Shallow groundwater nitrogen responses to di erent land use managements in the riparian zone of Yuqiao Reservoir in North China

This field study investigated the nitrogen concentrations in the shallow groundwater from an ephemeral stream and four land uses： cropland, two-year restored （2yr） and five-years restored （Syr） woodlands, fishponds, and the nitrogen flux in the riparian zone of Yuqiao Reservoir. The groundwater nitrate-N concentrations in cropland were the highest among the four land uses. Total dissolved nitrogen （TDN） and nitrate-N concentrations in the 2yr woodland were significantly （p 〈 0.05） higher than in 5yr woodland. The lowest nitrogen concentrations were detected in fishponds. Nitrate-N was the main form in cropland and 2yr woodland, whereas both nitrate-N and dissolved organic nitrogen （DON） were the main species in 5yr woodland and fishponds. But, ammonium-N was the main form in the ephemeral stream. During the rainy season, the groundwater flow with dissolved nitrogen drains from upland into the reservoir along the hydraulic gradient. The woodland between the cropland and reservoir could act as a buffer to retain shallow groundwater nitrogen. The dominant form of ammonium-N in the groundwater TDN pool in ephemeral stream indicated that nitrogen from the village and orchard in upland flowed into the reservoir via subsurface flow. The fishpond was not an important pollution source for nitrogen transfer via shallow groundwater.     

水位波动和氮浓度变化对氮转化功能基因丰度的影响

为探索浅层地下水氮浓度及水位波动对土壤剖面中氮转化功能基因丰度的影响,以洱海近岸农田原状土壤剖面为对象,研究了模拟常规氮浓度的浅层地下水进行水位波动(SND)和持续淹水(SNF),以及无氮浓度的浅层地下水位波动(0ND)后土壤剖面氮浓度和氮转化功能基因丰度的变化,探讨了土壤因子与功能基因丰度的关系。结果表明:SNF、SND和0ND处理较试验前土壤剖面中溶解性总氮(TDN)浓度分别降低了44%、21%和30%,NO₃⁻-N浓度分别降低了55%、28%和38%。同时,0ND和SNF处理较SND处理土壤剖面中反硝化功能基因丰度分别降低20%和1%,厌氧氨氧化功能基因丰度则分别增加68%和7%,硝化功能基因丰度分别降低34%和增加23%,土壤含水率(MC)、NH₄⁺-N、NO₃⁻-N和TDN均为功能基因丰度变化的重要驱动因子。土壤剖面持续淹水会显著降低溶解性氮浓度,浅层地下水波动及水中氮浓度引起的土壤剖面干湿交替和氮浓度变化是氮转化功能基因丰度变化的主要驱动力。     

东山岛地下水“三氮”空间分布特征

东山岛地下水是岛上居民饮用水、生活用水、农业灌溉、淡水养殖的主要来源.研究东山岛地下水中"三氮"的空间分布特征及其变异规律、污染来源、影响因素,对了解东山岛地下水"三氮"污染状况、"三氮"污染的控制和防治、居民健康风险控制等具有重要的意义.本研究应用地统计学方法分析了东山岛地下水中"三氮"含量的空间变异特征,采用Kriging方法对未观测点进行趋势面分析,并分析了东山岛地下水中"三氮"的污染特征.结果表明,东山岛地下水氨氮和亚硝酸盐氮的含量总体较低,但空间变异性较大,自相关性较差,而硝酸盐氮的含量普遍较高,空间分布表现为中等变异,空间自相关性较好;"三氮"在全岛的空间分布特征相似,浓度高值区均分布在近海陆域;城镇和村庄生活污染和人畜排泄物是东山岛地下水"三氮"污染的主要来源,是东山岛地下水污染控制的首要措施;土地利用类型、土壤类型、地下水埋深、p H、溶解氧、季节和Fe2+等都是影响东山岛地下水中"三氮"迁移转化的要素,是东山岛地下水氮污染治理需要考虑的因素.     

