洞庭湖湿地潜流带地下水中氮磷迁移转化过程及驱动机制分析

为了揭示洞庭湖湿地潜流带地下水中氮磷的迁移转化过程,以洞庭湖湘江入湖口附近湿地为研究区,定期采集地表水和地下水水样进行水化学参数测试,采用熵权指数法进行水质评价,运用相关性分析、结构方程模型等方法研究理化参数对氮磷迁移转化的驱动机制。结果表明:58.8%的地下水水样为Ⅳ类或Ⅴ类水,TN、NH_(4)^(+)和TP是主要的超标因子,氮的迁移转化主要受矿化作用、反硝化作用和硝酸盐异化还原成铵等反应控制,磷的迁移富集与Fe/Mn氧化物或氢氧化物的还原性溶解密切相关;地下水中氮磷组分含量在丰水期和枯水期表现出明显差异,受潜流交换作用影响,除NH_(4)^(+)、溶解有机氮和TN外,地下水中NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)、TP和溶解态活性磷含量随着河岸距离增加而减小;温度、氧化还原电位、溶解氧、总溶解固体和电导率均会影响微生物活性,是地下水中氮磷迁移转化的关键驱动因子。

间歇性降雨条件下施肥后红壤坡耕地氮磷迁移特征

为了探究间歇性降雨对施肥后的红壤坡耕地中氮磷的持续性迁出特征,于2022年7—8月通过间歇性实施8次室内人工降雨模拟试验,观测施肥后红壤土中地表径流和壤中流氮磷浓度及通量变化,分析径流中不同形态氮磷的初期冲刷规律。结果表明:(1)将整个间歇性降雨试验看作一个完整的降雨周期,氮素在壤中流中的累积流失量大于地表径流,而磷素的流失以地表径流为主。地表径流和壤中流中氮磷的累积流失量与累积产流量之间存在显著相关关系,可以用指数函数或对数函数对两者的关系进行拟合。(2)红壤坡耕地较易产生初期冲刷现象,径流中各污染物发生初期冲刷的强度依次为:溶解态磷(TDP)>总磷(TP)>颗粒态磷(TPP)>氨氮(NH_(4)^(+)-N)>总氮(TN)>硝态氮(NO_(3)^(-)-N)。(3)NH_(4)^(+)-N、TP、TDP和TPP的迁出主要集中在前3次降雨,且地表径流中的浓度始终大于壤中流,壤中流发生初期冲刷的强度略高于地表径流。NO_(3)^(-)-N和TN随径流的迁移呈现前期地表径流浓度高而后期壤中流浓度高、地表径流初期冲刷现象更为显著的特点。上述结果表明,控制施肥后前几场降雨产流中的氮磷流失及壤中流氮的长期持续流失,是防控华南地区红壤坡耕地面源污染的有效途径。

降雨-径流过程中土壤表层磷迁移过程的模拟研究

以人工降雨的方法 ,对巢湖边旱作表层土壤在降雨后所产生的磷迁移过程进行了研究 .结果表明 :在两种雨强值 (70mm和 35mm) 90min内模拟的降雨过程中 ,供试的土壤产生两种径流模式 :表面径流和土壤内部壤中流 .降雨强度大 ,表面径流和壤中流始流时间早 ,水流量和浓度相应高 ,累积输出也多 .相同雨强下 ,农田作物的覆盖作用能促进壤中流 ,减缓表面流 ,但对始流时间的影响不大 .4种模拟土壤类型的表面径流累积输出的大小顺序为 :BN70 (降雨量 70mm ,盖度为 0 ) >BC70 (降雨量 70mm ,盖度为 80 % ) >BN35 (降雨量 35mm ,盖度为 0 ) >BC35 (降雨量 35mm ,盖度为 80 % ) ,壤中流的量序为 :YC70 >YN70 >YC35 >YN35 .裸露土壤的总磷浓度曲线呈波浪状递减 ,作物覆盖土壤则呈均匀缓慢的递减趋势 .土壤物理结构和作物特征对溶解性总磷的变化趋势起主导作用 .在中到大雨条件下 ,壤中累积输出的径流量都低于表面流 ,差幅决定于土壤表层界面特征 .表面径流中的磷迁移量是壤中流的 3—

