收藏本站
《湖南农业大学》 2012年 博士论文
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究

余红兵  
【摘要】:农业面源污染已成为水体氮、磷的重要污染源,因此构建流域源头农业面源污染的生态沟渠控制技术体系对减少下游水体氮、磷养分负荷、改善环境质量具有重要意义。沟渠,作为农业和农村生活污水的最初汇聚地,是农业面源污染物进入河流的通道。为有效拦截氮、磷等农业面源污染,本试验以亚热带红壤小流域沟渠系统作为主要研究区域,首先对以观赏植物水生美人蕉(Canna glauca)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)、黑三棱(Sparganium stoloniferum)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)和灯心草(Juncus effusus)等为试验植物的生态沟渠进行研究,通过对生态沟渠水、植物与底泥中氮、磷含量的监测、植物光合特性的测定、植物收割管理以及生态沟渠不同植物区与原自然沟渠底泥的磷吸附试验等,探讨了降雨时氮、磷在生态沟渠中的迁移转化规律以及生态沟渠对农业面源污染物氮磷的拦截效应。同时,还选择该区域的另外一条沟渠,即种植梭鱼草(Pontederia cordata)的飞跃沟渠,研究了梭鱼草的最佳收割期以及比较了梭鱼草沟渠的生态拦截与自然沟渠净化的效果,分析了降雨对飞跃沟渠水体中氮、磷污染物流失的影响,以此揭示降雨条件下氮、磷的迁移转化规律。最后,研究了收割后的水生植物覆盖茶园产生的生态和经济效益,为水生植物的资源化利用提供了新的途径和思路。主要研究结论如下: 1.生态沟渠灌溉、降雨条件下水体污染物的变化规律及季节变化规律 (1)水体中总氮、氨态氮含量在灌溉初期或雨后第3d达到最高,磷含量在灌溉初期或雨后第2d达到最高;降雨条件下总氮、总磷在沟渠中沿程呈递减变化;(2)水体季节变化中以冬季总氮、氨态氮和磷浓度最高;(3)生态沟渠对水体总氮去除率为64%,总磷为70%。 2.生态沟渠中水生植物吸收和拦截泥沙全年可带走的污染物量 (1)不同水生植物全年可带走氮和磷的范围20.34~109.12g.m-2、3.41~17.95g.m-2,其中狐尾藻、水生美人蕉吸收能力最强,其收割可带走的氮、磷也最多,狐尾藻和水生美人蕉可作为沟渠中的优选水生植物物种;(2)水生美人蕉、黑三棱和灯心草因根系庞大拦截泥沙效果好,铜钱草、狐尾藻也因走茎对泥沙具有很好的拦截效果,不同植物区每年拦截泥沙量与泥沙中全氮、全磷累积量分别为86.68-106.78kg.m-2、66.94-92.78g.m-2和24.51~47.23g.m-2。 3.生态沟渠植物光合作用与氮磷去除效果的相关关系 (1)铜钱草和水生美人蕉叶片净光合速率日变化出现不对称的双峰型,中午均出现光合“午休”现象,但净光合速率日均值水生美人蕉铜钱草;(2)铜钱草净光合速率受光合有效辐射和气孔导度的影响较大,而气孔导度是影响水生美人蕉净光合速率的主要影响因子;(3)两种水生植物的净光合速率与生态沟渠氮的净化效果呈显著正相关,而与磷去除率相关性不明显;(4)基于上述规律,水生植物净光合速率(Pn)可作为沟渠水体净化植物选择的重要依据之一,故水生美人蕉可作为优选植物。 4.生态沟渠植物收割对底泥和水体中氮磷污染物的影响 (1)收割沟渠中水生植物(黑三棱除外)使收割区底泥的总氮、总磷含量以及pH值和有机质含量均低于未收割区,且各植物收割区的底泥氮、磷削减率一般在1月份时达到最大值;5种植物区的平均总氮、总磷削减率均依次为:水生美人蕉狐尾藻铜钱草灯心草黑三棱;(2)收割水生植物(黑三棱除外)也提高了生态沟渠流经水体中氮、磷的去除率。 5.生态沟渠底泥属性与磷的吸附能力 (1)与原来的自然杂草沟渠相比,生态沟渠底泥理化特性具有明显的垂直分布;水生美人蕉、铜钱草和狐尾藻能迅速增加生态沟渠底泥有机碳含量;(2) Freundlich方程模拟底泥吸附等温线优于Langmiur方程,种植铜钱草和狐尾藻后的底泥磷的吸附能力方面比其他三种研究植物有较高的Kf和Smax值;同时也证明生态沟渠底泥比自然沟渠底泥有较高的磷保留能力;(3)生态沟渠拦截磷的效应优于原自然沟渠,生态沟渠能消纳水体中磷负荷,水生植物在调节沟渠底泥磷吸附能力上能发挥重要作用,该结果表明沟渠中优选植物种植更有利于磷吸附和磷沉降,对降低农业面源污染中磷流失风险有更重要意义。 6.