三峡库区典型小流域农业非点源氮磷流失特征

基于2007-2009年的野外观测数据对戴家沟小流域降雨径流与农业非点源氮磷流失的时间序列变化关系及其特征进行研究.结果表明:2007-2009年,戴家沟小流域降雨量和径流量峰值变化一致,二者相关系数为0.904.总氮和总磷浓度变化趋势吻合,但总氮对降雨径流变化响应的灵敏度高于总磷;氮流失浓度受降雨径流变化影响显著,而磷流失则表现出逐年递增的趋势;氮磷比的变化特征与总氮浓度的变化特征一致,且与径流波动有良好的耦合关系.2007-2009年,戴家沟小流域降雨径流量累积百分比峰值出现时刻与总氮、总磷流失量累积百分比峰值出现时刻不吻合,表明流域农业非点源污染具有较大的随机性和分散性,二者没有严格的对应关系.     

原位生物技术对城市重污染河道底泥的治理效果

以扬州市典型城市内河河道为例研究了人工曝气、生态砖覆盖、生物填料覆盖、低位植物浮床(简称低位浮床)等原位生态处理技术对河道底泥污染释放及其对上覆水污染负荷贡献的治理效果.研究结果表明:经不同原位生态处理后,1)底泥中氨氮的释放速率下降50.3％-89.64％,平均为59.27％;底泥污染释放对上覆水氨氮负荷贡献量的去除率为36.59％-82.67％,平均为53.33％;2)底泥中总氮的释放速率下降20.96％-88.94％,平均为42.32％;底泥总氮释放对上覆水污染负荷贡献量的污染去除率为38.00％-67.06％,平均为54.96％;3)底泥中总磷的释放速率下降27.49％-91.00％,平均为55.31％;底泥总磷释放对上覆水总磷污染负荷贡献量的去除率为67.14％-98.46％,平均为84.33％;4)底泥中CODMn的释放速率下降11.84％-79.32％,平均为41.16％;底泥上覆水中CODMn的释放速率下降-1.25％--70.74％,平均为29.83％.研究还发现,原位生态处理技术在运行中对底泥污染治理的效果受该技术对底泥的扰动程度的影响,在进行集成应用的时候,对底泥扰动较大的技术应与对底泥扰动较小的技术相间应用,以减少工程技术运行中对底泥扰动造成的污染爆发式释放,达到更好的整体处理效果.     

城市河道底泥污染生物修复技术研究

城市河道受污染底泥对水体产生大的二次污染,为有效的控制底泥污染物的释放和开发有效的水体治理技术方法,本研究利用人工模拟河道在连续流条件下,对河道污染底泥的生物修复及其对水体生物修复的影响进行了试验研究。研究结果表明:采用曝气增氧和投加底泥生物修复制剂联合处理的方式能达到好的底泥生物修复效果,能有效的提高底泥的生物降解活性(G值),削减底泥氮磷污染物的释放量,底泥G值与底泥氮、磷污染物释放量呈显著负相关性:单独采用曝气增氧和投加土著微生物制剂联合实施的生物修复方法对河道污染水体均具有良好的修复效果,但底泥的生物修复将对河道水体生物修复的效果产生大的影响。底泥生物修复后,对水体进行生物修复的处理效果更加显著,在相同实验条件下,对水体COD、氨氮的最大去除率由65.0%和16.30%提高到72.0%和41.0%,水体生物修复的周期由13 d缩短为6 d。     

红壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究

从红壤小流域坡地资源合理利用和保护的角度研究了不同利用方式土壤氮、磷流失的特征,结果表明：恢复保护性植被的试验区3,由于其水土流失量最低,氮、磷流失量最小。侵蚀严重的试验区5,由于水土失量最大,磷的流失量最大,但其有效磷、水溶性磷及氮素流失量低于不注重水土资源保持经营利用的试验区1、注重水土保持措施的试验区2和试验区4。由于采用了水土保持综合农林措施,有效地减轻了水土流失,试验区2和试验区4的土壤氮、磷流失量明显小于试验区1土壤氮、磷流失量,红壤小流域不同利用方式中水土保持综合措施能有效地控制土壤养分流失。2000年不同试验区土壤氮、磷的流失主要集中于5、6及8月份,其流失量占全年氮、磷流失量的90％以上,这与当地的降雨季节性分配特征有关。土壤氮、磷的坡面流失方式为推移质流失和径流流失,磷的流失形态主要为泥砂结合态,约占总磷流失量的70％以上。除试验区3以外,其它试验区泥沙结合态氮素的流失量大于水溶态氮素流失量。     

