调水淹没后可能会向上覆水水体释放氮素.     

缢蛏扰动对柱状沉积物中氮形态及其含量影响的实验室模拟研究

本文采用底栖生物缢蛏的室内培养实验,研究生物扰动对柱状沉积物中氮形态及其含量的影响。实验设置了两个生物栖息密度（99 ind./m2、249 ind./m2）和空白对照,在水温为23 ℃,盐度为26,pH为8的条件下,进行了20 d的室内模拟生物扰动培养。实验结束后将柱状沉积物从上到下分层切割,提取氮形态并测定其含量。结果表明,扰动后沉积物中总氮（TN）含量增加,其中不可转化态氮（NTN）含量增加了30.94%,可转化态氮（TTN）含量降低了20.57%。有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）是TTN的主要赋存形态,占TN的9.31%,碳酸盐结合态氮（CF-N）的含量最低,占TN的2.77%,离子交换态氮（IEF-N）和铁锰氧化态氮（IMOF-N）分别占TN的3.39%和3.06%。综上所述,缢蛏扰动促进了沉积物中OSF-N向其他形态的转化以及TTN向NTN的转化。     

不同湖泊入湖河流沉积物可转化态氮的空间分布及其影响因素

研究河流沉积物氮形态的分布可以了解流域的水环境现状.本研究通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)以及强氧化剂浸取态氮(SOEF-N),对比研究了太湖西部入湖河流(东苕溪、西苕溪)和洪泽湖西部入湖河流(安河、濉河)沉积物中氮形态的空间分布特征,分析了可转换态氮的主要影响因素.结果表明,不同流域之间沉积物的基本理化性质存在明显的差异,导致沉积物总氮以及可转化态氮的含量及空间分布也不相同.总体而言,太湖西部河流沉积物中总氮和总可转化态氮的含量略高于洪泽湖西部河流,但前者的空间变化小于后者.太湖西部河流沉积物与洪泽湖西部河流沉积物的可转化态氮含量大小排列顺序也有所不同,前者为SOEF-NSAEF-NWAEF-NIEF-N,后者为SOEF-NSAEF-NIEF-NWAEF-N,且后者各形态氮的含量变化更为明显,这主要与沉积物的组成和氮来源有关.研究区沉积物中可转化态氮的分布受其理化性质的影响明显,尤以有机质和粒度的影响最明显.