基于暫儲理論的源頭溪流營養(yǎng)鹽滯留研究進展

黃鈺鈴，駱輝煌，馬 巍，毛戰(zhàn)坡

（中國水利水電科學(xué)研究院 水環(huán)境研究所，北京 100038）

1 研究背景

河流生態(tài)學(xué)研究中通常將平灘流量下河寬小于1.3 m、河長小于500 m的1-3級河流歸為源頭溪流（headwater stream）［1］。源頭溪流是河流、湖泊、水庫等水域系統(tǒng)的重要組成部分，其長度可達整個河流水系總長度的85%以上［2］。據(jù)調(diào)查，美國源頭溪流總長度約占流域內(nèi)河流總長度的70%～80%，匯集了約60%的水量及營養(yǎng)鹽［3］，在河流系統(tǒng)中占據(jù)舉足輕重的地位。

我國河流眾多，源頭溪流數(shù)量龐大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游開發(fā)、礦產(chǎn)開采、小水電建設(shè)等人類活動帶來了污染物輸入、河道破壞、河道減水脫水等問題；日益興起的河道綜合整治工程從防洪、景觀等角度出發(fā)對河道進行了大量改造，忽視了上游河道對流域污染負荷輸入的滯留與削減作用，這些都對下游的水環(huán)境情勢和水生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響。本文從暫儲理論出發(fā)，系統(tǒng)梳理了源頭溪流營養(yǎng)鹽滯留研究進展，在此基礎(chǔ)上辨析了目前研究中存在的不足，展望了未來的研究方向，以期為河流下游污染負荷削減、河流廊道生態(tài)恢復(fù)與重建提供支撐。

2 營養(yǎng)鹽暫儲及暫儲區(qū)

2.1 暫儲及暫儲區(qū)定義流域內(nèi)大量氮、磷匯集進入源頭溪流中，隨水流輸向下游的過程中，一部分營養(yǎng)鹽通過基質(zhì)吸附、物理沉降、化學(xué)沉淀、生物吸收等作用滯留在源頭河段［4-5］，最終被分解利用或轉(zhuǎn)化。這個滯留的過程稱為暫態(tài)儲存（transient storage，簡稱“暫儲”），營養(yǎng)鹽暫儲的區(qū)域即為營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)［6］。

營養(yǎng)鹽暫儲過程的研究始于1983年，Bencala等［7］從地下水-地表水相互作用的角度出發(fā)，提出了暫儲模型（Transient Storage Model，TSM），用于定量描述山地溪流溶質(zhì)的遷移規(guī)律。該模型針對溪流特點，定義了主流區(qū)和暫態(tài)存儲區(qū)兩個概念，模型由對流-擴散、暫態(tài)存儲、側(cè)向補給等模塊組成。Runkel針對TSM模型的不足提出了主要用于描述氮、磷等營養(yǎng)鹽遷移轉(zhuǎn)化的模擬模型（One-Di?mensional Transport with Inflow and Storage，OTIS）［8］。營養(yǎng)鹽暫儲是溪流水域系統(tǒng)中影響溶質(zhì)遷移的重要水動力學(xué)過程，不僅包括暫儲區(qū)與主流區(qū)流動水體的交換作用，也包括暫儲區(qū)內(nèi)部溶質(zhì)的滯留效應(yīng)［9］。

