地下水资源是干旱缺水的湘中南岩溶区社会经济发展的重要支撑,但城镇化进程的推进和工农业活动的进行使岩溶地下水水质不断恶化,其中三氮污染尤为常见。岩溶水文系统是一个发育于可溶岩含水层的独特水文系统,与其他水文系统相比具有高度的敏感性和脆弱性,岩溶区污染物迁移特别是氮素的迁移始终是学术界关注的热点。氮素在岩溶系统中迁移与多种因素密切相关,其中降雨条件是重要影响因素之一。研究岩溶地下水氮素对降雨的响应及其内在缘由可进一步深化理解岩溶农业小流域地下水氮素变化规律,为岩溶区氮肥施用及氮污染防治提供技术支撑。本文通过长期野外监测烟竹岩溶流域地下河、表层岩溶泉、槽谷区孔隙水在场降雨尺度和月尺度条件下水化学和流量(或水位)变化,选择具有典型前期雨量和降雨情势的七场降雨,分析不同降雨过程中各监测点水文信息(电导率、浊度、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮)对降雨的响应情况,同时分析各监测点月尺度(或季节尺度)变化规律,探究岩溶地下水系统氮素对降雨的响应及其内在缘由,得出以下主要结论:(1)研究区岩溶地下水动态对降雨的响应受前期雨量和降雨情势的影响。在水质方面,前期雨量对岩溶地下河和表层岩溶泉的影响相似,随前期雨量的增加两者电导率增加,而槽谷区孔隙水对前期雨量的响应表现在地下水埋深变幅上,两者呈负相关关系。岩溶地下河流量、表层岩溶泉流量、槽谷区孔隙水水位变幅与降雨量(雨强)均表现出一定的正相关关系;此外对地下水电导率而言,降雨事件多表现为稀释作用,且该稀释作用与雨强呈正相关关系。(2)研究区地下水氮素对多尺度降雨过程的响应受降雨类型和各类型地下水水文地质条件影响。在场降雨尺度,岩溶地下河管道流中氨氮和硝酸盐氮对前期雨量的响应情况不同,随前期雨量的增加,降雨促使更多的氨氮进入岩溶地下河,而硝酸盐氮相反。在一般性降雨事件中,岩溶地下河中硝酸盐氮和氨氮峰值随降雨量(雨强)的增大而增大,这是由氮素的储存条件和岩溶地下河水文地质条件共同决定的。表层岩溶泉中硝酸盐氮含量变化随前期雨量的升高而对降雨事件响应更灵敏;氨氮对前期雨量的响应与岩溶地下河相似,其含量峰值与前期雨量呈正相关关系。表层岩溶泉对不同情势场降雨响应明显,降雨量越大氮素含量峰值越大。槽谷区孔隙水中氮素对前期雨量的响应主要表现在硝酸盐氮含量的变化,前期雨量越大,槽谷区孔隙水硝酸盐氮对降雨的响应越明显且及时;随降雨量(雨强)的增加,氨氮含量降低越明显;而槽谷区孔隙水硝酸盐氮峰值随降雨量(雨强)的增大而增大。此外当发生诸如大暴雨类的强降雨事件时,降雨的对岩溶地下水的稀释作用明显。岩溶地下河枯季主要污染源为生活污水和养殖业污水,雨季同时受居民生活和农业生产活动的影响;表层岩溶泉中硝酸氮动态变化的主要受气候因素和农业生产活动影响,氨氮季节尺度动态变化不明显,这是由于氨氮常吸附在粘土颗粒表面,储存于地表土壤,难以随慢速流输移。槽谷区孔隙水中硝酸氮含量月尺度动态与表层岩溶泉类似,峰值出现在雨季初期,最小值出现在雨季中期;亚硝酸盐氮含量变化主要受氧化还原环境的影响。(3)研究区地下水氮素空间分异及溯源结果显示,受土地利用方式时空变化的影响及人民生产生活的影响,该区域地下水氮素来源复杂,且氮素在不同类型地下水中含量各异。氢氧稳定同位素检测数据表明,不同监测点水源所经历的蒸发作用有所不同,进而表明研究区不同类型的岩溶地下水来源及其运移路径不尽相同,岩溶地下河补给水主要为快速流,表层岩溶泉和槽谷区孔隙水主要为慢速流。氮氧同位素检测数据表明,研究区岩溶地下河在枯季受居民生活污水的影响显著,其氨氮含量较高,雨季同时受到生活污水排放和农业化肥、粪肥使用的影响;研究区表层岩溶泉氮素主要以硝酸盐氮形式存在,主要来源为合成肥料,而研究区槽谷区孔隙水(民井)受人畜排泄物的影响更加突出。