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近年来,受人为因素的影响,浅层地下水中硝酸盐的含量呈现持续增长趋势,尤其在集约化农业区,这种现象更为严重。本研究以华北平原典型的集约化种植区——山东省惠民县淄角镇大棚蔬菜和小麦-玉米两种体系为研究对象,分析了土壤和地下水中硝态氮的含量,并利用δ15N技术,识别可能的硝态氮来源,为减少和控制地下水中硝酸盐污染的决策提供依据。结果如下:
长期过量施肥使土壤中累积了大量硝态氮,蔬菜棚区内和小麦-玉米田在0-200cm土层硝态氮累积总量分别为2896.1kg·hm-2N和612.7kg·hm-2N,且随土壤深度的增加呈递减的趋势。在0-100cm土层中,5种蔬菜棚内硝态氮累积量依次为,黄瓜>辣椒>芹菜-黄瓜>芹菜-番茄>芹菜-辣椒。
小麦-玉米田地下水中硝态氮平均含量为0.2mg·L-1,污染较小。蔬菜棚区污染非常严重,地下水中硝态氮平均含量为121.6mg·L-1,最高达279.6mg·L-1,5种蔬菜地下水硝态氮的含量依次为,黄瓜>芹菜-辣椒>辣椒>芹菜-黄瓜>芹菜-番茄。经验证,地下水硝态氮含量与井深呈指数降低的关系:y=305.25e-0.1811x。
研究区域内,土壤的δ15N在+1.96‰-+7.38‰之间,化学肥料(尿素、复混肥等)在+0.2‰-+0.6‰之间,动物粪便(农家肥、厩肥)在+7.3‰-+16.87‰之间。蔬菜棚区内地下水样的NO3--δ15N值在-0.01‰-+15.91‰之间,平均为+6.55‰±1.37‰,其中62%的样品在+1.96‰-+7.38‰之间,这说明该地区地下水硝态氮的主要来源为土壤中矿化的有机氮,其次为动物粪便的污染,受化肥的影响很小。部分区域地下水中有可能存在反硝化。