黄河小浪底水库水沙调控与溶解性硝酸盐输出变化

人为输入氮和磷通过河流体系输送到河流下游以及海洋,给河流以及滨海生态系统带来压力,但河流水沙调控过程带来的溶解性硝酸盐(NO3-)输出变化尚不清楚.本研究借助黄河小浪底水库水沙调控过程,通过对比分析水库下游300 km范围河水在泄水阶段和泄泥沙阶段水NO3-含量以及硝酸盐氮和氧同位素(δ15NO3和δ18ONO3)组成,说明河水NO3-来源变化及其对水沙调控的响应.结果表明,2018年6月底泄清水阶段河水NO3-含量中间值为13.11 mg·L-1,均值为13.04±1.20 mg·L-1(n=11),δ15NNO3和δ18ONO3中间值为1.8‰和8.8‰,均值分别为2.2‰±1.6‰(n=11)和9.2‰±2.1‰(n=11);2018年7月上旬泄泥沙阶段河水NO3-含量中间值为15.46 mg·L-1,均值为15.42±1.26 mg·L-1(n=10),δ15NNO3和δ18ONO3中间值为1.3‰和9.4‰,均值分别为0.6‰±2.1‰(n=10)和8.9‰±1.7‰(n=9);单因素方差分析结果表明,泄水阶段和泄沙阶段NO3-含量以及δ15NNO3组成均存在显著差异(P＜0.05),但δ18ONO3差异不明显(P＞0.05);黄河干流河水NO3-主要来自于土壤NO3-和化肥NO3-,泄水阶段贡献比例为15.1％±11.2％和63.7％±10.8％,泄沙阶段贡献比例为11.2％±10.6％和70.4％±11.6％.泄泥沙阶段化肥NO3-对河水NO3-贡献比例增大,与泄沙阶段河道内农田淹没导致化肥NO3-释放有关.研究结果初步探究了黄河小浪底水库水沙调控过程对河水NO3-行为的影响机制,在泄泥沙阶段,河水流量增加导致化学肥料NO3-输出量增加,对黄河下游水体生态系统存在潜在影响.