退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性

以安徽菜子湖区不同退耕年限(3、5、9和11年)湿地为研究对象,以相邻油菜地和原始湿地为对照(共6个样地),研究退耕还湖后湿地土壤对磷的吸附解吸特性变化.结果表明: 退耕湿地土壤对磷的等温吸附曲线与Langmuir和Freundlich吸附方程拟合程度均达极显著水平(P<0.01);6个样地土壤对磷的最大吸附量(X_m)、吸附常数(K)和最大缓冲容量(MBC)范围分别为478～1074 mg·kg^-1、0.14～0.61和68.6～661.5 mg·kg^-1,且退耕湿地的这些参数均随着退耕年限的延长而升高,但未达到原始湿地水平;6个样地土壤磷的平均解吸率为6.2%～14.6%,且退耕湿地土壤磷解吸率随着退耕年限的延长呈先增高后降低的趋势,但均显著高于原始湿地.表明随着退耕年限的增加,湿地土壤对外源磷的固持能力不断增强,而土壤有机质和粘粒含量是影响湿地土壤对外源磷固持能力的重要因子.     

长江口崇明东滩湿地沉积物对磷的吸附特征

研究了崇明东滩湿地低(S1)、中(S2)、高(S3)潮滩沉积物对磷的吸附特征。结果表明,沉积物吸磷过程主要发生在前24 h内,随后近于达到平衡状态。沉积物对PO43--P的平均吸附速率在0~0.5 h内最大,均超过了140 mg.kg-1.h-1;快速吸附过程主要发生在前11 h,前11 h的平均快速吸附速率表现为S1>S3>S2,且沉积物中细颗粒成分越多,沉积物对PO43--P的平均快速吸附速率越大。沉积物对磷的吸附等温线符合Langmuir吸附等温方程,根据Langmuir方程计算,沉积物对磷的吸附容量均>200 mg.kg-1,同时沉积物对PO43--P的吸附容量也表现为S1>S3>S2。原因可能同S1中细颗粒成分、有机碳和常量金属元素(Al、Ca、Fe、Mg)的百分含量较多而S2中细颗粒成分、有机碳和常量金属元素的百分含量较少有关。温度和pH值也影响沉积物对PO43--P的吸附作用。     

紫色丘陵区玉米/大豆套作系统土壤磷吸附-解吸动力学

利用田间小区试验研究了玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(M)、大豆单作(S)3种栽培模式下施磷对土壤磷吸附解吸特征的影响.结果表明： 在不施磷处理下,M/S系统产量较M、S分别提高9.8%、79.1%,土地当量比为1.58;在施磷处理下,M/S系统产量较M、S分别提高10.4%、80.3%,土地当量比为1.62.与不施磷处理相比,施磷使M/S、M、S 3种栽培模式下的系统总产量分别提高12.7%、12.2%、17.6%.无论施磷与否,3种栽培模式下土壤最大缓冲容量(SBC)值均表现为M/S>M>S;但与施磷处理相比,不施磷处理下M/S、M、S栽培模式下土壤SBC值分别降低19.6%、30.3%、12.0%.各栽培模式在施磷处理下土壤单位吸附量的解吸量b值大小为M/S>M>S;与不施磷处理相比,施磷使M/S、M、S模式下b值分别增加10.9%、39.1%、-9.6%.土壤最大吸磷量(Q_m)及土壤磷解吸率也表现出相同的趋势.     

紫色土中砷、磷的吸附-解吸和竞争吸附

采用批培养法研究了As、P在三峡库区典型土壤紫色土中的吸附-解吸特点及竞争吸附对As、P迁移活化的影响.结果表明：3种紫色土中As、P的吸附-解吸特点相似,等温吸附均符合Langmuir和Freundlich方程,As在酸性、中性和石灰性紫色土中的最大吸附量分别为1428.6、1250.0和1111.1 mg·kg^-1;P在酸性、中性和石灰性紫色土中的最大吸附量分别为322.6、357.1和434.8 mg·kg^-1;As、P吸附动力学过程为先快后慢,均符合一级动力学方程与Elovich方程,快速吸附段符合一级动力学方程,为交换吸附;慢速吸附阶段满足Elovich方程,可能属于深层吸附或专性吸附.As、P竞争吸附试验表明,As、P共存时P的吸附速度和吸附量均增强,而As的吸附速度和吸附量均降低,表明As的存在能明显增强紫色土对P的吸附作用,P的存在则明显抑制紫色土对As的吸附.     