河岸带农田不同恢复年限对土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响——以温榆河为例

弃耕地撂荒是土壤与植被向自然方向进行的次生演替,研究河岸带土壤撂荒后碳氮磷生态化学计量特征,是恢复和重建由农田干扰导致的退化河岸带生态系统的重要科学基础之一。以河岸带农地为对照,不同撂荒年限(撂荒2年、撂荒8年、撂荒10年)的土壤为研究对象,探索不同撂荒年限对土壤碳、氮、磷含量及相互关系的影响。结果表明:(1)土壤有机碳、氮的含量均呈现撂荒10年>撂荒8年>农田>撂荒2年;土壤中磷含量呈现撂荒10年>撂荒8年>撂荒2年>农田;农田和各撂荒年限的土壤碳、氮、磷含量,均随着土层深度的增加而呈降低的规律,但土壤碳和氮差异的显著性比磷明显。(2)河岸带土壤中C/N、C/P的均值均呈现:撂荒10年>农田>撂荒8年>撂荒2年趋势。N/P的均值呈现:撂荒10年(0.78)>农田(0.77)>撂荒8年(0.77)>撂荒2年(0.67),表明N是本研究区河岸带植被恢复的限制性营养元素。(3)河岸带农田和不同撂荒年限土壤碳、氮含量均存在极显著的耦合线性关系,而碳与磷、氮与磷之间的线性拟合程度相对较低。(4)在农田撂荒演替的初期阶段(2...     

乌梁素海全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征

为监测乌梁素海全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征, 研究了乌梁素海2016年4—11月和2017年1月的不同形态氮磷和藻类的浓度变化。实验结果表明: 总氮浓度秋季最高, 总磷浓度冬季最高, 应加强对河套灌区农事行为的管理以减少氮磷等营养盐排入; 对乌梁素海12个监测点浮游植物镜检知共监测到浮游植物6门69属, 全年以硅藻、绿藻种群占优势; 乌梁素海各采样点浮游植物丰度在6.88×107—96.66×107 cell•L -1间变化, 浮游植物各种群丰度表现为春冬季低, 夏秋季高; 空间采样点丰度值由大到小顺序为南部明水区和出水口、N13（芦苇区）、进水口附近点位和Q10（旅游区）。掌握全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征对各季度有针对性地治理湖泊水体意义重大, 为乌梁素海以及寒区富营养化湖泊的进一步修复提供理论支持与参考。     

松嫩草地80种草本植物叶片氮磷化学计量特征

以松嫩草地常见草本植物为研究对象, 分析了各生活型和功能群叶片氮磷化学计量特征。结果显示: 松嫩草地80种草本植物的叶片氮、磷质量浓度分别为(24.2 ± 0.96) mg·g ^-1和(2.0 ± 0.10) mg·g ^-1, 面积浓度分别为(13.0 ± 0.54) mg·cm ^-2和(1.0 ± 0.05) mg·cm ^-2, 氮磷比为13.0 ± 0.39, 氮磷比与叶片磷质量浓度、叶片氮、磷面积浓度有显著相关关系; 松嫩草地植物生长受到氮限制。一年生植物叶片氮、磷质量浓度和变异系数高于其他生活型, 各生活型之间氮面积浓度和氮磷比差异不显著。豆科植物叶片氮的质量浓度、面积浓度和氮磷比高于其他功能群。在不同生活型或功能群之间, 植物叶片磷的面积浓度差异不显著, 都在1.0 mg·cm ^-2左右; 适当地增加群落中豆科植物的比例, 可能有助于提高松嫩草地产量和质量。     

污染河道治理技术研究进展

河道综合整治已引起人们广泛关注。综述了国内外河道治理常用的物理、化学和生物等方法的原理和工艺。物理法介绍了调水、机械除藻、底泥疏浚等,该法治标不治本;化学法有混凝沉淀,它易造成产生二次污染;生态-生物法是国外近年来发展很快的,借助自然界自身的水体自净能力治理受污水体的一类新技术,包括河道曝气法、生物膜法、生物修复技术,土地处理法等。同时也介绍了目前发展起来的最新河道治理工艺,如悬浮填料移动床、曝气生态净化系统和底泥生物氧化等多种方法,这类工艺是将生物法与其他工艺相结合,具有多功能、高效率等特点。     

曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟

以污染河道为研究对象,模拟研究污染河道在曝气充氧(底泥曝气,ES组;水曝气,EW组)条件下氨挥发的特性,探讨主要影响因素及其作用过程.研究表明,污染河道水体具有一定氨挥发潜力,在实验室模拟条件下,氨挥发速率平均为2.51mg·m-2·h-1,相当于0.50 kgN· hm-2·d-1;曝气污染河道水体的氨挥发有一定的促进作用,与对照相比(EC组)氨挥发速率和累积氨挥发量存在显著差异(P＜ 0.05);不同曝气方式对氨挥发过程影响不同,氨挥发速率存在显著差异(P＜0.05);至实验结束,EW组的累积挥发量为2809.76 mg/m2,分别是ES组和EC组的1.17和2.25倍;各实验组的氨挥发累积量用一级动力学方程能很好地拟合,根据模型可以预测氨挥发量;同一温度条件下,pH值、铵氮浓度和通气频率是影响氨挥发的主要因素;曝气可以通过增加通气频率和提高水体pH值来促进氨挥发进行;在曝气作用下随着硝化过程的进行对氨挥发有一定的限制作用;曝气条件下,氨挥发作用在硝化过程启动阶段最为明显.     

喀斯特山地不同微地貌下土壤碳氮磷空间异质性及生态化学计量特征

喀斯特地区特殊地质背景造就复杂破碎的地形发育出多样的微地貌,这使得清晰地认识土壤碳氮磷的空间异质性及生态化学计量特征存在困难。基于实地调查、土壤采样、实验测试的结果数据,引入混合效应模型评估方法结合变异系数,分别从全量(土壤有机碳、全氮、全磷)及有效态(活性有机碳、碱解氮及速效磷)两方面,揭示不同微地貌类型下土壤碳氮磷空间异质性及其生态化学计量特征。结果显示：(1)不同微地貌类型下土壤有机碳、全氮、全磷对碳氮磷比值的耦合解释度为：土面(91.09%)>石沟(91.02%)>石坑(84.63%)>石洞(80.17%)>石缝(73.20%),土面的空间异质性最低而石缝最高。(2)有效态方面,活性有机碳、碱解氮和速效磷对碳氮磷比值的耦合解释度特征为：石缝(84%)>石洞(58.15%)>土面(47.80%)>石坑(44.06%)>石沟(32.18%),说明石缝微地貌的土壤活性有机碳、碱解氮及速效磷空间异质性最低。(3)不同微地貌类型下土壤全量碳氮磷生态化学计量的变异系数差异均在50%以上(C/N 80%、C/P 53.57%、N/P 69.33...     

漳泽水库主要入库河流氮、磷营养盐特征

以2006—2007年的漳泽水库3条入库河流(南漳河、石子河、绛河)的水文、水质调查数据为依据,研究了漳泽水库入库河流的主要水文变化特征、氮磷营养盐浓度及其通量的逐月动态。3条入库河流水体流速缓慢,水温适宜,年平均值在12.5℃～15.1℃。3—5月水温回升较快,夏季水温高,光照充足,易发生水华。3条入库河流中总氮含量年平均值在1.75～8.90mg·mL-1,总磷含量平均值在0.005～3.760mg·mL-1,氮磷营养盐浓度总体偏高,其中石子河贡献了48.3%的总氮和77.3%的总磷。溶解态无机氮(DIN)是氮的主要存在形式,而其中又以硝酸盐氮(NO3--N)为主,平均占到DIN的60%以上。氮磷通量季节性变化规律不明显,且月均波动较为平缓。点源污染是氮磷进入南漳河、石子河的主要途径,而绛河的氮主要来自面源污染。从保护漳泽水库的角度考虑,应重点控制南漳河和石子河的点源污染。     

Erosion,phosphorus and phytoplankton response in rivers of South-Eastern Norway

The development of P fractions and phytoplankton was studied in three rivers with varying concentrations of seston.Less than 1% of the yearly TP transport may take place during periods with high algal biomass.The observation of a high growth rate of phytoplankton in the rivers coinciding with high concentrations of RP, low content of seston and high TP:Chl a ratio, indicate that the growth was often not P-limiting. During short periods with high phytoplankton biomass the ratio TP:Chl a may be low, indicating that a high fraction of TP was available.The content of P in soil samples and in samples with high seston content was about 0.1% of dry weight, and the algal availability of P often varied between 25 and 75% of TP for both types of samples.Decreasing biomass or low growth rates were observed at secchi depths less than 0.5 m and seston concentrations less than about 25 mg dry weight 1^–1. High flow rate also depressed the development of the total phytoplankton biomass. The assimilation of available P is incomplete under such conditions, i.e. under conditions of light limitation and high dilution rate.The availability of P for phytoplankton in rivers with different length, light conditions and stream velocity is discussed.     

