金水河流域矿物元素生物地球化学交换模式.pdfVIP

生态环境学报 2011, 20(2): 217-225 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@ 金水河流域矿物元素生物地球化学交换模式 1,2 3 2,3 1* 何文鸣 ，宋友贵 ，张昌盛 ，张全发 1. 中国科学院武汉植物园水生植物与流域生态重点实验室，湖北 武汉 410074 ；2. 中国科学院研究生院，北京 100049 ； 3. 中国科学院地球环境研究所，陕西 西安 710075 摘要：通过对金水河流域矿物元素生物地球化学交换模式的研究，得到以下结论：（1 ）在不同空间位置的矿物元素对河水的 水质贡献率不相同。河水成分贡献主要来源于硅酸盐风化，在金水河流域生态系统不同空间位置矿物元素对河水水质贡献率 方程为：YRiverwater ＝0.242+0.203 XRain+0172 XLitter+0.471 X Soilwater （r2 ＝0.55 ）。（2 ）固-液相界面（土壤-土壤水溶液）离子交 换过程拟合表明：离子交换过程符合二、三次曲线模型。（3 ）区域内碳酸盐岩含较少的Na+和 K+ ，且受酸雨等影响。Na+ 在土壤-土壤溶液之间的分配行为可能加重土壤盐碱化的趋势。土壤和枯枝落叶层HCO3-和TDS 值均处于稳定的范围内。（4 ） 输入性污染分析表明，流域内土壤基本表现出物理性质改善；但却表现出贫养化和生物地球化学性质恶化的极化趋势。人为 活动输入污染物影响显著，在全球变化背景下，酸雨和干旱加剧了水溶液组成的变化。 关键词：矿物交换模式；贡献率；模型拟合；生物地球化学 中图分类号：S143.12 文献标志码：A 文章编号：1674-5906 （2011 ）02-0217-09 河水化学组成可以反映流域内水-岩（土壤）相 透和拖尾特征。而质量交换系数则与对流时间之间 [11] [12] 互作用、大气沉降、气候、植被覆盖、土壤类型、 存任幂函数的相关关系 。Nakagawa 的模型包 人类活动加速或改变地表水及其驱动的物质循环。 括阳离子交换，阴离子迟缓和不饱和水流；该模型 由此产生生态系统功能退化及环境污染产生的生 可以用来研究过程中主要离子浓度变化的地下水 态危害[1] 。土壤溶质运移的研究己成为土壤学、生 盐分的积累或被动运输连续灌溉效益离子水化半 态学、水资源学以及资源与环境科学等相关学科的 径或离子的相对有效电荷系数与土壤颗粒表面电 基础和前沿研究领域，越来越得到重视[2-3]。植物将 场作用的不同是各体系中离子吸附动力学有差别 污染物积累和转移到可食和收获物部分的特性主 的根本原因。支持电解质浓度相同时，土壤颗粒表 要取决于土壤和气候因素、植物遗传型和农学管 面电场作用下同价离子在固-液相界面中的吸附动 [13] [14] 理。凋落物中营养元素不断地被其分解释放，一部 力学结果并不相同 。Yasushi 发现利用的天然土 分转入土壤动物体内，另一部分进入土壤和大气， 壤双孔隙特征可控制溶质运移过程。Hoosbeek 和 融人生态系统物质循环流中[4] 。当年凋落叶的微量 Bryant[15]从土壤发生学的角度对已有的成土过程模 元素含量决定于其在土壤中的含量和植物对微量