【摘要】：非點源污染所引起的最主要危害形式就是水體的富營養(yǎng)化。根據(jù)2015年長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報顯示,長江干流水質(zhì)總體為良,但是多條支流以及部分回水區(qū)水體富營養(yǎng)化程度較往年有所加重。農(nóng)業(yè)非點源污染是水體富營養(yǎng)化的主要來源。三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)小流域作為相對獨立的匯水單元,是非點源污染發(fā)生的源頭;小流域地表徑流和土壤侵蝕引起的氮、磷流失是導(dǎo)致非點源污染的重要原因,同時也是非點源污染的重點控制對象。土地利用綜合反映了人類活動的情況,是影響非點源污染的關(guān)鍵因子,土地利用類型、結(jié)構(gòu)等的組合對非點源污染的發(fā)生有重要影響。從土地利用格局整體優(yōu)化和局部最佳管理措施控制的角度研究非點源污染是當(dāng)前的研究趨勢,也是目前國內(nèi)外研究的熱點。近年來,國內(nèi)外的學(xué)者對不同土地利用類型與非點源污染關(guān)系的研究主要通過人工模擬降雨、徑流小區(qū)試驗、不同尺度流域觀測以及模型模擬等方法進(jìn)行,而自然降雨條件下小流域內(nèi)的長期定位觀測相對較少,因此,本試驗選取了土地利用類型、土壤類型以及地勢地貌在三峽庫區(qū)腹心地帶較為典型的石盤丘小流域作為研究對象,將其作為基本水文單元對庫區(qū)非點源污染物來源與通量進(jìn)行試驗研究。試驗于2017年11月至2018年11月對石盤丘小流域出水口徑流進(jìn)行連續(xù)采樣,并測定觀測期內(nèi)小流域氮、磷素各形態(tài)的流失特征及規(guī)律;同時,對不同土地利用類型(菜地、柑橘園、自然林地、旱坡地、水田)設(shè)置徑流小區(qū),測定降雨產(chǎn)流后地表徑流中氮、磷素各形態(tài)的流失濃度及通量;進(jìn)一步分析了降雨集中期的始末(2018年3月、10月)各土地利用類型下土壤理化性質(zhì),包括:全氮、堿解氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全磷、速效磷、有機質(zhì)、pH、陽離子交換量(CEC)、容重,以期為不同土地利用類型下土壤的理化性質(zhì)與其地表徑流中非點源污染物氮、磷素各形態(tài)的濃度以及流失通量建立聯(lián)系,為非點源污染的治理提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)觀測期內(nèi)(2018年3月-11月),不同土地利用類型下TN流失通量的大小順序為水田柑橘園旱坡地菜地自然林地,且氮素、磷素隨徑流流失的峰值主要集中在4-5月份的降雨徑流事件中。水田徑流流失的總氮(TN)、硝態(tài)氮(NN)、銨態(tài)氮(AN)流失通量及年平均濃度最大。觀測期內(nèi)水田徑流流失的氮素各形態(tài)的流失通量分別為19.94 kg/hm~2(TN)、2.40 kg/hm~2(NN)、2.95 kg/hm~2(AN),且水田氮素各形態(tài)的流失均集中在4月末5月初的耕作、施肥、降雨期。自然林地TN、NN、AN全年流失通量最小,分別為0.64 kg/hm~2、0.36kg/hm~2、0.05 kg/hm~2,水田TN流失量是自然林地的31倍;柑橘園、旱坡地和菜地TN流失通量在4.00-4.98 kg/hm~2之間,也是小流域氮素流失的主要貢獻(xiàn)者。從氮素各形態(tài)所占TN的比例來看,5種土地利用類型中,雖然自然林地TN流失通量最小,但是其NN所占TN的比例最高,達(dá)56.07%,最小的是旱坡地,占比為16.14%;AN流失量占TN比例最大的是水田,達(dá)21.42%,最小的是柑橘園,僅有3.28%。各種土地利用類型下,徑流中總磷(TP)和顆粒態(tài)磷(PP)的流失濃度呈顯著相關(guān)。TP流失通量的大小順序為菜地柑橘園水田自然林地旱坡地。其中,菜地TP、PP流失通量最高,分別為4.42 kg/hm~2、4.14 kg/hm~2。旱坡地TP、可溶性總磷(DTP)的流失量最小,分別為0.19 kg/hm~2、0.08 kg/hm~2,菜地TP流失通量是旱坡地的23倍。從磷素各形態(tài)流失量所占TP的比例來看,柑橘園(1.08 kg/hm~2)地表徑流中DTP的流失通量相對其他土地利用類型下較大,且DTP是柑橘園磷素隨徑流流失的重要形態(tài),占TP的56.79%;PP是菜地磷素流失的最主要形式,占TP的93.67%�？傮w上,為預(yù)防氮磷的流失給水體造成非點源污染,應(yīng)重點預(yù)防水田在施肥期與降雨期的重疊,菜地主要防止強降雨下PP的損失。(2)不同土地利用類型下土壤有機質(zhì)含量表現(xiàn)為水田柑橘園菜地自然林地旱坡地,而同時水田土壤容重(1.18-1.28 g/cm~3)明顯低于其他土地利用類型。自然林地和旱坡地土壤pH偏堿性(8pH9),菜地土壤偏酸性(5pH6),柑橘園與水田偏中性。自然林地和旱坡地土壤CEC值高于其他土地利用類型,水田土壤CEC含量均最低。水田和柑橘園土壤總氮、堿解氮含量高于其他土地利用類型,而旱坡地的最低。柑橘園3月和10月的土壤硝態(tài)氮含量差異顯著,且均明顯高于其他土地利用類型;而柑橘園土壤銨態(tài)氮含量并不高,這與柑橘園施肥及降雨量有關(guān)。本試驗條件下不同土地利用類型的土壤氮形態(tài),包括總氮和堿解氮受到有機質(zhì)、pH和CEC影響較大,有機質(zhì)含量越高,土壤總氮和堿解氮含量越高。土壤總磷含量與母質(zhì)、施肥量相關(guān)。