封面文章：长江三角洲农田地下水反硝化对硝酸盐的去除作用
作者：颜晓元，周 伟
卷期：《土壤学报》2019年第56卷第2期
高地下水位使得土壤剖面中硝酸盐难以累积
长江三角洲（长三角）地区地下水位高，农田氮投入量大，降雨频繁，硝态氮（NO3–N）容易淋溶出根层直至进入地下水，造成地下水潜在的污染风险。虽然现有的研究表明长三角地区菜地和果园表层土壤存在NO3–N累积，但不同土地利用方式下NO3–N剖面分布特征并不清楚，对于根层以下土壤或地下水中是否存在NO3–N累积尚不明确。反硝化是一种能够减少NO3–N淋溶并防止地下水NO3–N污染的有效途径。近年来，太湖地区稻田耕层土壤以及河流沉积物通过反硝化作用能有效去除NO3–N的能力已经被证实。但是由于研究方法的限制，至今对太湖地区农田深层土壤及地下水反硝化作用缺乏了解，从而影响到对其去除NO3–N能力的准确评估。
我室颜晓元课题组利用膜进样质谱仪（MIMS）可以准确测定水体中溶解性N2浓度的技术优势，通过(N2+N2O)直接定量法，建立了含水层土壤反硝化原位测定方法，可准确、快速评估反硝化对地下水NO3–N的去除效率，在此基础上，课题组以太湖地区3种典型的农田为研究对象，通过两年的野外观测结合室内培养实验研究了不同种植模式下农田地下水NO3–N及溶解性N2的浓度变化，目的在于：（1）探明不同种植模式下农田土壤及地下水NO3–N浓度剖面分布特征；（2）验证农田土壤剖面是否存在NO3–N累积现象；（3）明确反硝化对地下水NO3–N的去除效率及主要影响因素。
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。
文章链接：http://pedologica.issas.ac.cn/trxb/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=trxb201809040445&flag=1