于桥水库周边农业小流域氮素流失浓度特征

选择天津市水源地于桥水库周边2个典型的农业小流域进行了长期的氮素流失研究.结果表明,地表径流的总氮浓度以村庄和果园为最高,平均浓度在20 mg·L-1左右;农田次之,山坡最低,平均浓度低于10 mg·L-1.亚表层流中氮素流失在不同地点和不同降雨事件中浓度有较大差异,总体趋势以果园最高,村庄中菜园次之,农田最低.在流域出口处.曹各庄流域地表径流总氮浓度达到18.5 m8·L-1,桃花寺流域出口处浓度为5.9 mg·L-1,流域内不同景观格局和迁移廊道地貌的差异是造成2个流域氮素流失浓度差异的主要原因.曹各庄流域中主要污染源村庄离水库较近(约200 m),且道路型季节性河流等性质特征对污染物的滞留能力较弱,增加了氮素流失到受纳水体的风险;桃花寺流域的污染源村庄和果园离受纳水体较远(约1500 m),氮素在季节性河流迁移过程中被小石坝、植被过滤带和干塘等"汇"型结构所滞留.从而降低了向水体迁移的风险.     

2004～2009年我国典型陆地生态系统地下水硝态氮评价

利用中国生态系统研究网络（CERN）2004～2009年31个典型陆地生态系统38个浅层地下水井硝态氮（NO 3--N）的监测数据,评价我国典型陆地生态系统地下水NO 3--N污染状况.结果表明,农田（4.85 mg.L-1±0.42 mg.L-1）、绿洲农田（3.72mg.L-1±0.42 mg.L-1）、城市（3....     

三峡库区小流域不同土地利用类型“土壤-水体”氮磷含量特征及其相互关系

利用长期田间监测数据,分析了三峡库区典型农业小流域不同土地利用类型土壤、浅层地下水氮磷含量分异特征,剖析了坡面土壤氮磷含量与浅层地下水、坡面地表径流氮磷浓度的相互关系.结果表明梯田的土壤TN平均含量显著(P0.05)高于坡耕地,水田梯田平均含量1.49 g·kg~(-1)最高;旱地坡耕地和桑树套种坡耕地土壤TP平均含量显著高于其它地类;旱地梯田土壤NO_3~--N平均含量最高,离散程度最大.坡面土地利用类型对浅层地下水TN、NO_3~--N浓度影响较大,但对TP浓度影响较小;流域浅层地下水TN浓度与NO_3~--N浓度呈极显著正相关,不同坡面浅层地下水NO_3~--N对TN平均贡献率在67.82%~78.51%之间;浅层地下水TN、NO_3~--N月平均浓度变化规律基本一致,春秋两季农作物施肥后均呈现明显上升趋势.坡面土壤TN平均含量与浅层地下水TN浓度呈显著指数关系,坡面土壤NO_3~--N平均含量与浅层地下水NO_3~--N浓度呈对数关系,但与坡面地表径流TN、NO_3~--N浓度无显著相关性;当坡面地表径流TP浓度0.1 mg·L~(-1)时,坡面土壤TP平均含量与其呈显著线性相关;坡面地表径流与浅层地下水TN、NO_3~--N浓度均呈显著幂函数关系,且NO_3~--N相关性更好.     

川中丘陵区典型土地利用方式下磷素迁移的初步研究

通过野外定位观测,对川中丘陵区坡耕地、水田与林地地表径流水中磷素迁移形态、迁移通量进行了初步研究。结果表明,坡耕地、林地磷素迁移以颗粒吸附态为主,水田磷素迁移以水溶性磷为主,所有土地利用类型径流中总磷含量已超过水体富营养化的标准。坡耕地、水田和林地地表径流水中磷迁移的通量分别为0.88 kg/(hm2.a),0.15 kg/(hm2.a)与0.33 kg/(hm2.a)。     

Influences of nitrification inhibitor 3,4-dimethyl pyrazole phosphate on nitrogen and soil salt-ion leaching