柑橘園由于施肥量大表層土壤總磷含量最高。土壤速效磷含量與土壤總磷含量間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r~2=0.802,p0.01),與土壤pH呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(r~2=-0.446,p0.05),因此導(dǎo)致了pH偏中性、總磷含量高的柑橘園以及pH偏酸性的菜地土壤中速效磷較高,而偏堿性的自然林地和旱坡地的土壤速效磷含量相對于其他土地利用類型的較低。(3)石盤丘小流域出水口匯集的地表徑流中,各形態(tài)氮素(總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮)流失濃度及通量較大的月份主要集中在耕作、施肥、降雨期相對重合的年末(2017年12月、2018年11月)與年中(2018年4-6月)�？偟�、銨態(tài)氮流失通量最大的月份在2018年5月,分別達(dá)到1.417 kg/hm~2、0.065 kg/hm~2,NN在5月(0.570 kg/hm~2)也達(dá)到了較高水平,但是最大值出現(xiàn)在2018年11月(0.997 kg/hm~2)。硝態(tài)氮是小流域氮素流失的主要形態(tài),占總氮流失總量的50.34%,且二者之間濃度存在極顯著正相關(guān)關(guān)系(r~2=0.73,p0.01);銨態(tài)氮流失量較少,僅占總氮流失總量的5.06%�？偭�、可溶性總磷和正磷酸鹽的月流失通量在2018年4月開始逐漸升高,6月達(dá)到最大值,分別為0.187 kg/hm~2、0.165 kg/hm~2、0.126 kg/hm~2;顆粒態(tài)磷在2018年4-6月流失通量波動范圍為0.024-0.027 kg/hm~2,月流失通量在2017年12月達(dá)到最大值(0.060 kg/hm~2);磷素的主要流失形態(tài)是可溶性總磷,占總磷的79.01%;顆粒態(tài)磷流失量較小,占總磷流失總量的21.99%,且總磷與顆粒態(tài)磷濃度之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系(r~2=0.90,p0.01)。小流域內(nèi)總氮(5.04 kg/hm~2)的流失通量是總磷(0.53 kg/hm~2)的9.51倍,氮素的非點源污染風(fēng)險遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磷素。因此,對于石盤丘小流域來說,治理非點源污染的重點控制對象是氮素,尤其需要注意防范施肥和降雨期重合時水田氮素的流失;同時還需采取措施防范菜地在強降雨的天氣條件下造成的顆粒態(tài)磷的流失。
【圖文】：

磷（總磷、可溶性總磷、正磷酸鹽、顆粒態(tài)磷）流失濃度時序變化特征，并進(jìn)一步結(jié)合不同土地利用類型下的地表徑流流失量，研究了不同土地利用類型下的氮、磷流失通量，并探討了時空變化對不同土地利用類型下的地表徑流氮、磷流失的影響作用。（2）不同土地利用類型下的土壤氮、磷養(yǎng)分特征以小流域內(nèi)主要的土地利用類型為研究對象，分別采集 3 月和 10 月的土壤，通過室內(nèi)分析方法，定量比較了 2 個時期菜地、自然林地、柑橘園、旱坡地和水田 5 種主要土地利用類型不同形態(tài)氮（總氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、堿解氮）、磷（總磷、有效磷）含量；并進(jìn)一步測定了土壤其他理化指標(biāo)，包括土壤 pH、有機質(zhì)、容重及 CEC，對比分析不同土地利用類型的土壤養(yǎng)分含量對不同土地利用類型下的地表徑流氮、磷流失的影響作用。（3）小流域氮、磷流失規(guī)律利用小流域出口水文、氣象等設(shè)備，連續(xù)監(jiān)測了 2017 年 11 月至 2018 年 11 月小流域降雨徑流流失量，以及氮、磷等污染物隨徑流流失的濃度、形態(tài)變化特征，并計算小流域的污染物排放通量；進(jìn)一步結(jié)合不同土地利用類型，揭示不同土地利用類型的氮、磷流失特征與小流域氮、磷流失特征的相互關(guān)系。2.5 技術(shù)路線

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文Fig. 2.1 Technology roadmap2.6 研究方案2.6.1 研究區(qū)概況石盤丘流小域位于重慶市忠縣石寶鎮(zhèn)（圖 2.2），流域位于東經(jīng) 108°08'~108°12'和北緯30°24'~30°30'之間，地勢南部低北部高，屬丘陵山區(qū)。流域內(nèi)海拔在 119~780m，山地起伏，低山、丘陵、階地、低洼地和河谷地相間分布。石盤丘流小域總面積約為 33 hm2，，土壤以中性紫色土、水稻土為主，多年平均降雨量為 1140mm，每年 5 月~9 月為雨季，雨量占全年降水總量的 70%左右。石盤丘小流域各主要土地利用各類型面積由大到小依次為：旱坡地（15.25hm2），柑橘果園（5.51 hm2），自然林地（4.32 hm2），水田（4.19 hm2），菜地（3.07 hm2），占小流域總面積比例分別為 46.2%、16.7%、13.1%、12.7%、9.3%。石盤丘集水區(qū)的土地利用、土壤類型以及地貌在三峽庫區(qū)腹心地帶較為典型，可以作為基本水文單元對庫區(qū)非點源污染物來源與通量進(jìn)行試驗分析。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2691365