沟渠水生植物氮素去除研究

发布时间：2019-11-29 16:04

【摘要】：沟渠是农业面源氮素污染物由农田进入大型水体的重要通道,沟渠中的水生植物可以通过吸收、截留等方式减少进入下游的氮素,对农业面源污染治理具有重要意义。本研究通过室内模拟的方法,以狐尾藻、千屈菜、菖蒲、水葫芦作为研究对象,分别探讨了不同浓度氮营养条件下、长期淹水条件下和干湿交替条件下,不同水生植物对氮素迁移转化过程的影响,为沟渠氮循环模拟、沟渠氮素去除效率评价提供了科学依据。主要研究结果如下：(1)沟渠湿地系统对水体中氮素去除的能力较高。在不同浓度氮营养条件下,菖蒲各处理在17天内TN去除率均达到了74%以上,水葫芦试验组TN去除率为100mg/L含氮处理(99%)200mg/L含氮处理(82%)400m/L含氮处理(73.5%)。在长期淹水条件下第4天,不同植物处理上覆水中的TN含量仅为初始含量的3%。干湿交替条件下,在两次加入含氮培养液后,各处理上覆水中的TN也都分别在10天和7天内达到基本去除。(2)底泥对上覆水中氮素的截留作用是水体中氮素去除最重要最快速的途径,吸附过程增加了氮素的停留时间,为通过植物吸收、N2O、N2排放和氨挥发等途径从系统中彻底去除氮素提供了更多的时间,所有试验中底泥最高TN吸附量占施氮量的85%。(3)在不同氮营养条件下,菖蒲和水葫芦吸收氮量占施氮量的10%-30%,且随着上覆水中氮浓度的升高,植物吸收的总氮量占施氮量的比例逐渐减小。在长期淹水条件下,总氮去除率与植物生物量和地上部分氮含量成显著正相关(相关系数分别为0.989和-0.985,P0.05),其中狐尾藻吸氮能力最强,收获时该处理的植株中氮素总量远远高于其他植物。干湿交替条件下植物长势均不如长期淹水条件,但千屈菜受影响最小,在此条件下吸氮能力最强。(4)在不同氮营养条件下,随着施氮量的增加,N20排放总量也增加。在长期淹水状态下,有植物处理和无植物对照处理的N20的排放通量分别介于-3.56～9.31 μgN m-2 h-1和-1.26～2.2μg N m-2h-1,而干湿交替状态能有效促进N2O的排放,有植物处理和无植物对照处理的最大N2O排放通量分别增长到93.19μg N m-2h-l和33.21 μg Nm-2 h-1,且N2O的排放通量与水中硝态氮含量呈极显著相关性(P0.01)。但总体看来N20的排放通量均不算太高,总结所有试验得出植物对N2O排放的促进能力为狐尾藻水葫芦菖蒲千屈菜。(5)植物能降低和稳定水中的pH值,使pH基本维持在微碱性状态(7.5-8.3)。水体的Eh由于植物的加入而提高,且在淹水条件下Eh与水中的硝态氮呈显著负相关(P0.05)。植物对水体DO浓度也有影响,定期及时的收获植物,有利于氮素去除和保持生物正常生长的DO浓度。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52;X173

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本文编号：2567532