2.2 暫儲區(qū)類型暫儲區(qū)主要包括兩類：潛流暫儲區(qū)（hyporheic transient storage zone，HTS）和表層暫儲區(qū)（surface transient storage zone，STS）［10］。潛流區(qū)（hyporheic zone）是溪流河道中地表水與地下水雙向遷移與混合、物質(zhì)和能量交換與傳遞的區(qū)域［11-13］。潛流區(qū)孔隙較多，比表面積較大［14］，可有效滯留營養(yǎng)鹽［15］。表層暫儲區(qū)主要指濱岸滯水區(qū)、基質(zhì)裂隙、藻墊縫隙、回水區(qū)等［16-18］，具有水陸交錯、灌草叢生、生物膜黏附、水流回旋等特點，故能對營養(yǎng)鹽產(chǎn)生不同程度的滯留作用。在對某山區(qū)小河中溶質(zhì)輸移的觀測中，發(fā)現(xiàn)了5個表層暫儲區(qū)，包括河床基質(zhì)不規(guī)則產(chǎn)生的漩渦、深潭邊的緩慢回旋水流、障礙物后的微型回旋水流、河岸裂縫渦流及粗基質(zhì)裂隙渦流［7］。因此，識別源頭溪流中不同類型的營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)，是分析源頭溪流中氮、磷等營養(yǎng)鹽滯留過程的基礎(chǔ)［19］。

2.3 影響暫儲區(qū)的因素源頭溪流中營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)受許多因素影響，主要包括溪流水文條件、地形地貌特征以及生物因子，其暫儲特性以暫儲區(qū)斷面面積As、營養(yǎng)鹽滯留時間Ts、營養(yǎng)鹽輸移長度Ls、溶質(zhì)交換系數(shù)αs、暫儲時間中值Fmed等參數(shù)來表征［10］。

2.3.1 水文條件 營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)受河流水文條件特別是河流流量的影響較大［20］。一般來說，表層暫儲區(qū)溶質(zhì)交換系數(shù)與溪流流量成正比［21］；潛流暫儲區(qū)交換系數(shù)受潛流區(qū)水力梯度和河床傳導(dǎo)率影響，而水力梯度又受河床底坡、局部水流速和地下水循環(huán)等因素左右；營養(yǎng)鹽滯留時間、暫儲時間中值Fmed與溪流流量呈負相關(guān)［16］。暫儲區(qū)斷面面積與流量關(guān)系不明確［22-23］。對在1—6級河流中開展的246項示蹤試驗結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)暫儲區(qū)面積與營養(yǎng)鹽滯留時間隨著河流等級增大而降低［24］；另有研究表明暫儲區(qū)面積與河流規(guī)模沒有明顯的聯(lián)系［25］。

2.3.2 地形地貌特征 大量研究表明，河流規(guī)模、水流障礙物、深潭-淺灘、階梯、碎石壩、彎道、支流等河床地形地貌控制著溪流暫儲區(qū)的特征［4，26］，從而影響營養(yǎng)鹽的滯留能力［27］?；趯Π屠鮼喩矫}和蒙大拿州喀斯喀特山區(qū)河流的研究，估計得出營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)與主流區(qū)的斷面面積之比平均值為1.2，該比值在1級河流中最大，在5級河流中最小，在未受干擾的河段中達到0.6，在受干擾的河段中則為0.1［20］。在俄勒岡州威拉米特河上游的8級河流中，礫石床質(zhì)的河床上有許多潛流暫儲區(qū)，暫儲區(qū)與主流區(qū)的斷面面積之比平均為0.28［28］。在新罕布什爾州林區(qū)的13條源頭河流中，營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)與主流區(qū)的斷面面積之比為0.16～0.71［29］，略低于阿巴拉契亞地區(qū)河流中相應(yīng)的值，與新罕布什爾州淺層河底生物帶中的值大致相同。在高滲透性河床的河流中，暫儲區(qū)與主流區(qū)的斷面面積比值超過1［30］。在南極冰川融水補給的河流中，由于河床梯度較大、床質(zhì)為多孔性沖積物，暫儲區(qū)與主流區(qū)的斷面面積之比超過1［31］。

河道內(nèi)營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)受石塊和木頭等障礙物的影響較大。在植被茂盛的農(nóng)村河流和森林河流中，當(dāng)植被和石塊等障礙物被清除后，營養(yǎng)鹽的暫儲區(qū)面積分別下降了61%和43%［32］；若重新投入障礙物，上述兩類河流中營養(yǎng)鹽的暫儲區(qū)面積As值分別增加了3倍多和1倍多。

