竹林河岸帶對(duì)氮磷截留轉(zhuǎn)化作用的研究.pdf

1、氮和磷是陸地水體的重要污染物，相鄰農(nóng)田中的氮和磷經(jīng)非點(diǎn)源途徑通過(guò)河岸帶進(jìn)入水體。河岸帶是高地和水體之間的過(guò)渡帶，健康的河岸帶系統(tǒng)能夠通過(guò)物理的、生物的和生物化學(xué)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)氮磷的截留和轉(zhuǎn)化。本文以四川省長(zhǎng)寧縣淯江河流域竹林河岸帶為研究對(duì)象，對(duì)相鄰的農(nóng)田和竹林河岸帶進(jìn)行了系統(tǒng)觀測(cè)，從河岸帶的植被、土壤特征、水文過(guò)程以及河岸帶寬度等四個(gè)方面，探討了竹林河岸帶對(duì)氮磷的截留轉(zhuǎn)化作用。主要結(jié)論如下：
　?。?）竹林河岸帶的植物隸屬于30科

2、44屬45種，主要竹種為硬頭黃竹。其中：蕨類植物4科4屬4種，被子植物26科40屬41種。植物科屬組成以單屬科為主（20科），占總科數(shù)的66.67％。群落垂直結(jié)構(gòu)分化較明顯，群落喬木層、灌木層及草本層共有40個(gè)種群，其分布格局有聚集分布、均勻分布、聚集/隨機(jī)和隨機(jī)/均勻分布四種類型，且以聚集分布為主要格局類型。
　?。?）在竹林河岸帶中，每公頃硬頭黃竹林總生物量為96.559t；其中稈為75.788t，占78.49%；枝為7.53

3、3t，占7.80%；葉為4.989t，占5.17%；根為1.460t，占1.51%；蔸為6.789t，占7.03%。各個(gè)器官N、P元素密度分別由大到小排序：葉>根>蔸>枝>稈，葉>根>枝>蔸>稈。5m寬的竹林河岸帶林分N儲(chǔ)存量為982.4 kg·hm-2，高于40m寬的竹林河岸緩沖帶林分N儲(chǔ)存量的30.86%。5m寬的竹林河岸帶硬頭黃竹林分磷元素儲(chǔ)存量為190.1 kg·hm-2，高于40m寬的竹林河岸帶林分磷元素儲(chǔ)存量的30.83%。

4、5m寬的硬頭黃竹林每公頃N、P儲(chǔ)存最大，10m、20m、30m、40m寬的硬頭黃竹林每公頃N、P儲(chǔ)存量分別為5m寬的88.65%、83.85%、79.04%、76.42%。
　?。?）竹林河岸帶土壤的理化性質(zhì)。在土壤剖面0～100cm土層中，土壤容重的變化范圍為0.959～1.669g/cm3，土壤越深，土壤容重越大。土壤的機(jī)械組成變化很大，農(nóng)田處的粘粒超過(guò)20.41%，而竹林河岸帶沿河邊的土壤已表現(xiàn)出砂土特征。土壤 pH值均以接

5、近農(nóng)田的最高為6.12，寬度超過(guò)20m后，土壤pH值就明顯降低。不同寬度不同層次的土壤有機(jī)質(zhì)含量為14.45～36.13g/kg。土壤全氮濃度變化范圍為821.20～1900.20mg/kg，土壤表層的土壤全氮濃度最高，為1900.2mg/kg，土層越深土壤全氮濃度越低。土壤堿解氮濃度為58.00～118.82mg/kg。土壤速效磷濃度為6.83～28.86mg/kg，土壤表層的速效磷濃度最高，為28.86mg/kg。
　?。?）

6、不同寬度的竹林河岸帶土壤水的TN、TP濃度均以接近農(nóng)田的最高，20m寬的硬頭黃竹林河岸帶，土壤水的TN濃度降低40.53%、TP濃度降低85.07%。從竹林河岸帶土壤對(duì)N、P的吸附儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化效率來(lái)看，20m寬的硬頭黃竹林土壤水全N、堿解N和速效P的截留率達(dá)到了11.16%、56.93%和41.33%，30m寬的硬頭黃竹林對(duì)土壤水全N、堿解N和速效P截留率達(dá)到了58.30%、69.67%和43.75%，40m寬的硬頭黃竹林土壤水全N、堿解N

7、和速效P截留率達(dá)到了37.20%、61.82%和69.45%。
　?。?）該研究區(qū)域雨季不是十分明顯。在竹林河岸帶的林內(nèi)，2008年全年林內(nèi)穿透雨為702.2mm，林冠截留為229.6mm，分別占全年降雨量的72.14%、23.59%。竹林河岸帶年樹(shù)干莖流為41.5mm，占全年降水量的4.26%。農(nóng)田對(duì)竹林河岸帶的水量輸入較大，且不同季節(jié)變化幅度較大，并以地表水和20cm深的土壤徑流為主，一年100m長(zhǎng)的農(nóng)田剖面四個(gè)層次共流出水量

8、6221L。每年通過(guò)穿透雨輸入林地的TN和TP分別是53.2kg·hm-2和0.420 kg·hm-2。其中，NH4+-N28.3 kg·hm-2，占總氮量的53%；NO3--N23.1 kg·hm-2，占總氮量的43.4%；PO43--P的輸入量是0.219 kg·hm-2，占總磷的52%，；每年通過(guò)樹(shù)干莖流輸入林地的TN和TP分別是3.32 kg·hm-2和0.101 kg·hm-2，其中NH4+-N為1.76 kg·hm-2，NO

9、3--N為1.41 kg/hm2，PO43--P是0.042 kg·hm-2。竹林河岸帶穿透雨輸入林地的氮約為樹(shù)干莖流輸入氮的16倍，穿透雨輸入林地的磷約為樹(shù)干莖流輸入磷的4倍。由于農(nóng)田的施肥，100米長(zhǎng)的農(nóng)田土壤剖面一年從土壤四個(gè)層次共輸入竹林河岸帶的TN108.66g，NO3--N76.62g，NO2--N5.42g，NH4+-N22.58g；TP0.459g，PO43--P0.263g，是河流和河岸帶氮磷的主要輸入源。
　　

10、（6）以100m長(zhǎng)的土壤剖面計(jì)算，農(nóng)田每年通過(guò)徑流流入河流和竹林河岸帶的水量6221L，其中土壤表層流入3340L，占輸入量的53.69%。5m寬的竹林河岸帶通過(guò)土壤徑流流入河流的水量4485L，比農(nóng)田減少了27.91%，其中土壤表層輸入2580L，占輸入量的57.53%。10m寬的竹林河岸緩沖帶通過(guò)土壤徑流流入河流的水量3772L，比農(nóng)田減少了39.37%，其中土壤表層輸入2145L，占輸入量的56.87%。20m寬的竹林河岸帶土壤徑

11、流水量減少了40.72%，30m、40m寬的土壤徑流水量分別減少了39.75%和46.39%。以上可以看出，10m寬竹林河岸帶就可以有效截留土壤水。除此之外，土壤水TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P的濃度也顯著受河岸帶寬度影響，10m寬的竹林河岸帶土壤水TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P的濃度比農(nóng)田分別降低了17.90%、82.32%、16.29%、33.07%、33.

12、67%和69.49%；20m寬的竹林河岸帶土壤水 TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P的濃度分別降低了40.53%、84.53%、43.15%、51.39%、47.82%和75.14%；30m寬的竹林河岸緩沖帶土壤水TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P的濃度降低了40.85%、88.95%、34.94%、67.20%、73.23%和78.81%；40m寬的竹林河岸帶土壤水T