矿山废水灌溉区农田土壤N2O的产生及释放机制研究

论文摘要

农田系统是温室气体N2O的主要排放源,目前对酸性矿山废水（acid mine drainage,AMD）灌溉影响下,农田土壤剖面N2O的来源识别、转换机制及其控制因子缺乏深入研究。本文选择广东省大宝山矿区下游沿岸水稻田和甘蔗田两种典型农田,针对酸性矿山废水灌溉区（上坝村）和天然来水灌溉区（连心村）,对土壤理化性质、重金属含量及包气带N2O浓度、同位素特征值进行了测定,定量计算了硝化和反硝化作用对土壤中N2O的贡献比和N2O转化为N2的还原比,评价了其相关影响因素。结果表明:在AMD影响下,灌区农田土壤剖面N2O浓度均高于同种作物类型天然来水区土壤,同种灌溉处理下甘蔗田土壤N2O浓度高于水稻田。甘蔗田表层土壤（0～30 cm）反硝化作用对N2O产生量的贡献比高于硝化作用,约71.29%N2O由反硝化作用产生。AMD灌区甘蔗田土壤剖面中N2O还原成N2的比例随深度增加逐渐减小,在N2O浓度峰值处仅有15.54%N2O被还原成为N2,而天然来水区N2O还原成N2的平均比率高达49.80%。这表明较弱的土壤N2O还原能力导致较高浓度的N2O残留在土壤中。相关性分析表明,AMD灌溉通过改变上坝村土壤的pH、重金属含量、含水率从而改变了土壤N2O的来源途径及还原能力。组合同位素特征值溯源法有效地揭示了农田土壤N2O的来源和AMD灌区土壤的潜在生态风险,为日后的治理修复工作提供了科学依据。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 研究区概况
•   1.2 样品采集与处理
•   1.3 测定项目与方法
•   1.4 计算方法
•     1.4.1 N2O同位素特征值计算
•     1.4.2 二元混合模型评估N2O来源贡献比
• 2 结果与分析
•   2.1 供试土壤理化性质及其重金属含量垂向分布特征
•   2.2 土壤气体中N2O浓度垂向分布特征
•   2.3 土壤包气带中N2O的氮氧同位素特征
•   2.4 硝化/反硝化作用对土壤气体N2O的贡献比
• 3 讨论
•   3.1 N2O同位素分布的影响因素
•   3.2 AMD灌溉对农田土壤N2O产生和释放的影响
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 常伊梅林,唐常源,李杏,李锐,曹英杰

关键词: 同位素特征值,酸性矿山废水灌溉,硝化作用,反硝化作用,红壤区

来源: 中国生态农业学报(中英文) 2019年01期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 环境科学与资源利用,农业基础科学

单位: 中山大学地理科学与规划学院,中山大学环境科学与工程学院

基金: 广东省基础与应用基础研究专项资金项目(2017A030310563),广州市科技计划项目(201510010300),国家自然科学基金青年科学基金项目(41501512)资助~~

分类号: X712

DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.180568

页码: 1-10

总页数: 10

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