文档介绍：三峡库区消落带植被淹水碳氮磷释放及
消落带氮磷交换通量研究

重庆大学硕士学位论文
(学术学位)

学生姓名:杜立刚
指导教师:方芳教授
专业:市政工程
学科门类:工学

重庆大学城市建设与环境工程学院
二 O 一三年五月
Carbon, Nitrogen and Phosphorus Release
from the Vegetation and Flux of Nitrogen,
Phosphorus of WLFZ in the Three Gorges
Reservoir

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
Du Ligang

Supervised by Prof. Fang Fang
Specialty: Municipal Engineering

College of Urban Construction & Environmental Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
May, 2013
中文摘要

摘要

三峡大坝周期性蓄水,在库区形成大面积的消落带。消落带作为水域和陆域
生态系统的交错带,对水库水环境的影响比较复杂。落干期消落带可拦截污染物
质,削减进入水体的碳氮磷等营养元素,保护水体;同时,土壤中的碳氮磷元素
也可以通过径流、水土流失等方式进入水体。淹水期消落带植被衰亡不可避免造
成有机残体等污染物质进入水体后腐烂分解释放碳氮磷等元素;同时,消落带土
壤与上覆水体之间也存在复杂的物质交换与迁移过程。消落带干湿交替的过程,
使其成为碳氮磷元素的―源‖或―汇‖。因此,研究三峡库区消落带优势植物淹水碳氮
磷释放规律和影响因素及消落带与水体氮磷交换通量,具有重要的现实意义。论
文对消落带优势植物淹水后碳氮磷元素释放过程特征及影响因素进行了分析研究,
并建立了估算模型,结合落干期和淹水期消落带土壤和植被氮磷含量变化及氮磷
迁移转化途径,估算了三峡库区消落带氮磷交换通量,获得了以下主要结论:
(1) 对消落带优势植物进行了为期 60d 的室内模拟浸泡试验,结果表明:植物
淹水死亡腐烂,可引起水体颜色加深,产生异味,pH 值下降,Eh 升高, DO 减
小。狗牙根、牛鞭草、狗尾草、稗草和马唐淹水后,碳氮磷元素的最大单位累积
释放量和释放速率之间差异显著。TOC 最大单位累积释放量为 ~ mg·g-1,
占植物初始基质碳含量的 %~%,释放速率为 ~ mg·g-1·d -1;TN 最大
单位累积释放量为 ~ mg·g-1,占植物初始基质氮含量的 %~%,释放
速率为 ~ mg·g-1·d -1;TP 最大单位累积释放量为 ~ mg·g-1,占植物
初始基质磷含量的 ~%,释放速率为 ~ mg·g-1·d -1。植物淹水腐烂过
程向上覆水体释放的氮素以有机氮(ON)为主,磷素以溶解性无机磷(DIP)为
主。TOC、TN 和 TP 大致在浸泡第 15~20d 达到最大释放量。以上结果表明蓄水初
期可能会出现库区局部水域水质恶化。
(2) 植物淹水后释放碳氮磷元素的影响因素试验结果表明:水体中微生物是影
响植物淹水释放碳氮磷的主要环境因素之一,相比于微生物作用,植物体中大部
分碳氮磷元素是通过植物组织溶解作用释放到水体中的。温度越高,植物淹水后
越容易释放碳氮磷元素,碳氮磷元素的最大单位累积释放量和释放速率越大。pH
值越大,植物淹水后越容易释放碳氮元素;pH 对不同植物淹水后释放磷元素的影
响不同,酸性或碱性环境有助于植物淹水后磷元素的释放。上覆水体碳氮磷元素
既可以供微生物利用,提高微生物活性,促进碳氮磷元素释放,又可以影响水固
两相之间浓度差,进而影响碳氮磷元素释放。
I
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(3) 以物料平衡理论为基础,结合库区水位的变化特征及消落带氮磷迁移转化
途径,构建了三峡库区消落带落干-淹水周期氮磷交换通量估算模型。对消落带落
干期土壤氮磷变化量、植被氮磷变化量、挥发氨氮量、反硝化氮量和淹水期土