延安治沟造地小流域水库氨氮对降雨变化的响应

• 作者: 余云龙 张晶 林杭生 褚光琛 金钊
• 来源期刊: 第四纪研究
• 学科: 地球科学
• 关键词: 黄土高原 坝库小流域 地球关键带 氨氮 降雨 周时间尺度 时空动态
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 所属期刊栏目: “季风区地表关键带过程”专题研究
• 页码范围: 1204-1218
• 页数: 15页
• 分类号: X143|P641.3|P597+.2
• 字数: 11728字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11928/j.issn.1001-7410.2017.06.05

摘要

地球关键带是以小流域为单元的近地表开放系统.流域内坝库体系作为小流域物质迁移的重要汇集区,将坝库水体作为研究对象,监测其物质浓度变化,并与气候变化和人类活动等因素进行关联性分析,对于理解和预测小流域物质迁移过程、规律和变化趋势具有基础理论意义和现实指导意义.当前,流域水文过程与氮迁移的耦合研究较多关注硝态氮,而对氨氮关注较少,导致了关键带过程中水文和氮循环耦合过程的部分环节缺失.本研究以延安顾屯治沟(填沟)造地小流域为对象,研究小流域水库氨氮浓度周时间尺度的动态变化及其与降雨的联系,揭示强烈人类活动影响下黄土小流域氨氮迁移特征和可能的内在机制.通过对上游至下游5座水库氨氮浓度连续1年(2016年6月至2017年5月)的每周监测,结果表明:5座水库氨氮浓度变化均滞后于降雨事件1～2周,而与月降雨量和降雨前流域湿润指数的变化趋势相比,则滞后1个月;不同季节之间,5座水库夏季和秋季氨氮浓度远高于冬季和春季.水库与地下水的氨氮浓度变化趋势一致,且存在显著线性关系(P＜0.001),表明降雨可能通过影响地下水氨氮浓度从而影响水库氨氮浓度.降雨入渗的影响因素,如降雨量、降雨强度、降雨持续时间和降雨前流域湿润程度,控制着水库氨氮浓度上升的幅度.从空间分布来看,小流域上游至下游水库氨氮浓度呈显著正相关(p＜0.001),且相邻2座水库氨氮相关系数大于不相邻水库.降雨量较大的夏季、秋季和春季水库间氨氮浓度变化的相关性均大于降雨量较小的冬季.这些现象表明,降雨是延安治沟造地小流域水库氨氮的重要控制因素,其中水分在雨水-地下水-水库系统和上游水库-下游水库系统的迁移过程起到关键性作用.