[口头报告]秦岭北麓典型农业区包气带和地下水中硝酸盐的生物地球化学过程研究

秦岭北麓典型农业区包气带和地下水中硝酸盐的生物地球化学过程研究
编号：1487 稿件编号：2465 访问权限：私有 更新：2023-04-10 11:42:30 浏览：158次 口头报告

报告开始：2023年05月07日 17:26 （Asia/Shanghai）

报告时间：12min

所在会议：[15A] 15A、水文地球科学 » [15A-3] 15A-3 水文地球科学

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摘要
在农业活动中，由于化肥施用和管控不当导致土壤中积累了大量氮素，随着包气带-地下水系统氮素投入的增加，地下水硝酸盐污染已成为影响生态环境和人类健康的全球性问题。查明农业活动影响下硝酸盐的生物地球化学作用机制，是削减氮污染负荷的基础与关键。然而，有关硝酸盐的农业输入对微生物群落的影响，以及水化学和微生物群落的变化如何控制硝酸盐生物地球化学过程的研究尚不充分。基于此，本文以秦岭北麓周至-眉县为典型农业研究区，采用水文地球化学与微生物分子生态学技术相结合，联合氮氧稳定同位素的方法，聚焦包气带-地下水系统中硝酸盐的迁移转化，分析土壤和地下水中的化学组分特征、氮氧同位素示踪，微生物群落对环境因子以及硝酸盐的响应关系；进一步利用16S rRNA基因高通量测序结果进行PICRUSt分析，预测氮循环的功能基因组成及主要反应过程；最终构建典型农业区包气带-地下水系统中硝酸盐的生物地球化学过程概念模型。本文的研究结果表明：秦岭北麓典型农业区NO3-污染严重，70.59%的地下水样品的NO3-浓度超过了WHO规定的50 mg/L，研究区内硝酸盐含量空间分布不均，与地下水流路径无关，主要受农业活动影响。DO和Eh的范围均表明采样点的地下水环境不利于硝酸盐反硝化作用的发生。此外，地下水的ln(NO3-/Cl-)和δ15N-NO3-、δ18O-NO3-的相关性很低，也说明研究区地下水硝酸盐的氮氧同位素受反硝化作用的影响很小。微生物结果显示Actinobacteriota和Proteobacteria为包气带和地下水中的优势门，土壤氮相关微生物的丰度与取样深度和TOC显著正相关，地下水中微生物则与TOC、EC呈正相关关系，与氧化还原电位呈负相关关系。PICRUSt分析结果表明地下水和土壤中硝酸盐转化过程以硝化作用和有机氮矿化作用为主。这项研究表明，水化学、氮氧同位素数据结合微生物技术可以成为识别影响包气带和地下水中NO-的来源和生物地球化学过程的有力工具。
关键字
硝酸盐;水化学;氮氧同位素;微生物群落;反硝化
报告人
王丹
无 长安大学

稿件作者
王丹 长安大学
李培月 长安大学
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