梭鱼草对飞跃沟渠氮磷污染物的拦截效应 (1)梭鱼草段与无植物段都能降低沟渠水中的氮磷含量,全氮、全磷含量的降低(3.37%-33.33%)一般要高于硝态氮、氨态氮的变化(-3.66%-7.14%),梭鱼草段拦截氮磷的能力(6.82%-33.33%)明显高于无植物段的自然净化(-3.66%-6.67%);(2)降雨后,沟渠水中全氮、硝态氮含量呈先增加后降低的变化趋势,氨态氮含量变化则不稳定,全磷含量在雨后第2天含量达到最高,然后趋于平稳;(3)梭鱼草氮磷含量以及生物量季节动态变化在10月份达到最高值,可确定此时为其最佳收割期,其氮磷含量分别为28.38g.kg-1、4.10g.kg-1,生物量为0.19kg·m-2。梭鱼草收割全年可从沟渠带走氮、磷分别为5.36g.m-2、0.78g.m-2。本研究结果对开发观赏植物在沟渠修复中的应用提供理论依据。 7.收割后的水生植物资源化利用 收割后的水生植物不仅每年带走大量的氮磷污染物,还可将这部分养分覆盖还田,循环利用,将其覆盖茶园:(1)覆盖后,改良了土壤理化性状。覆盖与对照茶园相比明显增加了土壤表层(0~20cm)有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷的含量,也增加了土壤微生物量氮、磷含量,且其土壤各养分均随深度的增加而递减;(2)覆盖后,控制了杂草优势种群,减少了杂草种类,也降低了杂草的株高、密度和生物量;(3)覆盖后,通过改善茶园的生态条件,提高了茶叶品质和产量。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘建武,林逢凯,王郁,胥峥,张啸;多环芳烃(萘)污染对水生植物生理指标的影响[J];华东理工大学学报;2002年05期
2 彭剑峰 ,王宝贞,夏圣骥,王琳;复合塘—湿地系统水生植物时空分布对氮磷去除的影响[J];生态环境;2004年04期
3 俞洲;;水葫芦的教训[J];环境;2004年08期
4 师丽萍,孙琴音;浅析水生植物在异龙湖水体净化中的作用[J];云南环境科学;2005年03期
5 卢剑波;傅智慧;;水生植物在人工湿地废水净化中的应用研究[J];技术与市场(园林工程);2006年08期
6 刘佳;刘永立;叶庆富;王宏燕;;水生植物对水体中氮、磷的吸收与抑藻效应的研究[J];核农学报;2007年04期
7 林鸿;吴晓花;丁自立;;水生植物净化水质的机理及其应用方式研究进展[J];长江大学学报(自科版)农学卷;2007年04期
8 赵迪;徐文娟;李勇;陈寒;;刺苦草对富营养化水体净化作用的研究[J];中国农学通报;2010年02期
9 田新源;李燕;郭萧;;5种水生植物冬季水质净化效果的研究(摘要)(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2010年07期
10 朱建坤;竺维佳;施练东;陈航;梁亮;方勇;;大型饮用水源水面植物生长效果应用研究[J];环境科学与技术;2011年02期
11 周金波;金树权;姚永如;陈若霞;;冬季低温条件下6种水生植物水质氮、磷净化能力比较[J];浙江农业学报;2011年02期
12 刘光良,杨殿隆,王静霞,李于熙;木浆及草浆废水水生植物净化处理的基础研究[J];中国造纸;1987年04期
13 刘光良,杨殿隆,王静霞,李于熙;制浆废水水生植物净化处理的研究[J];林产化学与工业;1987年04期
14 吴跃;;利用水生植物净化水域的生物滤池系统[J];环境工程;1989年05期
15 赵晟,吴学灿,夏峰;滇池水生植物研究概述[J];云南环境科学;1999年03期
16 唐航鹰;水生植物对养猪场污水脱氮的效果[J];福建热作科技;2003年02期
17 黄蕾,翟建平,王传瑜,聂荣,袁东海;4种水生植物在冬季脱氮除磷效果的试验研究[J];农业环境科学学报;2005年02期
18 赵艳,李佳佳,Carl Sayer;浅水湖泊孢粉和植物残体对水生植被的表现率[J];长江流域资源与环境;2005年04期
19 王怡,陈其兵,孙俊峰,刘应高;伞草等7种水生植物污水净化能力试验研究[J];四川林业科技;2005年04期
20 贾晓慧;水生植物受重金属污染毒害的相关研究[J];焦作大学学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李淼;花日茂;汤峰;操海群;岳永德;江泽慧;;竹醋液对几种水生植物生长的影响初步研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
