黄河三角洲新生滨海湿地土壤营养元素空间分布特征

根据植被分布状况,在黄河三角洲国家级自然保护区核心区新生湿地内由黄河岸边至海滩方向布设两条平行样带,研究土壤营养元素空间分布特征.结果表明,黄河三角洲新生滨海湿地表层土壤中TN、NH4+-N、NO3--N、TOC、TS和TP平均含量分别为419.37mg·kg-1、3.27mg·kg-1、0.87mg·kg-1、3.43g·kg-1、381.27mg·kg-1和500.86mg·kg-1.从黄河岸边至近海光滩区,土壤中TN、NO3--N、TOC和TS含量逐渐升高.TOC、TN、NH4+-N和NO3--N含量在剖面上均表现为由表向下逐渐降低的规律.相关分析表明,土壤中TS、NO3--N、TN含量与TOC含量之间存在着极显著的正相关,土壤含盐量和pH是影响土壤中TOC、TS、NO3--N、TN含量和碳氮比大小的主要指标.     

重庆缙云山4种典型林分土壤氮素动态变化

于2012年4—10月逐月月末采集重庆缙云山4种典型林分(常绿阔叶林、毛竹林、针阔混交林和针叶林)样地中不同深度(0~15、15~30、30~60 cm)的土壤样品,测定土壤中w(TN)、w(NH4+-N)和w(NO3--N),分析土壤氮素含量的分布特征,并探讨土壤理化性质对土壤氮素含量的影响.结果表明:1不同林分土壤中氮素含量的垂直分布规律相一致,均表现为随土壤深度的增加而不断降低,并且w(NH4+-N)w(NO3--N);2不同林分0~60 cm土壤平均氮密度表现为毛竹林(1.037 kg/m2)针阔混交林(0.783 kg/m2)≈常绿阔叶林(0.778 kg/m2)针叶林(0.747 kg/m2);3不同林分土壤中w(TN)的季节性变化规律不明显,而w(NH4+-N)和w(NO3--N)的季节性变化规律相似,均表现为春季夏季秋季;4不同林分土壤中w(TN)、w(NH4+-N)和w(NO3--N)与容重、w(SOC)均呈显著线性相关(P0.05),而且与土壤其他养分含量之间也存在一定的相关性.     

浑太河流域氮磷空间异质性及其对土地利用结构的响应

利用2009年8月和2010年6月浑太河流域河流水体采样数据,结合GIS技术和地统计学方法,分析了汛期TN(总氮)、NH4+-N(氨氮)、NO3--N(硝酸盐氮)、TP(总磷)和PO43-(磷酸盐)在地表水体中的空间变异特征,并探讨了流域尺度上土地利用对氮磷营养物质的影响.结果表明:NH4+-N、PO43-和TN均受到结构性因素的影响,表现出一定空间相关性变异特征;NO3--N和TP主要受到随机性因素的影响,表现出极弱的空间相关性变异特征.汛期流域林地、农田和居民用地比例与氮素呈显著相关,农田和草地用地比例与氮磷均呈显著相关.可以初步推测,林地、农田和居民用地是控制氮素空间分异特征的结构性因素,农田和草地是控制磷素空间分异特征的结构性因素.     

北洛河流域水质空间异质性及其对土地利用结构的响应

根据2011年10月和2012年10月的北洛河流域水体采样数据,利用GIS技术和地统计学方法,分析了北洛河流域水质指标TP、TN、NO-3-N、NH+4-N和高锰酸盐指数(CODMn)的空间变异特征,并探讨了子流域尺度上不同土地利用结构对河流水质的影响.结果表明,北洛河流域水质指标TN和NO-3-N受结构性因素影响显著,表现出较强的空间变异性,而TP、NH+4-N和CODMn受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱的空间变异特征.TN与农业用地面积百分比呈显著正相关关系,与林地面积百分比呈显著负相关关系,NO-3-N与农业用地面积百分比存在显著正相关关系.可以初步推测,控制TN空间异质性分布的结构性因素是农业用地和林地,而控制NO-3-N空间分布的结构性因素为农业用地.     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律.结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异.沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH4+-N)和w(NO3--N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH4+-N)却呈相反的趋势,w(NO3--N)没有明显变化.沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P动态信息0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响.孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH4+-N)和ρ(NO3--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH4+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO3--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH4+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH4+-N)的影响.分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性.对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.     

