黄土高原典型小流域水土流失过程的氮同位素示踪研究

The nitrogen cycle in the natural ecosystem is one of the most important process in the global biogeochimestry cycles. The Loess Plateau area is the one of the environmental sensitivity district in China. The soil erosion process is serious in this place, and the vegetation coverage rate is very low. Meanwhile, the natural disasters frequently happen in this area. Therefore, people pay more attention to the nitrogen cycle process in Loess Plateau.This project chooses some typical river catchments on the Loess Plateau at Binxian of Shaanxi province as the research area, and systemically collect the river water samples along these rivers. Meanwhile, we deeply investigate the background condition in this area. In this way, we can comprehensively analyses the nitrogen sources, transition and transformation process during the soil erosion condition. We try to use the isotopic method to research the nitrogen nutrition loss in the Loess Plateau, and semi-quantitatively evaluate the end-member nitrogen sources contribution to the river. This project could help researchers to better understand the soil erosion process in the Loess Plateau, and this method may be used in other larger and more complex river catchment. In addition, this project can help the governor to effectively control the eutrophication in the river, lake and estuary.

氮在自然生态环境的循环转化过程是全球生物地球化学循环的重要研究内容之一。黄土高原是我国重要的环境脆弱区域，该地区存在水土流失严重，植被覆盖低，自然灾害频发等问题。因此，氮素在该区域环境中的循环过程，更加值得人们关注。本项目选择黄土高原中部彬县境内多条典型小流域分季节进行系统采样，同时对周围环境背景进行深入细致的调查，分析黄土高原水土流失过程中氮素物质的来源、迁移及转化过程。尝试将同位素示踪手段应用到黄土高原氮素营养物质的流失研究中，半定量的研究黄土高原氮素流失过程中，各个端元组分的贡献量。本项目对认识黄土高原营养物质流失过程具有十分重要的科学意义，甚至对于今后研究复杂流域的水土流失过程也有重要的借鉴意义，同时，对有效控制江河、湖泊及入海口等环境敏感地区的富营养化问题具有重要现实意义。

氮在自然生态环境的循环转化过程是全球生物地球化学循环的重要研究内容之一。黄土高原是我国重要的环境脆弱区域，该地区存在水土流失严重，植被覆盖低，自然灾害频发等问题。因此，氮素在该区域环境中的循环过程，更加值得人们关注。本项目选择黄土高原中部彬县境内多条典型小流域分季节进行系统采样，同时对周围环境背景进行深入细致的调查，分析黄土高原水土流失过程中氮素物质的来源、迁移及转化过程。尝试将同位素示踪手段应用到黄土高原氮素营养物质的流失研究中，半定量的研究黄土高原氮素流失过程中，各个端元组分的贡献量。通过研究我们发现小流域河水主要氮素来源是硝酸根，不同来源的水体其硝酸盐氮、氧同位素具有明显差异。通过端元氮素物质硝酸盐氮、氧同位素分布值域判断，该流域硝酸盐主要来源包括雨水、污水及粪肥、化肥和土壤有机氮四类。通过模型计算，四类氮素贡献比例根据土地利用类型的差异和季节差异略有不同。7月份，雨水是硝酸盐主要贡献端元，所有河流该端元贡献比例达到27 %以上；其次是污水和粪肥贡献，该端元在泾河贡献比例高达36 %；化肥和土壤有机氮在5条河流的贡献比例在20 %左右。9月份，雨水贡献比例有所下降，相反土壤有机氮贡献比例有所上升，该端元在泾河贡献比例达到46 %；污水和粪肥贡献比例仍处于第二位；化肥端元9月份在5条河贡献比例在27 %左右。同时，根据以往研究经验判断，该流域河水硝酸盐没有经历明显的硝化或者反硝化过程。本项目对认识黄土高原营养物质流失过程具有十分重要的科学意义，甚至对于今后研究复杂流域的水土流失过程也有重要的借鉴意义，同时，对有效控制江河、湖泊及入海口等环境敏感地区的富营养化问题具有重要现实意义。