氧化还原条件对湿地土壤磷吸附与解吸特性的影响

采用室内模拟试验研究了氧化还原条件对盘锦天然湿地土壤磷吸附与解吸特性的影响,并对磷的吸附与解吸过程进行拟合。结果表明,氧化或还原条件下Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地拟合磷的等温吸附曲线,且Langmuir方程的拟合效果好于Freundlich方程。淹水还原条件下,湿地土壤对磷的最大吸附量和解吸率比淹水前分别降低了9.5%和16.3%;吸附解吸平衡浓度升高,平均增加158.8%。淹水后土壤活性铁含量明显升高,淹水前后活性铁变化与吸附解吸平衡浓度变化之间的相关性达到了显著水平,与土壤中磷的最大吸附量和解吸率变化的相关性不显著,表明活性铁含量的变化是淹水还原条件下影响土壤磷吸附解吸平衡浓度变化的主要因素。     

沉积物老化过程中DOC含量变化对菲吸附-解吸的影响

采用批量实验的方法,研究了菲在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸行为,并探讨了沉积物老化培养过程中溶解性有机碳(DOC)含量变化及其对菲在沉积物上吸附-解吸的影响。结果表明: ① 蓟运河沉积物(RS)中TOC、TN和DOC含量均高于北塘口沉积物(ES);RS 和ES中C/N比分别为12.30和12.00,DOC/TOC百分比分别为3.50%和2.70%。② 随着培养时间延长沉积物中DOC含量呈现降低趋势,其中RS中DOC含量比对照(CK)降低了24.21%-99.49%,而ES中DOC含量则比CK降低了18.71%-69.14%。③ 通过Freundlich模型拟合,菲在RS上吸附的N值大于ES,并且随着培养时间延长均呈现下降趋势;菲在RS和ES上吸附的K_F值分别在185-792,252 530 μg^1-n · kg^-1 · Lⁿ之间,老化沉积物分别比CK提高了0.50-3.28和0.42-1.00倍。④ 菲在RS和ES上的吸附-解吸均表现出明显的解吸滞后现象,并且随着溶液中菲浓度的增加,滞后系数(HI)呈现降低趋势。当C_e=1μg/L时,菲在RS和ES老化沉积物上的HI分别比CK提高了1.1-8.3和0.7-10.4倍。⑤ 沉积物中DOC含量与K_F值之间呈现显著负相关关系,而与N值之间呈现显著正相关关系。因此,沉积物老化过程中DOC含量的变化很可能在菲的吸附-解吸过程中扮演着重要作用。     

外源腐殖酸对三种土壤磷吸附与解吸特性的影响

通过对3种土壤（红壤、棕壤和褐土）施入不同腐殖酸的室内培养试验,探讨了外源腐殖酸对不同土壤磷素吸附和解吸的影响。结果表明：与对照土壤相比,不同腐殖酸降低了3种供试土壤磷素的吸附量,其降低顺序为：褐土＞红壤＞棕壤;外源腐殖酸提高了红壤和棕壤磷素的解吸量和解吸率,提高的幅度与腐殖酸的种类有关;而腐殖酸对褐土磷素的解吸量则无明显促进作用。表明外源腐殖酸对3种土壤磷素吸附-解吸作用最强的为红壤,其次为棕壤,最弱的为褐土;同时表明腐殖酸可提高红壤和棕壤磷素的利用率。     

