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牧区河岸潜流带硝酸盐氮和氨氮浓度对水文过程的响应机制

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在牧区和灌溉农业区,大量含氮的畜禽排泄物和氮肥从土壤进入地表水和地下水,是流域面源污染的主要来源.河岸潜流带是削减氮素污染负荷的有效屏障,厘清河岸潜流带对氮素的迁移转化和去除作用是控制流域氮素污染的关键.本研究选取位于典型草原牧区的锡林河上游河段,开展了夏汛期河水与河岸地下水的水位、氨盐(NH4+)和硝酸盐(NO3-)浓度,以及相关环境因子的连续监测,并利用FEFLOW建立了河岸潜流带水流和氮素溶质反应运移模型.利用实测数据拟合的模型能够准确再现河岸潜流带水位和两种主要氮素浓度的动态变化.结果表明:(1)夏汛期河岸带氮素污染风险较高,河岸带NH4+ 浓度从降雨前的0.2 mg·L-1升高到降雨后的7.23 mg·L-1,NO3- 浓度从1 mg·L-1升高到8.27 mg·L-1.(2)实测和模拟结果均显示潜流带中氮素动态与降雨、地表水-地下水交换等水文过程密切相关,且NH4+ 和NO3- 浓度对暴雨事件的响应机制不同.(3)降雨期间,流动性较强的NO3- 在淋滤作用下从河水和地表入渗进入河岸带,导致浓度显著升高.同时,降雨事件加强了河水-地下水的交换作用,通过控制营养物质的输入影响氮素生物地球化学循环,从而调节河岸潜流带NH4+ 和NO3- 浓度的变化.本研究初步揭示了牧区河岸带对于氮素的水文和生物地球化学过程的缓冲作用机制,为牧区氮素污染控制提供了科学参考.
Response mechanisms of nitrate and ammonia nitrogen concentrations to hydrological processes in the riparian hyporheic zone of pastoral areas

薛栋元、胡海珠、张锦宁、任嘉伟

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内蒙古大学生态与环境学院,内蒙古河流与湖泊生态重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010020

蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010020

河岸潜流带 氮素运移 水文过程 地下水模拟 锡林河

国家自然科学基金国家自然科学基金内蒙古自治区自然科学基金

52069017516091182020MS05019

2023

10.13866/j.azr.2023.06.09

干旱区研究
中国科学院新疆生态与地理研究所 中国土壤学会

干旱区研究

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.157
ISSN：1001-4675
年,卷(期)：2023.40(6)
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