2.3.3 生物因子 溪流中潛流區(qū)具有較大的孔隙率及表面積，為生物提供了廣闊的棲息生境［14］。據(jù)推測，美國蒙大拿州Flathead弗拉特黑德河潛流區(qū)生境范圍是河道的2400倍［33］。潛流區(qū)中固著藻群落、基質(zhì)上黏附的生物膜、大型植被等強烈影響暫儲區(qū)的暫儲特性［27，34］。在某些情況下，當(dāng)河底潛流區(qū)較小、河水表層藻類和生物生產(chǎn)力較高時，營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)與河床表面的聯(lián)系較強。通過添加保守示蹤劑氯化鈉，發(fā)現(xiàn)在絲狀藻和藍藻生物量較高的實驗河流中，暫儲區(qū)較大；反之，在藻類生物量較低的河流中暫儲區(qū)較?。?7］。

3 暫儲區(qū)對營養(yǎng)鹽滯留的作用

3.1 營養(yǎng)鹽輸移

3.1.1 物理傳輸 溪流中溶質(zhì)的輸移過程可以對流-擴散方程描述如下［35］：

式中：C為溪流中的營養(yǎng)鹽濃度；t為時間；v為溪流水流流速；D為擴散系數(shù)；x為輸移距離。

上式用于描述保守粒子的對流-擴散過程。溪流中主要營養(yǎng)鹽氮、磷為非保守物質(zhì)，在描述其運動時，還應(yīng)考慮遷入-遷出、生物吸收等導(dǎo)致的衰減作用。

3.1.2 營養(yǎng)鹽螺旋 溪流中營養(yǎng)鹽在主流區(qū)和暫儲區(qū)中發(fā)生遷入-遷出，在暫儲區(qū)中部分營養(yǎng)鹽因吸附、吸收等過程發(fā)生滯留，隨后通過解吸、釋放等作用重新回到主流區(qū)并隨水流輸向下游，其輸移過程可以下式表示［36］：

式中：C和Cs分別為溪流主流區(qū)和暫儲區(qū)中的營養(yǎng)鹽濃度；A和AS分別為溪流主流區(qū)和暫儲區(qū)斷面面積；α為營養(yǎng)鹽在主流區(qū)和暫儲區(qū)之間的交換系數(shù)；λc和λs為主流區(qū)和暫儲區(qū)中生物對營養(yǎng)鹽的吸收系數(shù)。其中，Cs和C的差值與營養(yǎng)鹽擴散進出暫儲區(qū)的速率成正比。

為了量化營養(yǎng)鹽在溪流主流區(qū)和暫儲區(qū)之間的輸移特點，研究中引入了營養(yǎng)鹽螺旋（nutrient spi?raling）的概念。河流中營養(yǎng)鹽隨水流輸向下游的過程中，受河道內(nèi)生物吸收和非生物滯留作用的影響，營養(yǎng)鹽濃度變化較大，形成了營養(yǎng)鹽螺旋［36-37］（見圖1所示）。營養(yǎng)鹽螺旋長度S以吸收長度SW和周轉(zhuǎn)長度SB兩個參數(shù)來表達［38］，吸收長度SW表示營養(yǎng)鹽隨水流傳輸?shù)木嚯x，周轉(zhuǎn)長度SB表示營養(yǎng)鹽通過生物吸收利用后分解釋放回到水流中的距離。故有：

圖1 溪流中營養(yǎng)鹽螺旋

式中：S為螺旋長度；SW為吸收長度；SB為周轉(zhuǎn)長度；k為營養(yǎng)鹽綜合衰減系數(shù)。

營養(yǎng)鹽螺旋長度較短，表明溪流生態(tài)系統(tǒng)對營養(yǎng)鹽需求旺盛，吸收利用率較高，營養(yǎng)鹽發(fā)生滯留；反之，則表明河流生態(tài)系統(tǒng)代謝緩慢，對營養(yǎng)鹽需求較低，營養(yǎng)鹽易被輸移至下游。營養(yǎng)鹽吸收長度取決于河流流量和流速，而這些因素都與河流大小有關(guān)。可將SW標(biāo)準(zhǔn)化，轉(zhuǎn)換為可衡量的溶質(zhì)吸收速率vf，用來量化溶質(zhì)通過生物或非生物過程從水柱到河床潛流暫儲區(qū)轉(zhuǎn)移的速率，其計算公式如下：

