干湿交替作用下鄱阳湖湿地土壤氮磷变化特征模拟研究

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鄱阳湖是长江流域上重要的吞吐型湖泊,水位年内变化极为显著,洲滩上干湿交替频繁。近年来,受流域降水和三峡水利工程运行等多个因素的影响,鄱阳湖洲滩“淹没—出露”过程发生显著改变。与此同时,鄱阳湖水质也出现一定程度的恶化,营养状况正逐渐从中营养状态向富营养状态过渡。为全面认识水位的季节性变化对湿地内源营养盐变化带来的影响,本文基于室内模拟试验,开展了不同干湿情境下湿地土壤氮、磷营养元素的变化特征及其影响因素研究。结果如下:1、不同培养条件下,鄱阳湖湿地土壤物理性质差异最为明显的是土壤含水量,土壤pH次之。模拟实验结果表明:经过培养后,不同培养组土壤pH都较原样土壤有一定程度的增加,具体表现为含水量高的土壤高于含水量低的土壤,添加水草组土壤pH值略高于未添加组。而在各培养组土壤中的溶解氧含量差异并不明显,培养期间均处于厌氧状态。2、湿地土壤总氮的初始值为1375-1416mg/kg,其中有机氮占总氮的比例高达99%。在不同的培养条件下,土壤氨态氮呈现增加趋势,但表层0-2cm土壤氨态氮含量增加幅度低于底层,而对于硝态氮来说,无论在表层土壤还是深层土壤,其含量均明显下降,但纵向差异并不显著。在不同的培养组中,恒湿组和频繁交替组土壤氮形态变化最显著。苔草分解过程中,导致局部土壤总氮、氨态氮和硝态氮含量增加,但是添加苔草培养组表层0-2cm处土壤,其总氮和有机氮含量却低于未添加组。3、鄱阳湖湿地土壤总磷含量为531 mg/kg,其中Ca-P的含量较高,是鄱阳湖湿地土壤磷的主要形态组成。干湿交替对土壤总磷的影响主要表现在表层0-2cm,较深处土壤总磷含量变化不明显。在添加水草组,土壤总磷含量增加幅度最大,最大含量值为650mg/kg,增加了大约22%。无机磷以及Ca-P在干湿交替作用下与总磷的变化规律相似,而Fe/Al-P的变化规律则与其不同。在各种培养条件下,表层0-2cm土壤中Fe/Al-P含量低于初始值,特别是添加水草后的三组湿地土壤,降低幅度最大可达28.7%。4、鄱阳湖湿地土壤有机磷的初始值为218 mg/kg。从总量上看,在没有添加水草的培养组中,土壤有机磷浓度变化幅度较小,在添加水草的培养组中,其表层0-2cm土壤有机磷均呈下降趋势,而2-5cm土壤,即添加水草的土壤样品中,有机磷含量则呈现出不同程度的增加,干湿交替组土壤有机磷含量达到248mg/kg,增加了14.4%。从组成上看,有机磷主要成分是单酯和二酯,并且在恒干和恒湿条件下二酯/单酯及二酯/焦磷酸显著提高,而添加水草后,土壤中二酯/单酯及二酯/焦磷酸也有显著提高。
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