4种水生植物除磷效果及系统磷迁移规律研究

[目的]研究不同生态类型水生植物对水体总磷的去除效果及系统磷迁移规律。[方法]选取4种不同生态类型水生植物,分别为漂浮植物凤眼莲、水浮莲和挺水植物香蒲以及沉水植物轮叶黑藻,结合滇池富营养化湖水及底泥,构建静态模拟生长体系。[结果]4种水生植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力。试验80 d后,凤眼莲、水浮莲和香蒲对水体总磷的去除率分别为95.0%、94.3%和92.0%。凤眼莲系统中水体磷浓度大幅度降低,底泥中的磷素逐渐释放,凤眼莲所吸收磷素来源于水体和底泥;水浮莲所吸收磷素主要来源于水体;香蒲鲜质量增加极少,在降低水体总磷浓度的同时,促使底泥总磷含量略微增加,从表观上看,水体为其吸收磷素的主要来源;轮叶黑藻植株部分发生腐烂,对水体总磷的去除率仅为62.9%,低于对照,但对底泥中总磷吸收良好,底泥是其吸收磷素的主要来源。[结论]凤眼莲、水浮莲和香蒲能有效降低水体总磷;凤眼莲和轮叶黑藻能够吸收底泥中的磷素;当水体总磷浓度较低时,底泥中的磷素会释放至水中。

苦草生长对沉积物中磷迁移转化的影响

构建了不同营养盐负荷的沉积物环境"水-苦草-沉积物"生态系统,监测分析了沉积物中总磷(TP)、生物可获得磷及其环境因子的垂直分布及变化,以苦草为例,研究了沉水植物生长对沉积物中磷迁移转化的影响,结果表明:生长期的苦草通过改变沉积物环境因子或自身的生理活动,直接或间接地对沉积物中不同形态磷的迁移转化产生了影响,并随着深度的增加而出现不同的变化。具体表现在,低(L)、中(M)、高(H)营养负荷的沉积物总磷(TP),相对于初始值均有不同程度的下降,但苦草组下降的幅度大,分别比对照组多下降了11.63、18.50和46.25 mg/kg;在垂直方向上均表现出随深度的增加TP呈减少趋势,苦草对沉积物影响的深度随根系的活动范围变化而变化,根系增长最长(比试验初始增加了9.2 cm)的低营养负荷苦草组(LV),可影响到6 cm以下的沉积物;中营养负荷苦草组(MV)、高营养负荷苦草组(HV)根系增加不明显(分别为2.60和2.10 cm),影响深度主要在6 cm以内;检验发现,苦草组与对照组差异显著(P<0.05)。交换态磷(Ex-P)、铝磷(Al-P)随深度增加而升高,苦草组小于对照组;铁磷(Fe-P),随深度的增加而降低,苦草组大于对照组,其中,在L、M、H中,苦草组的Ex-P分别比对照组下降了0.065、0.215和1.483 mg/kg,Al-P分别为1.198、2.040和2.390 mg/kg;LV中苦草的影响深度可达到10 cm的深,而MV、HV中主要集中在6 cm以内;苦草组中的Fe-P分别比对照组高8.135、16.689和8.598 mg/kg,在垂直方向上的变化幅度亦大于对照组。检验发现,L中苦草组Ex-P与对照组有极显著差异(P<0.01),M、H苦草组与对照组无显著差异(P>0.05);L、M、H中Al-P、FeP苦草组与对照组均无显著差异(P>0.05)。

低施磷水平下不同施肥对太湖地区黄泥土磷迁移性的影响

对太湖地区水稻土上长达 1 3年的长期不同施肥处理的某试验田进行了土壤全磷、树脂磷和水溶性磷的测定分析 .不同处理的年施磷量为 0～ 5 3kg/ (hm2 ·a) ,土壤全磷为 0 3～ 0 5 g·kg- 1.根据土壤磷素的质量平衡 ,计算表明该水稻土存在的磷素流失量为 2～ 8kg/ (hm2 ·a) ,单施化肥下的流失量最大 ,为配施有机肥处理的 2～ 4倍 ;水溶性磷的比率在 0 2 %～ 0 4 %间 ,且不同施肥实践对其的影响不明显 .但单施化肥有使亚表层树脂磷和水溶性磷含量提高的倾向 .长期施用化肥配施大量鲜猪粪使树脂磷含量提高 2 0～ 4 0mg·kg- 1,但与长期施用化肥配施秸秆的处理一样没有发生在有机质增加下的磷活化而提高磷流失 .这些说明本地区长期单施化肥的水稻土中可能存在强烈的磷流失 ,且水稻土磷流失并不以水溶解发生 .为了防止水稻土磷的强烈水流失而加剧农业非点源污染 ,要避免长期单施化肥 。

