Изменение формы долин и строительство плотин влияют на уровень нитратов в поверхностных и грунтовых водах на уровне водосбора

На Лёссовом плато в Китае реализуется проект «Консолидация овражных земель» (GLC), целью которого является создание плоских сельхозугодий за счет преобразования русел ручьев, строительства дренажных каналов, плотин и водохранилищ. Ранее было установлено, что в таких преобразованных долинах значительно возрастает содержание нитратов в глубоких слоях почвы. Однако оставалось неясным, как эти изменения влияют на качество поверхностных и грунтовых вод.

Группа профессора Цзинь Чжао из Института земной среды Китайской академии наук провела масштабные полевые исследования, сравнив химический состав воды, содержание неорганического азота и изотопов в преобразованном (с плотиной) и природном водосборах. Ученые обнаружили, что концентрации нитратов в обоих водосборах были ниже 10 мг·л⁻¹. При этом сезонное содержание нитратов в поверхностных (0.42–0.52 мг·л⁻¹) и грунтовых (1.86–3.65 мг·л⁻¹) водах преобразованного водосбора было значительно ниже, чем в природном (поверхностные: 0.92–2.07 мг·л⁻¹; грунтовые: 2.73–8.21 мг·л⁻¹).

Иерархический кластерный анализ показал сильное взаимодействие между поверхностным стоком и водой водохранилища в преобразованном водосборе, в то время как в природном водосборе тесная связь наблюдалась между русловым потоком и грунтовыми водами. Основными источниками нитратов в поверхностных водах в обоих случаях были нитратные удобрения, почвенный аммоний, а также навоз и сточные воды. В грунтовых водах нитраты происходили в основном из нитрификации почвенного аммония, навоза и сточных вод.

Исследование показало, что преобразование долин, строительство плотин и консолидация земель значительно влияют на вклад различных источников нитратов и качество поверхностных вод, но мало затрагивают грунтовые воды. Более того, такие меры могут способствовать снижению нитратного загрязнения, а плотины и водохранилища играют ключевую роль в контроле концентраций нитратов. Это имеет глобальное значение для управления водосборами.

«В преобразованном водосборе следует применять разумный уровень внесения азотных удобрений для поддержания высокого качества поверхностных и грунтовых вод», — отметил профессор Цзинь. Ученые также подчеркивают, что, хотя текущее состояние грунтовых вод в районе проекта GLC заметно не изменилось, в будущем необходимо учитывать временной лаг между преобразованием земель и реакцией качества грунтовых вод.