化粪池排口处土壤对典型农户生活污水氮素污染物的消减测算研究

原位采集太湖流域平原河网地区典型农户化粪池排口处的表层土壤及化粪池出水,人工模拟研究区域的典型降水(夏季30 mm·次-1、冬季5 mm·次-1)、气温(夏季27℃、冬季5℃)条件以及排污负荷进行室内模拟土柱实验,测算不同季节、不同天气过程(雨前7 d、雨天3 d、雨后7 d)化粪池排口处土壤对农村生活污水氮素污染物的消减率/增加率,并探讨其消减增加规律.结果表明,排污口土壤TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率均存在显著的季节性差异(P<0.05);夏季TN消减率、NO-3-N增加率在不同天气过程(雨前、雨天、雨后)存在显著差异(P<0.01),而夏季NH+4-N消减率和冬季TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率则无显著差异(P>0.05);因此,TN、NH+4-N消减率和NO-3-N增加率均需按季节进行划分,夏季TN消减率、NO-3-N增加率还需按天气过程进行划分,夏季雨前、雨天、雨后分别为38.5%、-25.0%、46.0%和478.1%、913.8%、382.0%,而夏季NH+4-N消减率和冬季TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率则无需按天气过程进行划分,分别为91.5%、50.4%、85.5%和276.0%;夏季雨前、雨天及雨后TN消减率与NH+4-N消减率不相关,但与NO-3-N增加率呈显著负相关,冬季土壤中TN的稳定蓄积是冬季雨前、雨天及雨后TN消减率无显著性差异并保持较高水平的重要原因,且其与NH+4-N在土壤中的稳定蓄积密切相关.     

交替冻融对东北典型土壤浸提液碳氮污染指标的影响

以黑土、暗棕壤和水稻土为例,试验研究了交替冻融对土壤溶解性污染物的影响.结果表明,15次交替冻融后(在-20和20℃进行冻融处理),黑土浸提液的ρ(CODCr)下降了36%,水稻土浸提液上升了8%,暗棕壤浸提液未出现明显变化;黑土浸提液的ρ(NH4+-N)下降了22%,水稻土浸提液上升了84%,暗棕壤浸提液未出现明显变化;黑土和暗棕壤浸提液的ρ(NO3--N)分别上升了1.3和1.1倍,而水稻土未出现明显变化.土壤浸提液ρ(CODCr),ρ(NH4+-N)和ρ(NO3--N)的变化主要取决于土壤含氧水平,有氧条件下浸提液的ρ(CODCr)和ρ(NH4+-N)降低而ρ(NO3--N)升高,缺氧条件下则相反.土壤浸提液的ρ(TN)主要取决于土壤C/N,冻融后黑土、暗棕壤和水稻土浸提液的ρ(TN)分别上升了30%,35%和39%.     

海河流域河流氮污染特征及其演变趋势

收集海河流域重点水功能区主要监测站点2000—2011年总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、亚硝氮(NO-2-N)指标的历史数据,并且实测2009年350个样点的氮素指标,以探明海河流域河流氮污染特征及其演变趋势.结果表明,海河流域氮污染现状严重,2011年TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N的平均浓度分别为7.92、4.25、1.28、0.013 mg·L-1,TN、NH+4-N超地表水V类水质标准现象严重(2.0 mg·L-1),其中海河干流水系、北三河(北运河、潮白河、蓟运河)水系和子牙河水系污染较重.在空间尺度上,海河流域氮污染沿山区-平原方向呈现出明显逐渐上升的变化特征.在时间尺度上,TN与NH+4-N浓度变化均在2005年与2011年出现峰值,TN浓度与NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N浓度呈现极显著正相关(p0.01),NH+4-N是海河流域氮污染的主要污染因子.2000—2011年,NH+4-N劣V类(2.0 mg·L-1)站点比例整体上表现为减少趋势,由2000年的28.87%降为2011年的17.56%,劣V类站点NH+4-N浓度均值由2000年的7.91 mg·L-1降为2011年的6.50mg·L-1.在海河流域中,黑龙港运东水系、子牙河水系河流NH+4-N污染较重,各年平均浓度均超过地表水V类水质标准,NH+4-N平均浓度呈现随年份逐渐降低的趋势.在海河流域氮污染整体表现为好转的趋势下,氮污染的现状仍然严峻,需加强控制.     