An undisturbed heavy clay soil column experiment was conducted to examine the influence of the new nitrification inhibitor, 3,4- dimethylpyrazole phosphate （DMPP）, on nitrogen and soil salt-ion leaching. Regular urea was selected as the nitrogen source in the soil. The results showed that the cumulative leaching losses of soil nitrate-N under the treatment of urea with DMPP were from 57.5% to 63.3% lower than those of the treatment of urea without DMPP. The use of nitrification inhibitors as nitrate leaching retardants may be a proposal in regulations to prevent groundwater contaminant. However, there were no great difference between urea and urea with DMPP treatments on ammonium-N leaching. Moreover, the soil salt-ion leaching losses of Ca^2＋, Mg^2＋, K^＋, and Na^＋ were reduced from 26.6% to 28.8%, 21.3% to 27.8%, 33.3% to 35.5%, and 21.7% to 32.1%, respectively. So, the leaching losses of soil salt-ion were declined for nitrification inhibitor DMPP addition, being beneficial to shallow groundwater protection and growth of crop. These results indicated the possibility of ammonium or ammonium producing compounds using nitrification inhibitor DMPP to control the nitrate and nutrient cation leaching losses, minimizing the risk of nitrate pollution in shallow groundwater.     

唐山市农业区地下水垂向剖面中硝态氮污染的研究

当今农业地区灌溉施肥引起氮素对地下水的污染已成为人们普遍关注的环境问题.本文结合唐山市农业区的生产实际,应用LEACHN数学模型,对唐山市农业地区灌溉施肥条件下氮素在土壤中的迁移转化进行了模拟计算.所建立的地下水垂向剖面的二维水量水质模型,对典型剖面中地下水的硝态氮污染进行了模拟和分析.计算结果表明,唐山农业区灌溉施肥引起根区以下硝态氮渗漏损失可造成浅层地下水的污染.     

钦州湾表层海水中总溶解态氮磷分布特征及季节变化

2015~2016年对广西钦州湾进行4个航次的调查,采集海水样品分析该港湾总溶解态氮（total dissolved nitrogen,TDN）、总溶解态磷（total dissolved phosphorus,TDP）,以及溶解态有机氮（dissolved organic nitrogen,DON）和溶解有机磷（dissolved organic phosphorus,DOP）一年的浓度分布特征及季节变化。结果表明,2015~2016年间钦州湾海域TDN浓度为9.37~77.52 μmol/L,TDP的浓度为0.20~4.08 μmol/L。受河流径流的影响,钦州湾的TDN和TDP总体上都呈现出从内湾向外湾递减的空间分布特征。DON平均浓度在8月、11月和3月,DOP在8月和3月,都分别高于无机形态的氮、磷。其中,8月份DON和DOP分别占TDN和TDP的72.0%±19.7%和58.4%±20.1%,DON和DOP是钦州湾溶解态氮、磷的重要组成部分,为浮游植物的生长提供营养条件。     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

有机-无机肥配施对紫色土坡耕地氮素淋失的影响

通过坡地渗漏小区定位试验,研究总施氮量相同情况下,施肥方式对紫色土坡耕地氮素淋失的影响.结果表明,有机-无机肥配施会影响紫色土硝酸盐向下累积过程,显著降低紫色土坡耕地硝酸盐累积量.渗漏液中硝态氮含量在0.15～46.99mg·L-1之间,占总氮含量的66.4%～96.3%;总氮淋失量在(4.05±0.37)～(37.82±0.86)kg.hm-2之间,占当季施氮量的2.7%～25.2%.在维持总施氮量相同的条件下,与常规氮磷钾施肥相比,农家肥、秸秆与化肥配合施用的渗漏液总氮含量分别降低了71.0%、61.4%,总氮淋失量分别降低了48.1%、31.6%.这表明有机-无机肥配施能显著降低紫色土坡耕地氮素淋失量,对有效控制紫色土区浅层地下水硝酸盐污染具有重要作用.     

