4.4.1　白洋淀湖泊湿地氮素的空间变化特征

4.4.1　白洋淀湖泊湿地氮素的空间变化特征

4.4.1.1　上覆水体氮素的空间变化

湖泊水体中氮素的组成主要为有机氮和无机氮无机氮是造成水体富营养化的主要因素。白洋淀湖泊湿地水中的氮素主要以无机氮为主，且不同形态氮素的空间变化特征不同。从白洋淀湖泊湿地水中氮素的空间变化特征（图4.21）可以看出，白洋淀湖泊湿地水体内氮素的主要赋存形态为和总氮的空间变化与污水流经实验区的方向相一致，均表现为：安新桥＞小杨家淀＞王家寨＞郭里口。的空间变化不明显，安新桥、小杨家淀、王家寨和郭里口的全年平均浓度分别为1.24mg/L、1.11mg/L、1.23mg/L和0.98mg/L，全年平均浓度分别为0.07mg/L、0.13mg/L、0.06mg/L和0.04mg/L。

图4.21　白洋淀湖泊湿地实验区上覆水中氮素的空间变化特征图

图4.22　白洋淀湖泊湿地实验区上覆水中—N和总氮相关关系图

4.4.1.2　沉积物/土壤中全氮的空间变化

自然湿地中的氮素主要来源于动植物残体，也有少量来源于降水和人为污染；而氮的输出则主要是沉积物中有机氮的分解，分解后大部分被植物、微生物吸收利用，部分氮素经过矿化、硝化、反硝化作用以及氨挥发等过程重返大气。沉积物剖面的全氮含量反映了沉积物中氮素的来源，记录了其沉积、分解和释放的历史，也从一定程度上揭示了其所处微环境的特点。

由图4.23可以看出，白洋淀湖泊湿地表层沉积物中全氮含量的垂直分布大体一致，表现为表层全氮含量较高，随深度增加全氮含量逐渐减少，此结果与太湖沉积物中全氮的垂直分布趋势相似（范成新等，2000）。小杨家淀和郭里口沉积物中全氮的分布趋势较一致，都在4～6cm处出现一次全氮含量的低值，说明此处可能是白洋淀湖泊湿地沉积物中降解氮素的一个活跃区，相关结论有待进一步验证。而王家寨沉积物中全氮含量的垂直变化与其他两区略有不同。0～6cm处王家寨沉积物中的全氮含量高于其他两区，而8cm以下其全氮含量又介于小杨家淀和郭里口两区间，原因可能是该区养鱼投放的各种饲料和鱼类排泄物不能得到及时的降解而堆积在沉积物表层，经过多年的积累，使得该区沉积物上层的氮素明显增多。

表层沉积物/土壤的全氮含量可以反映沉积物氮库状况及其潜在的释放能力。图4.24为白洋淀湖泊湿地表层沉积物/土壤全氮含量的空间分布。由图4.24可知，自湖心区到湖滨带，表层沉积物/土壤全氮含量逐渐降低，而陆地区全氮含量又出现增加，三个实验区湖滨带的沉积物/土壤全氮含量均最低，分别为0.24%、0.25%和0.14%。湖滨带是白洋淀湖泊湿地实验区水位变幅最大的区域，该区域沉积物/土壤中的有机质、全磷和全氮含量均是采样点中最低的，说明在水位变幅的湖滨带是白洋淀湖泊湿地中各种反应最剧烈的区域。

图4.24　白洋淀湖泊湿地表层沉积物/土壤中全氮含量的空间分布

图4.23　白洋淀湖泊湿地表层沉积物全氮含量的垂直分布

4.4.1.3　沉积物孔隙水中无机氮的垂直变化

沉积物是水体中污染物的源或汇，沉积物中有机质降解所产生的营养盐是水环境体系营养水平的主要控制因子之一。沉积物中的有机氮化合物，经过矿化作用，其中的有机大分子分解成以氨基酸形式存在的有机络合物，氨基酸经脱氨作用形成—N，而在氧化层，—N又被氧化成—N。这些降解形成的—N和—N被释放到孔隙水中，在孔隙水中又向低浓度区扩散或被吸附或重新分配（刘巧梅等，2004）。沉积物孔隙水中无机氮主要是—N和—N，尽管它们在沉积物中所占比例很小，但是对湿地生态系统具有重要的意义。

图4.25是小杨家淀、王家寨和郭里口实验区湖心区沉积物孔隙水中—N和—N的垂直分布图。由图4.25可看出，各实验区沉积物孔隙水中—N的浓度大体上随深度增加而升高，但不同实验区沉积物孔隙水中—N浓度的变化差别较大。小杨家淀沉积物孔隙水中—N浓度较高，并在垂直方向出现明显的锯齿状变化，且在6～12cm处浓度变化不大，这与小杨家淀沉积物有机质和全氮在底层变化缓慢相一致。王家寨沉积物孔隙水中—N浓度最低，且变化幅度小，说明该点沉积物中有机氮的降解过程相对较弱，与该点沉积物中有机质含量最高相吻合。虽然郭里口沉积物孔隙水中—N浓度的变化范围较大，但其趋势仍表现为由表层向底层增加。

图4.25　各实验区湖心区沉积物孔隙水中—N和—N的垂直分布

白洋淀湖泊湿地实验区沉积物孔隙水中—N浓度除了王家寨变化不大外，小杨家淀和郭里口—N浓度的变化趋势都呈现随深度增加而减小的现象。这可能是因为沉积物中DO从表层到底层含量逐渐减小，导致硝化作用减弱，而反硝化作用增强。在0～6cm处的沉积物中保持一定的DO含量，有足够的氧化条件将部分—N氧化为—N，而随深度增加孔隙水中—N含量高到抑制有机质降解时，反而促进硝化作用。因此，3个实验区分别在8cm和10cm处再次出现—N浓度的峰值，然后迅速下降。

由沉积物孔隙水中高浓度的—N含量和较低浓度的—N含量可以看出，沉积物中有机氮的主要降解产物为铵态氮，表明有机氮降解反应主要是在缺氧或无氧环境下进行，而湖泊湿地沉积物正是有机氮降解的良好环境。在垂直深度为4～6cm处，3个实验区—N浓度都出现了一个相对高值，这与沉积物全氮含量在此位置较低相一致，再一次表明4～6cm处可能是微生物降解有机氮的一个活跃区。