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不同植被河岸缓冲带系统对氮磷污染物的拦截过程研究

不同植被河岸缓冲带系统对氮磷污染物的拦截过程研究

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作者：孙东耀福建师范大学

学位级别：硕士

针对近年来九龙江流域严重的农业面源污染问题,本研究选择九龙江上游北溪龙岩段,在当地选择杂交狼尾草(Pennisetum americanum ×***×、红花檵木(Loropetalum chinense ***)、红叶石楠(Photinia fraseri)3种灌草植物,以杂草作为对照,... 详细信息

针对近年来九龙江流域严重的农业面源污染问题,本研究选择九龙江上游北溪龙岩段,在当地选择杂交狼尾草(Pennisetum americanum ×***×、红花檵木(Loropetalum chinense ***)、红叶石楠(Photinia fraseri)3种灌草植物,以杂草作为对照,建立草本、灌木及灌草组合河岸植被缓冲带。通过2015-2017年近3年不同植被缓冲带对降雨径流氮磷污染物消减的野外检测,以及对缓冲带土壤-植被系统对氮磷的物理、生物化学过程机理的系统研究,以揭示不同植被缓冲带对氮磷消减的(短期)降雨径流以及(中长期)净化机理及其主控因素。主要研究结果如下:(1)不同植被缓冲带对降雨径流中氮磷的消减率整体上呈现出草本>灌草>灌木的特点。对不同形态氮磷的消减效果也具有差异,对NOO-N及TN均具有较高的消减率,对PO43--P及TP的消减率次之,对NH4+-N的消减效果最差。缓冲带对地表及地下径流的消减率存在差异但均不显著。随着植被对土壤的改造,缓冲带对NH4+-N的消减随年份增加出现降低,对NO3-N和TN消减率均出现随年份而增加的趋势,对PO43--P和TP的消减率呈现波动式变化,这种变化与植被的生长状况密切相关。(2)4种植被初始含水率介于20.76%～25.92%之间,均无显著差异。不同植被土壤的渗透能力存在很大差异,4种植被土壤最初5 min下渗速率与渗透总量比较大小均为杂交狼尾草>红叶石楠>杂草>红花檵木。土壤容重是影响土壤渗透率的重要因素,与土壤渗透率呈现出负相关关系,而土壤渗透率强也显现出较高的氮磷消减率。(3)不同缓冲带植被土壤对PO43--P的吸附能力明显高于对NH4+-N的吸附,对NH4+-N的解吸作用均明显大于对PO43--P的解吸。对NH4+-N和PO43-P的吸附总体上呈现红花檵木>红叶石楠>杂交狼尾草>杂草的趋势。土壤粘粒与NH4+-N和P O43--P的吸附均呈现正相关关系,NH4+-N的吸附与解吸呈极显著负相关,而在P043--P中吸附与解吸表现显著的正相关水平。(4)4种植被土壤净氮矿化速率存在显著差异,大小比较为红叶石楠>杂草>红花檵木>杂交狼尾草。呈现出随着培养时间的增加而逐渐降低的趋势,且随着土壤深度增加而递减,但不同植被及不同深度土壤净氮矿化速率之间均无显著差异。影响土壤净氮矿化速率的主要影响因素有:pH值、土壤容重、TN、DIN、N03--N、NH4+-N含量。(5)4种植被土壤反硝化速率均不显著,大小比较为红花檵木>红叶石楠>杂草>杂交狼尾草。总体上呈现出表层10cm反硝化速率最强的特点,且随着土壤深度的增加反硝化速率出现降低。影响土壤反硝化速率的主要影响因素有:TC、DIN、NO3--N含量。(6)1年后不同植被对氮磷的吸收量具有较大差异,杂交狼尾草由于较高的生物量增长对氮磷的固持量均为最高,各植被对氮的固持能力均高于对磷的固持。在植被不同器官中氮磷的整体固持量呈现为茎>叶>根的特点。

关键词：河岸植被缓冲带氮磷污染物径流消减率土壤植被

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