湛江地区氮收支及湛江湾与南海氮通量估算

发布时间：2018-05-11 05:34

本文选题：湛江湾 + 氮收支　；参考：《广东海洋大学》2016年硕士论文

【摘要】：湛江位于广东省西南部,处于北回归线以南的低纬地区;受季风和海洋的影响,具有气温高、夏季长、无寒冬、湿度大、雨量足、风力小,但季风明显等气候特征。湛江湾是内湾;湾顶有遂溪河、沿岸有流经市区的小河小溪注入;湾内规划建有港口、码头、锚地及海水养殖功能区;湾口与南海西北部开放海域沟通。因此,湛江湾海域物质元素的生物地球化学循环及平衡情况较为复杂。本文选取湛江地区作为研究区,从氮素的角度,建立区域氮收支模型,探讨2002-2013年12年间,在中国工业化、城镇化和人口增长的背景下湛江地区氮素的来源去向、收支演变、影响因素及其环境效应;并进一步利用陆海相互作用(LOICZ)物质通量单箱模型,研究小尺度地区氮收支及小径流量河流影响下的湛江湾水体同外部开放海域的氮营养盐通量;以期明确湛江地区和湛江湾海域的氮素源汇及循环过程,为科学评价、防控区域性氮素污染提供依据。本文研究结论如下:湛江地区2002-2013年氮输入总量在35 444.03-40 466.69 t之间。最大的氮源是化肥氮,之后依次为人畜排泄物氮、大气沉降氮、农田固氮、作物残体氮和工业废水氮。历年氮负荷范围在210.10-277.17 kg·hm~(-2)·yr~(-1)之间,整体呈现下降趋势;湛江地区的氮负荷高于北江流域、珠江三角洲地区,但低于长江三角洲地区;高氮负荷增加了氮流失的风险。氮输出总量在2002-2006年由30 546.14 t上升至35 541.68 t,2007年开始下降,2008年之后波动不大,趋于稳定。每年各输出途径贡献相对稳定,其中水体输出氮量最多,第二大途径是反硝化作用,氨氮挥发和作物收获输出量远小于前两者。氮素的年盈余量在3 730.22-6 865.9 t之间;氮盈余负荷也由2002年的47.03 kg·hm~(-2)·yr~(-1)下降到2013年的23.48kg·hm~(-2)·yr~(-1)。盈余氮储存在区域内的土壤、水体和植被中。以农业为主的产业结构使得湛江市辖区单位面积施肥量居高不下,作物收获氮/农田施氮量比值低于40%,使得湛江地区面临氮素收支不平衡造成的潜在氮素污染和环境风险。湛江湾系统水余通量VR受径流、降水和蒸发控制。旱季降雨偏少,而流入湛江湾的溪流属于雨洪型,湛江湾水的输入量小于输出量,需要外海补给来维持平衡;雨季输入量大于输出量,湛江湾水体向外海输送。因此,2009年旱、雨季VR表现出不同特征:旱季由南海流入湛江湾;雨季湛江湾向湾外流出。全年VR为-12.149×10~8 m3,由湾内向外海输出。水的交换通量VX会受系统中盐度变化的影响,VR基本不受影响,湛江湾外海域盐度受珠江径流入海后形成的沿岸水和东北季风的影响,湾内海水盐度受外部海域的影响,湾内外形成盐度差。因此,2009年各月份及全年VX数值均比VR大了约1个数量级。2009年DIN各通量中,交换通量VXNX和余通量VRNR在旱、雨季规律一致:旱季湛江湾DIN需要外海补给才能维持平衡,雨季DIN由湾内向外海输送。分析各月份各通量大小发现,径流量相近时,系统中氮的浓度会直接影响氮通量的大小。全年VXNX和VRNR的值分别为-2 708.21×10~8和-260.78×10~8 mmol,湛江湾向外海输送DIN。氮素输入和输出差值ΔDIN在2、5、8、11月分别为-59.02×10~8、864.77×10~8、109.36×10~8和-31.53×10~8 mmol,旱季湛江湾表现为DIN的汇,雨季为源。全年ΔDIN值为2 192.71×10~8 mmol,是DIN的源。2009年湛江地区通过水体和降水输入到湛江湾的氮量是11 890.22 t,湛江湾系统最终流出到南海的氮的大小为3 069.79 t,氮素的输出量/输入量为25.82%,大部分的输入氮会留存在湛江湾系统内。2015年10月和2016年1月VX与VR表现出与2009年一致的规律。DIN交换通量2015年10月为VXNX=-190.60×10~8 mmol,DIN余通量VRNR=-75.57×10~8mmol;2016年1月两者大小分别为-286.50×10~8和-62.54×10~8 mmol;DIN均是流出湛江湾。ΔDIN大小,2015年10月为152.99×10~8 mmol,2016年1月为273.30×10~8 mmol,均为正值。雨季月份,2015年10月与2009年5、8月湛江湾均为DIN的源;而旱季月份,湛江湾由2009年2、11月表现为DIN的汇转变成2016年1月是DIN的源。
[Abstract]:The biological geochemical cycle and the balance of nitrogen in Zhanjiang Bay are studied in this paper . In this paper , we select Zhanjiang area as the research area , and establish regional nitrogen balance and expenditure model in the area of industrialization , urbanization and population growth in Zhanjiang area . In 2009 , the runoff , precipitation and evaporation control of water in Zhanjiang Bay have been reduced from 47.03 kg 路 hm ~ ( -2 ) 路 yr ~ ( -1 ) to 23.48kg 路 hm ~ ( -2 ) 路 yr ~ ( -1 ) in the region . Most of the input nitrogen will remain in the Zhanjiang Bay system . In October 2015 and January 2016 , VX and VR showed a consistent pattern with 2009 . The DIN exchange flux was - 286.50 脳 10 - 8 and - 62.54 脳 10 - 8 mmol , respectively , in October 2015 .

【学位授予单位】：广东海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P734;X145

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