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三峡库区香溪河流域氮磷入库负荷及迁移特征研究

文献类型： 学位论文

年份： 2016

导师姓名： 翟丽梅

作者： 崔超

出版单位： 中国农业科学院

关键词： 香溪河流域;农业面源污染;关键期;关键区;入湖负荷

研究方向： 土壤学

摘要： 农业面源污染是造成三峡库区水体富营养化的重要原因之一,加强流域内农业面源污染防治对库区水生态安全具有重要意义。香溪河流域是作为三峡库区坝首的第一大支流,属典型丘陵地区农林复合小流域。近年来,水体富营养化频发,农业面源污染问题突出,对库区水环境质量构成威胁。现阶段的农业面源污染研究中,普遍存在氮磷污染源产生特征了解不清、迁移过程和发生时期不明、入湖负荷估算不准确等问题。因此,本研究以香溪河流域为例,综合运用农业源调查、排污系数法、断面实测法、基流分割法及SWAT机理模型等方法与手段,分析流域农业源氮磷产生特征、主要迁移途径,识别氮磷负荷贡献关键时期、关键区,明确农业源氮磷入湖负荷,为开展农业面源污染防控提供依据。主要结论如下:(1)通过农业源基础调研发现,流域2007-2013年农用地面积呈增加趋势,增幅为34.6%。农用地类型以旱地为主,约占其面积的50%;园地面积7年间增幅最高,达65.5%。流域养殖业以生猪为主,养殖量从2007年的29.5万头发展到2013年的37.5万头,增幅27.0%。(2)基于排污系数法解析流域氮磷产生特征。2007-2013年,农业面源污染发生风险逐年加剧,7年间总氮、总磷增幅分别为22.3%和13.3%。总氮产生量主要来源于畜禽养殖业源,占农业源产生总量的81.7%;总磷分别来自畜禽养殖业源和种植业源,分别占总量的52.3%和41.5%。从空间特征来看,农业源集中的香溪河中游、中下游沿岸子流域农业面源污染产生风险区。(3)通过断面监测和基流分割方法研究得出,地表径流为氮磷输出的主要迁移途径,占全年总氮输出量的的82.5%,总磷的87.9%。总径流、地表径流和基流中总氮均以溶解态为主,分别占75.2%、74.1%、80.3%,且主要以硝态氮形式存在;总磷均以颗粒态为主,分别占80.0%、81.5%和69.1%。(4)2011-2014年总径流、地表径流与降雨呈极显著相关水平(P<0.001)。地表径流系数高,年均总径流超过60%来自地表径流。地表径流与泥沙含量、总磷、颗粒态磷显著正相关(P<0.001),与溶解态磷、氮污染物相关性较差。在地表径流量大的月份,流域极易发生土壤侵蚀,并伴随大量泥沙、氮磷污染物流失。(5)流域断面监测结果显示,总径流、地表径流和基流氮磷输出负荷季节性变化规律明显,受地表径流量影响显著。7-9月为香溪河流域氮磷输出关键期,期间降雨量占全年的62.2%,地表径流量占全年地表径流总量的64.1%,占全年总径流量的50.2%。受降雨径流的影响,该时期总氮输出负荷占全年的61.1%,总磷占全年的79.0%;其中9月氮磷输出负荷达年内最高值,总氮输出负荷占全年的33.5%,总磷占50.9%。(6)构建SWAT模型,应用实测数据进行模型校准、验证,R2≥0.6、Ens≥0.5,满足香溪河流域的模拟研究。模拟分析获得了各子流域和流域的氮磷负荷入湖系数,分析了流域农业源入湖负荷特征。香溪河流域总氮和总磷削减系率分别为8%和18%。农业源总氮和总磷入湖量占流域贡献总量的40.2%和37.6%,氮磷入湖量一半以上来自农业源以外的其它方面。流域氮磷入湖关键区主要分布在农业源产生量集中的香溪河中游、中下游沿岸子流域,与农业源氮磷入湖关键区空间位置基本一致,应重点防控。

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