沉水植物对不同层次沉积物及土壤中磷迁移的影响

利用相同区域湖泊沉积物及土壤培养黑藻,分析不同层次底质中各形态磷含量和间隙水中磷浓度的变化,揭示在沉水植物作用下淹水土壤和沉积物中不同层次磷的迁移规律。结果表明,本试验条件下,土壤各层次均比营养水平相当的沉积物中磷的迁移性大,黑藻能促进上层底质中无机磷向上覆水中迁移,通过根系作用促进根尖分布层底质中有机磷的迁移转化;黑藻对沉积物下层(根尖分布层)磷迁移转化的影响小于土壤,对上层底质中磷向上覆水中迁移的影响大于土壤;黑藻通过吸收作用及改变根区环境条件,影响底质间隙水中各形态磷的浓度,黑藻对沉积物间隙水中磷浓度的影响大于土壤。

非点源污染中氮磷迁移转化机理研究进展

随着非点源污染研究的深入,氮磷作为非点源污染的主要营养物质其污染的机理、迁移影响因素的问题,已成为研究的重点.系统地综述了氮磷在水土界面的化学转化、迁移过程及其影响因素等方面的研究进展.对今后的研究提出了具体的建议.

湖磷迁移模型的研究

通过湖磷的来源途径（入湖河道、湖区径流、湖面沉降、养殖投饵、底泥释放）和湖体各要素中（水体、浮游植物、大型水生植物、鱼类等）磷迁移过程调查资料的分析，建立了描述磷在上述各要素中迁移过程的数学模型，经实测资料的验证，模型能较好地反映湖磷的迁移过程及动态变化规律，对该湖磷浓度预测及磷资源合理利用具有重要指导作用．

衰亡期黑藻与生长期菹草交替生长对水体磷迁移的影响

为利用冷暖种交替控制水体磷污染、抑制水体富营养化,揭示湖泊演化规律和机理。研究设置单季植物组(黑藻组、菹草组)和交替生长组(黑藻组+菹草组)进行实验。交替生长组在黑藻衰亡期种植菹草,监测各组上覆水和底泥中各形态磷含量的变化,计算黑藻衰亡释放磷及菹草生长吸收磷的总量,同时测定环境因子指标。分析沉水植物交替生长(黑藻+菹草)过程对衰亡期沉水植物(黑藻组)释放磷所带来的二次污染的消减作用,并分析环境因子变化与磷含量之间的关系。实验结果表明:黑藻+菹草组显著(P<0.05)降低了上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)的浓度;显著(P<0.05)降低了间隙水中DTP和SRP的浓度。底泥TP含量黑藻组呈上升趋势,黑藻+菹草和菹草组呈下降趋势。在采用菹草生物量期望2倍于衰亡植物黑藻生物量的模拟实验条件下,每实验组沉水植物黑藻衰亡分解所释放的磷为1.51 g,沉水植物菹草生长所富集吸收的磷为1.83 g。因此,菹草具备消减黑藻所释放磷的能力,可作为冷暖种交替控制水体富营养化的备选物种。实验组磷的迁移方向分别为:黑藻组磷迁移最终方向为底泥,黑藻+菹草组和菹草组磷的迁移方向为植物。黑藻+菹草组通过提高环境中DO和ORP,使得水相中磷向沉积物相中迁移,从而使得水相中各形态磷浓度保持在相对较低的水平。

河湖水沙对磷迁移转化的作用研究进展

泥沙颗粒对水体中的磷具有较好的亲和能力,河湖中的水沙运动可以改变磷的赋存状态并在一定条件下造成水体富营养化等生态环境问题。综合近年研究成果,目前关于河湖泥沙对磷的迁移转化作用研究存在研究内容局限、作用机理分歧、数学模型不全面等问题,且多为宏观层面研究。有必要在实验技术创新的基础上探讨水沙微界面吸附,并结合生态作用完善复杂条件多因子耦合对泥沙迁移转化磷的理论研究。

池塘养殖废水灌溉与减量施肥对水稻产量及土壤氮磷迁移的影响

采用大田试验,以常规施肥量下普通水源灌溉为对照(CK),研究了减量施肥条件下,池塘养殖废水灌溉后对水稻产量、养分吸收和0~60 cm土壤剖面中氮磷分布的影响。结果表明,池塘养殖废水灌溉条件下,水稻产量以常规施肥量下处理最高,较CK处理增产2.3%,氮磷吸收量分别增加了4.4和2.0 kg/hm^2,80%常规施肥时其产量和氮磷吸收量与CK处理相似,而60%常规施肥量下产量和氮吸收量较CK处理显著降低;在水稻生长期内,100%常规施肥(100%CF)、80%CF和60%CF处理耕层土壤全氮含量分别平均增加3.8%、-2.3%和-10.1%,全磷含量分别平均增加3.3%、-4.2%和-10.7%;土壤全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量在0~60 cm土层深度随着土壤深度的增加而呈现降低的趋势,在同一土层深度下,会随着施肥量的减少而减少,因此,减量施肥下池塘养殖废水灌溉不会导致土壤剖面中氮磷量的增加。综合考虑作物的产量效应和土壤氮磷素累积的环境风险,水稻全生育期池塘养殖废水灌溉,可节约化肥20%和清水灌溉量5 700 m3/hm2。