式中：vf為營養(yǎng)鹽吸收速率；z為溪流水深。

將vf與溪流中營養(yǎng)鹽濃度結(jié)合起來，可將單位時間內(nèi)溪流潛流暫儲區(qū)滯留的營養(yǎng)鹽量表示為單位面積的吸收速率U，計算公式如下：

式中：U為單位面積營養(yǎng)鹽吸收速率。

3.2 暫儲區(qū)對營養(yǎng)鹽滯留作用機理

3.2.1 理化反應(yīng) 對潛流暫儲區(qū)中營養(yǎng)鹽滯留作用機理的研究較多。溪流中營養(yǎng)鹽可能通過吸附—解吸、沉降—再懸浮等過程在水柱和潛流暫儲區(qū)之間輸移。吸附—解吸過程對于溪流中營養(yǎng)鹽濃度起到了緩沖作用。當(dāng)溪水中營養(yǎng)鹽濃度過高時，潛流暫儲區(qū)吸附營養(yǎng)鹽使其沉降滯留下來；當(dāng)溪水中營養(yǎng)鹽濃度較低時，潛流暫儲區(qū)的營養(yǎng)鹽通過解吸作用被重新釋放回到溪水中。在貝爾溪中開展的研究發(fā)現(xiàn)，夏秋季潛流暫儲區(qū)是重要的氮儲存庫，沉積物吸附大量銨［39］；數(shù)周乃至數(shù)月后，沉積物吸附的銨被解吸出來［3］。阿肯色州某河流接納了污水處理廠出水后，潛流暫儲區(qū)的沉積物吸附了大量磷［40］。加利福尼亞州某三級河流潛流暫儲區(qū)中礫卵石床質(zhì)沉積物可能是氨氮的臨時儲存庫［41］。通過比較潛流暫儲區(qū)沉積物和水陸界面河水中氨氮的含量，發(fā)現(xiàn)夏季基流中吸附的氨氮較高、冬季暴雨徑流中吸附的氨氮較低。

除了吸附—解吸作用，在有氧條件下可溶性活性磷和溶解有機磷可能與金屬氧化物和氫氧化物形成不溶性沉淀沉降至潛流暫儲區(qū)，在厭氧條件下這些磷酸鹽沉淀重新釋放回水體中。

3.2.2 水文過程 溪流流量變化作用于暫儲區(qū)從而可在不同時間尺度上對營養(yǎng)鹽滯留產(chǎn)生影響。當(dāng)流量較低時，磷營養(yǎng)鹽吸附于細顆粒上，在顆粒表面形成生物膜，不易被水流挾帶而滯留在暫儲區(qū)中；在溪流流量較高的情況下，營養(yǎng)鹽與沉積物和生物膜的接觸時間縮短［3］。對北美11條河流中氨氮吸收長度SW進行對比時，發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)鹽吸收長度隨河流流量和流速增加而延長［42］。在阿拉斯加庫帕魯克河流域中，隨著河流規(guī)模增大，河流流速和水深增加，氨氮和顆粒態(tài)氮的吸收長度也隨之增加［43］。在新西蘭兩條河流中也獲得了類似的結(jié)果，氨氮、硝酸鹽、磷酸鹽的吸收長度隨河流流速和水深發(fā)生顯著的時空變化［44］。由于吸收長度SW強烈取決于河流流速和水深，研究中常以吸收速率vf來對吸收長度進行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化以便比較。