太湖水华期营养盐空间分异特征与赋存量估算

基于2013年7月的空间高密度采样数据,对太湖水华期水体营养盐进行了空间分异特征分析及赋存量估算,探讨了大型浅水湖泊不同生态类型湖区水华与营养盐的相关关系及样点设置的代表性.结果发现,水华期太湖水体营养盐及叶绿素a浓度(CHL)总体上均呈现由西北向东南降低的趋势;氮主要以溶解态存在,占总氮(TN)的76.28%,磷主要以颗粒态赋存,占总磷(TP)的66.38%.采用主成分分析和聚类分析,可以将采样点分为相互之间具有显著性差异的4个区域:第一区位于西北湖区,代表水华严重的重富营养湖区;第二区主要包括梅梁湾及南太湖的入湖河口一带湖区,代表水华和富营养化程度都相对中等的湖区;第三区包括湖心区和西南湖区,代表中等污染但水华频现湖区;第四区包括贡湖湾、胥口湾和东太湖等其他区域,代表水华影响较弱、水质较好湖区.分区统计分析表明,不同湖区影响浮游藻类生长的因子也不同:从全湖来看,与CHL显著相关的营养盐指标为TP、TN、溶解性总氮(TDN)和硝态氮(NO-3-N),而在第一区则为TP和TDN,第二区为TN和TDN,第三区为TP、磷酸盐(PO3-4-P)和TDN,第四区为PO3-4-P、溶解性总磷(TDP)和亚硝酸盐(NO-2-N).基于空间插值获得调查期间太湖水体TN、TDN、TP和TDP的赋存量分别为12 800、9 800、445和150 t.研究表明,作为一个大型浅水湖泊,因蓝藻水华空间迁移积聚特征和生态类型异化等特征,太湖水华期的营养盐具有高度空间异质性,对于此类大型浅水湖泊的监测与评价,应当考虑点位的合理布设及结果的恰当解读,避免因监测布点和统计方法不当而以偏概全.     

江汉平原中部浅层地下水中氨氮的有机质来源探究

江汉平原地下水氨氮浓度普遍超标，但是氮污染来源尚不明晰，尤其是对潜在的有机来源氮的认识还很不充分。本研究对江汉平原中部浅层地下水和沉积物中的溶解性有机质（Dissolved organic matter，DOM）荧光组分与氨氮关系进行了调查研究，并对沉积物的氮形态进行分析，探讨了沉积物中有机质向氨氮的潜在转化过程。研究表明研究区内浅层地下水中广泛分布溶解性有机碳与NH₄⁺，并且两者浓度呈现正相关关系（R²=0.42，p<0.01），该区域地下水呈现强还原环境有利于DOC与NH₄⁺的赋存。DOM荧光光谱谱图的平行因子分析（Parallel factor analysis，PARAFAC）结果表明：地下水与沉积物中DOM均含有类氨基酸与类富里酸组分。有机质组分荧光强度与氨氮浓度相关性结果表明：沉积物DOM中类富里酸和类氨基酸组分与氨氮均呈现强正相关性（R²=0.92~0.96，p<0.01）；地下水中DOM类富里酸组分与氨氮呈现较强的正相关性（R²=0.62~0.66，p<0.01），而类氨基酸组分与氨氮的正相关性不明显。地下水中相较沉积物中，DOM的类富里酸和类氨基酸组分与氨氮相关性减弱，这种变化可能指示了类富里酸稳定赋存在含水层，而类氨基酸更容易分解消耗。沉积物中凯氏氮占总氮的87.04%~93.51%，表明沉积物中的氮主要为可以转变为NH₄⁺的有机氮形态，因而满足了地下水中的NH₄⁺由沉积物有机氮转化产生的必备条件。江汉平原沉积物中有机氮的分解是浅层地下水氨氮的重要来源。     