草带措施对坡耕地产流产沙和氮磷迁移的控制作用

植被在坡面的位置对坡面保持水土的作用是不同的。动态监测澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降雨-径流过程及水土流失量,研究草带措施对云南红壤坡耕地产流产沙和氮磷迁移的削减作用。结果表明:草带调控处理下雨季降雨量、总产流次数、径流深和土壤侵蚀量较原状坡面明显减少,次降雨下,宽草带的径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为79.19%和64.55%,窄草带的径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为85.15%和73.77%,坡耕地土壤侵蚀量变异系数>径流深变异系数>降雨量变异系数,原状坡面变异系数间增幅差异为31.42%,宽草带调控措施作用下变异系数间增幅差异为20.37%,窄草带调控措施作用下变异系数间增幅差异为19.11%,窄草带对坡耕地径流和泥沙的调控能力更强;宽草带和窄草带2种草带作用下,径流氮磷迁移浓度差异不显著,较原状坡面相比,草带措施明显控制氮磷迁移通量,径流总氮迁移通量控制率分别为81.23%和81.68%,铵态氮迁移通量控制率为78.25%和59.50%,总磷迁移通量控制率为71.36%和82.03%;径流泥沙速效养分含量明显增加,较原状坡面相比,草带措施能明显控制径流泥沙氮磷迁移通量,且径流泥沙氮磷迁移控制率较径流氮磷迁移控制率高,径流泥沙全氮迁移通量控制率为98.43%和94.30%,碱解氮迁移通量控制率为98.43%和93.10%,全磷迁移通量控制率为96.43%和89.77%,速效磷迁移通量控制率为90.34%和57.43%。

沼灌负荷对紫色土土壤酶活性及氮、磷迁移的影响

模拟沼液浓度对紫色土进行灌溉,研究沼灌负荷对土壤酶活性及氮、磷迁移的影响,以期有效控制沼灌负荷、降低面源污染。结果表明:逐步提高沼灌负荷在一定程度上能改善土壤脲酶、磷酸酶与转化酶活性,然而过高的沼灌负荷则会抑制表层土壤磷酸酶活性。沼灌可成倍提高土壤中氮、磷含量,在沼灌负荷为382.2 m3/(hm2·d)时,铵态氮和有效磷含量总体均最大,0 cm处分别为680.48 mg/kg和81.68 mg/kg;土壤铵态氮在土层纵深上的分布表现为0 cm>-15 cm>-45 cm,具有一定的向下迁移趋势,但有效磷无向深层土壤迁移趋势。X射线衍射图谱定性分析表明,不同沼灌负荷对紫色土土壤成分影响不明显。综合考虑,沼灌负荷以191.1 m3/(hm2·d)较好。

滆湖磷迁移腜头匠痰闹匦峦频缉ぉぜ嬗?<滆湖磷迁移腜偷难芯?>一文作者商榷

根据物质平衡原理对滆湖磷迁移模型方程进行推导、旨在与《环境科学学报》１９９８ 年１ 期发表的“滆湖磷迁移模型的研究”

基于氮磷迁移的农业面源污染生态工程控制技术研究进展

在简要介绍农业面源污染物氮磷迁移机制的基础上,阐述了人工湿地、前置库、缓冲带与水陆交错带、水土保持和农业生态工程技术等我国主要农业面源污染生态工程控制技术的研究现状,提出了今后基于氮磷迁移的农业面源污染生态工程控制技术的3个方面的研究重点,以期为农业面源污染控制研究提供借鉴。

滆湖磷迁移过程研究（二）──磷平衡及磷迁移的预测

在滆湖磷的来源途径调查和磷迁移过程模型建立的基础上，计算了磷的平衡及磷浓度的变化趋势。结果表明，滆湖磷的年入湖量为270t，年出湖量为174．5t，滞留系数为0．35。在适当控制和合理利用磷资源的情况下，滆湖水体将继续维持目前的中营养水平；反之，隔湖磷浓度将逐年上升，湖水富营养化的进程将会大大加快。

