黃浦江上游地區(qū)稻田水中溶解性有機(jī)氮碳的環(huán)境行為研究.pdf

1、溶解性有機(jī)氮（Dissolved Organic Nitrogen，DON）、溶解性有機(jī)碳（Dissolved Organic Carbon，DOC）在稻田系統(tǒng)中是非?；钴S和重要的化學(xué)組分，既是水稻重要的營(yíng)養(yǎng)來源，同時(shí)在排入水體后也會(huì)造成污染。黃浦江上游是上海主要產(chǎn)稻區(qū)，稻田排放的有機(jī)氮碳直接威脅到上海市水源水質(zhì)。本研究通過測(cè)坑定位實(shí)驗(yàn)，采用該地區(qū)兩種主要的施肥方式（有機(jī)無機(jī)混施肥和無機(jī)肥），開展稻田水環(huán)境中DON、DOC的含量分布與微

2、生物降解特性研究，并通過添加復(fù)合微生物菌劑，探討從源頭控制稻田水環(huán)境中DON、DOC的途經(jīng)。對(duì)控制稻田有機(jī)氮碳排放，降低上海水源有機(jī)污染具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。主要研究結(jié)果如下：
　　1、采用測(cè)坑定位試驗(yàn)，對(duì)稻田坑面水、剖面水、徑流水和滲漏水中的DON、DOC的含量進(jìn)行分析，研究在淹水狀態(tài)下兩種施肥處理稻田水中DON、DOC的行為特性。結(jié)果表明，混施肥處理在坑面水和剖面水中對(duì)有機(jī)氮碳的涵養(yǎng)能力均強(qiáng)于無機(jī)肥處理；徑流水施肥后前

3、半個(gè)月氮碳流失量分別達(dá)到總流失量的95.8％和67.2%，是防止氮、碳隨徑流水流失的關(guān)鍵時(shí)期；滲漏水中兩種施肥處理氮碳含量變化均為先迅速上升而后下降，然后趨于穩(wěn)定?；焓┓侍幚肀葻o機(jī)肥處理的TN和DON流失量分別低49.5%和19.5%，而比無機(jī)肥處理的TC和DOC流失量?jī)H低0.8%和5.8%。表明施用混施肥能有效的降低稻田氮素滲漏流失，控制有機(jī)氮素流失污染水體，但對(duì)碳素滲漏流失影響不大。
　　2、測(cè)定了稻田不同深度土壤溶液中DON

4、、DOC含量，研究在烤田狀態(tài)下兩種施肥處理稻田土壤溶液中DON、DOC的含量分布特征。結(jié)果表明，不同深度土壤溶液中氮素含量差異顯著（P<0.05），表層（0~10 cm）土壤溶液中TN、DON含量顯著低于深層（10~30 cm）土壤。土壤溶液中DON為氮素組成的主要形式, DON占TN比重為63.1%~79.9%；混施肥處理中DOC占TC比重為21.1%~25.1%，隨土壤深度加大而增加，而無機(jī)肥處理DOC占TC比重為18.9%~20.

5、0%，隨土壤深度加大而下降。經(jīng)相關(guān)性分析，土壤溶液中DON含量與土壤TN和土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)（R2分別0.936和0.960）；而土壤溶液中DOC含量則與土壤TC和土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)（R2分別0.939和0.913）。
　　3、采用HPLC-MS對(duì)烤田狀態(tài)下兩種施肥處理稻田土壤溶液中DOM（DON與DOC）組分進(jìn)行分析，土壤溶液中DOM的可能組分為：
　　混施肥處理：0~10 cm：b、c；10~20 cm：b、c；

6、20~30 cm：b、c、d；
　　無機(jī)肥處理：0~10 cm：a、b、c；10~20 cm：b、c；20~30 cm：b、c；
　　a、b、c和d分別為：a：3-（4-噻唑基）- L-丙氨酸，b：2-苯基苯并咪唑-5-磺酸，c：4-（2,4-二氟苯基）-3-硝基苯甲醛，d：芬地柞酸。
　　4、采用PCR-DGGE對(duì)兩種施肥處理稻田土壤中土著微生物群落進(jìn)行分析。結(jié)果表明，施肥對(duì)土壤0~20 cm中的微生物影響較大，其中

7、兩種施肥處理間微生物群落組成相似度為0.75；混施肥處理中土壤微生物多樣性指數(shù)和微生物均勻性指數(shù)在10~20 cm和20~30 cm兩層土壤中均高于無機(jī)肥處理，而在0~10 cm土壤中則相反；同時(shí)，通過基因序列鑒定，土著微生物主要屬于Escherichia coli（埃希氏菌屬），Ruminococcus albus（瘤胃球菌屬）。
　　5、通過原位微生物對(duì)淹水狀態(tài)下的滲漏水和烤田狀態(tài)下的土壤溶液的微生物降解試驗(yàn)，探討稻田水環(huán)境中

8、DON、DOC的降解特性。滲漏水降解試驗(yàn)I以施肥后前7d滲漏水混合水樣為降解對(duì)象，滲漏水降解試驗(yàn)II則以施肥后8~25d滲漏水混合水樣為降解對(duì)象。混施肥處理中的微生物可降解有機(jī)成分高于無機(jī)肥處理；滲漏水中DOC比 DON穩(wěn)定，不易被微生物降解，施肥處理對(duì)微生物降解DOC的影響低于DON；土壤溶液降解試驗(yàn)與滲漏水降解試驗(yàn) I、II結(jié)果比較，其微生物可降解有機(jī)成分均略低。結(jié)果表明，稻田水環(huán)境中DON、DOC具有較高的可生物降解性，因此，可采

9、用微生物降解控制DON、DOC的排放。
　　6、通過添加微生物菌劑控制稻田水環(huán)境中DON、DOC排放研究，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在淹水狀態(tài)下，添加菌劑對(duì)徑流水中氮素流失影響不大，僅略微提升了其中碳素含量；添加1倍菌劑可降低滲漏水中氮素濃度，但添加2倍菌劑則使氮素流失增大，添加菌劑對(duì)滲漏水中TC濃度影響較小，但添加1倍菌劑可有效降低DOC濃度；在烤田狀態(tài)下，添加菌劑可降低土壤溶液 DON含量，但對(duì)DOC含量沒有影響。結(jié)果表明，施加混施肥與添加1