研究發(fā)現(xiàn)，在河流中設(shè)置水流障礙物后，河水中氨和磷的吸收速率顯著增加［32］。在新墨西哥州某河流中，營養(yǎng)鹽吸收率和暫儲區(qū)大小及河道流量成正比［45］。比較新罕布什爾州森林河流的13處上游源頭時發(fā)現(xiàn)，夏季氨氮的吸收長度有35%與暫儲區(qū)長度有關(guān)，年內(nèi)平均來看有14%與暫儲區(qū)長度有關(guān)，這可能是因為這些礫石河床上沉積物潛流區(qū)較多，營養(yǎng)鹽的潛流暫儲區(qū)較長［29］。

3.2.3 生物作用 暫儲區(qū)中生物通過初級生產(chǎn)者同化吸收、異養(yǎng)生物異化轉(zhuǎn)化、高等消費者攝食等方式促進營養(yǎng)鹽滯留與去除。

（1）初級生產(chǎn)者同化吸收。亞利桑那州梧桐溪中氮的滯留取決于固著藻藻墊豐度，當(dāng)固氮藍藻占藻墊中固著藻的10%以上時，氮的滯留量較少［46］。北美11條源頭溪流中氨氮主要通過自養(yǎng)生物和細菌、真菌的同化作用、沉積物的吸附作用以及硝化作用發(fā)生滯留并最終得以去除，其中沉積物吸附作用滯留去除70%～80%的氨氮，硝化作用滯留去除20%～30%的氨氮［3，42］。通過外源干擾殺滅水體中的微生物后，溪流中磷的吸收長度增加了一倍多［47］。在阿巴拉契亞山脈地區(qū)源頭河中，當(dāng)移走河水中的枯枝落葉和倒木后，營養(yǎng)鹽吸收長度大幅增加［48］。比較兩條河流發(fā)現(xiàn)，生物群落呼吸作用較強的溪流中磷的利用率高［49］。

溪流中水文條件變化后，暫儲區(qū)初級生產(chǎn)者的豐度等也隨之改變，影響了營養(yǎng)鹽滯留。南極河流流量出現(xiàn)極端值時，絲狀藍藻優(yōu)勢種群發(fā)生變化，營養(yǎng)鹽滯留隨之而變［50］。地中海森林河流中，磷的滯留主要取決于藻類，而氨氮的吸收速率與藻類活動的聯(lián)系很小，其主要是受微生物異養(yǎng)過程影響［51］。在新西蘭兩條草原河流中，營養(yǎng)鹽的吸收速率在春季最高，在秋季和早冬最低，這主要由藻類豐度變化所致［44］。

著生有大型水生植物的表層暫儲區(qū)對營養(yǎng)鹽的滯留作用很強。在對新罕布什爾州某河流的研究中發(fā)現(xiàn)，河水流經(jīng)苔蘚植物河床時，大量磷被滯留去除［52］。在田納西州沃克河支流中，投入示蹤劑15N，6周后發(fā)現(xiàn)苔蘚植物吸收的氨氮占總滯留氮的41%［53］。同理，德國施普雷河中大型植物床延緩了水流，延長了水力停留時間，促進了有機物沉積并顯著增加了磷的滯留量［54］。

（2）異養(yǎng)生物異化轉(zhuǎn)化。營養(yǎng)鹽通過異養(yǎng)生物的作用發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)化，最終從溪流中去除。密歇根州鷹溪和波多黎各比斯利山區(qū)溪流中硝化菌將約50%以上的氨氮滯留、轉(zhuǎn)化、去除，但在田納西州沃克河支流中僅滯留、轉(zhuǎn)化、去除了20%左右的氨氮［54］。農(nóng)業(yè)地區(qū)河流中，反硝化菌脫氮作用較強，促進了氮的滯留與去除［55-56］。在低速流和淺水區(qū)的潛流暫儲區(qū)中，反硝化菌脫氮速率很高，可去除大量硝酸鹽，如在田納西州源頭河流中，反硝化脫氮占總滯留、去除氮的16%［53］。在美國東北部地區(qū)河流內(nèi)37%～76%的氮通過反硝化菌脫氮作用去除，且一半發(fā)生在1～4級河流中［35］。科羅拉多西南部東河中潛流暫儲區(qū)提高了反硝化菌脫氮速率，由此導(dǎo)致氮在源頭河段滯留后被分解釋放，降低了對下游的輸出［57］。