黄土丘陵区土地利用变化对深层土壤有机碳储量的影响

通过研究黄土丘陵子午岭林区5种典型土地利用类型土壤剖面有机碳分布特征,分析了天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为农田及撂荒后土壤有机碳变化特征.同时,以浅层(0~100 cm)土壤为对照,探讨了土地利用变化对深层(100~200cm)土壤有机碳储量的影响.结果表明,在0~200 cm剖面上,天然乔木林、天然灌木林、人工乔木林、撂荒地、农田土壤有机碳含量分别为5.85、3.96、4.98、3.09、3.20 g·kg-1,天然乔木林、人工乔木林土壤有机碳含量显著高于天然灌木林、撂荒地和农田(p0.05).各土地利用类型下浅层和深层土壤有机碳含量分别占0~200 cm土壤有机碳含量的58%~73%和27%~42%,不同土地利用类型间浅层土壤有机碳含量差异显著,但深层土壤有机碳含量差异不大.土地利用变化对土壤有机碳储量影响显著.天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为撂荒地、天然灌木林转变为农田4种土地利用转变方式0~200 cm土壤有机碳储量分别减少了9.68、52.90、20.20、12.49 t·hm-2,减幅为7%、39%、21%、13%,其中,浅层土壤减少了2%~48%,深层土壤减少了12%~22%.相对于林地开垦为农田而言,农田退耕还林后土壤有机碳的恢复要慢得多.研究结果揭示了浅层和深层土壤有机碳对土地利用变化的敏感性,反映了深层土壤有机碳具有较大的稳定性.     

太湖西部流域滨岸带土壤磷形态空间分布与影响因素比较

为了揭示不同流域滨岸带的生态功能,于2015年夏季采集太湖西部苕溪流域和天目湖流域不同滨岸带（林地、耕地、草地、荒地）土壤,利用连续顺序提取法获得无机磷形态,分析土壤磷形态的空间分布特征、影响因素以及土壤磷形态与地下水中TDP（总溶解性磷）的联系.结果表明:苕溪滨岸带的磷形态含量总体上高于天目湖滨岸带,但组成方面有所差异.滨岸带土壤的NH₄Cl-P（弱吸附态磷）、BD-P（还原态磷）、NaOH-P（金属氧化物结合态磷）含量随土壤深度的增加而降低,HCl-P（钙结合态磷）含量随土壤深度的增加而增加,耕地表现得最为明显.从高地到滨水带,草地和荒地的磷形态含量有略微增加的趋势,而林地和耕地的磷形态含量均降低,耕地同样表现得最为明显.苕溪滨岸带磷形态含量的水平变幅大于天目湖滨岸带.相关性分析表明,土壤NaOH-P对地下水中TDP的贡献较大,有机质、黏土矿物和碳酸盐对磷形态有明显的影响;苕溪滨岸带土壤性质对其磷形态的影响较弱,而天目湖滨岸带比较明显.因此,苕溪和天目湖流域不同滨岸带土壤磷形态的空间分布存在差异,影响因素也不同;土壤磷形态与地下水中TDP有明显关系,尤其是NaOH-P.      

土地利用对太湖入流河道营养盐的影响

土地利用类型是影响面源营养盐负荷的重要因素.为定量揭示不同土地类型对太湖流域入湖河流营养盐浓度的影响,本文以太湖西岸乌溪港流域为例,基于流域土地利用类型的遥感解译,结合河道水质监测数据,分析了流域土地利用对太湖入流河道营养盐浓度的影响.结果发现,河道水质与土地利用类型联系紧密：旱地农田和建筑用地占比对河道氮、磷、有机碳及浮游植物叶绿素a等营养盐相关水质指标影响巨大,果园用地占比也与河道营养盐浓度正相关,而林地占比则与营养盐浓度负相关;流域水域的利用情况及其面积占比也显著影响河道营养盐：河流及水库等的水体面积占比与河道溶解性总氮及硝态氮浓度负相关,自然坑塘及鱼塘等水域面积占比则与河道硝态氮和氨氮浓度负相关,而河流及鱼塘面积占比与河道溶解性总磷、溶解性有机碳和高锰酸盐指数等浓度呈正相关,自然坑塘面积占比与河道颗粒态磷和浮游植物叶绿素a浓度呈正相关.土地利用类型对河道水质的影响程度还受其距河远近的影响.上述结果表明在太湖等平原河网地区营养盐的面源污染控制中应当将土地与湿地的利用管控作为重点实施管理,将湿地水域的自净能力提升纳入流域营养盐控制方案,并特别重视下游河道两岸旱地及建筑用地的面源污染削减.     