不同固磷方式对巢湖沉积物磷吸附行为的影响

内源磷负荷将严重阻碍富营养化湖泊的恢复,其控制技术的关键在于有效增强沉积物吸附磷的能力,而相关研究相对较少。研究以典型富营养化湖泊(巢湖)严重污染区域的沉积物为实验对象,系统比较了常规固磷方式(施用CaCl2、FeCl3、AlCl3与曝气)对沉积物磷吸附行为和间隙水溶解态可反应磷(SRP)浓度的影响。结果表明:施用不同剂量的CaCl2之后,沉积物磷最大吸附量和吸附能均无显著变化,间隙水SRP浓度和沉积物磷平衡浓度(EPC0)仅有较小幅度的下降;FeCl3和AlCl3的施用可明显增加沉积物磷的最大吸附量和吸附能,同时有效降低间隙水SRP浓度和EPC0值,即沉积物显示更强的从水中吸附磷的能力。当同处低剂量水平时,铁能更有效地降低沉积物EPC0值;反之,曝气对沉积物最大吸附量和吸附能均无显著影响,却明显提高了间隙水SRP浓度和沉积物EPC0值,进而导致更强的磷释放风险。故建议将适量铁的施用作为富营养化湖泊沉积物修复的有效技术,且慎用曝气处理。     

不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素。本研究以不同粒径(0.25～1 mm、0.075～0.25 mm、<0.075 mm)油菜秸秆生物炭(SBC)和鸡粪生物炭(MBC)分别与两种土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验,结合土壤磷吸附相关性质,评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响。结果表明：在水体系中,3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为<0.075 mm(43125、20083 mg·kg^-1)>0.075～0.25 mm(37376、13199 mg·kg^-1)>0.25～1 mm(27749、12251 mg·kg^-1);在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小。与无生物炭处理相比,添加SBC提高了土壤对磷的最大吸附量(S_max),增幅为236.8%～755.7%,并降低了土壤磷解吸率;添加MBC的S_max增幅较SBC低,但提高了土壤磷解吸率(增幅为7.2%～295...     

三峡水库香溪河库湾沉积物对磷的吸附特征研究

通过三峡水库香溪河库湾的3个采样点沉积物中磷的自然吸附实验和不同粒径下沉积物的胁迫吸附试验,研究了沉积物对磷的吸附特征。结果表明:上覆水中的磷浓度与沉积物中的总磷含量有很好的相关性,沉积物中的总磷含量对上覆水的水质有很大的影响;三点的临界平衡浓度为C1:0.188mg/L,C2:0.147mg/L,C3:0.188mg/L;各点增加的量即饱和吸附量不同(ΔQ1:268.16mg/kg,ΔQ2:57.96mg/kg,ΔQ3:267.27mg/kg),恰恰与三点的临界平衡浓度之间的关系一致;粒径对沉积物对磷的吸附量影响程度与沉积物理化参数也存在很大的关系;三个样点的吸附量,分别接近于1.5mg/g,0.8mg/g及1.4mg/g。结果还表明:最大吸附量大的地方,饱和吸附量不一定就大,二者之间不存在必然的关系;香溪河沉积物中的磷在现有条件下表现为“源”,不排除外在条件改变时转化为“汇”。如果最大吸附容量、饱和吸附容量及平衡浓度能够很好的与数学相结合,可为当地的环保部门管理香溪附近工厂提供科学依据。     

Mass balance models of phosphorus in sediments and water

Models are presented in order of progressively more complex spatial resolution in which the effects on the sediment-water interactions are emphasized. For simple models, the diagnostic approach of calculating the net settling and return of total phosphorus is demonstrated with data from Lake Erie. For more complex models, the effects of interbasin transport and vertical mixing are shown to be important in determining the pathways of the sediment-released or sediment-bound phosphorus in the water column.     

泉州湾洛阳江河口沉积物中磷的形态分布

分析了泉州湾洛阳江河口沉积物中总磷及5种形态磷(可交换态磷(DP)、铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、有机磷(OP)和闭蓄态磷(Re-P))的含量,探讨了它们的垂向分布特征、相互关系及环境指示意义。结果表明:沉积物中的总磷(TP)以无机磷为主,占TP比例76%~89%;除可交换态磷外,沉积物中形态磷的垂向分布规律具有相似性,大体随深度增加而减小,且在表层有富集现象,反映了沉积物中总磷和各形态磷的分布受人类活动影响较明显;通过相关性分析,钙结合态磷是总磷和无机磷的主要控制因素,而总磷和其他形态磷(除了可交换态磷外)相互间均具有显著相关性,且有机质对各形态磷的分布均有一定影响;TP和各形态磷含量,以及(Fe/Al-P)/TP、Ca-P/TP、OP/TP都在同一层出现了显著变化,反映了水利设施和围垦工程对沉积环境和各形态磷迁移转化有较大影响。     

