长江三角洲农田地下水反硝化对硝酸盐的去除作用

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1～4 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和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,0～4 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N2及N2O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.