种植方式对高原湖区集约化农田浅层地下水中氮浓度及其NO₃^-来源的影响

李林; 陈安强; 陈清飞; 闵金恒; 胡万里; 赵新梅; 闫辉; 张丹; 《环境科学研究 》 2024 北大核心 CSCD

摘要：种植方式影响着集约化农田种植过程中的水肥投入,进而改变着农田区浅层地下水氮浓度和水中硝酸盐（NO₃^-）来源及其贡献。为明确不同种植方式对地下水氮浓度及其水中NO₃^-来源的影响,利用水化学、δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-、稳定同位素源解析模型（SIAR）,研究了杞麓湖周边露天蔬菜种植区和滇池周边设施蔬菜花卉种植区（简称“设施种植区”）浅层地下水中氮浓度和NO₃^-来源的差异及其影响因素。结果表明:（1）露天蔬菜种植区旱季地下水NO₃^-N浓度高于设施种植区,雨季则低于设施种植区;NO₃^-N是两类种植区农田地下水中主要的氮形态,旱、雨季超过50%的样点NO₃^--N浓度超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水质要求（20 mg/L）。（2）露天蔬菜种植区旱、雨季地下水化学类型均以HCO₃^--Ca²⁺·Mg²⁺和SO₄^2-·Cl^--Ca²⁺·Mg²⁺型为主,而设施种植区旱季以HCO₃^--Ca²⁺·Mg²和SO₄^2-·Cl^--Ca²⁺·Mg²⁺型为主,雨季以SO₄^2-·Cl^--Ca²⁺·Mg²⁺型为主。（3）露天蔬菜种植区旱、雨季地下水氮的转化以反硝化为主,设施种植区旱季以硝化为主,雨季以反硝化为主。氮转化过程差异也影响着地下水NO₃^-的来源,露天蔬菜种植区旱、雨季地下水NO₃^-主要来源为土壤有机氮（分别占45.8%和30.9%）、粪肥和污水氮（分别占27.2%和32.2%）、化肥氮（分别占23.8%和27.1%）;设施种植区旱季地下水NCV主要来源为粪肥和污水氮（占59.1%）,雨季为土壤有机氮（占38.8%）和化肥氮（占34.1%）。研究显示,不同种植方式主要影响着地下水氮浓度水平和NO₃^-主要来源的贡献率,而对浅层地下水中NO₃^-主要来源（土壤有机氮、粪肥和污水氮、化肥氮）的影响不大。地下水NO₃^-污染防治应合理施用化学氮肥,减少土壤氮流失,加强生活污水管控和科学利用畜禽养殖粪便。

关键词： 种植方式 浅层地下水 硝酸盐来源 同位素 集约化农田