本書以南水北調中線工程水源地丹江口水庫淅川庫區一級保護區小太平洋水域為研究對象，采用原位觀測、野外調查、模擬實驗和室內分析相結合的方法，系統研究庫區氮干、濕沉降及總沉降量，揭示氮沉降對庫區水體外源氮輸入的貢獻，厘清氮沉降化合物的形態特征，識別庫區氮沉降的來源及變化規律，闡明氮沉降對庫區水體水質及水生生態系統的潛在影響，并在此基礎上，探索性地提出有針對性的庫區水體氮污染控制途徑。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 氮沉降的研究進展 2
1.2.1 氮沉降概述 2
1.2.2 氮沉降類型 3
1.2.3 氮沉降量 4
1.2.4 氮沉降化合物的形態特征 6
1.2.5 氮沉降化合物的來源識別 6
1.2.6 氮沉降對湖庫水體的生態效應 8
1.2.7 存在的問題 9
1.3 研究內容 9
1.4 研究技術路線 11
參考文獻 12
第2章 水源地周邊土地利用變化及其對氮輸出的影響 18
2.1 研究方法 19
2.1.1 研究區概況 19
2.1.2 土地利用數據來源及分類 21
2.1.3 緩沖區劃分 23
2.1.4 土地利用轉移矩陣 24
2.1.5 InVEST模型 24
2.2 水源地周邊土地利用格局動態變化 27
2.2.1 土地利用變化特征 27
2.2.2 土地利用類型轉移 30
2.3 水源地周邊土地利用類型變化對庫區氮輸出的影響 45
2.3.1 不同土地利用類型氮輸出特征 45
2.3.2 氮輸出對土地利用類型變化的響應 49
2.4 小結 51
參考文獻 52
第3章 氮沉降時空變化 56
3.1 概述 56
3.1.1 氮沉降的時空特征 56
3.1.2 氮沉降的影響因素 57
3.1.3 氮沉降對地表水體外源氮輸入的貢獻 60
3.2 材料與方法 61
3.2.1 采樣點概況 61
3.2.2 樣品采集與分析 63
3.2.3 數據分析 66
3.3 氮沉降的時空特征 66
3.3.1 干沉降 66
3.3.2 濕沉降 88
3.4 氮沉降時空分布的影響因素 111
3.4.1 干沉降 111
3.4.2 濕沉降 114
3.5 氮沉降對水庫水體外源氮輸入的貢獻 117
3.5.1 氮沉降對水庫水體外源氮輸入的貢獻 117
3.5.2 氮沉降對水體氮濃度的凈增量 119
3.5.3 氮沉降對水體初級生產力的貢獻 121
3.6 小結 121
參考文獻 122
第4章 氮沉降化合物的形態特征 131
4.1 概述 131
4.1.1 氮沉降化合物形態的分類 131
4.1.2 氮沉降化合物的典型組分特征 131
4.1.3 不同形態氮沉降的生態影響 134
4.2 材料與方法 136
4.2.1 樣品采集 136
4.2.2 測定方法 136
4.2.3 數據分析 137
4.3 氮沉降的組分特征 137
4.3.1 干沉降中無機氮的組成 138
4.3.2 濕沉降中無機氮的組成 139
4.3.3 無機氮沉降對總氮沉降的貢獻 140
4.3.4 有機氮沉降對總氮沉降的貢獻 141
4.4 尿素沉降的時空變化 143
4.4.1 尿素沉降特征的時間變化 143
4.4.2 尿素沉降特征的空間變化 144
4.5 氨基酸沉降特征 148
4.5.1 游離態氨基酸沉降的時空變化 148
4.5.2 結合態氨基酸沉降的時空變化 154
4.5.3 氨基酸的組分特征 159
4.6 有機胺濃度分析 163
4.6.1 有機胺濃度的時空變化特征 163
4.6.2 脂肪胺濃度的時空變化特征 165
4.6.3 芳香胺濃度的時空變化特征 166
4.6.4 雜環胺四氫吡咯濃度的時空變化特征 166
4.7 小結 167
參考文獻 168
第5章 氮沉降來源解析 178
5.1 概述 178
5.1.1 大氣中氨氮來源 178
5.1.2 大氣中硝酸鹽來源 179
5.1.3 大氣中有機氮來源 181
5.2 研究方法 183
5.2.1 野外觀測點布設與樣品采集 183
5.2.2 樣品分析與測試 185
5.2.3 源解析方法 186
5.3 氨氮同位素特征及其來源 190
5.3.1 氨氮濃度特征 190
5.3.2 氨氮同位素特征 195
5.3.3 不同排放源對氨氮的貢獻 198
5.4 硝氮同位素特征及其來源 202
5.4.1 硝氮濃度特征 202
5.4.2 硝氮同位素特征 206
5.4.3 不同排放源對硝氮的貢獻 211
5.5 有機氮濃度特征及其來源 214
5.5.1 有機氮濃度特征 214
5.5.2 無機離子濃度特征 219
5.5.3 有機氮與無機離子的相關關系 221
