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随着农业集约化经营程度的不断提高和规模化养殖业的快速发展,化肥农药等农资产品的投入大量增加,再加上不合理的利用方式等,农业面源污染问题日益严重,不仅会导致各种水体的富营养化,而且也会对滨岸带湿地的植被、地下水、土壤及其微生物产生重要影响。
80年代中期以来,由于全球气候的变化,生物多样性损失和可持续发展问题的提出,特别是滨岸带湿地的损失、河湖生物多样性的减少以及农业面源污染问题,使滨岸带湿地研究的重要性日益明显。滨岸带是水陆间重要的生态交错带,其具有的防治面源污染、保持水土、改良土壤生境和改良河湖水质等功能对于控制水体富营养化、保护水源、维持生物多样性和功能完整性具有十分重要的意义。
本研究以龙门口水库滨岸带湿地为研究对象,以农业径流中氮磷等营养物质为主要的农业面源污染物,采用野外调查、室内试验相结合的方法探讨了氮磷的长期输入对滨岸带湿地微生物群落的影响,对开发滨岸带湿地的微生物资源和保护滨岸带湿地具有重要的意义。
本研究进行为期三个月实验,设置了植被类型和氮磷浓度不同的三个采样区进行对比试验,利用实验室方法对土壤中的氮磷等营养物质的含量、硝化细菌数量及其硝化速率的时空分布特征进行了研究,并利用相关分析法和回归分析预测法对滨岸带湿地土壤中硝化细菌的数量和农业面源污染物及其与各环境因子的具体关系和发展趋势进行了预测。研究结果如下:
(1)滨岸带土壤氮素的分布特征
1)各氮素的垂直分布特征:随土壤深度的增加,氮素含量逐渐降低,表层0-10 cm土壤氮素含量显著高于下层土壤,20 cm以下各土层土壤氮含量差异不显著;表层0-10cm氮素的月份变化比较明显。
2)各氮素的水平分布特征:农业面源污染区氮素含量显著高于无农田区。研究区域氮素的含量较高,根据全国第二次土壤普查养分分级标准,处于较严重的2级。
(2)滨岸带土壤磷素的分布特征
1)磷素的垂直分布特征:研究区域内无农田区采样点总磷含量无明显的垂直和月份变化;而受农业面源污染影响的采样点总磷含量则随土壤深度的增加而明显降低,表层0-10 cm的总磷含量远高于底层的含量,且总磷含量垂直分布的季节变化较显著,相对而言,8月含量稍高,9月最低。
2)磷素的水平分布特征
区域内农业面源污染区表层土壤总磷含量高于无农田区,农田径流污染区总磷的平均含量高于无农田区。全区总磷含量高于全国土壤总磷平均值(500 mg/kg)。除A站点外,滨岸带总磷的月份变化幅度较小。
(3)潜在生态危害指数法对滨岸带进行生态风险评价
总氮和总磷的潜在生态危害都符合Ⅱ类标准;有机氮污染评价结果表明:龙门口水库滨岸带表层土壤有机氮污染情况较轻,处于清洁状态。
(4)滨岸带表层土壤硝化速率和硝化细菌数量的分布特征及影响因素分析
1)表层土壤硝化速率的平均值特征表现为:8月>7月>9月,但7月和8月的平均值差别不大;表层土壤硝化速率和硝化细菌数量水平分布特征为:A>O>W。
2)在垂直方向上,随着土壤深度的增加,硝化细菌的数量明显减少。表层硝化细菌的数量最多,且20cm以下各土层间数量明显减少,垂直变化不明显。
研究表明:对滨岸带土壤硝化速率和硝化细菌数量都有显著影响的因子为:氨氮、总氮、总磷等农业面源污染物。
(5)根据研究需要将区域划分为:农业面源污染区和非污染区,结果表明:农业面源污染地区的营养物质与硝化细菌的相关程度高于非污染区。