珠江三角洲基塘系統(tǒng)氮磷含量分布及其底泥氮磷釋放機(jī)制研究.pdf

1、本文根據(jù)珠江三角洲基塘的演變和現(xiàn)狀，將基塘類型分為傳統(tǒng)型基塘和現(xiàn)代集約型基塘兩種類型。并針對順德區(qū)基塘系統(tǒng)在珠江三角洲的典型性和代表性，選取該區(qū)的基塘作為研究對象。研究基塘系統(tǒng)水體環(huán)境中氮、磷的垂直分布，同時(shí)模擬研究基塘系統(tǒng)中底泥氮磷釋放的控制規(guī)律。傳型統(tǒng)基塘(文中簡稱為“A塘”)選址位于順德區(qū)杏壇鎮(zhèn)北水村，杏壇鎮(zhèn)是順德農(nóng)業(yè)大鎮(zhèn)，萬畝傳統(tǒng)基塘為其特色之一。魚塘分布比較零散，大小各異，都是一些老基塘，基面退化嚴(yán)重，養(yǎng)殖年限已有20年以上。

2、現(xiàn)代集約型基塘(文中簡稱為“B塘”)選擇順德區(qū)倫教鎮(zhèn)仕版村的“順德區(qū)現(xiàn)代農(nóng)田示范區(qū)”，仕版村的“順德區(qū)現(xiàn)代農(nóng)田示范區(qū)”被廣東省國土廳定為農(nóng)田保護(hù)示范點(diǎn)，已建成連片的高標(biāo)準(zhǔn)基塘，經(jīng)全面規(guī)劃和綜合治理，魚塘呈格子狀連成一片，坐落整齊，大小基本相同，是現(xiàn)代集約型基塘的典型代表。示范區(qū)內(nèi)的基塘都是2002年以后新開墾的基塘，基水面有適當(dāng)?shù)谋壤?，養(yǎng)殖時(shí)間在8年以內(nèi)。研究于2005年12月(冬季)進(jìn)行第一次采樣，2008年7月(夏季)又進(jìn)行第二次采

3、樣。共進(jìn)行了兩期模擬實(shí)驗(yàn)研究。
　　 首先進(jìn)行了基塘系統(tǒng)氮、磷的存在形態(tài)及其垂直分布研究。
　　 然后，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行基塘系統(tǒng)底泥氮磷釋放模擬實(shí)驗(yàn)，pH、溫度、DO(溶解氧)和動(dòng)力擾動(dòng)是影響底泥氮、磷釋放的主要非生物因素，根據(jù)上述影響因素，實(shí)驗(yàn)設(shè)置按4組不同影響因素分別進(jìn)行模擬，每組實(shí)驗(yàn)中均包含傳統(tǒng)基塘和現(xiàn)代基塘的獨(dú)立模擬實(shí)驗(yàn)。研究在不同的溶解氧水平、溫度、pH值及動(dòng)力擾動(dòng)狀態(tài)條件下，底泥氮、磷釋放的規(guī)律。本模擬研究實(shí)驗(yàn)分

4、為四組不同的系列進(jìn)行：(1)控制DO條件：分為好氧狀態(tài)和厭氧狀態(tài)兩個(gè)不同條件的系列；(2)控制溫度條件：選擇5℃、20℃和35℃；(3)控制pH值條件：用NaOH和H2SO4調(diào)節(jié)上層水樣pH值，樣品共分為6個(gè)系列，各系列的pH值分別為2、5、7、8、11、13，并敞開容器使上層水體與空氣充分接觸；(4)控制水動(dòng)力條件：完全擾動(dòng)、部分?jǐn)_動(dòng)和靜置對照三個(gè)系列。
　　 取樣頻率為每24小時(shí)取1次，每組實(shí)驗(yàn)均控制在12天完成。測出不同系

5、列樣品隨時(shí)間變化的TN、NO3--N、NH4+-N、TP和PO43--P濃度。在第一次模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，2008的第二次模擬實(shí)驗(yàn)根據(jù)珠江三角洲基塘的實(shí)際情況對部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整內(nèi)容包含(1)由于2005年的采樣時(shí)間在冬季，2008年的采樣時(shí)間安排在夏季(2008年7月)，并將每個(gè)類型基塘的采樣點(diǎn)從3個(gè)增加到6個(gè)；(2)珠江三角洲基塘pH值在6-9之間，故模擬實(shí)驗(yàn)pH值控制條件調(diào)整為5、7.、9、11共4個(gè)系列；(3)根據(jù)2005年

6、模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，2008年的模擬實(shí)驗(yàn)控制在10天完成。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 TN含量在兩個(gè)基塘水體中沒有顯著性差異，含量水平比較高。垂直波動(dòng)不明顯，且兩塘含量沒有顯著差異，在各層中TN的含量A塘均高于B塘。NH4+在基塘水體中變幅不大，B塘各層含量均值總體高于A塘。兩個(gè)基塘水體中NH4+的垂直變化趨勢相同，波動(dòng)不大。NO2-在基塘水體中變幅不大，A、B兩塘各層NO2-含量均值無明顯差異，兩個(gè)基塘水體中NO2-的垂直

7、變化趨勢相同，波動(dòng)不大。NO3-在基塘水體中變幅不大，平均水平顯著較高。兩個(gè)基塘水體中NO3-變化趨勢相同，上、中、下層無明顯差別。
　　 TP含量在兩個(gè)基塘水體中垂直波動(dòng)不明顯，在各層中TP的含量A塘均高于B塘。PO43-含量在兩個(gè)基塘水體中A塘高于B塘。TP含量在兩個(gè)基塘水體中垂直波動(dòng)不明顯，A塘PO43-的含量均高于B塘。
　　 溶解氧對底泥中氮的釋放影響明顯，當(dāng)上覆水體處于富氧條件時(shí)，總氮、硝態(tài)氮和氨氮的釋放量均

8、大于缺氧條件時(shí)；隨著上覆水體溫度的升高，底泥中總氮、硝態(tài)氮和氨氮的釋放量也隨之增加；上覆水體pH值在2～13范圍內(nèi)，底泥總氮和氨氮釋放量隨著pH值增大而減少，而硝態(tài)氮釋放量則隨著pH值增大而緩慢增大；上覆水體的擾動(dòng)加速了底泥間隙水中氮的擴(kuò)散，有利于氮的釋放；底泥中氨氮和總氮的釋放有著比較一致的規(guī)律。
　　 溶解氧對基塘底泥中磷的釋放影響明顯，當(dāng)上覆水體處于缺氧條件時(shí)，磷的釋放量大于富氧條件，缺氧環(huán)境促進(jìn)Fe3+→Fe2+轉(zhuǎn)化，促

9、進(jìn)底泥中磷的釋放；反之，富氧條件下Fe2+→Fe3+轉(zhuǎn)化，降低底泥中磷的釋放量，增強(qiáng)了底泥吸附水體中磷的作用。隨著上覆水體溫度的升高，由于水體中溶解氧水平的下降，底泥中磷的釋放速率也隨之增加，可以推斷魚塘在夏天時(shí)富營養(yǎng)化水平比冬天時(shí)嚴(yán)重。在上覆水呈酸性和堿性條件下，由于加強(qiáng)磷與沉積物的離子交換作用，底泥中磷的釋放量均高于中性條件下的釋放量，而且在堿性條件下，磷釋放量大于酸性條件下。上覆水體的擾動(dòng)加速了底泥間隙水中磷的擴(kuò)散，有利于磷的釋放