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铁是海洋“生物泵”中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2的含量,反馈于全球的气候变化。鄂霍次克海和北太平洋西北部是世界上生产力最高的海区之一,其繁盛可能是黑龙江提供了丰富的溶解性铁的原因。但目前对黑龙江流域水环境中可溶性铁的分布与迁移规律还不甚清楚,流域内的土地利用变化是否会对可溶性铁迁移产生影响以及影响程度如何也未有研究。本文选取黑龙江流域土地利用变化最为明显的三江平原为研究区,采用点面结合的方式对三江平原水环境中可溶性铁的分布状况进行了调查,探讨了土地利用变化对土壤溶液和地表水中可溶性铁迁移的影响,这对评估黑龙江流域人类活动对鄂霍次克海和北太平洋西北部初级生产力的影响具有重要意义。
三江平原河流、沼泽湿地、农业排水和地下水中可溶性铁含量变化范围分别为0.04~2.05 mg·L-1、0.24~7.30 mg·L-1、0.06~1.50 mg·L-1、0.03~21.00 mg·L-1;河流和地下水可溶性铁含量的峰值出现在夏季、沼泽湿地出现在夏秋季、农业排水出现在春季。地下水中Fe2+含量普遍高于Fe3+、农业排水中两种形态含量接近、河流和沼泽湿地中以Fe3+为主。黑龙江在松花江汇入前可溶性铁的输送通量为200×105kg·yr-1,松花江汇入240×105kg·yr-1,乌苏里江汇入70×105kg·yr-1。沼泽性河流和农业排水都是黑龙江中可溶性铁的重要来源,尽管沼泽性河流中可溶性铁含量随着湿地开垦出现了降低,但目前的输出通量仍高于农业排水。在区域上,湿地开垦减少了地表水中可溶性铁向黑龙江的输出。在田块尺度上,湿地开垦为旱田后地表积水和排水中可溶性铁含量出现降低,开垦为水田后有所增加。
三江平原毛苔草沼泽湿地、小叶章沼泽化草甸湿地和水稻田土壤溶液中可溶性铁含量的平均值分别为2.07、10.50、4.72 mg·L-1;三种土地利用类型各剖面深度可溶性铁含量均表现为小叶章>水稻田>毛苔草;同一类型不同深度可溶性铁含量存在很大差异,其中水稻田和毛苔草主要富集在20cm深度,而小叶章富集在40cm深度。除了毛苔草沼泽湿地外,其他两种土地利用类型土壤溶液中可溶性铁的主要形态是以Fe3+为主。湿地退化及开垦对土壤剖面中可溶性铁的分布和迁移产生了影响。