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水体中氮素含量超标是引起水体富营养化的关键因素之一,而农业面源污染已成为小流域水体营养物氮素的重要来源。研究表明农业面源污染物质氮素流失与土壤营养物含量之间存在较强的联系,土壤氮素的累积可增大流失风险。施肥是提高粮食产量的重要手段之一,随着氮素投入的持续增加,土壤背景值显著提高,不仅没有提高氮素的利用效率,反而导致了氮素的流失,造成氮素污染,促进土壤中氮素向水体迁移,使得小流域氮素污染的现实和潜在流失风险增加。本研究通过对三峡库区小流域农业耕作区氮素形态的监测,结合氮素形态分级与土壤释放动力学试验,分析了小流域内主要种植模式下其氮素潜在的流失风险。获得了以下结论。 ①从月份来看,全年小流域全氮值呈现出两头低,中间高的现象,其中以5月份和9月份为最高,3月份和7月份次之,1月份和11月份最低,最大值出现在5月份,为4.14g/kg,最小值出现在11月份,为0.96g/kg,最大值与最小值之间相差约4倍;小流域不同土地利用类型下的土壤有机质沿顺坡方向向下呈逐渐上升趋势,含量年均值为(19.80±7.11)g/kg,年均变化在9.8~36.8g/kg之间;小流域中不同土地粒度组成中粉粒的平均含量达60.54%,粘粒的平均含量1.61%,极细砂含量平均值为37.76%;小流域中各样点土壤PH平均值为5.10±1.12,PH值处于3.66~7.37之间,整体偏向于酸性;小流域样点中氧化还原电位平均值最高点为CD02,其氧化还原电位平均值为155.31mv,氧化还原电位平均值最低样点为ZWL,其氧化还原电位平均值为37.73mv。 ②小流域样点中,可转化态氮素的含量在191.41mg/kg~453.07mg/kg之间,最大样点为GLX,最小值为ZWL,二者相差约2.5倍,平均为336.59mg/kg,占总氮的17.53%。小流域不同种植模式下土壤的各形态氮含量差异明显IEF-N、CF-N、IMOF-N和OSF-N的含量分别在20.06~235.17mg/kg,29.30~72.31mg/kg,1.59~17.10mg/kg,104.12~292.34mg/kg之间。小流域中氮素形态CF-N与IMOF-N、可转化态氮、和全氮相关性呈显著负相关,OSF-N与IEF-N、CF-N、IMOF-N之间相关性很弱,说明在小流域中各形态氮素整体上受人为和自然影响较大,但是各形态氮素的来源和性质上有很大的差异性。CF-N与电导率和PH值呈显著负相关性,而与氧化还原电位呈显著相关性,IMOF-N与有机质和氧化还原电位呈显著负相关,而与电导率呈显著相关性,可转化态氮与PH成显著相关性,TN含量与有机质呈极显著相关,土壤全氮与电导率呈显著相关性。 ③不同土地利用类型下土壤氨氮和硝态氮的释放最大量样点都为GLX,最大值分别为239mg/kg和605mg/kg,最小样点都为SDT,其最小值分别为71mg/kg和168mg/kg。小流域土壤中各样点氨氮释放动力学与硝态氮释放动力学有相似的变化趋势,即氨氮和硝态氮的主要释放都是在120min内,随后的变化趋于平缓和平衡。小流域样点释放动力学都可用一级动力学方程Nt=N0(1-e-kt)来模拟描述,一级动力学方程能很好的模拟描述,且其相关系数表明相关性达到显著水平。小流域土壤氨氮和硝态氮的最大释放速率都是在0~10min内,其中氨氮最大释放速率在2.20~6.80mg/kg?min之间,0~120min内氨氮释放量占总的释放量的47%~79%;而0~10min硝态氮最大释放速率在2.35~14.33mg/kg?min之间。 ④应用层次分析法,结合模糊评价针对小流域五种主要种植模式按照隶属度最大原则进行排序,最终确定小流域中主要种植模式氮素流失风险从小到大为:植物篱<水稻田<油菜地<果林地<蔬菜地。为验证小流域氮素流失风险评价结果的合理性,结合小流域几种主要种植模式评价结果与其氮素浸提试验以及小流域沟渠基流中的总氮和硝态氮浓度分别做相关性分析。结果表明,小流域主要种植模式氮素流失风险评价结果与土壤浸提总氮、硝态氮以及与沟渠基流总氮、硝态氮相关性达显著水平,而与氨氮、亚硝态氮相关性不大。说明本文所采用的氮素流失风险评价方法具有可靠性,其评价结果也是很有效的。