腐殖酸磷肥中的腐殖酸对磷迁移的影响及机理

【目的】比较腐殖酸磷肥中的腐殖酸(PHA)与常规腐殖酸(HA)对肥料磷迁移、Ca^(2+)及磷酸盐吸附特征的差异,明晰腐殖酸在磷肥增效过程中的作用。【方法】在实验室分别制备腐殖酸、腐殖酸磷肥及普通磷肥,利用腐殖酸“碱溶酸析”的原理,通过调节腐殖酸磷肥溶液pH分离得到PHA。研究磷肥配施两种添加量的HA和PHA对肥料磷迁移状况的影响,HA和PHA的配施量分别为施磷量的0.5%与5%,代号分别为0.5HA+P、0.5PHA+P、5HA+P及5PHA+P,同时设置单施磷肥(P)及不施肥(CK)两个处理。并通过HA和PHA对Ca^(2+)及磷酸盐的吸附特征解释二者对肥料磷迁移存在差异的原因。【结果】HA和PHA配施磷肥,肥料磷的迁移距离与迁移量均高于P处理:P处理肥料磷可以迁移到距施肥层垂直距离42 mm处,而配施HA和PHA处理可以分别到达距施肥层46与50 mm处,这与HA和PHA对土壤Ca^(2+)存在较高的吸附容量,进而减少土壤对磷的固定有关。距施肥层42 mm以后,土壤速效磷总量占总施磷量的累积百分数基本趋于不变,且0.5HA+P≈5PHA+P>5HA+P>0.5PHA+P>P处理。PHA对肥料磷迁移的促进作用会随其添加量的提高而增强,而提高HA用量反而会减弱其对肥料磷迁移的促进作用,这与PHA移动性强于HA,对磷酸盐的吸附弱于HA有关。HA与PHA对Ca^(2+)的吸附均是膜扩散与颗粒内扩散综合作用的结果,但是与HA相比,Ca^(2+)向PHA颗粒表面扩散的难度降低,在PHA颗粒内部扩散的难度变大。Langmuir等温吸附模型可以很好地拟合HA或PHA和Ca^(2+)的等温吸附曲线,HA对Ca^(2+)理论最大吸附量高于PHA,然而PHA对Ca^(2+)的吸附以化学吸附为主。【结论】腐殖酸磷肥中的腐殖酸与普通腐殖酸均对Ca^(2+)存在一定的吸附能力,因此均可以促进肥料磷的迁移,但是磷肥配施腐殖酸磷肥中的腐殖酸,肥料磷的迁移距离大于常规腐殖酸,这可能是腐殖酸磷肥中腐殖酸增效磷肥的一个原因。

外源磷与AMF菌丝对紫色土-玉米间作系统磷迁移的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)在植物与土壤系统中扮演着重要的角色,能促进宿主植物对养分尤其是磷的吸收,间作在提高土壤磷素利用及增产增收等方面具有重要作用。采用隔网分室盆栽模拟试验,根室设玉米单作及玉米-大豆间作处理,并分别进行不同AMF处理(不接种、接种Funneliformis mosseae,分别记为NM、FM),同时对分室进行不同磷处理(不施磷、施无机磷、施有机磷,分别记为P0、IOP50、OP50),研究不同形态外源施磷情况下AMF根外菌丝对间作玉米磷吸收、利用及累积的影响。研究结果表明,(1)FM-IOP50-间作组合处理下的玉米根系最短(16.76 m),生物量最高(1.88 g·pot^(-1)),FM-OP50-间作组合处理下的玉米根系菌根侵染率最高,为66.25%。(2)在相同种植模式及磷处理下,FM处理的玉米根系及地上部生物量均明显高于NM处理;同一磷处理下,无论接种与否,间作玉米地上部和根系生物量均显著高于单作处理。(3)无论何种种植模式及磷处理,接种FM均提高了玉米植株磷含量及磷吸收量,均以FM-IOP50-间作组合处理下磷含量(0.68 mg·kg^(-1))和磷吸收量(15.97 mg·pot^(-1))最高;不管接种及分室施磷与否,间作玉米磷含量和磷吸收量均明显高于单作处理。(4)在同一种植模式及菌根处理下,IOP50处理的玉米根系磷吸收效率均显著高于P0及OP50处理。(5)FM接种、分室施磷和间作均在一定程度上促进了玉米植株生物量的增加及其对磷的累积。所有复合处理中,FM-IOP50-间作组合处理下的玉米磷含量和磷吸收量最高。可见,间作体系接种F.mosseae与外源无机磷施用组合是促进紫色土上玉米生长及磷吸收利用的最佳组合,有望通过降低土壤水溶性磷残留而减少径流磷的流失。