2 许兴;;运用水生植物创造优雅的园林环境[A];抓住2008年奥运会机遇进一步提升北京城市园林绿化水平论文集[C];2005年
3 王茜;张琳;张凯;;浅析城市滨水绿带中水生植物的应用价值[A];土木建筑学术文库(第8卷)[C];2007年
4 刘晶晶;;圆明园水生植物配植应用[A];北京市“建设节约型园林绿化”论文集[C];2007年
5 黄亮;吴莹;张经;李伟;周菊珍;;长江中游若干湖泊水生植物体内C、N、P及δ~(13)C分布[A];同位素地质新进展:技术、方法、理论与应用学术研讨会论文(摘要)集[C];2003年
6 方志坚;;畜牧场污水的植物净化处理研究[A];可再生能源开发利用研讨会论文集[C];2008年
7 周晶;金伟;韩梅珍;;应用水生植物营造植物园新景观[A];中国植物园(第十二期)[C];2009年
8 江虹;;富营养化湖泊的生态修复技术[A];中国水利学会2007学术年会湖泊健康与水生态修复分会场论文集[C];2007年
9 尹俊岭;乔光建;崔希东;;水生植物对氮磷营养物质净化作用分析[A];中国水利学会第四届青年科技论坛论文集[C];2008年
10 尹俊岭;乔光建;崔希东;;水生植物对衡水湖氮磷净化作用分析[A];中国水利学会2008学术年会论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 余红兵;生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究[D];湖南农业大学;2012年
2 刘红玉;表面活性剂对水生植物的损伤及生物降解研究[D];湖南农业大学;2001年
3 常会庆;水生植物和微生物联合修复富营养化水体试验效果及机理研究[D];浙江大学;2006年
4 李中强;中国西北干旱区水生植物多样性研究[D];武汉大学;2005年
5 齐代华;九寨沟水生植物物种多样性及其环境关系研究[D];西南大学;2007年
6 杨海燕;多胺对水生植物镉胁迫的缓解效应及机理研究[D];南京师范大学;2011年
7 厉恩华;大型水生植物在浅水湖泊生态系统营养循环中的作用[D];中国科学院研究生院(武汉植物园);2006年
8 岳正波;水生植物的瘤胃微生物转化[D];中国科学技术大学;2008年
9 吴中华;竞争对水生浮叶植物群落关键种、冗余种和资源配置的影响[D];武汉大学;2005年
10 胡朝华;以凤眼莲为主体的水生植物对铜污染与富营养化水体生物修复研究[D];华中农业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 储荣华;水生植物的生态和景观应用[D];苏州大学;2010年
2 宋西花;水生植物在福州市园林中的应用研究[D];福建农林大学;2012年
3 李自强;水生植物在长沙园林中的应用研究[D];湖南农业大学;2012年
4 胡阳阳;长沙市水生植物园林应用研究[D];中南林业科技大学;2009年
5 谢曼萍;水生植物在长沙生态园的应用调查研究[D];湖南农业大学;2012年
6 孙霖;水生植物在景观水体提高自净能力的应用研究[D];中南林业科技大学;2011年
7 魏东慧;龙祠泉域主要水生植物对水体修复的研究[D];山西师范大学;2012年
8 刘建;水生植物对改善无锡公园水环境作用的研究[D];上海交通大学;2009年
9 谢凌雁;滇池福保人工湿地水生植物研究[D];西南林业大学;2010年
10 李雄清;水生植物先锋种组合净化富营养化水体模拟试验研究[D];南昌大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐峰;水生植物的种植方法[N];中国花卉报;2004年
2 记者  吴云赞;135万元保护太湖野味[N];苏州日报;2006年
3 本报特约记者 陈博君;专家建言西湖水生植物造景[N];中国花卉报;2006年
4 杭州天景水生植物园 陈煜初;水生植物的南北差异[N];中国花卉报;2008年
5 本报记者 柳原;水生植物夏日巧管理[N];中国花卉报;2009年
6 范圣楠 李莉 闫艳 高杰;无锡用水生植物治理河道[N];江苏经济报;2010年
7 记者 骆会欣;水生植物“触角”多向延伸[N];中国花卉报;2010年
8 杭州天景水生植物园 陈煜初;如何避免“裙边装饰”[N];中国花卉报;2008年
9 李德智;水蛭养殖可与水生植物间作[N];中国渔业报;2005年
10 宋鹏;水生植物在居住区的应用[N];中国花卉报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978