三峽庫區(qū)消落帶植被淹水碳氮磷釋放及消落帶氮磷交換通量研究.pdf

1、三峽大壩周期性蓄水，在庫區(qū)形成大面積的消落帶。消落帶作為水域和陸域生態(tài)系統(tǒng)的交錯帶，對水庫水環(huán)境的影響比較復雜。落干期消落帶可攔截污染物質(zhì)，削減進入水體的碳氮磷等營養(yǎng)元素，保護水體；同時，土壤中的碳氮磷元素也可以通過徑流、水土流失等方式進入水體。淹水期消落帶植被衰亡不可避免造成有機殘體等污染物質(zhì)進入水體后腐爛分解釋放碳氮磷等元素；同時，消落帶土壤與上覆水體之間也存在復雜的物質(zhì)交換與遷移過程。消落帶干濕交替的過程，使其成為碳氮磷元素的―源

2、‖或―匯‖。因此，研究三峽庫區(qū)消落帶優(yōu)勢植物淹水碳氮磷釋放規(guī)律和影響因素及消落帶與水體氮磷交換通量，具有重要的現(xiàn)實意義。論文對消落帶優(yōu)勢植物淹水后碳氮磷元素釋放過程特征及影響因素進行了分析研究，并建立了估算模型，結(jié)合落干期和淹水期消落帶土壤和植被氮磷含量變化及氮磷遷移轉(zhuǎn)化途徑，估算了三峽庫區(qū)消落帶氮磷交換通量，獲得了以下主要結(jié)論：
　　(1)對消落帶優(yōu)勢植物進行了為期60d的室內(nèi)模擬浸泡試驗，結(jié)果表明：植物淹水死亡腐爛，可引起水體

3、顏色加深，產(chǎn)生異味，pH值下降，Eh升高，DO減小。狗牙根、牛鞭草、狗尾草、稗草和馬唐淹水后，碳氮磷元素的最大單位累積釋放量和釋放速率之間差異顯著。TOC最大單位累積釋放量為21.03~43.65mg·g-1，占植物初始基質(zhì)碳含量的5.3％~10.7%，釋放速率為1.48~2.91mg·g-1·d-1；TN最大單位累積釋放量為0.50~3.23mg·g-1，占植物初始基質(zhì)氮含量的4.5%~25.4%，釋放速率為0.01~0.22mg·g

4、-1·d-1；TP最大單位累積釋放量為0.54~2.69mg·g-1，占植物初始基質(zhì)磷含量的43.9~85.9%，釋放速率為0.01~0.18mg·g-1·d-1。植物淹水腐爛過程向上覆水體釋放的氮素以有機氮（ON）為主，磷素以溶解性無機磷（DIP）為主。TOC、TN和TP大致在浸泡第15~20d達到最大釋放量。以上結(jié)果表明蓄水初期可能會出現(xiàn)庫區(qū)局部水域水質(zhì)惡化。
　　(2)植物淹水后釋放碳氮磷元素的影響因素試驗結(jié)果表明：水體中微

5、生物是影響植物淹水釋放碳氮磷的主要環(huán)境因素之一，相比于微生物作用，植物體中大部分碳氮磷元素是通過植物組織溶解作用釋放到水體中的。溫度越高，植物淹水后越容易釋放碳氮磷元素，碳氮磷元素的最大單位累積釋放量和釋放速率越大。pH值越大，植物淹水后越容易釋放碳氮元素；pH對不同植物淹水后釋放磷元素的影響不同，酸性或堿性環(huán)境有助于植物淹水后磷元素的釋放。上覆水體碳氮磷元素既可以供微生物利用，提高微生物活性，促進碳氮磷元素釋放，又可以影響水固兩相之間

6、濃度差，進而影響碳氮磷元素釋放。
　　(3)以物料平衡理論為基礎(chǔ)，結(jié)合庫區(qū)水位的變化特征及消落帶氮磷遷移轉(zhuǎn)化途徑，構(gòu)建了三峽庫區(qū)消落帶落干-淹水周期氮磷交換通量估算模型。對消落帶落干期土壤氮磷變化量、植被氮磷變化量、揮發(fā)氨氮量、反硝化氮量和淹水期土壤氮磷變化量、植被氮磷變化量的定量化研究結(jié)果表明：落干期消落帶氮通量為=F-1-2eN.86238km kg×d·，磷通量為FeP-=.33kg00××dkm-1-2，表明三峽庫區(qū)消落帶

7、出露時，為氮素的“匯”和磷素的“源”；淹水期消落帶氮通量為=FfN-671.66kg××d km-1-2，磷通量為=F-1-2fP-110.35kg××dkm，表明三峽庫區(qū)消落帶淹沒時，為氮磷元素的“源”；經(jīng)一個落干-淹水周期后，消落帶氮含量減少了4079.48噸，磷含量減少了9813.02噸，其中大部分是通過土壤介質(zhì)流失的。氮、磷通量分別為-32.03和-77.05kg·km-2·d-1。消落帶土壤氮和磷含量對庫區(qū)水體富營養(yǎng)化有潛在不