5.5.4 不同排放源對有機氮的貢獻 223
5.6 小結 228
參考文獻 229
第6章 庫區浮游植物群落的群落特征 239
6.1 概述 239
6.1.1 浮游植物與水質的關系 239
6.1.2 浮游植物生長的驅動因子 240
6.1.3 浮游植物的分類鑒定 242
6.1.4 庫區浮游植物群落結構 243
6.2 材料與方法 244
6.2.1 采樣點布設 244
6.2.2 采樣與分析 245
6.2.3 數據統計與分析 246
6.3 庫區的水質特征 247
6.3.1 庫區水質的季節性變化 247
6.3.2 庫區水質的空間變化 247
6.4 浮游植物的群落結構特征 250
6.4.1 浮游植物群落結構季節特征 250
6.4.2 浮游植物群落結構空間特征 258
6.5 浮游植物結構與理化因子 267
6.5.1 浮游植物群落季節變化的驅動因子 267
6.5.2 浮游植物群落空間變化的驅動因子 270
6.6 小結 271
參考文獻 273
第7章 氮沉降對浮游植物群落結構特征的影響 277
7.1 概述 277
7.1.1 氮素對浮游植物初級生產力及生物多樣性的影響 278
7.1.2 水體氮素對浮游植物群落結構特征的影響 278
7.1.3 浮游植物響應氮沉降的變化特征 280
7.2 材料與方法 281
7.2.1 實驗設計 281
7.2.2 測定與分析 282
7.3 氮沉降量對浮游植物的影響 283
7.3.1 浮游植物響應氮沉降量變化的生長特性 283
7.3.2 浮游植物群落對氮沉降量變化的響應 284
7.3.3 氮沉降量變化對浮游植物的影響 289
7.4 不同氮素形態對浮游植物的影響 291
7.4.1 浮游植物響應不同氮素形態的生長特性 291
7.4.2 浮游植物響應不同氮素形態的群落結構特征 292
7.4.3 不同氮素形態對浮游植物群落結構的影響 296
7.5 小結 297
參考文獻 298
第8章 典型硅藻對水體氮素變化的響應機制 301
8.1 概述 301
8.1.1 氮素對藻類生長的影響 302
8.1.2 氮素對藻類熒光特性的影響 303
8.1.3 浮游植物對氮的吸收動力學研究 303
8.1.4 浮游植物對不同形態氮吸收的差異 304
8.1.5 氮素對藻類種間競爭的影響 305
8.2 材料與方法 305
8.2.1 樣本采集與藻種分離純化 305
8.2.2 形態學觀察、分子鑒定及序列分析 307
8.2.3 藻種的擴大培養 308
8.2.4 氮吸收動力學 308
8.2.5 藻細胞密度和生長 308
8.2.6 響應氮素的光合特性 309
8.2.7 響應水體氮素的競爭關系 310
8.2.8 數據統計分析 310
8.3 典型硅藻響應水體氮素的吸收動力學特征 311
8.3.1 脆桿藻對不同氮素的吸收情況及動力學參數 311
8.3.2 針桿藻對不同氮素的吸收情況及動力學參數 312
8.3.3 梅尼小環藻對不同氮素的吸收情況及動力學參數 313
8.3.4 討論 315
8.4 典型硅藻響應水體氮素的生長特性 315
8.4.1 不同氮素對脆桿藻生長的影響 315
8.4.2 不同氮素對針桿藻生長的影響 317
8.4.3 不同氮素對梅尼小環藻生長的影響 318
8.4.4 討論 319
8.5 典型硅藻響應水體氮素的光合特性 321
8.5.1 不同氮素對脆桿藻葉綠素熒光的影響 321
8.5.2 不同氮素對針桿藻葉綠素熒光的影響 324
8.5.3 不同氮素對梅尼小環藻葉綠素熒光的影響 328
8.5.4 討論 331
8.6 典型硅藻響應水體氮素的競爭關系 333
8.6.1 不同氮素對三種硅藻單獨培養的影響 333
8.6.2 不同氮素對脆桿藻和針桿藻混合培養的影響 334
8.6.3 不同氮素對脆桿藻和梅尼小環藻混合培養的影響 336
8.6.4 不同氮素對針桿藻和梅尼小環藻混合培養的影響 338
8.6.5 討論 340
8.7 小結 341
參考文獻 343
第9章 氮沉降控制途徑 350
9.1 氮沉降特征及其生態效應 350
9.1.1 氮沉降量及其對水體外源氮輸入的貢獻 350
9.1.2 氮沉降組分特征 352
9.1.3 含氮化合物來源 354
9.1.4 氮沉降生態效應 355
9.2 氮沉降控制途徑 357
9.2.1 NH+4-N排放控制途徑 357
9.2.2 NO-3-N排放控制途徑 359
9.2.3 有機氮排放控制途徑 360
參考文獻 361
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