（3）消費者攝食。捕食者通過影響底棲生物和有機物、捕食藻類來直接影響營養(yǎng)鹽滯留；腐食者將粗顆粒有機物質(zhì)破碎后攝食利用，促進營養(yǎng)鹽滯留［58］。當(dāng)藻類和生物膜被大量攝食后，營養(yǎng)鹽的吸收率降低，營養(yǎng)鹽螺旋長度加長；草食動物適度的取食會刺激初級生產(chǎn)者和微生物，因此會產(chǎn)生相反的效果。在實驗室人工河流中，蝸牛被移除后，對藻類的攝食壓力降低，藻墊由此蓬勃生長并逐漸密實，形成了營養(yǎng)鹽暫儲區(qū)，溪流中營養(yǎng)鹽螺旋距離變短，營養(yǎng)鹽滯留并被吸收利用［17］。

4 當(dāng)前研究存在的問題

（1）源頭溪流中營養(yǎng)鹽滯留與暫儲區(qū)之間的聯(lián)系尚不明確［10］。從當(dāng)前資料來看，不同種類營養(yǎng)鹽受暫儲區(qū)的滯留作用差異較大，同種營養(yǎng)鹽在時空條件不同的暫儲區(qū)中的滯留過程也有很大差別。研究發(fā)現(xiàn)，林地溪流與草地溪流中活性磷營養(yǎng)鹽與暫儲區(qū)正相關(guān)，但兩類溪流中氨氮的吸收速率均較低且沿程變動較大，表明對氨氮的滯留作用很弱；與林地溪流相比，草地溪流暫儲區(qū)更大，對活性磷營養(yǎng)鹽的吸收長度更短、吸收速率更高［59］。某些情況下，有些溪流中暫儲區(qū)對營養(yǎng)鹽的滯留作用很小。在冰川融雪溪流中，潛流暫儲區(qū)對正磷酸鹽的滯留作用微弱［50］。美國梧桐溪中營養(yǎng)鹽吸收長度和暫儲區(qū)之間沒有相關(guān)性［46］。在美國十條未受干擾的自然河流中氨的吸收速率和暫儲區(qū)之間也沒有相關(guān)性［42］。比較發(fā)現(xiàn)新西蘭三條河流中可溶性活性磷和硝酸鹽的吸收長度也與暫儲區(qū)沒有明顯的相關(guān)關(guān)系［60］。在少數(shù)研究中甚至發(fā)現(xiàn)隨著暫儲能力的增加，磷的吸收速率不升反降的現(xiàn)象［61］。因此，在具體研究過程中，因流域水文條件、地形地貌及生物化學(xué)等因子的不同，源頭溪流中營養(yǎng)鹽滯留與暫儲區(qū)之間的聯(lián)系尚需進一步明確。

（2）在干擾驅(qū)動下暫儲區(qū)變化對營養(yǎng)鹽的滯留作用方面的研究較少。當(dāng)流域自然環(huán)境變化如干旱、洪水、滑坡等事件發(fā)生時，源頭溪流水文條件和地形地貌發(fā)生極大改變，隨之對溪流中各類暫儲區(qū)的水文水動力條件及生物地球化學(xué)特性產(chǎn)生極大沖擊。此外，人類活動如礦產(chǎn)開采、旅游開發(fā)、小水電建設(shè)、農(nóng)業(yè)活動、河道整治等將強烈干擾源頭溪流中各類暫儲區(qū)。自然和人為外源干擾作用下源頭溪流中暫儲區(qū)改變驅(qū)動其暫儲特性發(fā)生變化，由此，溪流中營養(yǎng)鹽滯留對暫儲區(qū)特性變化的響應(yīng)過程也隨之發(fā)生改變［27］。當(dāng)前研究仍多集中在暫儲區(qū)特性改變后營養(yǎng)鹽滯留過程的變化等“末端”，對暫儲區(qū)特性如何受到影響、哪些影響因素可調(diào)控等“前端”的研究還較少。