中国主要湿地植被氮和磷生态化学计量学特征

研究湿地植物氮(N)和磷(P)的生态化学计量学特征对揭示植物与生境的耦合关系具有重要意义。通过收集中国52个采样区湿地植物不同器官和全株样本的N和P含量, 对其进行分类和统计分析, 探讨植物器官、生长期、植物类型、湿地类型和气候带对湿地植物N和P生态化学计量学特征的影响。结果表明: 1)湿地植物各器官N、P和N:P的几何平均值均表现为叶片(N, 16.07 mg·g^-1; P, 1.85 mg·g^-1; N:P, 8.67) >地上部分(N, 13.54 mg·g^-1; P, 1.72 mg·g^-1; N:P, 7.96) >茎(N, 7.86 mg·g^-1; P, 1.71 mg·g^-1; N:P, 4.58); 2)叶片N含量随时间变化呈现“三峰”型变化, 峰值分别出现在5月、7月和9月; 茎的N含量随时间变化表现为“双峰”型, 峰值出现在5月和9月; 成熟期之前, 植物叶片的N:P与N趋同波动, N:P主要受N含量控制; 衰老期N:P受P含量控制。3)湿地类型是影响植物叶片N和P生态化学计量特征的关键因素, N和P含量最高值出现在河流, 最低值出现在沼泽湿地, N:P的变化趋势大致与之相反。4)植物叶片N、P和N:P的几何平均值都表现为热带>温带>亚热带, 但总体差异不显著(p > 0.05)。5)中国大部分湿地植物叶片N:P < 14, 表现为N限制。     

不同土地利用类型下氮、磷在土壤剖面中的分布特征

在北京市东南郊大兴区采取了44处0～20cm,20～40cm,40～60cm,60～80cm,80～100cm5个不同深度的土壤剖面样品。按土地利用类型,采样点可分为农田、菜地、果园、林地、草地。土壤剖面中,由表层向深层,pH值升高,有机质、速效磷、全磷、硝态氮、全氮降低,且在20～40cm处有较大变化。表层土壤受土地利用影响,不同土地利用类型的土壤性质差别较大,尤以菜地土壤,pH为8.01低于其他类型土壤的平均值8.27,有机质、速效磷、全磷、硝态氮、全氮都高于其他类型的土壤,分别是其他类型土壤的110%～198%,355%～1629%,162%～224%,724%～1540%,130%～248%,速效磷和硝态氮远高于其他土壤。深层土壤性质差异不大,各项土壤性质差异随深度而变小,但菜地80～100cm处,硝态氮含量为18.8mgkg-1,是同深度其他类型土壤的175%～389%。土壤中硝态氮的积累情况,菜地>农田、果园、林地>草地。磷的积累与氮不同,速效磷在0～20cm大量积累,不同类型的土壤,速效磷积累差异显著,在40～60cm处,菜地速效磷含量是其他利用类型土壤的161%～602%;在80～100cm处,不同利用类型的土壤中速效磷无显著性差异。这一情况表明,菜地的过量施用氮、磷肥导致了土壤中的磷和氮大量积累,并以速效磷、硝态氮的形态向下淋溶并在深层土壤中积累。硝态氮在80～100cm的积累仍相当严重,有继续向下淋溶的可能,速效磷的淋溶在80～100cm处已较为微弱,其淋溶过程主要在0～60cm处。对速效磷和硝态氮的累积进行多元线性回归分析,发现速效磷与全磷含量有着良好的线性相关性,而与有机质和全氮含量关系不大。硝态氮则受土壤中pH、有机质和全氮3因素的共同影响。     

氮磷施肥对拟南芥叶片碳氮磷化学计量特征的影响

研究植物碳(C)氮(N)磷(P)化学计量特征, 有助于了解C、N、P元素的分配规律和确定限制植物生长的元素类型, 理解生长速率调控的内在机制。该研究基于盆栽施肥试验, 测定不同N、P供应水平下拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片的生物量和C、N、P含量, 分析拟南芥的限制元素类型、验证生长速率假说、探讨N、P的内稳性差异和C、N、P元素间的异速生长关系。主要结果如下: 盆栽试验基质中限制元素是P, 施N过多可能引起毒害作用; 拟南芥的生长符合生长速率假说, 即随着叶片N:P和C:P的增加, 比生长速率显著减小; 叶片P含量存在显著的调整系数(3.5), 但叶片N含量与基质N含量之间无显著相关; 叶片N和P含量具有显著的异速生长关系, 但不符合N-P^3/4关系, 施P肥导致表征N、P异速生长关系的幂指数(0.209)显著低于施N肥处理(0.466)。该研究首次基于温室培养实验分析了拟南芥C、N、P的化学计量特征及其对N、P添加的响应, 研究结果将为野外研究不同物种、群落或生态系统的化学计量特征提供参考。     

