Denitrification walls are a low-cost technology with the capability to reduce nitrogen (N) loading in shallow groundwater beneath agricultural systems. The aims of this study were to quantify the effect of different carbon (C) substrates on nitrate removal rate (NRR) and greenhouse gas (GHG) production in two soil-capped denitrification walls (volume ≈ 27 m3) under subtropical climate conditions. The relative performance of softwood and hardwood woodchips to promote denitrification was tested over a 2-year program of weekly monitoring, during which water samples were collected for nitrate (NO3−) and dissolved GHG analysis. Both the softwood and the hardwood wall had similar average NRR (2.0 and 1.6 g N m−3 d−1, respectively) but were NO3− limited, and acted as a sink for nitrous oxide (N2O) produced in the walls and dissolved in the aquifer. Both walls produced carbon dioxide (CO2) and methane (CH4), with the hardwood producing respectively 3-fold and 2.5-fold higher fluxes compared to the softwood. Calculation of the Global Warming Potential (GWP) permitted a comparison of the GHG emissions within the walls in terms of CO2 equivalents (CO2-eq). Both the walls emitted CO2-eq lower than natural environments, with the softwood producing null emissions and the hardwood emitting 65-fold higher than softwood. The results of the present study suggest that woodchip bioreactors may be used to reduce nutrient loading from agricultural areas into surrounding aquatic environments as well as to decrease GHG emissions under subtropical climates, with softwood being a preferable substrate.

中文翻译：

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亚热带湿润气候下木屑反硝化墙的硝酸盐去除和温室气体产生

反硝化墙是一种低成本技术，能够减少农业系统下浅层地下水中的氮 (N) 负荷。本研究的目的是量化不同碳 (C) 底物对亚热带气候条件下两个覆盖土壤的反硝化墙（体积 ≈ 27 立方米）中硝酸盐去除率 (NRR) 和温室气体 (GHG) 产生的影响。在为期 2 年的每周监测计划中测试了软木和硬木木片促进反硝化的相对性能，在此期间收集水样用于硝酸盐 (NO3-) 和溶解的温室气体分析。软木和硬木墙的平均 NRR 相似（分别为 2.0 和 1.6 g N m−3 d−1），但 NO3− 有限，并充当壁中产生的一氧化二氮 (N2O) 的汇并溶解在含水层。两堵墙都产生二氧化碳 (CO2) 和甲烷 (CH4)，与软木相比，硬木产生的通量分别高出 3 倍和 2.5 倍。全球变暖潜势 (GWP) 的计算允许以二氧化碳当量 (CO2-eq) 来比较墙内的温室气体排放。两堵墙排放的二氧化碳当量都低于自然环境，软木产生零排放，而硬木的排放量是软木的 65 倍。本研究的结果表明，木片生物反应器可用于减少从农业区到周围水生环境的养分负荷，并减少亚热带气候下的温室气体排放，软木是优选的基质。与软木相比，通量高 5 倍。全球变暖潜势 (GWP) 的计算允许以二氧化碳当量 (CO2-eq) 来比较墙内的温室气体排放。两堵墙排放的二氧化碳当量都低于自然环境，软木产生零排放，而硬木的排放量是软木的 65 倍。本研究的结果表明，木片生物反应器可用于减少从农业区到周围水生环境的养分负荷，并减少亚热带气候下的温室气体排放，软木是优选的基质。与软木相比，通量高 5 倍。全球变暖潜势 (GWP) 的计算允许以二氧化碳当量 (CO2-eq) 来比较墙内的温室气体排放。两堵墙排放的二氧化碳当量都低于自然环境，软木产生零排放，而硬木的排放量是软木的 65 倍。本研究的结果表明，木片生物反应器可用于减少从农业区到周围水生环境的养分负荷，并减少亚热带气候下的温室气体排放，软木是优选的基质。两堵墙排放的二氧化碳当量都低于自然环境，软木产生零排放，而硬木的排放量是软木的 65 倍。本研究的结果表明，木片生物反应器可用于减少从农业区到周围水生环境的养分负荷，并减少亚热带气候下的温室气体排放，软木是优选的基质。两堵墙排放的二氧化碳当量都低于自然环境，软木产生零排放，而硬木的排放量是软木的 65 倍。本研究的结果表明，木片生物反应器可用于减少从农业区到周围水生环境的养分负荷，并减少亚热带气候下的温室气体排放，软木是优选的基质。