造纸废水灌溉对湿地土壤和芦苇中总磷迁移的影响

在沈阳农业大学综合试验场内构建小试装置模拟辽河口天然芦苇湿地,对不同生育期湿地土壤和芦苇总磷含量的变化进行研究,分析废水灌溉条件下湿地土壤总磷的迁移特征。结果表明:不同废水质量浓度灌溉条件下,随着土层深度增加,土壤总磷含量变化趋势基本相同,在5~10cm土层中总磷含量最高。废水灌溉组土壤总磷含量在土层剖面分布规律为0~55~1020~4040~6010~20cm。废水质量浓度为300mg/L处理的土壤总磷含量变化量最大,175mg/L处理最小。芦苇总磷含量随生长期变化趋势为成熟期拔节期抽穗期展叶期发芽期。灌溉组芦苇中总磷含量高于对照组,总磷含量在芦苇内的分布特征为:茎叶根穗。相关性分析表明,土壤总磷、总氮、有机质及芦苇总磷呈极显著正相关关系,总磷与pH相关不显著。     

长期造纸废水灌溉对湿地土壤镉离子迁移的影响

为研究不同生育期湿地土壤镉离子含量的变化,分析废水灌溉条件下湿地土壤中镉离子的迁移特征。利用沈阳农业大学综合试验基地小试装置模拟辽河口天然芦苇湿地,采用原始COD_(cr)浓度配置50,175,300mg·L~(-1),分别在不同生育期(发芽期、展叶期、拔节期、抽穗期和成熟期)灌溉不同浓度造纸废水,测定不同质量浓度废水下湿地土壤中镉离子的含量。结果表明:不同灌溉方式下,废水质量浓度为300mg·L~(-1)处理对土壤镉离子含量影响最大,随着土层深度增加,土壤镉离子含量变化趋势表现为:处理1处理3处理2CK;发芽期至成熟期灌溉不同质量浓度的造纸废水,土壤中镉离子含量变化量变化趋势表现为:成熟期抽穗期拔节期展叶期发芽期,说明在成熟期灌溉造纸废水,镉离子含量变化量最大,其中在废水质量浓度为300mg·L~(-1)处理时变化量达到最大值(2.91mg·kg~(-1)),50mg·L~(-1)处理变化量达到最小值(0.81mg·kg~(-1));不同废水质量浓度灌溉下,土壤中镉离子含量总体上呈现为:废水灌溉组大于清水对照组。经过相关性分析可知,土壤中镉与铜、铅、镍含量之间存在呈极显著正相关关系,说明在不同废水质量浓度灌溉下,铜、铅、镍含量越高,土壤中的镉含量越大。     

造纸废水灌溉对芦苇生长和土壤质量的影响及综合评价

为全面客观评价废水灌溉对辽宁双台河口湿地的影响,通过构建小试装置模拟盘锦双台河口湿地,分析造纸废水灌溉条件下芦苇不同生长期湿地各指标变化规律,采用粗糙集理论综合评价造纸废水灌溉对芦苇湿地影响。结果表明,造纸废水灌溉提高了芦苇植株茎粗、株高、叶面积及生物量,芦苇各生长指标与废水灌溉浓度正相关,不同灌溉浓度各指标值间存在显著差异;废水灌溉后,土壤中有机质、TN、TP含量随着灌溉浓度的增大而增加,但各灌溉浓度间差异不显著;废水灌溉后土壤中重金属含量均显著增加,且废水浓度越大,土壤中重金属含量越多。利用粗糙集方法对不同造纸废水浓度灌溉下的芦苇湿地影响程度做综合评分,灌溉浓度300mg/L的综合得分为0.802 6;175、50mg/L的综合得分分别为0.694 1、0.681 3;0mg/L的综合得分为0.401 3,即现有灌溉条件下,废水浓度越大,对芦苇湿地的影响综合评分越高,虽然会造成更多重金属累积,但总体上仍更有利于芦苇的生长与发育。     

造纸废水灌溉芦苇湿地土壤锰形态分布及再分配模拟研究

利用小试装置模拟辽河口芦苇湿地,对不同浓度造纸废水灌溉条件下湿地土壤中锰形态分布特征及再分配过程进行分析,以期对湿地有效利用造纸废水提供指导。结果表明:1)湿地土壤中锰各形态含量为:残渣态(792.18mg/kg)、可还原态(259.38mg/kg)、弱酸态(103.26mg/kg)、可氧化态(26.82mg/kg),残渣态与可还原态是辽河口湿地土壤锰的主要赋存形态。灌溉造纸废水后,湿地土壤中弱酸态锰增大,可还原态锰、残渣态锰降低;随灌溉废水浓度增大,残渣态锰逐渐增加,可还原态锰逐渐降低,弱酸态锰与可氧化态锰含量基本不变;2)芦苇生长影响湿地土壤中锰的再分配:快速生长期锰再分配系数最大,锰各形态分布最不稳定,其次是成熟期;发芽期、展叶期和抽穗期锰再分配系数较小,锰各形态分布相对稳定。采用高浓度(CODCr浓度300mg/L)废水灌溉,对锰各形态再分配影响最大,低浓度(CODCr浓度50mg/L)废水对锰的形态再分配影响最小;3)灌溉造纸废水可降低湿地土壤中锰残渣态含量,减少湿地土壤中锰累积。     

造纸废水灌溉对辽河口湿地土壤营养元素含量影响

为研究不同浓度造纸废水灌溉(以CODCr浓度计,其浓度分别为:300,175,50mg·L~(-1))对湿地土壤营养元素[有机质、总氮(TN)、总磷(TP)及总钾(TK)]含量的影响,本研究利用沈阳农业大学综合试验场小试装置模拟辽河口天然芦苇湿地,来分析湿地土壤营养元素含量在不同浓度废水灌溉下的变化规律。结果表明:造纸废水灌溉后湿地土壤营养元素含量显著提高,随着废水浓度的增大,土壤中营养元素含量依次增大。有机质含量分别为22.420,19.950,20.020g·kg~(-1),为对照组CK的1.409,1.254,1.258倍;TN含量分别为0.742,0.696,0.642g·kg~(-1),为对照组CK的1.317,1.237,1.140倍;TP含量分别为0.586,0.529,0.491g·kg~(-1),为对照组CK的1.407,1.270,1.178倍;TK含量分别为3.265,3.086,3.160g·kg~(-1),为对照组CK的1.115,1.054,1.080倍。对TN、TP及盐碱离子平衡分析发现,随废水浓度的增大,芦苇体内各元素累积量增加,累积率减小,土壤中残留量加大。利用集对分析方法对造纸废水灌溉后湿地土壤养分进行评价,以C_1浓度造纸废水灌溉芦苇湿地,土壤营养元素等级为Ⅲ级,以C_2、C_3浓度废水灌溉后土壤的养分评价级别为Ⅳ级,说明较高浓度造纸废水的灌溉有效地提高了湿地土壤养分的含量,而较低浓度造纸废水灌溉对土壤养分含量提高幅度有限。     

不同灌溉条件下造纸废水对芦苇根系形态的影响

芦苇根系生长情况决定芦苇产量及其在湿地生态系统中的作用。根系生长受外界条件制约,为研究造纸废水对芦苇根系的影响,采用辽宁盘锦某造纸厂排污口废水,根据其原始CODcr浓度配置50,175,300mg·L~(-1),分别在芦苇发芽期、展叶期、快速生长期、抽穗期和成熟期5个生长期灌入不同浓度造纸废水,取样冲洗后测定芦苇的根系形态指标。结果表明:不同浓度灌溉下,造纸废水灌溉组芦苇根系的长度、面积、体积、平均直径和根尖数比对照组增加最高值依次为213.45cm,45.44cm~2,28.34cm3,0.55cm,879个;不同生长期灌溉下,造纸废水灌溉组芦苇的根系形态指标比对照组增加最高值依次为42.26cm,12.75cm~2,5.17cm3,0.41cm,1057个。CODcr浓度为175mg·L~(-1)的废水灌溉后,芦苇根系长度、面积、体积和平均直径均与对照组差异显著(p0.05),根尖数差异不显著;不同时期灌溉下造纸废水对芦苇根系的长度、平均直径和根尖数的影响显著(p0.05),对面积和体积影响不显著。且除根尖数以外的4项指标均在快速生长期灌入废水达最大值。说明在适当生育期灌溉适宜浓度造纸废水可促进芦苇根系生长。     

造纸废水灌溉对芦苇湿地根际土壤酶活性的影响

为了探究废水灌溉条件下芦苇湿地根际土壤酶活性变化趋势及其影响因素,以辽滨苇、盘锦苇、小紫散穗等天然混栽芦苇为试材,采用桶栽方法,设置不同浓度(60,120,180,240,300 mg·L-1)造纸废水灌溉芦苇试验,测定芦苇根际土壤中脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性,并分析根际土壤酶活性动态变化规律及其与土壤理化性质的相互关系。结果表明:清水灌溉条件下,在芦苇不同生育期,土壤脲酶活性在发芽期最大,为0.57mg NH3-N·(g±24h)-1。磷酸酶活性在快速生长期达到最大值,为0.93mg酚·(g±24h)-1,但各时期脲酶与磷酸酶活性变化差异不显著。脱氢酶活性在快速生长期达到最大值0.092μg TPF·g-1·20h-1,各时期间差异显著;废水灌溉显著提高了芦苇根际土壤脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性,3种酶活性受废水浓度影响,在同一生育时期,土壤中3种酶活性均随着废水浓度的增加而增大,在快速生长期废水浓度为300mg·L-1时,脲酶、磷酸酶、脱氢酶,3种酶活性均达到最大值,分别为:2.76 mg NH3-N·(g±24h)-1,1.377mg酚·(g±24h)-1和0.426μg TPF·g-1·20h-1;相关分析表明3种酶活性之间极显著正相关,脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性与土壤呼吸强度正相关且相关系数最大,其中脱氢酶与土壤呼吸强度相关系数为0.917,3种酶活性与土壤全氮、全磷显著正相关,与p H值、容重显著负相关。说明芦苇湿地造纸废水灌溉不仅增加了土壤中的养分含量,也提高了根际土壤酶活性。     

造纸废水灌溉下芦苇体内铜化学形态研究

为探究造纸废水灌溉下芦苇体内铜化学形态的分布,采用模拟湿地试验,研究了不同造纸废水浓度灌溉下芦苇各部位(根、茎、叶、穗)中铜化学形态(乙醇、水、氯化钠、醋酸、盐酸提取态)分布特征以及芦苇生长期(发芽期、展叶期、快速生长期、抽穗期、成熟期)对铜化学形态影响规律。结果表明:芦苇对铜元素含量受废水浓度影响,受芦苇生长时期的影响。废水浓度为300mg·L~(-1)时,芦苇体内铜含量最高(12.65mg·kg~(-1)),主要分布在根部(10.67mg·kg~(-1)),茎中含量最低(6.02mg·kg~(-1));展叶期内铜含量最高(14.52mg·kg~(-1)),成熟期最低(5.57mg·kg~(-1));芦苇体内铜形态分布受生长期影响较大,且各部位间有较大差异。芦苇体内铜以乙醇(3.43mg·kg~(-1))和水(3.00mg·kg~(-1))提取态为主,其中根部乙醇(32.02%)和水(24.77%)提取态含量最高,而穗中铜HCl提取态含量最高(42.33%)。芦苇生长期中,展叶期HAC提取态所占比例最高(30.83%),乙醇(18.97%)和水(21.54%)提取态次之,其余生长期,铜均以乙醇和水提取态为主,二者合计分别占总量的67.31%,54.34%,52.49%,49.23%;芦苇体内铜主要来源于土壤中弱酸态铜。废水浓度升高提高了芦苇对土壤中铜的吸收率,废水浓度为300mg·L~(-1)时,芦苇对土壤中铜的吸收率最高(9.62%),在展叶期,芦苇对土壤中铜的吸收率最高(3.46%),高于土壤中弱酸态铜总量。造纸废水灌溉促进了芦苇对铜的吸收,在试验的废水浓度灌溉下,芦苇体内铜的各形态含量所占比例变化不大。     

控制灌水对华北高产区土壤硝态氮累积的影响

在长期水分试验的基础上,研究了不同灌溉处理下小麦—玉米两季作物收获后的土壤含水量和剖面硝态氮的累积分布。结果表明:不同的灌溉量对小麦季0~200cm土层含水量产生明显影响,而玉米季和深层土壤含水量没有显著差异。相同的肥料施入水平下,不同灌溉量会造成土壤NO3--N的累积差异,硝态氮的累积量随着灌溉降水量的增加呈下降趋势。灌溉量的多少决定了土壤剖面硝态氮的分布,高灌水量使得各土层硝态氮的含量均低于15mg/kg,且在土壤剖面中的分布没有明显差异;中等程度灌溉水平下,260cm以下土壤硝态氮含量最高;低的灌溉量使得土壤硝态氮大量累积在0~260cm土层。     

造纸废水灌溉对辽河口湿地土壤重金属污染的评价研究

为有效评价造纸废水灌溉对辽河口湿地土壤重金属污染的影响,基于广义集对分析综合评价法,对造纸废水灌溉条件下辽河口芦苇湿地重金属累积情况进行评价。集对分析评价过程中,指标权重以及差异系数的准确性是决定评价结果准确与否的关键。选取造纸废水灌溉后湿地土壤中出现累积问题的Cd,Cu,Pb,Zn 4种重金属作为评价指标,将广义集对分析法和层次分析法耦合确定评价指标权重,既考虑了专家的后验权重,又考虑了先验权重,结合三角模糊数法确定差异系数,构造综合评价模型。结果表明:以CODCr浓度为300mg·L~(-1)的造纸废水灌溉辽河口湿地,土壤表层Cd,Cu,Pb,Zn 4种重金属的综合权重分别为0.539,0.150,0.106,0.205,其中Cd是主要的污染贡献因子;不同浓度的造纸废水灌溉对湿地造成的污染程度大小顺序为:CK50mg·L~(-1)175mg·L~(-1)300mg·L~(-1),污染等级为清洁到轻度污染,可以利用低浓度造纸废水灌溉辽河口湿地,促进湿地系统修复;与其他传统评价方法对比表明,集对分析与层次分析和三角模糊数进行耦合的综合评价模型可以有效解决集对分析中指标权重独立性和不确定性以及差异系数的模糊性的问题,提高土壤重金属污染评价准确性。     

湖滨湿地土壤渗滤液NP分布规律及影响因素的探讨

采用PVC管为渗滤管柱，对五里湖湖滨带芦苇湿地土壤渗滤液进行分层取样，研究了湖滨带湿地土壤渗滤液N、P的空间分布规律及其与Eh、TOC、根系生物量、微生物的关系。结果表明，从整体上看，湖滨芦苇湿地土壤渗滤液中TN、N03^--N、TP含量随深度的增加而降低，到60cm深度附近降到最低，然后又略有回升，而NH4^＋-N含量随深度增加而升高。在垂直分布上，表层呈好氧环境，氧化还原电位高，TN含量高，硝化细菌活跃，产生大量的硝态氮；随着深度的增加，环境氧分压愈低，反硝化愈强，NO3^--N和TN下降，而硝化菌的硝化作用受到抑制及氨化作用，NH4^＋-N逐渐得到积累。表明湖滨带湿地土壤渗滤液N、P含量与TOC、Eh、根系生物量及硝化菌数量密切相关，在湖滨芦苇湿地深60cm以上具有较佳的综合生态效应，这对指导湖滨带的生态恢复与重建的实践，充分发挥湖滨带的生态功能具有重要的现实意义。     

武汉动物园人工湿地土壤氮素时空分布特征

以武汉动物园内人工湿地为例,采样测定了塘-湿地组合系统中土壤氮素的时空分布特征。结果表明:一阶湿地中土壤全氮随剖面层次向下而降低,碱解氮在0~40 cm层次变化不大,40 cm以下迅速降低;二阶湿地中土壤全氮和碱解氮在0~30 cm随剖面向下而下降,30 cm以下变化缓慢。一阶湿地中土壤碱解氮从2005年7月至2006年4月的变化为0~20 cm土层降低,20~40 cm土层呈倒“U”变化,40~60 cm土层变化缓和;二阶湿地中土壤碱解氮2005年7月至2006年4月的变化为0~10 cm土层递减,20~30 cm土层先降低后升高,其他土层先升后降,而2006年1月至4月含量变化不大。湿地土壤的全氮、碱解氮与有机质含量有显著线性相关。该结果可为利用塘-湿地组合系统调控城市水体面源污染提供科学依据。     

基于芦苇湿地生态系统的去除造纸废水中N的研究

通过建立模拟辽宁双台河口湿地的小试模型,并灌以造纸废水,分析模拟装置中水样、土样和植物样中氮的变化。结果表明:高浓度造纸废水的氮去除效果显著,且芦苇在不同生长期对同一浓度废水中N的去除效果为:拔节期>抽穗期>成熟期>展叶期>发芽期。NH4+-N主要分布于土壤表层,NO3--N有淋洗的作用,在土壤底层积累;TN随深度增加有所减少。芦苇不同器官的含氮量为:叶片>茎秆>根须>根茎。     

博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤呼吸动态变化规律及其影响因素

为研究干旱区淡水湖泊湿地土壤呼吸作用的动态变化及其影响因素,以博斯腾湖人工和天然芦苇(Phragmites australis)湿地为样地,于2014年11月—2015年9月,利用LI-840A土壤碳通量自动测定仪对土壤呼吸的日变化和季节动态进行了监测。结果表明:人工、天然芦苇湿地土壤呼吸速率的日变化表现为明显的单峰曲线,且呈现出一定的波动性;两种芦苇湿地土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征,生长旺盛期(7—8月)的土壤呼吸作用最强,越冬期(11月)土壤呼吸作用最弱;博斯腾湖芦苇湿地土壤呼吸速率为正值,且人工芦苇湿地土壤呼吸速率高于天然芦苇湿地;5 cm深土壤温度、近地表温度和空气相对湿度是土壤呼吸速率的主要影响因素;人工、天然芦苇湿地土壤呼吸速率均与土壤p H和盐分呈负相关,而与土壤有机碳呈正相关。     

