水田休耕人工湿地之土壤水分-肥料浓度变化模拟研究 - 水利技师公会.pdf

學術天地 水田休耕人工濕地之土壤水分-肥料濃度變化模擬研究 (1) (2) (3) 陳鈞華 、宋建明 、甘俊二 (1) 屏東科技大學土木工程系副教授、水利技師 (2) 屏東科技大學土木工程系博士生 (3)七星農田水利基金會董事長、水利技師 摘 要 本研究在於利用休耕水田之人工濕地中，以淨礦化速率及淨硝化速率，模擬長期的 硝酸鹽氮(硝酸態氮、亞硝酸態氮)濃度和氨氮濃度變化差異，並模擬探討人工濕地在不 同地下水層(0.5m、1m、1.5m 、2m、2.5m)對於硝酸鹽氮濃度和氨氮濃度變化趨勢和差異。 -1 由模擬得知，當硝化係數為 0.004(h )，地下水層為 2.5m 時，硝酸鹽氮濃度約在 40hr 後， 將會消耗殆盡，氨氮濃度約在 19hr 時，呈現最大值 8.56(mg/L)。推估硝酸鹽氮濃度與地 下水層呈現正比關係，氨氮濃度與地下水層呈現 2 次函數關係。 關鍵詞：FWS 人工濕地、水田休耕、地下水層、硝化速率。 一、研究動機目的 人工濕地土壤中有機氮先經微生物分 人工濕地土壤中的氨氮含量植生的生長發 解成無機態銨(氨氮)（礦化作用），再經微 育節律（生物固氮吸附常數，Kbio ），隨著 生物的硝化作用將無機態銨轉變成硝酸態 生長時期的變化而不斷變化。基於以上論 氮。然而，氨氮和硝酸鹽氮的轉換為人工 點延伸出本研究主題，為探討水田休耕成 濕地植物生長的重要限制條件。氨氮和硝 壤 土 人工濕地之氨氮和硝酸鹽氮轉換時，隨著之 地 濕 工 人 率 休 田 水 ︽ 二 俊 甘 、 明 建 宋 、 華 鈞 陳 酸鹽氮含量的遷移轉化變化過程顯著影響 不同時間和不同地下水層深度之模擬分 人工濕地土壤和人工濕地植生之生產力。 析。 影響。因此，對於評估人工濕地生態系穩 二、材料及方法 分 水 有機態氮要轉變為植生所能利用的銨 定與否，可藉由植生利用的銨態氮及硝酸 態氮及硝酸態氮時，需經過礦化作用及硝 態氮在土壤中的含量變化作為重要指標。 - 化作用而成為有效性的無機態氮，故此二 2.1 人工濕地土壤氨氮、硝酸鹽氮轉換研究 ︾ 究 研 擬 模 化 變 度 濃 料 肥 種機制對於人工濕地生態系中養分維持和 1.礦化作用 對外在環境衝擊來說很重要，因其影響有 礦化作用為有機態氮變成有效態氮 效性氮的移動 ( Hart et al., 1994 )。氨氮的 NH4+過程，此過程可以銨基化合物 ( R－ 礦化作用、固定作用及硝化作用的不同會 NH2 ) 當成有機氮來源，礦化作用在土壤 產生不同的結果，對植生會有相當程度之 通氣良好情形下進行順利 ( Brady and