第七届青年地学论坛

水库消落带因其特殊的水文过程成为氮素生物地化循环的热区，对水库及下游水环境变化和水生态健康有重要影响。消落带被称为河流生态系统的“肝脏”，同时又因表层有机体的水解矿化而被认作是氮污染重要来源。消落带的两面性在水库反季节调节下显得尤为突出。目前关于反季节调节下消落带氮迁移转化机制的认识较为匮乏，以至于缺乏氮生消过程的定量化研究。本文以三峡典型库湾消落带为研究对象，通过野外监测、室内实验、数值模拟等方法，开展了反季节调节下消落带氮循环特征及其机制与数值模拟研究。主要研究成果如下：
（1）探究了反季节调节下消落带水土环境变化特征。研究区降雨集中在水位较低时期（5~7月），该时期水库水体含沙量大，总氮含量为全年峰值，水体溶氧较低，悬沙具有较大的反硝化潜力。水体叶绿素a在退水中期最高（3~4月），硝态氮被大量消耗，溶氧得到恢复，相应地有机氮含量在3~5月较高。水土界面溶氧、温度总体与水位变化呈反向趋势，是影响土层氮转化的关键因子。氮通量总体与水位成正相关，高水位期水体向土层入渗，反之亦然。土层氮功能微生物丰度主要受温度和pH影响，整体在低水位期较高。土层低水位期和淹水期以铵态氮为主，高水位期和退水期以硝态氮为主。
（2）阐明了反季节调节下消落带氮循环机制。低水位期，土层脱氮水平较低，而水体悬沙反硝化潜力大，使土层和水体无机氮相应增加和减少；淹水期，以表层矿化为主，土层铵态氮显著上升，水体无机氮总量上升；高水位期，水体透明度高，各形态氮基本稳定，而土层在缺氧环境下反硝化作用强，硝态氮显著减少；退水期，起初水体硝态氮因浮游植物吸收浓度陡降，而土层因反硝化水平一般硝态氮出现一定累增，后期水体浑浊且溶氧低，水土反硝化作用均增强，但因5月初雨面源的影响，水土无机氮总量都有一定幅度的增加。纵观一个完整水文年，淹水期的土层和低水位期的水体悬沙都有较强的脱氮能力，能够抵消水库反季节调节在消落带形成的潜在污染。
（3）建立了反季节调节下消落带氮循环过程模型。建立了消落带横剖面氮迁移转化二维数值模型，通过实测数据率定验证为良好。模拟分析了三峡水库完整水文年调度下消落带氮生消过程及其与关键因子的响应关系，验证了模型在反季节调节水库氮循环模拟中的适应性。
 

反季节调节，水库消落带，氮迁移转化，试验，数值模拟