三峡库区柑橘园施肥量对土壤氮淋失及残留量的影响

本试验以三峡库区秭归县生态站所在流域内的柑橘园土壤作为研究对象,通过0~20、0~40、0~60cm深度的原状土柱淋溶试验对不同施肥量对柑橘园土壤中氮素淋失及残留量的影响进行研究。试验中设置4种施肥处理,为不施肥处理(CK)、低氮施肥处理(T1:250kg·hm-2)、中氮施肥处理(T2:500kg·hm-2)、高氮施肥处理(T3:750kg·hm-2)。结果表明:(1)柑橘园土壤中氮素淋失的主要形态为硝态氮(NO3--N),占总氮(TN)淋失量的36.93%~60.07%,铵态氮(NH4+-N)的比例为4.40%~5.79%。土壤中NO3--N残留量占TN残留量的比例为11.31~45.66‰,NH4+-N残留量的比例为11.31~45.66‰;(2)相同深度的柑橘园土壤中,氮素的淋失量和残留量与施肥量呈显著正相关。不同施肥量下土壤中TN的淋失量和残留量分别为11.35~30.11 kg·hm-2和0.30~1.86 g·kg-1。其中,NO3--N和NH4+-N的淋失量占TN淋失量的比例在T2处理下达到峰值,NO3--N和NH4+-N的残留量占TN残留量比例峰值分别出现在T1和T2处理;(3)相同施肥量下,土壤中氮素不同形态的淋失量和残留量受土壤深度影响的差异较大。施肥后,NO3--N淋失量和残留量的峰值分别出现在20cm和40cm深度,NH4+-N淋失量和残留量的峰值主要出现在20cm深度。从试验中的结果推论,0~40cm土柱中的中氮处理更有利于肥料氮向无机态氮转化以供植物吸收并降低施肥后氮素淋失的风险。     

7条环太湖河流沉积物氮含量沿程分布规律

2009年9月采集7条主要环太湖河流沿程37个断面的沉积物样,测定了表层沉积物中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和有机氮(ON)含量,揭示分布特征,旨在为太湖水体富营养化防治提供基础数据.结果表明,这些表层沉积物TN平均1 303.49 mg.kg-1,最大和最小值分别在社渎港和长兜港;NH4+-N和ON的空间分布与TN基本一致,其平均含量分别为221.57 mg.kg-1和1 095.71 mg.kg-1,各沉积物中NO3--N含量较低,均不足TN的1%,平均含量0.79 mg.kg-1.7条河流沉积物整体上以ON为主,NH4+-N为无机氮主要存在形式,多数河流表层沉积物氮含量沿程变化明显.     

洱海上覆水不同形态氮时空分布特征

为研究洱海上覆水各形态氮时空变化特征及其环境效应,收集了1992~2009年洱海上覆水总氮数据,逐月调查了2010年上覆水各形态氮含量.结果表明,1992~2010年洱海上覆水TN含量在0.20~0.67mg/L之间,总体呈上升趋势.2010年上覆水TN年均值为0.57mg/L,DTN为0.41mg/L,NH4+-N为0.17 mg/L,NO3--N为0.086 mg/L,DON为0.15mg/L,颗粒态氮(PN)为0.16mg/L,满足Ⅲ类水体要求;TN、DTN和DON北部最高,NH4+-N和NO3--N中部最高、PN南部最高;上覆水各形态氮年内呈先升后降趋势,TN、DON和PN在7月份达到最高值,DTN和NO3--N在9月份达到最高值,NH4+-N在6月份达到最高值;上覆水TN、DTN、DON和PN垂向分布底层最高,表层次之,温跃层12m处出现峰值.上覆水氮形态时空分布主要受外源氮输入影响,内源氮释放以DON和PN形态为主,NH4+-N和NO3--N分布受水生植物分布影响较大,TN是影响藻类季节性变化的主要因子.洱海营养水平受上覆水氮浓度影响较大,应以控制外源氮输入为重点,特别是雨季之初6、7月份,北部“三江”流域是重点控制区域.     

