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多同位素联用探究植被变化对土壤氮素迁移转化的影响

深根经济树由于根系吸收水分和过量施肥，降低了土壤储水量，但增加了土壤中硝态氮(NO3-N)的积累。了解NO3是如何在土壤中积累的，以及它在多大程度上可以被冲走或转化，可以为控制流向水道的N通量的过程提供见解。针对> 15 m黄土沉积物，选取不同树龄的耕地和果园，测定土壤中水分和NO3的含量和同位素。本研究的新颖之处在于将水同位素用于分析水和NO3的输运，而将NO3同位素进一步用于分析NO3的来源和转化。不同土地利用类型的NO3-N抛物线分布(258 ~ 3579 kg N ha−1)主要分布在0 ~ 5 m范围内。老苹果园由于过度施用化肥，地表聚集的NO3库约为农田的6倍，而桃园由于肥料投入少，可能存在根系吸收效应，地表聚集的NO3库仅为农田的一半。活塞流导致深层黄土不同土地利用类型水体运动总体缓慢，NO3通量较低。尽管降水和低地表蒸发对土壤水分进行了补充，但强烈的蒸腾效应进一步导致老苹果园深层水分和NO3通量几乎为零。硝态氮主要由土壤有机氮(44%±26%)和铵态氮(36%±20%)贡献，但其转化以老苹果园下的硝化作用和深层矿化作用为主。深根植物下较低的干土层可暂时减弱NO3弹的危险性;然而，由于水的移动速率较低，反硝化潜力有限，NO3最终将在几百年或更长时间内到达含水层。该研究为阐明NO3多同位素组合运移转化过程提供了新的思路，NO3炸弹将长期危害干旱区陆地生态系统和环境的可持续发展。