香溪河流域不同介质中碳、氮、磷的分布特征及相关性研究

doi:10.11870/cjlyzyyhj201505019

摘要/Abstract

摘要： 为了解香溪河流域碳、氮、磷的分布情况及水、陆生态系统中这些生源要素间的相互关系, 对流域内河岸带土壤、河流水体及沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行调查, 分析它们在流域内的分布特点, 探讨各要素在3种介质间的相关性及随河流级别的变化规律。研究发现, 超过60%的样点土壤中TOC、TN含量处于"较丰富"或"丰富"等级, 耕地附近样点的TOC、TN和磷矿区附近样点的TP普遍偏高。河流水体及沉积物中各要素的含量都与土壤中的含量紧密相关, 但水、陆介质间TP的相关性较TOC、TN强。低级别河流样点土壤中TOC、TN、C/P、N/P值和沉积物中C/P及N/P值整体较高级别河流样点高。结果表明:以磷矿开发和农业施肥为代表的人类活动, 对香溪河流域内生源要素的含量及分布产生了显著影响;水体中P元素含量与陆源关系最强, 在水体污染控制中应予以重视。

关键词: 生源要素, 土壤, 水体, 沉积物, 河流级别, 流域

Abstract: Studying the correlations of biogenic elements between terrestrial and aquatic systems is essential for understanding the source and migration processes of these elements in the whole watershed. To comprehend the spatial distributions and correlations of total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in the aquatic and terrestrial components of the Xiangxi River watershed, we investigated concentrations of these three biogenic elements in riparian soil, stream water and stream sediments from 76 sites. The results showed that more than 60% sampling sites belonged to "abundant" or "relative abundant" condition for TOC and TN in riparian soil, and the concentrations of TOC, TN, and TP in the river sediments were markedly higher than those of many other rivers. The concentrations of TP in stream water that adjoin phosphorus-mining area were dramatically higher than those of other reaches. From the perspective of stream orders, the concentrations of TOC in the riparian soil were significantly higher in the first-order sites than those of the fourth-order sites. TN, C/P ratio and N/P ratio of the riparian soil and N/P ratio of the sediments were notably higher in the first-and second-order sites than that of the fourth-order sites, but the C/P ratio of the sediments was considerably higher in the first-order than the third-and fourth-order sites. Considering stream water, there was no significant difference among stream orders for neither the concentrations of the elements nor their ratios. Our findings imply that fertilizer utilization and phosphorus exploitation had significant impacts on spatial distributions and correlations between terrestrial and aquatic systems of these three biogenic elements in the watershed.

Key words: biogenic elements, riparian soil, stream water, sediment, stream order, watershed

中图分类号:

孙婷婷, 唐涛, 申恒伦, 张长群, 孙美琴, 李斌, 蔡庆华. 香溪河流域不同介质中碳、氮、磷的分布特征及相关性研究[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(05): 853-859.

SUN Ting-ting, TANG Tao, SHEN Heng-lun, ZHANG Chang-qun, SUN Mei-qin, LI Bin, CAI Qing-hua. SPATIAL DISTRIBUTIONS OF CARBON, NITROGEN AND PHOSPHORUS IN VARIOUS MEDIUMS OF THE XIANGXI RIVER WATERSHED AND THEIR CORRELATIONS[J]. RESOURCES AND ENVIRONMENT IN THE YANGTZE BASIN, 2015, 24(05): 853-859.