水陆交错带土壤氮素空间分异规律研究——以月亮泡水陆交错带为例

研究了氮素在水陆交错带的水平和垂直分异规律。结果表明表层土壤氮素水平分异显著高于下层（NH4^ －N除外）且随水分梯度分异；表层土壤各形态氮素含量基本上呈由近水体向高岗地带递减的分异趋势；但下层土壤氮素分异因形态不同而异，NO3^-－N含量由中间带向两侧递减，NH4^＋－N变异方向则与表层变异相反，K－N、OR－N与TN分异趋势相似且与表层变异一致；NO3^-－N因具有迁移性和易淋失性而使其空间分异最为显著；NH4^ －N较稳定，易被土壤胶体所吸附不易向下淋失，空间分异程度最小；K－N、OR－N与TN垂直分异趋势也具相似性；水陆交错带湿地土壤中的氮素含量与SOM和TP密切相关，而pH值对氮素分异的影响则不太显著。     

太湖北部三个湖区各形态氮的空间分布特征

通过对太湖北部竺山湾、梅梁湾和贡湖上覆水、间隙水和表层沉积物中各形态氮含量的分析,探讨了其中各形态氮的空间分布特征,计算了沉积物-水界面氨氮(NH4+-N)的扩散通量,并对上覆水、间隙水和沉积物中各形态氮进行了相关性分析.结果表明,空间上,上覆水、间隙水和沉积物中,NH4+-N的平均浓度为竺山湾>梅梁湾>贡湖的分布趋势;NO3--N在上覆水和沉积物中为贡湖>梅梁湾>竺山湾的分布趋势,但间隙水中梅梁湾>贡湖>竺山湾;TN在上覆水、间隙水和沉积物中的分布与NH4+-N相似.NH4+-N在竺山湾、梅梁湾和贡湖的平均扩散通量分别为1009.27μmol/(m2×d)、49.35μmol/(m2×d)和3.14μmol/(m2×d).相关性分析表明:上覆水、间隙水、表层沉积物之间NH4+-N存在相关性.     

降雨过程中香溪河流域非点源氮素入库特征研究

在香溪河流域主要支流开展了典型降雨事件过程中的水质水量同步监测,采用数字滤波法得到的基流指数分割了次降雨中的直接径流和基流,并用流量加权平均法估算了基流和直接径流中的氮素浓度,估算了降雨径流过程中点源和非点源氮素的入库(香溪河库湾)变化特征。结果表明:氮素浓度与流量的动态变化趋势基本一致,在降雨初期径流冲刷效应使浓度升高,在流量峰值到达的同时出现浓度最大值,之后随流量的减小而减小,并逐步趋于稳定;各形态氮素直接径流的浓度均大于基流,输出负荷以非点源为主,所占比例均达到70%以上,负荷贡献率表现为:TN>DTN>NO3--N>NH4+-N,TN的输出以DTN为主,DTN的输出以NO3--N为主;氮素输出负荷与径流量存在显著的相关性,TN、DTN、NO3--N、NH4+-N输出负荷与径流量的相关系数R值分别为0.93、0.95、0.98、0.88。有效控制农业非点源氮素输出是防治香溪河流域水体富营养化的关键。     

京杭运河常州段氮形态的时空分布特征研究

对京杭运河常州段8个研究点位水体中的氮形态（TN、NH4＋-N、NO2--N和NO3--N）和环境因子（pH、T和DO）进行了连续9个月的动态监测,全面研究了各氮形态的随时间和空间的动态变化规律,并对各氮形态及环境因子进行了相关性分析。常州段水体月平均NH4＋-N变化范围为（0.589±0.351）～（3.148±1.178）mg.L-1,TN变化范围为（3.373±1.379）～（7.373±2.307）mg.L-1,枯水期到丰水期各氮形态整体表现出波动性下降趋势,其中出境断面NH4＋-N下降趋势平稳,NO3--N则是主导出境断面TN含量的主要形态。各点位NH4＋-N的平均浓度范围为（1.202±0.492）～（2.813±1.566）mg.L-1,TN范围为（3.520±0.504）～（8.349±3.679）mg.L-1,各形态氮含量基本呈现出上游段（S）〈新运河（G）〈老运河（L）〈下游（X）的空间分布特征,其中下游段存在一个重要的氮素上升突变段,NO3--N是对TN的贡献率（43.8%～57.4%）最大的无机态氮,其次是NH4＋-N、ON、NO2--N,其中有机氮对TN的贡献率（13.3%）则以老河段最高。NH4＋-N和NO3--N、TN、pH相关系数分别为0.397＊＊、0.932＊＊、0.261＊,与DO相关系数为-0.344＊＊,陆源输入及DO不足是京杭运河常州段氮污染严重的重要原因。     