东江流域景观格局对氮、磷输出的影响

基于实地采样水质数据与遥感解译所得土地利用数据,采用相关分析和冗余分析,从时间和空间两个尺度,探讨东江流域景观格局与氮、磷输出的关系。结果表明：（1）城镇和水域面积占比与河流氮磷含量正相关,林地和草地面积占比与河流氮磷含量负相关。（2）景观分裂指数（DIVISION）、香浓多样性指数（SHDI）、散布与并列指数（IJI）、边缘密度（ED）和斑块密度（PD）等景观指数与河流氮磷含量呈正相关关系,最大斑块指数（LPI）、蔓延度指数（CONTAG）和相似邻近比例（PLADJ）与河流总氮总磷含量负相关。（3）平水期河流水质与景观格局的相关性强于丰水期;从空间尺度来看,集水区尺度与河流水质的相关性好于缓冲区尺度;此外,总氮对于景观格局的响应比总磷更敏感。     

中温-暖温带表土碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性——以河北省为例

解析区域土壤碳氮磷元素的生态化学计量特征的空间分异格局有助于土壤养分的综合管理与利用。运用传统统计学和地统计学分析方法,以河北省为例分析了中温-暖温带表土(0—30cm)碳氮磷元素的生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果显示:(1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TSN)、全磷(TSP)其摩尔比率的变异系数均介于0.1—1之间,表明其在空间上存在中等程度的变异性。此外,C∶N的变异系数较小,表明C∶N较稳定。(2)表土TSP和C∶N具有小范围、强烈的空间自相关性,SOC、TSN、C∶P和N∶P具有较大范围、中等程度的空间自相关性,结构性因素是土壤碳氮磷含量及其摩尔比率空间变异的主要影响因素。从空间分布规律来看,表土碳氮磷含量及其摩尔比率均没有呈现明显的递增或递减的变化规律,SOC、TSN、C∶P和N∶P具有相同的空间分布趋势,高值区主要分布在冀北地区,分布面积较小,低值区分布范围较广;C∶N的高值区零星分布在冀北地区,TSP的高值区和低值区呈现斑块状分布。(3)土壤C∶N、C∶P和N∶P受到土壤理化性状、土地利用方式、人类扰动、气候及地形等因素的调控。此外,不同气候带的C∶N、C∶P和N∶P也存在一定的差异,研究区土壤C∶N与高寒带较接近,同时与其他气候带没有显著的差异;C∶P和N∶P与温带沙漠区较接近,与其余气候带存在显著的差异性,说明不同气候带之间的C∶N较C∶P和N∶P稳定。     

Determination of available phosphorus for phytoplankton populations in lakes and rivers of southeastern Norway

A biotest method with diluted phytoplankton populations was used to determine external concentrations of available phosphorus in water samples with high concentrations of inorganic seston from River Rømua. RP (total molybdate reactive P measured on unfiltered samples) was approximately the P fraction available for Synedra cf. acus, Asterionella formosa and Oscillatoria agardhii. In filtered samples RP_F was the available concentration of P.The ratio RP:RP_F may give valuable information on the ratio between total available P (including available P in seston) and available P in filtered water. Different filter types may give different RP: RP_F ratios. The ratio RP:RP_F was often high during spring and autumn in River Rømua and the lakes studied. During the period June–September RP:RP_F 1 in most of the lakes and periodically in River Rømua.     

Allocation strategies for nitrogen and phosphorus in forest plants

The allocation of limiting elements, such as nitrogen (N) and phosphorus (P), in plants is an important basis for structural stability and functional optimization in natural plant communities. However, because of the lack of systematic investigation data, the mechanisms of optimal nutrient allocation in plants in natural forests are still unclear. Using consistent measurements of N and P contents in 930 plant species, we explored the allocation strategies for N and P in different plant organs and plant functional groups (PFGs) in natural communities. The N and P contents and N:P ratio were the highest in the leaf (the most active organ) at the organ level. At the PFG level, the N and P contents were higher in herbs than in woody plants, but the trend was opposite for the N:P ratio. The elemental plasticity of root was higher than that of leaf. Furthermore, at the large scale, the allometric exponents of N and P were less than 1 and showed no difference, indicating strong conservatism of the scaling relationship in plants. In summary, higher element content in more active organs, higher element plasticity in underground organs, and conservative allometric allocation among different organs and among different PFGs jointly constitute the optimal strategies for the allocation of limiting elements.