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高地下水位使得土壤剖面中硝酸盐难以累积

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高地下水位使得土壤剖面中硝酸盐难以累积

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近日,中国科学院南京土壤研究所颜晓元研究员在《土壤学报》2019年第56卷第2期上发表了一篇名为《长江三角洲农田地下水反硝化对硝酸盐的去除作用》的论文,该论文主要应用了膜进样质谱仪(MIMS)准确测量水体中的溶解性N2浓度值,通过N2+N2O直接定量法,建立起水层土壤反硝化原位测量的方法,然后在该方法的基础上,以太湖地区3种典型农田土壤为研究对象,连续两年进行野外观测和室内培养试验相结合,得到最终结论为反硝化能有效去除地下水NO3--N,是长三角地区农田土壤剖面未产生NO3--N累积的重要原因。反硝化产生的溶解性气态氮主要通过地下水流入临近水域,对于蔬菜地和葡萄园而言,溶解性气态氮流失量与NO3--N淋溶损失量相当,是一个重要的氮素去向,值得关注。

文章摘要:

长江三角洲(简称“长三角”)农田氮素投入量高,但是否像其他高氮投入农田一样在土壤剖面累积了大量硝酸盐尚不清楚。通过连续两年的野外观测结合室内培养实验,发现长三角地区3 种不同类型的高氮投入农田14 m 地下水硝态氮(NO3--N)剖面分布特征存在明显差异,水稻田地下水NO3--N浓度始终很低(<1 mg·L-1),不同深度之间无差异。蔬菜地和葡萄园1 m 处地下水NO3--N 年平均浓度分别为5.6 17.5 mg·L-1,但是地下水NO3--N 浓度随着深度增加急剧下降,至4 m 处,NO3--N 浓度降至小于1 mg·L-1,与水稻田无差异。蔬菜地和葡萄园地下水高浓度NO3--N 仅出现在施肥期间,非施肥期地下水NO3--N 浓度较低,这表明长三角农田不存在明显的NO3--N 累积。原状土柱培养实验结果表明,04  m 土壤均存在较强的反硝化活性。通过对地下水中反硝化产物N2N2O 的直接定量测定,发现反硝化对地下水NO3--N的去除效率随着深度而增加,至4 m 处,反硝化对地下水NO3--N 的去除效率分别为86%(水稻田)、93%(蔬菜地)和89%(葡萄园)。这表明反硝化能有效去除地下水NO3--N,是长三角地区农田土壤剖面未产生NO3--N累积的重要原因。反硝化产生的溶解性气态氮主要通过地下水流入临近水域,对于蔬菜地和葡萄园而言,溶解性气态氮流失量与NO3--N 淋溶损失量相当,是一个重要的氮素去向,值得关注。

 

文献来源:颜晓元, 周伟. 常见三角洲农田地下水反硝化对硝酸盐的去除作用, 《土壤学报》2019, 562:350-362

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