论文部分内容阅读
水稻是我国重要的粮食作物,对水体养分具有显著吸收能力。将稻作系统和池塘养殖相耦合,对减轻水体富营养化和“促养增粮”具有巨大应用潜力。沉积物-水界面氮磷迁移转化是影响养殖池塘水体养分的核心过程,稻作系统主要通过这一过程来净化水体。然而,目前对此过程的作用机制仍待进一步研究。为此,本研究通过野外试验,设置四个处理(黄颡鱼-稻、黄颡鱼单养、青虾-稻、青虾单养),利用微电极系统、沉积物-水界面原位培养等方法研究了稻鱼共作对池塘沉积物-水界面微环境基本理化性质、沉积物-水界面养分通量、沉积物中氮磷形态变化的影响,分析了水稻生长对沉积物-水界面氮磷迁移转化的直接和间接作用,以增加对水稻净化水质作用机制的科学认识。主要结果如下:(1)池塘种稻对沉积物-水界面O2、氧化还原电位(Eh)和pH剖面分布存在显著影响。与黄颡鱼单养相比,黄颡鱼-稻可使沉积物-水界面约2 mm处02浓度下降减慢,O2渗透深度增加71.4%,并使界面Eh值升高,改善塘底沉积物-水界面厌氧状况;黄颡鱼-稻降低了沉积物-水界面附近pH值,比黄颡鱼单养池塘界面-6 mm处pH降低约一个单位。(2)池塘种稻显著降低沉积物-水界面三种无机氮释放通量,但对溶解性无机磷酸盐(DIP)通量无显著影响。黄颡鱼-稻和青虾-稻模式在8月时硝态氮(N03--N)、亚硝态氮(NO2--N)和氨态氮(NH4+-N)均表现为由上覆水向沉积物方向扩散,9月时,N03--N和NO2--N的扩散方向开始出现由沉积物向上覆水方向的扩散趋势,NH4+-N仍由上覆水向沉积物扩散;到了 10-11月,NOO--N和NOO--N基本上表现为由沉积物向上覆水方向的扩散趋势,NH4+-N表现出正向的浓度差。而黄颡鱼和青虾单养模式在8月时NO2--N和NH4+-N表现为由沉积物向上覆水方向的扩散,9月之后,N03--N、NO2--N和NH4+-N基本上均表现为由沉积物向上覆水方向的扩散。(3)两种养殖模式下沉积物中总氮含量范围为1204.00-1421.78 mg/kg,有机氮占总氮含量的87.52-91.98%,是沉积物中氮的主要形态;各形态磷占TP比例大小排序均为残留磷(residual-P)>铁铝结合态有机磷(NaOH-OP)>铁铝结合态无机磷(NaOH-IP)>钙结合态磷(HCl-P)>不稳定或松散结合态磷(NH4C1-P),其中residual-P是沉积物中磷的主要赋存形态。(4)池塘种稻能够吸收利用沉积物中的无机氮和生物活性磷,使得沉积物中不同形态氮、磷含量随水稻生长发生动态变化。8-9月时,黄颡鱼-稻和青虾-稻模式沉积物中硝酸盐氮含量均高于对应不种稻处理,氨氮含量呈相反趋势,但到10-11月时,黄颡鱼-稻和青虾-稻模式沉积物中硝酸盐氮含量均表现出下降趋势,氨氮含量变化仍保持相同趋势。复合种养期间,黄颡鱼-稻和青虾-稻模式沉积物中NaOH-P平均含量低于对应不种稻处理。8-9月时,黄颡鱼-稻和青虾-稻模式沉积物中HC1-P、NaOH-IP和NH4C1-P含量均高于对应单养模式,且NH4Cl-P含量呈现增加趋势。到了 10-11月,NaOH-IP和NH4Cl-P含量较8-9月时有所下降,但仍高于对应单养模式。