新疆石河子地区地下水硝酸盐含量分布及影响因素分析

为了初步掌握石河子地区平原区地下水硝酸盐污染状况,通过调查取样分析,对研究区地下水硝酸盐含量状况及其影响因素进行了研究。结果表明,石河子地区地下水硝酸盐含量普遍较低,仅有3.03%的取样点超过《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》。研究区内地下水硝酸盐氮含量空间分布特征显著,水平分布特征表现为从南到北逐渐降低,垂向分布特征表现为潜水区硝酸盐氮含量高于承压水区。影响地下水硝酸盐氮含量的主要因素包括含水层特性、地下水氧化还原条件、降水量等自然因素以及氮肥施用量、种植制度和农业污染源等人为因素。该研究对石河子地区饮水安全和地下水保护有现实意义。     

东北海伦地区农村地下饮用水硝态氮污染特征及其影响因素分析

地下水硝态氮污染已成为一个全球性的问题,直接影响到人们的生活用水和身体健康.通过对海伦地区157口农村饮用水井取样分析,探讨了该地区地下水硝态氮污染的时空特征及其影响因素.结果表明,地下水中硝态氮平均含量14.01 mg·L^-1,超标率（≥10.00 mg·L^-1）达到26.11%.地下饮用水硝态氮的污染表现出明显的空间分异特征,在空间上地下水硝态氮污染程度从高到低依次为中部漫川漫岗农业区、东北丘陵漫岗农业区,西南平川漫岗农业区.在此基础上,从水井本身性质和污染物来源两方面分析了地下水硝态氮污染影响因素.在水井本身性质方面,水井管道材料不同导致地下水硝态氮受污染程度不同,其中单节管道水井的污染程度显著低于多节管道,平均浓度分别为5.08、 32.57 mg·L^-1,超标率分布为12.26%、 82.35%;整个地区水井硝态氮污染程度与水井绝对深度无显著关系,但在28个同一取样单元,深水井污染程度显著低于浅水井,其中单节管深井、单节管浅井、多节管深井、多节管浅井的平均浓度分别为1.84、 12.02、 25.14、 45.61 mg·L^-1.分析污染物来源可以发现,污染程度较高的地区多处于氮肥施用量较高、户均家禽牲畜量较多的地区,表明地下水硝态氮污染与化肥施用量以及家禽牲畜排泄量呈一定的正相关关系.     

Groundwater conditions under a reconstructed prairie chronosequence

Chronosequences are useful to evaluate long-term changes in ecosystem services but assessing groundwater quality changes using this approach has rarely been done. In this study, groundwater level and quality comparisons were made in a watershed-scale reconstructed prairie chronosequence that extended back in time approximately 13 years at the Neal Smith National Wildlife Refuge (NSNWR) near Prairie City, Iowa. Our objectives were to determine whether groundwater conditions varied significantly across the chronosequence and quantify the rate of nitrate concentration reduction when row crop fields are replaced by prairie. We installed 19 groundwater wells at upland locations selected to provide similar soil type, landscape position and slope. Water samples were collected on five occasions in 2006 and 2007 and analyzed for field parameters, anions and NO₃-N, NH₄-N and PO₄-P. Significant groundwater changes were primarily associated with groundwater levels, and groundwater nitrate and chloride concentrations. The groundwater was deeper under the older prairie plantings but fluctuated similarly among all well sites. Groundwater nitrate and chloride concentrations decreased 0.58 and 0.52 mg/l per year over the 13-year chronosequence, respectively. Results are seen to provide some guidance to land managers regarding possible nitrate concentration reductions achievable from converting cropland to perennial land cover in similar geomorphic settings.