脱甲河水系N2O关键产生过程及氮素来源探讨

作者：赵强; 吕成文; 秦晓波^*; 吴红宝; 万运帆; 廖育林; 鲁艳红; 李健陵

来源：环境科学, 2018, 39(10): 4497-4504.

DOI：10.13227/j.hjkx.201802026

• 脱甲河
• N2O
• 关键产生过程
• 氮素来源
• δ15N
• δ18O

开展氮素迁移转化研究有助于深入了解农业小流域氮循环过程,也可为小流域氮素流失溯源提供典型案例.为深入了解和识别脱甲河水系N2O关键产生过程和流域氮素主要来源,采用稳定同位素方法,于2016年11月至次年10月分析了脱甲河4级(S1S4)河段水体硝态氮的氮氧双同位素(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-)和沉积物有机质氮同位素(δ15Norg)、碳氮比值(C/N)特征;探讨了流域氮素的迁移转化过程及其来源.结果表明,水体δ15N-NO3-、δ18O-NO3-分别在-19.87‰8.11‰和-3.03‰5.81‰范围内变化,氮素来源具有多元化特征且各河段存在差异.S1S4河段δ15N-NO3-均值分别为1.72‰、2.62‰、4.10‰和-1.28‰,而δ18O-NO3-均值依次为2.60‰、-0.06‰、0.85‰和-0.62‰.S1河段硝态氮来源于土壤流失氮,而S2和S3来源为土壤流失氮、铵态氮肥和人畜粪便,S4则来源于铵态氮肥的硝化反应;硝态氮来源受生产生活影响显著.沉积物有机质δ15N(δ15Norg)和C/N值波动范围分别是-0.69‰11.21‰和7.3012.02,S1S4河段δ15Norg均值分别为1.91‰、2.96‰、4.72‰和3.23‰,C/N均值分别是10.62、8.63、9.05和9.22.S1河段沉积物氮素来源于土壤有机质,而S2S4河段δ15Norg虽存在差异,但其来源均主要为流域内的污水.而硝化过程中δ18O-NO3-分别是-7.01‰、-0.17‰、-0.28‰和-0.60‰;δ15N-NO3-与δ18O-NO3-的比值分别为0.66、-41.01、-30.23和9.39;S1S4河段NO3--N质量浓度为1.08、1.46、1.54和1.50 mg·L-1,δ15N-NO3-与NO3--N浓度呈正相关.因此,脱甲河水系中氮素转化可能以硝化过程为主体,硝化过程对N2O的贡献可能占据优势.

• 单位
  湖南省土壤肥料研究所; 农业部; 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所; 安徽师范大学