生态浅沟削减农业面源氮素污染物质机理研究

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农田排水沟渠是指在农业灌溉中,为了减少在降雨、灌溉过程中多余的水对农作物的危害,将这部分水体排入河网的渠道,生态浅沟是对农田排水沟渠进行生态改造后,兼具农田灌排水及污染物质截留功能的沟渠。论文在苏南地区水稻田水质监测基础上配制试验原水,构建模拟生态浅沟,在不同季节时段研究生态浅沟不同部位各氮素形态物质浓度变化规律及细菌总数;并选择初夏时段——稻田排水期,研究生态浅沟内微生物特征,探讨生态浅沟对氮素物质的转化降解机理;  (1)启动试验表明:生态浅沟在冬季时对原水中TN、COD及氨氮的削减效率分别为39.11%、48.33%、40.98%,生态浅沟运行稳定。  (2)随着各季节温度升高,植物复苏,氮素浓度及细菌总数试验表明:  ①COD、TN、氨氮的削减率逐渐提高,由高到低依次为菖蒲、美人蕉、万年青;细菌总数逐渐增加,火山石中细菌总数增速最大;各季节氮素削减率提高和细菌总数增加具有较强相关性。  ②冬季、春季及初夏试验段前期,氨氮累积量逐渐增多,氨化作用较硝化作用强;亚硝态氮和硝态氮累积量逐渐减少,反硝化作用逐渐增强,对氮素的削减率逐渐增加。  ③夏季高温试验段,氨氮、亚硝态氮及硝态氮浓度均无累积,硝化作用增强,与氨化作用和反硝化作用相互协调进行,氮素削减率最高。  (3)对初夏时段各水样氮素浓度与相应部位微生物特征研究结果表明:  ①根系区域溶解氧、总细菌、亚硝化细菌、硝化细菌较火山石区域多,相应细菌的亚硝化强度和硝化强度均较火山石区域强,根系区域COD、TN、及亚硝态氮浓度低于填料区。  ②火山石区域反硝化细菌数量多于根系区,细菌反硝化强度高,硝态氮浓度低。  (4)生态浅沟内氮素削减主要由微生物作用完成,其中亚硝化作用是氮素削减的限制环节,生态浅沟构建和改造中应加大好氧区域,增加好氧区域溶解氧浓度,以此可提高氮素削减率。  (5)生态浅沟在初夏时节——农田排水期,对原水中污染物质有较好的削减效率,生态浅沟是一种适合于苏南农田面源污染控制的措施。
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