参考文献

[1] 刘健康.生态学文集[M].北京:化学工业出版社, 2007:275-280.
[2] HURYN A D, WALLACE J B.Life history and production of stream insects[J].Annual Review of Entomology, 2000, 45(1):83-110.
[3] 邓红兵, 王庆礼, 蔡庆华.流域生态学——新学科, 新思想, 新途径[J].应用生态学报, 1998, 9(4):443-449.
[4] 晏维金.人类活动影响下营养盐向河口/近海的输出和模型研究[J].地理研究, 2006, 25(5):825-835.
[5] 史培军, 宋长青, 景贵飞.加强我国土地利用/覆盖变化及其对生态环境安全影响的研究[J].地球科学进展, 2002, 17(2):161-168.
[6] 朱健, 王平, 李捍东, 等.河水高浓度有机污染降解菌分离, 鉴定及降解特性[J].生态学杂志, 2013, 32(5):1311-1318.
[7] 国家环境保护部.中国环境状况公报[M].北京:环境保护部, 2010:5-14.
[8] 孙园园, 何江, 吕昌伟, 等.达里诺尔湖沉积物中无机碳的形态组成[J].生态学报, 2013, 33(2):610-618.
[9] 宋国栋, 刘素美, 张国玲.黄东海表层沉积物中磷的分布特征[J].环境科学, 2014, 35(1):157-162.
[10] 赵钰, 单保庆, 张文强, 等.牙河水系河流氮素组成及空间分布特征[J].环境科学, 2014, 35(1):143-149.
[11] 梁文, 张生, 李畅游, 等.污染水体沉积物营养盐释放过程[J].环境化学, 2011, 30(10):1718-1724.
[12] 张玉斌, 郑粉莉, 武敏.土壤侵蚀引起的农业非点源污染研究进展[J].水科学进展, 2007, 18(1):123-132.
[13] 肖胜生, 郑海金, 杨洁, 等.土壤侵蚀/水土保持与气候变化的耦合关系[J].中国水土保持科学, 2011, 9(6):106-113.
[14] 曾海鳌, 吴敬禄.塔吉克斯坦不同土壤/沉积物元素组成与分布特征[J].干旱区研究, 2014, 31(1):13-19.
[15] 张娇, 张龙军.河口有机物在固-液界面迁移转化研究进展[J].海洋环境科学, 2009, 28(5):594-600.
[16] 吕明辉, 王红亚, 蔡运龙.基于湖泊(水库)沉积物分析的土壤侵蚀研究[J].水土保持通报, 2007, 27(3):36-41.
[17] 冉隆江.鸭绿江河口沉积物粒度分布特征及其对流域变化的响应[D].南京:南京大学硕士学位论文, 2012.
[18] 唐涛, 黎道丰, 潘文斌.香溪河河流连续统特征研究[J].应用生态学报, 2004, 15(1):141-144.
[19] 岳隽, 王仰麟.国内外河岸带研究的进展与展望[J].地理科学进展, 2006, 24(5):33-40.
[20] 曾冬萍, 蒋利玲, 曾从盛, 等.生态化学计量学特征及其应用研究进展[J].生态学报, 2013, 33(18):1-9.
[21] 方涛, 付长营, 敖鸿毅, 等.三峡水库蓄水前后香溪河氮磷污染状况研究[J].水生生物学报, 2006, 30(1):26-30.
[22] 刘光崧.中国生态系统研究网络观测与分析标准方法——土壤理化分析与剖面描述[M].北京:中国标准出版社, 1996:1-32.
[23] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社, 2000:44-47.
[24] RUBAN V, LóPEZ-SáNCHEZ J F, PARDO P, et al. Selection and evaluation of sequential extraction procedures for the determination of phosphorus forms in lake sediment[J].Journal of Environmental Monitoring, 1999, 1(1):51-56.
[25] 蔡庆华.水域生态系统观测规范——中国生态系统研究网络(CERN)长期观测规范丛书[M].北京:环境科学出版社, 2007:53-59.
[26] STRAHLER A N. Quantitative analysis of watershed geomorphology[J].Transactions of the American Geophysical Union, 1957, 38(6):913-920.
[27] 全国土壤普查办公室.中国土壤普查技术[M].北京:农业出版社, 1992:111-112.
[28] 杨守业, JUNG H S, 李从先, 等.黄河、长江与韩国Keum、Yeongsan江沉积物常量元素地球化学特征[J].地球化学, 2004, 33(1):99-105.
[29] 李娟, 杨忠芳, 夏学齐, 等.长江沉积物环境地球化学特征及生态风险评价[J].现代地质, 2012, 26(5):939-946.
[30] 张亚昆, 杨丽标, 雷坤, 等.黄河下游沉积物－水界面氮磷交换与沉积通量研究[J].泥沙研究, 2013, 12(6):66-74.
[31] 吕贻忠, 张凤荣, 孙丹峰.百花山山地土壤中有机质的垂直分布规律[J].土壤, 2005, 37(3):277-283.
[32] 常超, 谢宗强, 熊高明, 等.三峡库区不同植被类型土壤养分特征[J].生态学报, 2009, 29(11):5978-5985.
[33] 张亚茹.鼎湖山季风常绿阔叶林土壤有机碳和全氮的空间分布[J].应用生态学报, 2014, 25(1):19-23.
[34] 吴启华, 李红琴, 张法伟, 等.短期牧压梯度下高寒杂草类草甸植被/土壤碳氮分布特征[J].生态学杂志, 2013, 32(11):2857-2864.
[35] 王绍强, 于贵瑞.生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征[J].生态学报, 2008, 28(8):3937-3947.
[36] 钱君龙, 王苏民, 薛滨, 等.湖泊研究中一种定量估算陆源TOC的方法[J].科学通报, 1997, 42(15):1655-1657.
[37] 朱广伟, 陈英旭.沉积物中有机质的环境行为研究进展[J].湖泊科学, 2001, 13(3):272-279.

