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我国大力发展“一村一品”特色农业助力脱贫攻坚和乡村振兴,高附加值经济作物种植规模迅速增加,大量坡地开发、高密度单一品种种植和高强度施肥造成土壤退化、水质污染、富营养化等生态环境问题,制约区域可持续发展。然而,目前对坡地农业小流域非点源污染来源和迁移转化的认识还很有限,特别是对土壤-地下水-河流连续体氮的输出过程与通量及其调控机制缺乏系统的认识。本研究以亚热带典型农业小流域——福建省平和县的蜜柚林小流域为研究对象,建立流域土壤-地下水-河流连续体观测系统,重点研究流域氮营养盐污染来源与时空分布特征、土壤水-地下水-河流营养盐的季节变化、洪水时期与基流时期氮营养盐的输出过程与通量。主要结果与研究结论如下:(1)果园施肥是蜜柚林小流域氮营养盐的主要来源,果园土壤与地下水是氮营养盐的重要储库。小流域总氮(TN)年投入量达到814 kgN ha-1a-1其中果园施用氮肥占98.4%。果园土壤是氮养盐储存、转化和迁移的重要场所,氮肥施用后,在表层土壤中发生生物化学转化,大部分转化为有机氮,储存在土壤有机质中,估算的流域表层土壤TN储量是小流域TN年投入量的3.5倍。可被植物直接利用的溶解态无机氮(DIN,包括氨氮(NH4-N)和硝氮(NO3-N))仅占18%,随土壤深度增加,NH4-N和NO3-N含量和占比随土壤深度发生改变,NO3-N/DIN显著增加,从表层土壤的56%增加到土壤-地下水界面的90%以上(最高观测浓度达到91 mg L-1)。NH4-N在纵向迁移过程中几乎完全被转化或吸附。不同深度土壤水的硝酸盐氮氧双同位素特征表明,深层土壤存在反硝化脱氮过程,这一定程度上减轻了地下水的氮负荷,但由于施肥量较高,果园土壤-地下水界面NO3-N年平均浓度依然高达35.9 mg L-1,是除土壤外重要的NO3-N储库,地下水排泄是蜜柚林小流域基流时期氮营养盐输出的重要渠道。(2)用地类型、施肥周期和水文气象条件是蜜柚林小流域土壤-地下水-河流氮营养盐时空变化的主要影响因素。土壤水NO3-N和NH4-N浓度受到氮营养盐投入、迁移和生物转化的综合影响,施肥与降水耦合时期浓度明显高于非耦合时期。NO2-N浓度在湿润时期明显高于干旱时期,反映湿润时期土壤微生物氮转化活跃。干旱-湿润的水文循环使土壤微生物活动被抑制-激活,干旱-暴雨的极端天气会加速果园土壤氮向河流和地下水的输出。受降雨事件和施肥时机综合影响,浅层地下水氮营养盐浓度在施肥期和长期降雨重合时显著升高。河流干支流氮营养盐浓度和形态的沿程变化主要受农业面源污染负荷、支流汇入和生活污水排放综合影响,基流时期的地下水补给控制了河流氮营养盐组分的变化。暴雨事件过程中,受剧烈变化的水文条件影响,河流营养盐浓度剧烈变化,且存在一定的滞后输出特征。(3)河流NO3-N输出通量主要受控于前期土壤干湿程度、施肥周期和径流总量。河流NO3-N浓度季节变化小,其输出主要由径流总量控制,占河流DTN输出的90%以上。在径流总量较高的月份(>106m3),单位径流总量输出的NO3-N通量有偏高、偏低两种趋势,主要受控于果园施肥活动和土壤干湿程度等前期条件。高流量的洪水时期是蜜柚林小流域NO3-N输出的关键窗口(以10%历时,输出38%的NO3-N负荷)。在暴雨时期,表层土壤大量NH4-N和NO3-N被冲刷和淋溶出来,以壤中流的形式横向输出到地表径流,造成河流水量和氮营养盐输出脉冲,特别是极端高流量(>9.6m3 s-1)会显著加强NO3-N的富集作用。历时占比69%的低流量时期(<2.48 m3 s-1)输出了 34%的NO3-N负荷,也是不可忽视的NO3-N控制重点时期。对多场暴雨NO3-N输出参数与气象水文参数的多元线性回归分析表明,最大降水强度、降水历时、洪水事件前1日的累积降水量和洪水事件前14日的平均气温是河流暴雨NO3-N浓度与输出通量的主要驱动因子。综上所述,初步明确了蜜柚林小流域土壤-地下水-河流连续体氮的来源、时空变化与输出机制,以及基流和暴雨径流对河流氮输出的相对贡献。为有效控制河流和地下水的氮污染,在传统的化肥削减手段之外,需重点关注:(1)建立当地气象精确预报系统和土壤-地下水-河流水文营养盐智能监测系统,服务于肥水精细化管理,提高肥料在土壤中的停留时间,减少因施肥与降水耦合造成营养盐的大量流失。(2)鉴于暴雨径流在氮输出中的重要性,以及当地用地紧张的现状,建议建设集约化的生态工程设施,例如人工水塘系统,进行暴雨径流的拦截、生物处理和循环利用。