我国农业生产中化肥的施用强度居世界之首。以氮肥为例，我国耕地面积占全球耕地面积不足10%，但氮肥施用量却占全球施用量的近1/3。农业面源污染已成为我国地表水环境氮污染的重要来源（Heffer, 2009; Yan et al., 2014; Ata-Ul-Karim et al., 2017）。由于缺少方法学支持，学者在流域尺度定量不同来源氮污染（如大气干湿沉降、生活源、农业面源、工业源等）对流域水污染的贡献，仍存在较大难度，这也制约了流域氮污染的综合防治工作。随着同位素理论技术的发展，硝酸盐双同位素（δ15N-δ18O）测试日臻成熟，并在流域氮污染来源判别中显示了诸多优势。
近期，陈敬安研究员课题组选取中国南方喀斯特地区典型农业集水区小流域（广西客兰水库那辣流域）为研究对象，应用硝酸盐δ15N-δ18O双同位素技术，结合流域水化学，定量了那辣流域硝酸盐各来源端元的贡献率。结果表明：1）流域硝酸盐的主要来源包括化肥、生活污水和降雨等，流域氮污染输入主要集中在雨季（5月-9月）。2）SIAR模型计算显示，不同来源氮污染的平均贡献依次为：农业源（52.7%）>生活源（39.9%）>大气来源（7.4%）。3）提出了“削减化肥施用量+提升氮肥利用率+提高生活污水收集处理率”的流域氮污染控制策略。本研究为我国南方喀斯特农业集水区氮污染防治工作提供了有益借鉴。
图1不同来源样品硝酸盐δ15N-δ18O双同位素组成及时空变化
上述研究成果以“Identifying the sources of nitrate in a small watershed using combined δ15N-δ18O isotopes in the Kelan Reservoir, Guangxi, China”为标题发表在农林科学领域知名期刊《Agriculture, Ecosystems and Environment》上。全文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2020.106936.
本研究受广西重大专项（No.AA17204078）、中科院战略先导专项B（No.XDB40020300）、国家自然科学基金（No.41773145、41977296）、中科院青促会专项和中科院创新交叉团队等项目资助。
（陈敬安课题组/供稿）