相关文章 15

[1]	冯畅, 毛德华, 周慧, 曹艳敏, 胡光伟. 流域绿水管理博弈建模及应用分析[J]. 长江流域资源与环境, 2018, 27(11): 2505-2517.
[2]	刘冀, 孙周亮, 张特, 程雄, 董晓华, 谈新. 基于不同卫星降雨产品的澴水花园流域径流模拟比较研究[J]. 长江流域资源与环境, 2018, 27(11): 2558-2567.
[3]	张文婷. 江西省不同地貌单元耕地土壤有机碳空间变异的尺度效应[J]. 长江流域资源与环境, 2018, 27(11): 2619-2628.
[4]	程建, 程久苗, 吴九兴, 徐玉婷. 2000~2010年长江流域土地利用变化与生态系统服务功能变化[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(06): 894-901.
[5]	沈胤胤, 胡雷地, 姜泉良, 江俊武, 吴亚林, 黄涛, 杨浩, 宋挺, 黄昌春. 基于SWAT模型的太湖西北部30a来氮磷的输出特征[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(06): 902-914.
[6]	李云良, 姚静, 张小琳, 张奇. 鄱阳湖水体垂向分层状况调查研究[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(06): 915-924.
[7]	周毅, 吴华武, 贺斌, 李静, 段伟利, 王建锋, 童世贤. 长江水δ¹⁸O和δD时空变化特征及其影响因素分析[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(05): 678-686.
[8]	李金前, 王吉, 刘亚军, 邹锋, 马燕天, 吴兰. 水位高程变化对湿地土壤微生物代谢功能的影响研究——以蚌湖为例[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(05): 730-737.
[9]	张玉柱, 黄春长, 庞奖励, 查小春, 周亚利, 石彬楠, 李晓刚. 基于HEC-RAS模型的汉江上游旬阳西段超长尺度古水文演化重建[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(05): 755-764.
[10]	闵敏, 林晨, 熊俊峰, 沈春竹, 金志丰, 马荣华, 许金朵. 不同土地利用模式下洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷时空演变研究[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(04): 606-614.
[11]	潘欣, 尹义星, 王小军. 1960~2010年长江流域极端降水的时空演变及未来趋势[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(03): 436-444.
[12]	许玲燕, 杜建国, 刘高峰. 基于云模型的太湖流域农村水环境承载力动态变化特征分析——以太湖流域镇江区域为例[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(03): 445-453.
[13]	应弘, 李阳兵. 三峡库区腹地草堂溪小流域土地功能格局变化[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(02): 227-237.
[14]	杨超杰, 贺斌, 段伟利, 李冰, 陈雯, 杨桂山. 太湖典型丘陵水源地水质时空变化及影响因素分析——以平桥河流域为例[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(02): 273-281.
[15]	赵登忠, 肖潇, 汪朝辉, 谭德宝, 陈永柏. 水布垭水库水体碳时空变化特征及其影响因素分析[J]. 长江流域资源与环境, 2017, 26(02): 304-313.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed