陳寒 白潔 張國平 潘美霞 李海燕

（1. 遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001；2. 遼寧省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，遼寧 沈陽 110161；3. 老禿頂子國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)撫順管理站，遼寧 撫順 113208；4. 遼寧綠管家環(huán)?？萍加邢薰?，遼寧 沈陽 110179）

1 引言

流域內(nèi)河流水體受到工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活廢水的影響，在排放的污水中含氮化合物是主要的污染物之一，其中無機(jī)氮（NO－N，NH－N）是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化并導(dǎo)致水體水質(zhì)變化的重要因素，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注［1-2］。流域內(nèi)河流濕地是指圍繞自然河流水體而形成的河床、河灘、洪泛區(qū)、沖積而成的水陸交錯(cuò)區(qū)［3］，具有削減污染、涵養(yǎng)水源、保持水土、保護(hù)生物多樣性等生態(tài)服務(wù)功能。在北方地區(qū)，河流濕地具有獨(dú)特的生物－物理－化學(xué)特征，并呈現(xiàn)典型的脆弱性和反應(yīng)敏感性［4］，對(duì)于濕地生態(tài)系統(tǒng)中無機(jī)氮的動(dòng)態(tài)分布特征分析是濕地污染物削減阻控方面的研究熱點(diǎn)。關(guān)于河流濕地土壤NO－N 和NH－N 的空間分布研究，是揭示北方地區(qū)河流濕地水質(zhì)凈化功能的重要組成部分。本文通過對(duì)我國北方地區(qū)河流濕地土壤NO－N 和NH－N 空間分布變化特征進(jìn)行分析，揭示河流濕地土壤NO－N 和NH－N 的空間分布規(guī)律，并分析濕地?zé)o機(jī)氮變化的影響因素，為河流濕地構(gòu)建和功能提升提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料和方法

2.1 研究區(qū)域概況

研究樣地位于遼河七星濕地，地處沈陽沈北新區(qū)西北部，主要以遼河水面景觀為主。濕地屬于溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候，年平均氣溫6.2～9.7 ℃，年降水量600～800 mm，受季風(fēng)影響，降水集中在夏季。

2.2 樣品采集和儲(chǔ)存

樣地位于沿七星濕地遼河主干河流方向，其采集12 個(gè)點(diǎn)位濕地土壤樣品，其中，1～4 號(hào)采樣點(diǎn)位于七星濕地上游區(qū)，5～9 號(hào)采樣點(diǎn)位于中游區(qū)，10～12 號(hào)采樣點(diǎn)位于下游區(qū)。采集的濕地土壤樣品用樣品袋裝好，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)冷凍保存。按照實(shí)驗(yàn)要求，一部分土壤鮮樣用于測(cè)定土壤含水量。另外取出1 500 g的濕地土壤樣品風(fēng)干，去除土壤中的石礫、草根等雜物后過篩備用，用于測(cè)定土壤NO－N，NH－N 含量和土壤pH。每個(gè)點(diǎn)位土壤樣品做3 組平行樣。

2.3 指標(biāo)測(cè)定和分析

2.4 數(shù)據(jù)處理和分析

采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用Origin2018 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)圖的繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 濕地土壤含水量和pH 的變化

在空間分布上，中游區(qū)、上游區(qū)和下游區(qū)濕地土壤含水量有所不同，見圖1。其中，9 號(hào)采樣點(diǎn)濕地土壤含水量較高，顯著高于其他11 個(gè)采樣點(diǎn)，10 號(hào)采樣點(diǎn)土壤含水量較低。

圖1 濕地土壤含水量空間變化

濕地土壤的pH 變化在空間上也有所差異，從上游到下游呈現(xiàn)出遞減變化趨勢(shì)，見圖2。土壤pH值在5.63～7.63 之間變化。

圖2 濕地土壤pH 空間變化

3.2 濕地土壤NO－N 和NH－N 含量變化

4 討論

4.1 濕地土壤NO－N 含量和NH－N 含量空間分布

4.2 濕地土壤pH 和含水量對(duì)NO－N 含量與NH－N含量空間分布的影響

濕地土壤的pH 變化在河流濕地上、中、下游整體呈下降趨勢(shì)。從采樣點(diǎn)上看，濕地土壤的pH 呈現(xiàn)的規(guī)律為弱堿性到弱酸性再到弱堿性。NO－N 由硝化過程產(chǎn)生，硝化過程由硝化細(xì)菌完成。硝化細(xì)菌進(jìn)行硝化反應(yīng)的最佳pH 值范圍在7.50～8.50，pH 值低于7.00 時(shí)硝化反應(yīng)將受到抑制［12］，偏酸性土壤環(huán)境條件限制了硝化細(xì)菌的數(shù)量和活性。反硝化過程的pH 值范圍為6.50～7.50，NH－N 除了轉(zhuǎn)化為NO－N，還可轉(zhuǎn)化為氨而揮發(fā)損失。綜合對(duì)比圖2、圖3 和圖4 可以看出，NO－N 含量明顯較高的采樣點(diǎn)，其pH值在7.50 以上，NH－N 轉(zhuǎn)化為NO－N，NO－N 含量增加。NH－N 含量明顯較高的采樣點(diǎn)，其pH 值低于7.50，反硝化過程中NH離子生成，使NH－N 含量增加，NO－N 的含量減少，NO－N 和NH－N 含量在濕地土壤不同pH 下有所不同。

河流濕地土壤含水量相對(duì)穩(wěn)定，濕地土壤通過地表徑流將地表水轉(zhuǎn)化到土壤底層［13］。NO－N 和NH－N 為無機(jī)態(tài)水溶性，主要在土壤溶液中存在，具有很大的移動(dòng)性，容易被植物所吸收利用，也易隨水流移動(dòng)流失。濕地土壤含水量影響NO－N 和NH－N 等可溶態(tài)氮素的遷移以及氮各個(gè)形態(tài)之間的互相轉(zhuǎn)化率［11，14］。綜合對(duì)比圖1、圖3 和圖4 可以看出，含水量高的采樣點(diǎn)NO－N 含量比含水量低的采樣點(diǎn)高，土壤膠體負(fù)離子和NO離子電荷相斥，NO－N 不能夠完全進(jìn)入土壤膠體結(jié)構(gòu)，在土壤水分接近飽和的條件下借助滲流的驅(qū)動(dòng)在土壤溶液中遷移［15］。在濕地水分飽和的情況下，NH－N 帶正電荷容易被土壤膠體吸附，受到硝化－反硝化作用影響，NH－N 含量較低［15］。

5 結(jié)論