湿地植物间竞争和促进互作的研究进展

湿地植物间关系主要包括竞争(负效应)和促进(正效应),是湿地生态研究的核心内容之一,对植物分布、群落和生态系统组成具有重要的调节作用。本文阐述了竞争理论及影响湿地植物竞争能力的主要因素,介绍了促进作用及其在湿地生态系统中的形成机理,详细综述了植物间关系转变的主要理论以及影响湿地植物间关系转变的主要环境因子(水位、温度、盐度、生物因子)。随着环境胁迫强度的增加,植物间关系一般会从竞争转变为促进作用,即优越条件下以竞争为主,胁迫条件下以促进作用为主。针对当前湿地植物间关系的研究多集中于滨海盐生湿地,类型较单一的情况,认为将来需加强对淡水湿地、河口湿地等各类系统的研究。同时,加强湿地植物间关系转变的生物学机制、时间效应,对新研究方法的探索等方面的研究也有助于进一步理解湿地植物间竞争和促进作用的发生及转变机理。     

A comparison of phosphorus immobilization in sediments of freshwater and coastal marine systems

The extent to which sediments of aquatic systems immobilize or release phosphorus can affect dramatically the P content of overlying waters. Data from 48 different aquatic systems suggests that there may be a major difference between fresh- and salt-water systems in this immobilization. Under oxic conditions (water overlying sediments had dissolved oxygen > 0.5 mg/L) P is strongly immobilized in sediments of most fresh-water systems. In sediments of most salt-water systems P is released from sediments and behaves, essentially, as a conservative tracer of benthic decomposition. This difference in P cycling is large enough to have an influence on the often cited difference in phytoplankton nutrient limitation between fresh- and salt-water systems.     

Dynamics of nitrogen and phosphorus retention during wetland ecosystem succession

We compared the mechanisms of nitrogen (N) and phosphorus (P) removal in four young (<15 years old) constructed estuarine marshes with paired mature natural marshes to determine how nutrient retention changes during wetland ecosystem succession. In constructed wetlands, N retention begins as soon as emergent vegetation becomes established and soil organic matter starts to accumulate, which is usually within the first 1–3 years. Accumulation of organic carbon in the soil sets the stage for denitrification which, after 5–10 years, removes approximately the same amount of N as accumulating organic matter, 5–10 g/m²/yr each, under conditions of low N loadings. Under high N loadings, the amount of N stored in accumulating organic matter doubles while N removal from denitrification may increase by an order of magnitude or more. Both organic N accumulation and denitrification provide for long-term reliable N removal regardless of N loading rates. Phosphorus removal, on the other hand, is greatest during the first 1–3 years of succession when sediment deposition and sorption/precipitation of P are greatest. During this time, constructed marshes may retain from 3 g P/m²/yr under low P loadings to as much as 30 g P/m²/yr under high loadings. However, as sedimentation decreases and sorption sites become saturated, P retention decreases to levels supported by organic P accumulation (1–2 g P/m²/yr) and sorption/precipitation with incoming aqueous and particulate Fe, Al and Ca. Phosphorus cycling in wetlands differs from forest and other terrestrial ecosystems in that conservation of P is greatest during the early years of succession, not during the middle or late stages. Conservation of P by wetlands is largely regulated by geochemical processes (sorption, precipitation) which operate independently of succession. In contrast, the conservation of N is controlled by biological processes (organic matter accumulation, denitrification) that change as succession proceeds.     