（3）對通過人工調(diào)控促進營養(yǎng)鹽滯留的水環(huán)境保護意義認識不足。目前，國內(nèi)學(xué)者研究了水庫、湖泊等對河流營養(yǎng)鹽的滯留［62-67］、生物滯留系統(tǒng)對流域面源污染負荷的截留與控制［68-69］、農(nóng)田溪流系統(tǒng)中污染物的滯留等［70-73］。個別學(xué)者開始關(guān)注源頭溪流中的營養(yǎng)鹽滯留問題［74-76］，并在巢湖流域開展了一些工作［77-79］，取得了初步成果。上述研究為評估河流筑壩的生態(tài)效應(yīng)、預(yù)測湖庫富營養(yǎng)化趨勢、削減面源污染負荷等提供了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但研究中缺乏對數(shù)量龐大的源頭溪流受納的陸域營養(yǎng)物質(zhì)滯留作用的重視。通過主動開展適宜的人類活動，改變源頭溪流中的暫儲區(qū)類型及分布，從而驅(qū)動營養(yǎng)鹽的滯留，可實現(xiàn)兩方面的目標(biāo)：一是促進營養(yǎng)鹽循環(huán)、維持源頭河段初級生產(chǎn)力及生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)平衡，二是削減河段中短期內(nèi)富集的營養(yǎng)鹽、特別是營養(yǎng)鹽背景值較高的礦區(qū)河流及重污染的農(nóng)業(yè)河流下游的入庫污染物負荷。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，當(dāng)前關(guān)于源頭溪流營養(yǎng)鹽滯留的研究已從暫儲理論出發(fā)，通過實地觀察與數(shù)學(xué)模型得出了一系列成果。研究表明水文、地形地貌及生物因子通過單因素或綜合作用于暫儲區(qū)，左右其暫儲特性，并由此驅(qū)動暫儲區(qū)內(nèi)各類營養(yǎng)鹽的理化反應(yīng)、水文過程及生物吸收與利用。當(dāng)前來看，對暫儲區(qū)在外源干擾作用下的系列變化及暫儲區(qū)內(nèi)營養(yǎng)鹽滯留的響應(yīng)過程等方面的研究尚有不足；對調(diào)控人工干擾，調(diào)節(jié)暫儲區(qū)分布，驅(qū)動營養(yǎng)鹽滯留，促進營養(yǎng)鹽就地消納，維持源頭河段生態(tài)平衡，削減下游污染負荷的系統(tǒng)性全盤考慮仍很匱乏。

對源頭溪流中營養(yǎng)鹽滯留特征和滯留機制的研究已成為環(huán)境科學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點和前沿課題。未來有必要從以下方面開展一些工作：（1）選擇典型流域開展源頭溪流營養(yǎng)鹽滯留研究，以營養(yǎng)鹽暫儲理論為基礎(chǔ)，探索不同營養(yǎng)鹽滯留與暫儲區(qū)之間的內(nèi)在聯(lián)系，豐富營養(yǎng)鹽暫儲理論；（2）結(jié)合當(dāng)前自然變化或人類活動對流域干擾作用較強的現(xiàn)實條件，通過多種手段揭示暫儲區(qū)在受到干擾、發(fā)生變化后影響溪流中營養(yǎng)鹽滯留的機理；（3）選擇流域營養(yǎng)鹽高背景或人類活動強干擾的典型河流，在源頭溪流中開展多情景調(diào)控，細致調(diào)查暫儲區(qū)的變化，分析營養(yǎng)鹽滯留過程，評估源頭溪流下游控制斷面營養(yǎng)鹽負荷削減程度，為下游流域污染負荷削減、整個河流廊道的生態(tài)恢復(fù)提供理論支撐。