玛纳斯河流域土壤盐渍化影响因素研究

为了探讨区域盐渍化过程和分布特征,本文通过野外调查和室内分析,研究了新疆玛纳斯河流域海拔高度、地貌类型、地下水埋深、土地利用类型和不同种植年限对土壤盐分含量变化的影响。结果表明:玛纳斯河流域土壤盐分含量随海拔高度的变化呈现先降低后升高再降低的趋势,高盐分含量主要集中在海拔350~400m,海拔高度与土壤盐分含量之间没有很好的变化趋势;土壤盐分含量在不同地貌类型的分布状况为:冲积洪积扇缘带> 冲积平原中部> 冲积平原下部> 冲积洪积扇中部> 干三角洲地区,冲积洪积扇缘带与冲积平原中部的土壤剖面盐分有表聚和底聚现象,冲积平原下部土壤剖面中间层盐分含量较高;地下水埋深对土壤盐分含量变化影响明显,随着地下水埋深的变浅,土壤盐分含量显著增加;不同土地利用方式下,土壤含盐量具有显著性差异,荒地土壤盐分含量最高,表层和底层盐分高于中间层,耕地0~100cm土层盐分含量均较低;随着滴灌年限的增加,0~100cm土层盐分含量均呈现降低趋势,滴灌1年与3年表层盐分含量差异不显著,其他土层差异显著,滴灌8年与10年的各层土壤盐分含量差异均不显著。综上,玛纳斯河流域土壤盐分含量受地貌类型、地下水状况、土地利用类型和滴灌年限因素影响显著,盐分在土壤剖面上也表现出不同的分布特征。     

北疆土壤温度变化对滴灌棉田水盐运移规律的影响研究

以北疆常年膜下滴灌棉田为研究对象,分析棉花整个生育过程中土壤温度变化对棉田水盐运移规律的影响,并对灌溉制度进行优化调整。研究结果表明：土壤温度随着气温的升高而升高,降低而降低,气温影响作用随着土壤深度的增加而减弱,滞后时间随着深度的增加而延长;8月份之前,土壤温度自上而下呈递减分布,随着土壤温度的升高,土壤水分扩散率不断增大,土壤持水能力不断降低,造成5～60 cm处土壤含水率降低,而90～150 cm处土壤含水率增高,导致5 cm和90～150 cm处土壤盐分相对增高;8月份之后,随着土壤温度的降低,土壤温度分布发生变化,土壤水分扩散率不断减小,土壤持水能力不断增强,土壤水分蒸腾降低,渗漏减小,各层土壤含水率相对保持较高,各层土壤含盐率相对保持较低;在灌溉定额不变的条件下,在5、6月份相对减小灌水定额,7月和8月份相对减小灌水周期、增加灌水定额,8月之后相对增加灌水周期、减小灌水定额,在生育期末,通过穿插灌水,加大灌水定额,对土壤洗盐、抑盐有着明显的作用。     

纳帕海不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

[目的]探讨纳帕海区域土壤有机碳(SOC)在不同土地利用方式下的剖面分布特征及其与土壤含水量、容重的相关关系,为该区域合理高效利用土地资源提供科学依据。[方法]对猪拱地、农田、灌丛和森林4种土地利用类型的SOC分布特征进行研究。[结果]0~50 cm土层深度内,SOC含量由高到低依次为农田(26.43 g/kg)、猪拱地(20.95 g/kg)、灌丛(20.16 g/kg)、森林(17.25 g/kg);猪拱地、农田、灌丛和森林均为0~10 cm土层SOC含量最高,是主要的碳储层,分别占0~50 cm土层的37.42%、28.07%、49.81%和30.10%,随土壤深度的加深,SOC含量呈减少趋势;SOC密度与SOC储量呈基本一致的变化趋势;各样地表层SOC与土壤含水量呈显著正相关(R~2=0.50,P0.05),与土壤容重呈极显著负相关(R~2=0.60,P0.01)。[结论]不同土地利用类型其SOC含量在垂直方向上的分布不同,湿地的退化会不同程度地导致SOC流失,表层SOC含量很大程度上受土壤含水量和土壤容重的制约。