华北区域源头溪流系统中氮素迁移转化特征及驱动机制研究

In the North Canal Basin (North China), due to the complex landscape pattern, nitrogen transport and transformation and nitrous oxide emission in stream network remain unclear. Based on the riverine nutrient cycling theory, combining systematic field monitoring with microcosm simulation, this study aimed at investigating the temporal and spatial variation of nitrogen compounds in stream ecosystems under complex environmental conditions, characterizing the temporal and spatial variation pattern of nitrous oxide emission in different streams, identifying the links between nitrous oxide emission and water, sediment and microorganisms, and revealing the mechanism of nitrogen transport and transformation in stream networks and the associated eco-environmental factors. Therefore, this study could be of great importance for better understanding nitrogen transport and transformation with the complex landscape pattern of stream networks.

以河流生源要素循环和复杂景观格局理论为依据，围绕华北地区北运河流域复杂景观格局下溪流系统中氮素迁移途径不明及氧化亚氮排放机理不清的科学问题，通过系统的原位监控和室内模拟相结合的方法，研究复杂环境条件下溪流系统中氮素时空动态变化特征，了解溪流系统中氧化亚氮排放时空差异及排放格局，深入认识溪流系统中氧化亚氮排放与河流水质、沉积物、微生物等多环境因素间的作用关系，阐明复杂环境因素下溪流系统中氮素迁移转化机制及主要影响因素，为完善氮素在复杂景观中的迁移转化特征提供技术支撑。

本项目围绕河流系统中氮素迁移途径不明及氧化亚氮排放机理不清的科学问题，通过系统的监测、室内实验、数据分析等方法，研究了氮素在年内不同季节、不同区域的时空分布特征，分析了导致氮素时空分异的主要驱动因素。系统梳理总结了氧化亚氮的排放特征及过程机理，指出了细菌在氧化亚氮排放过程中的重要性，分析了影响氧化亚氮排放的主要环境要素。以典型湿地沉积物为研究对象，分析了湿地菌群的时空变化特征，研究了导致氮素迁移转化的菌群影响因素。本研究成果对于深入认识溪流系统中氧化亚氮排放与河流水质、沉积物、微生物等多环境因素间的作用关系，阐明复杂环境因素下溪流系统中氮素迁移转化机制及主要影响因素，探究氮素在复杂景观中的迁移转化过程，了解氮素在河流系统中的滞留状况具有重要作用和意义。