乌江流域不同营养水平的梯级水库沉积物中磷形态特征

分析了乌江干流及支流不同营养水平的梯级水库(东风-贫营养、红岩-中营养、乌江渡-富营养)沉积物粒度的垂向分布,并以改进的连续提取法(SEDEX)调查了不同磷形态垂向分布特征。结果表明:3水库沉积物粒径均随深度的增加而减小,东风水库粒径最大,红岩水库其次,处于下游的乌江渡水库粒径最小;乌江渡、红岩和东风水库沉积物总磷(TP)的平均含量分别为2.07、1.22和1.11mg.g-1,总无机磷分别占到总磷53.8%、44.5%和81.9%,有机磷占TP的41.9%、55.5%和18.1%;3水库各形态磷所占比例不同,其中,乌江渡水库交换态磷所占比例相对较大,与其富营养化状态一致;乌江渡水库沉积物表层10cm,各形态磷含量随深度的增加呈下降趋势,红岩水库除交换态磷,其他各形态磷变化趋势不明显。东风水库各形态磷变化趋势不明显;河流梯级开发使下游水库颗粒物粒径变小,从而使下游水体中的磷更易吸附和释放,下游水库沉积物与水体交换也更强烈,除总磷外,交换态磷、自生磷和有机磷也可较好地反映水库富营养程度及演变。     

The role of sediments for phosphorus retention in the Kirinya wetland (Uganda)

Phosphorus dynamics were examined and modelled in a Cyperus papyrus and Phragmites mauritanus wetland on the Ugandan coast of Lake Victoria receiving secondary treated wastewater. Using a series of transversal transects, concentrations of nitrogen (N) and phosphorus (P) were found to decrease gradually as water moved downstream, giving nutrient retention capacities which ranged between 40% and 60%. Near-zero oxygen and nitrate concentrations were observed as well. To investigate the phosphorus retention characteristics in more detail, laboratory experiments were carried out on sediment samples and sediment cores retrieved from points along the wetland. Following a P shock load to cores of the wetland sediment, it was possible to determine a sediment P uptake rate of 0.016 day⁻¹. Sediment P adsorption studies were also performed, showing significant Freundlich and Langmuir isotherm behaviour. With these data a maximum P adsorption capacity of 4 mg P/g for the wetland sediment could be estimated. A plug-flow model was used to evaluate the phosphorus retention dynamics of the Kirinya wetland. A good correspondence between the actual and simulated P retention was observed. Comparing the daily P uptake (g/m³day) in the Kirinya wetland with the maximum sediment P uptake capacity, it can be concluded that the total P retention capacity of the wetland will only be sufficient for 30 more years under the present P loading and wetland management.     

乳山湾东流区沉积物中不同形态磷的分布特征

对2003年8月在乳山湾东流区采集的沉积物样品中的不同形态磷的平面和垂直分布特征进行了分析,并探讨了这些磷的形态分布与贝类养殖的关系,结果表明,不同形态磷在贝类高密度养殖区含量大于低密度养殖区.养殖区的垂直分布比较复杂,在1～20cm范围含量均出现较大波动,这与贝类养殖活动有关.Fe-P、Al-P含量出现较大波动还与污染程度有关,Or-P还与浮游植物活动有关.养殖区Ex-P、Fe-P、NAIP占TP的平均百分含量大于非养殖区,De-P、Oc-P恰好相反.Ca-P是乳山湾沉积物中含量最高的磷形态,Fe-P 和Or-P是最主要的两种生物可获得磷.TP、Or-P含量在养殖区与非养殖区之间没有显著差异,养殖区Fe-P含量高于非养殖区,3种磷的平均含量一般大于其它海区.非生物可获得磷约占TP的60%左右.     

梁子湖湿地植物的氮磷积累特征

采用野外测定结合室内分析的方法,探讨了梁子湖湿地植物对氮磷的积累特征。结果表明,湿地不同植物种类对氮磷的积累特征明显不同。浮游植物积累各种营养物质量最多,其体内全氮量平均为29.07g.kg-1,全磷量平均为9.53g.kg-1。梁子湖湿地各类植物氮磷含量的大小依次为浮游植物>浮叶植物>沉水植物>水稻>挺水植物。各类植物中氮磷积累的大小依次为浮叶植物>挺水植物>沉水植物>沼泽植物>水稻。梁子湖湿地水生植物氮磷营养元素的吸收系数大于湿生植物,各类植物氮元素的吸收系数均大于磷。