Relationship between catchment characteristics and forms of nitrogen in Cao-E River Basin, Eastern China

The distribution of different nitrogen forms and their spatial and temporal variations in different pollution types of tributaries or reaches were investigated. Based on the catchments characteristics the tributaries or reaches can be classified into 4 types including headwater in mountainous areas (type I), agricultural non-point source (NPS) pollution in rural areas (type II), municipal and industrial pollution in urban areas (type III), and combined pollution in the main stream (type IV). Water samples were collected monthly from July 2003 to June 2006 in the Cao-E River basin in Zhejiang, Eastern China. The concentrations of NO3-N, NH4+-N, and total nitrogen (TN) were measured. The mean concentrations of NO3-N were in the order type IV > type II> type III > type I, whereas, NH4+-N, total organic nitrogen (TON), and TN were in the order type III > type IV > type II> type I. In headwater and rural reaches, CNO3-N was much higher than CNH4+-N. In urban reaches, TON and NH4+-N were the main forms, accounting for 54.7% and 32.1% of TN, respectively. In the whole river system, CNH4+-N decrease with increasing distance from cities, and CNO3-N increased with the increasing area of farmland in the catchments. With increased river flow, the CNO3-N increased and the CNH4+-N decreased in all types of reaches, while the variations of CTON and CTN were different. For TN, the concentration may be decreased with the increase of river flow, but the export load always increased.     

太湖东北部沉积物可溶性氮、磷的季节性变化

 通过快速释放实验,研究了太湖东北部营养水平不同的梅梁湾、贡湖湾和胥口湾3个湖区表层沉积物中可溶性氮、磷的季节性变化.结果表明,沉积物总磷(TP)与其释放的可溶性总磷(DTP)在春、夏两季显著相关并且以可溶性有机磷(DOP)为主;春、夏两季DOP与可溶性无机磷(DIP)的形态间转化较秋、冬两季更为活跃.藻型湖区沉积物的总氮(TN)多为夏季减少,而清洁型湖区则为夏季大幅增加;沉积物释放的NH₄⁺-N以夏、冬两季居多,夏季达到最大值;沉积物释放的NO₃^--N夏季大幅度增加,冬季较少.清洁型湖区夏季沉积物的TN及其释放的NH₄⁺-N、NO₃^--N显著高于藻型湖区.     

珠江河口地区农田水体N、P污染研究

以张松村和万顷沙十五涌的农田水渠为研究对象,根据水系分布情况设置采样点,分析N﹑P在渠系中的时空变化规律.结果表明,农田水渠水体N、P平均浓度高于附近河涌及珠江河道.两个研究区中TN、NH4+-N浓度沿着排水水流方向总体上有逐渐减小的趋势,而NO3--N浓度逐渐增大.万顷沙十五涌农田水渠TP沿着排水水流方向逐渐减小,而张松村的变化无明显规律. Spearman相关分析结果显示,张松村农田水渠TN与NH4+-N、TP、CODcr呈显著性正相关;NH4+-N与NO3--N呈负相关;万顷沙十五涌农田水渠TN与NH4+-N、TP、NO3--N和CODcr呈显著性正相关.该研究可为珠江河口地区水环境保护和农业面源污染治理提供参考依据.     

生物膜反应器厌氧氨氧化脱氮效能研究

利用厌氧氨氧化生物膜反应器,分别研究提高基质浓度和缩短水力停留时间(HRT)对提高反应器总氮容积去除负荷的影响。实验之前总氮容积去除负荷达到2.11kgN(/m·3d),总氮去除率为87.9%。以提高基质浓度的方式经过50d的培养,总氮容积去除负荷稳定在4.0kgN(/m·3d),进水总氮浓度从300mg/L逐渐提高到700mg/L,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到70mg/L和100mg/L;以缩短HRT的方式经过55d的培养,总氮容积去除负荷达到7.0kgN(/m·3d),HRT由3h缩短至0.67h,NH4+-N、NO2--N出水浓度分别达到40mg/L和60mg/L。实验结果表明随着进水基质浓度的增加水中游离氨和亚硝酸的浓度随之增加,从而抑制厌氧氨氧化菌活性,不利于反应器脱氮效能的提高。在相同总氮容积负荷下缩短HRT有利于厌氧氨氧化细菌的富集,但过短的HRT容易导致微生物流失。