长乐江流域大气氮、磷沉降及其在区域营养物质循环中的贡献

论文摘要

随着人类活动导致的全球环境问题的加剧,环境养分的来源及其对生态系统的影响日益引起人们的关注。氮、磷作为最重要的两种环境养分,其通过大气沉降方式输入到森林、湖泊及海洋等界面是生态系统地球化学物质循环研究的重要组成内容。本文以长乐江流域为研究区,利用自主设计和制作的“无动力雨样定量分段收集器”（国家发明专利申请号：201010269542.0）,于2009年3月至2011年2月期间,每月月底对长乐江流域孟爱、甘霖、孔村和太平桥等4个站点大气氮、磷沉降强度、时空动态变化进行监测和分析,计算并评价了长乐江流域大气氮、磷沉降状况及其在区域营养物质循环中的贡献,主要研究结果如下：（1）长乐江流域4个站点雨水TN平均浓度为4.0±1.0mg/L,其中NH4+-N、NO3--N和DON的比例分别是48.0%、20.0%和32.0%；雨水中TP平均浓度较低,为0.05±0.02mg/L。（2）雨水的氮、磷浓度随降雨强度的增大呈降低的趋势,在一场降雨中,雨水的氮、磷浓度随着降雨过程的持续而呈降低趋势,降水对大气有清洗作用。大气湿沉降输入到长乐江流域氮、磷分别有81.3%和85.7%来自平均日降雨量小于40mm的中小雨,而由大雨输入氮、磷沉降负荷仅占19.7%和14.3%。（3）氮、磷湿沉降通量主要受降雨量大小控制,氮、磷月沉降通量与月降雨量相关性系数R2分别为0.826和0.784。我们可以通过线性插值的方法得到不同降雨量条件下的氮、磷湿沉降通量。（4）长乐江流域大气氮沉降负荷为81.8kg hm-2 yr-1,湿沉降量和干沉降量所占的比例分别为69%和31%,大气氮干湿沉降比例约为1：2；大气磷沉降负荷为1.98kg hm-2,yr-1,湿沉降和干沉降比例分别为36%和64%,大气磷沉降主要是通过干沉降带入到流域中.（5）大气氮沉降通量均呈现出夏季>春季>秋季>冬季的规律,春夏两季是大气氮沉降的主要发生季节,就大气氮湿沉降而言,总体上也呈现出夏季>春季>秋季>冬季的变化规律,春夏两季占全年的70%左右；就大气氮干沉降而言,四个季节氮沉降量相差不大,没有明显的季节性差异。大气磷沉降通量也呈现出夏季>春季>秋季>冬季的规律,春夏两季是大气磷沉降的主要发生季节,占到全年的65.8%。就大气磷湿沉降而言,春夏两季占全年61.1%；就大气磷干沉降而言,春夏两季占全年67.8%,秋冬两季沉降量相当。（6）基于大气干沉降和化肥施用的氮进入流域具有类似的流域过程,本研究参考了化肥施用氮的平均入河系数作为大气干沉降氮的入河系数,即为20.5%。考虑到大气湿沉降引起的氮素入河过程与径流过程以及离河远近有关,且考虑到长乐江流域径流中TN平均浓度为4.1-6.9 mg/L,大于雨水中的TN平均浓度,本研究中大气氮湿沉降的入河系数取径流系数与离河距离的校正系数的乘积,长乐江流域各个子流域的大气氮湿沉降入河系数为0.308-0.405。（7）长乐江流域TN的年入河量为2221t,而干、湿沉降引起的TN入河量分别为239 t和802 t,两者之和占了流域总入河量的47%,其中干沉降和湿沉降在流域氮入河量贡献率分别为11%和36%。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章:文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 大气氮、磷来源与沉降
• 1.2.2 氮、磷沉降的生态环境效应
• 1.2.3 我国的大气氮、磷沉降研究
• 1.3 小结
• 第2章:研究流域概况和研究方法
• 2.1 流域概况
• 2.1.1 自然环境状况
• 2.1.2 社会经济概况
• 2.2 研究目标
• 2.3 研究内容
• 2.4 研究思路和技术路线
• 第3章 长乐江流大气氮、磷干沉降
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 站点设置与采样
• 3.1.2 水质分析
• 3.1.3 大气氮干沉降通量估算
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 氮、磷干沉降通量
• 3.2.2 化学形态特征
• 3.2.3 空间分布特征
• 3.2.4 时间分布特征
• 3.2.5 其他影响因素分析
• 3.3 小结
• 第4章 长乐江流域大气氮、磷湿沉降
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 站点设置与采样
• 4.1.2 水质分析
• 4.1.3 大气氮湿沉降通量估算
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 雨水的氮、磷浓度
• 4.2.2 雨水中氮素的形态特征
• 4.2.3 时间分布特征
• 4.2.4 大气氮湿沉降通量
• 4.2.5 大气氮湿沉降影响因素
• 4.2.6 大气氮、磷沉降总量
• 4.3 小结
• 第5章 大气氮、磷沉降在区域营养物质循环中的贡献
• 5.1 研究材料与方法
• 5.1.1 基础资料收集与分析
• 5.1.2 流域氮、磷投（排）放量和入河量的估算方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 大气沉降对流域氮、磷投排放量的贡献
• 5.2.2 大气氮沉降对流域氮总入河量的贡献
• 5.3 小结
• 第6章 总结
• 6.1 结果与结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 不足与展望
• 6.3.1 不足
• 6.3.2 展望
• 参考文献
• 作者简历