量化季节性暴雨与干旱对氮损失的调控作用：基于长江上游亚热带农林小流域的模型研究

《Eco-Environment & Health》：Quantifying nitrogen loss responses to seasonal deluges and droughts: A modeling study in a subtropical agro-forest catchment, upper Yangtze River

　　本文采用CNMM-DNDC水文生物地球化学模型，通过31种降水情景模拟揭示了季节性干湿极端事件对亚热带丘陵区氮损失的差异化影响。研究发现秋季暴雨可使硝酸盐淋溶激增121-164%，而夏季极端降水或干旱会显著改变硝酸盐与颗粒态氮的输出通量（±29%~118%），首次系统阐明了氮素流失的滞后效应与滞后现象（Hysteresis），为联合国氮减排目标提供了关键科学依据。

　　

研究亮点

季节性暴雨与干旱通过改变水文连通性和生物地球化学过程，显著调控亚热带丘陵区氮素流失路径。秋季极端降水引发硝酸盐（NO₃^?）淋溶的爆发式增长，而夏季干湿事件则主导颗粒态氮（PN）与气态氮排放的此消彼长。年度降水与硝酸盐/颗粒态氮输出呈强正线性关系（r2=0.95-0.97），而气态氮排放与水体氮流失呈显著负相关，揭示了两者间的权衡机制。

主要结论

基于CNMM-DNDC模型的31种情景模拟表明：硝酸盐淋溶具有显著的季节动态，85%的流失集中在夏季降水期。秋季暴雨因极端降水事件（160.8 mm d^?1）引发强烈淋溶，而冬季无淋溶现象。年度暴雨显著改变硝酸盐与颗粒态氮的滞后行为，证实常态与干旱条件下土壤硝态氮通过壤中流的运输受限。这些发现凸显水文生物地球化学模型在解析复杂景观中气候事件与氮损失关联的强大能力，为可持续氮管理提供新视角。

结论

面对气候变化加剧的氮污染风险，本研究通过模型模拟明确了长江上游典型小流域氮损失对季节性干湿极端事件的响应规律。秋季暴雨导致的硝酸盐淋溶激增与夏季干湿事件对氮输出的显著调控，强调了滞后效应在氮循环中的关键作用。研究成果为区域氮素优化管理和气候变化适应策略提供了定量化科学支撑。