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流域人类活动磷的地球化学过程是影响环境和生态系统健康的重要因素。鄱阳湖区域社会经济发展与环境矛盾日益突出的当下,明晰流域磷环境过程中“人湖关系”关键问题和机制,是科学认识、评价鄱阳湖水环境演变与发展,有效保护鄱阳湖水环境持续健康发展的关键所在。然而,目前尚未建立流域磷污染负荷排放-水系迁移转化-河流输出间定量响应关系,流域陆地系统和水环境系统磷压力趋势并不明确;尚未从流域层面,解析磷环境过程特征,揭示鄱阳湖流域人为磷排放及滞留磷对磷输出间响应机制;从鄱阳湖磷平衡角度,揭示湖泊发展演变过程中磷在不同介质间的分配及累积特征;特别是江湖关系变化如何影响鄱阳湖沉积物磷形态及赋存。基于此,本研究围绕鄱阳湖流域磷环境过程中磷负荷来源-陆地系统输移-河流输出-入湖-湖区-出湖各环节响应关系,从宏观尺度和微观尺度,揭示流域磷环境过程及其在不同介质磷分配。主要研究成果如下:(1)人类活动是流域环境磷营养盐的主要来源,其导致的氮磷输入集约化严重影响水环境质量,明确流域氮磷排放和输出间关系及其变化趋势是实施有效管理措施的关键。基于饶河流域1990-2018年人为净氮磷输入(NANI/NAPI)的变化,构建了NANI/NAPI与河流TP/TN输出通量的响应关系,其中NAPI分为面源磷和点源磷,较好的预测了流域尺度下的氮磷输出。受Nfer(化肥氮排放)和Ndep(大气氮沉积)等综合影响,发现氮输出比率(TN输出与NANI的比率)略有波动增加。而由于人类行为及土壤和沉积物对磷的强烈滞留效应,磷输出比率呈下降趋势(TP输出与NAPI的比率)。表明下游水生系统面临氮负荷压力增加,而流域系统本身磷负荷压力升高。因此,建议在氮素管理策略实施过程中更加关注下游水生系统氮污染,磷管理中更加密切关注流域系统本身的磷去向。(2)流域对磷的滞留缓冲作用是调控水环境系统磷压力与影响的重要枢纽,土地利用是其调控作用的关键因子,然而尚未明确缓冲能力对土地利用变化的响应机制。基于鄱阳湖流域1990-2019年磷缓冲能力指数和土地利用变化,结合量化的流域磷储存阈值以及湿地磷去除和耕地磷流失,解释缓冲能力和土地利用之间响应关系的机理。发现鄱阳湖流域磷缓冲能力呈下降趋势,区域NAPI输入越大,土地利用规模对流域磷缓冲能力的影响越显著。耕地、草地、湿地面积的下降和人造地表面积的增加,解释了流域达到磷储存阈值前缓冲能力下降的66.9%。当流域磷储存超过阈值时,土地利用会降低对磷缓冲能力的解释力。磷缓冲能力下降与磷流失增加的景观(耕地)密切相关,湿地磷吸收提供了恢复流域缓冲能力的优化方向,为可持续和有效的磷污染防控提供决策依据。(3)湖泊磷平衡变化及磷的去向对湖泊水环境和生态系统非常重要。本研究基于鄱阳湖1990-2019年出入湖磷平衡及滞留动态,揭示湖泊发展演变过程对磷平衡稳态变化影响,剖析磷平衡变化下内源磷循环对水环境磷的调控作用。研究发现,鄱阳湖年度磷滞留量呈下降趋势。磷滞留累积速率在2005年前后差异明显,2005年鄱阳湖磷平衡稳态发生第一次跃迁,跃迁后的磷平衡稳态相对脆弱,导致2010年后年度磷滞留率下降加快。并在2011和2014年两次跃迁,跃迁的间隔时间越来越短。在2010年鄱阳湖磷平衡稳态跃迁前,沉积物TP埋藏量随水体TP含量增加而增加,沉积物主要扮演净磷汇角色。研究推断鄱阳湖磷平衡第三次(2014年)跃迁稳态被破坏后,生物利用磷大幅下降,沉积物磷埋藏量减少显著而释放增加,成为促进水体磷负荷增加的磷源。(4)针对近年来受江湖关系变化,鄱阳湖水动力关系和水文情势发生较大变化,导致沉积物磷赋存形态变化趋势新特点的问题。通过鄱阳湖不同高程沉积物磷赋存分布差异,考虑鄱阳湖冲淤转变和明确的沉积物出露时间变化,解析沉积物磷形态分布对江湖关系变化的响应及机制。研究发现,江湖关系变化导致冲刷加剧后会降低沉积物中TP埋藏量,沉积物颗粒吸附能力下降削弱了沉积物Fe/Al-P(铁铝磷)和Ex-P(交换态磷)累积作用。LOP(不稳定磷)和MLPo(中度不稳定磷)累积埋藏升高与江湖关系变化引起丰水期湖泊水体滞留时间延长有关。江湖关系变化引起洲滩提前出露时间越长,沉积物OP(有机磷)升高而LOP降低,IP(无机磷)降低而EX-P和Ca-P(钙磷)增加。江湖关系变化导致湖泊冲淤变化以及沉积物出露或淹没时间差异是影响鄱阳湖沉积物中磷形态赋存变化的重要原因。