土地利用和农业管理对丹江流域非点源氮污染的影响
发布时间：2021-11-17 17:08
为研究土地利用和农业管理对流域非点源氮污染的影响,选择南水北调中线的重要水源地丹江流域作为研究区,应用SWAT模型模拟了流域地表水硝酸盐氮和氨氮负荷,揭示了土地利用变化和不同施肥灌溉措施对氮污染负荷的贡献。结果表明:（1）流域内全年氮污染分布不均,硝酸盐氮和氨氮污染较为严重的时段集中在每年7—9月,输出量分别为734.32,735.36 t,占全年硝酸盐氮和氨氮输出量的50%以上;（2）硝酸盐氮和氨氮的输出量具有较大的空间差异,自上游至下游逐渐加重,污染较为严重的子流域主要集中在丹凤县和商南县;（3）通过设置情景模拟,当坡度大于15°和25°的耕地退耕还林时,流域硝酸盐氮负荷分别减少59.83%和45.89%,氨氮负荷分别减少48.91%和35.78%。当流域内施肥量和灌溉量分别降低20%时,流域硝酸盐氮负荷分别减少3.63%和13.26%,氨氮负荷分别减少0.12%和15.65%;（4）耕地是流域氮污染的主要来源,降低流域施肥灌溉量和陡坡地退耕还林是控制流域非点源氮污染的关键。
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(03)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
丹江流域高程、水系、子流域划分及气象水文站位置
表4 丹江流域月径流模拟 评价指标 丹凤站 荆紫关站 率定期 验证期 率定期 验证期 R2 0.74 0.70 0.75 0.78 ENS 0.51 0.51 0.67 0.76 ER/% 22.74 15.73 17.81 2.73在基于径流模拟的基础上,进行流域水质模拟,分别对丹凤、荆紫关站进行了硝酸盐氮、氨氮负荷模拟,丹凤和荆紫关监测断面的硝酸盐氮、氨氮模拟结果见图3,模型的评价效果见表5。根据上述分析,流域内污染物率定和验证期的确定系数均大于0.7,NS系数均大于0.5,表明模型适合模拟流域内的污染状况。
由上述图表可知,首先,流域内不同时期硝酸盐氮和氨氮的输出量随时间的变化趋势一致,呈现先增大后减小的趋势,流域降雨集中在每年的7—9月,随着时间的推移由于降雨量的增大使得径流量增加,径流对土壤中氮的冲刷作用增强,从而使硝酸盐氮和氨氮的输出量增大;之后随着降雨量的减少,径流量随之减小,使硝酸盐氮和氨氮的输出量减小。其次,流域内不同时期硝酸盐氮和氨氮输出量与流域径流量呈正相关关系,相关系数R2分别为0.32和0.66,随着径流量的增加,硝酸盐氮和氨氮的输出量逐渐增大,不同时期氨氮和硝酸盐氮污染较为严重的时间都集中在每年的7—9月,即流域丰水期,其输出量分别为734.32,735.36 t,占全年硝酸盐氮和氨氮输出量的50%以上。最后,考虑到模型设置时每年5,7月是水稻的施肥期,由于丰水期径流对坡耕地的侵蚀作用,耕地内氮肥大量流失,导致了当月氨氮和硝酸盐氮平均模拟输出负荷的升高。因此,径流的变化是流域氮污染负荷变化的驱动因子之一。图4 丹江流域不同时期平均逐月径流量与硝酸盐氮、氨氮输出量
【参考文献】：
期刊论文
[1]水环境非点源污染的模型模拟现状与发展[J]. 王林霁,李保柱. 环境与发展. 2019(04)
[2]我国城市地表水环境非点源污染的研究进展[J]. 杨云碧,杨彩花. 资源节约与环保. 2019(04)
[3]近三十年非点源污染研究发展趋势分析[J]. 欧阳威,刘迎春,冷思文,刘宏斌,王依滴. 农业环境科学学报. 2018(10)
[4]丹江上游土地利用/景观指数与水质关系初探[J]. 王杰,李鹏,高海东,时鹏,张秦岭,杨倩楠,马勇勇. 水土保持研究. 2018(06)
[5]未来气候情境下渭河流域陕西段非点源污染负荷响应[J]. 刘吉开,万甜,程文,任杰辉,陈瑶. 水土保持通报. 2018(04)
[6]农业面源污染负荷空间分布及风险评价研究进展[J]. 管飞,马友华,张东红,郑涛,王静. 中国农学通报. 2017(30)
[7]基于SWAT模型的三峡库区大宁河流域产流产沙模拟及土壤侵蚀研究[J]. 刘伟,安伟,杨敏,马金锋. 水土保持学报. 2016(04)
[8]中国农业非点源污染防治措施研究[J]. 范力,张丹,段慧,杨洪霞,杨朋,罗彬. 环境科学与管理. 2015(11)
[9]丹江口水库入库非点源污染负荷的计算与讨论[J]. 郑艳霞,程超,辛小康. 人民长江. 2015(10)
[10]小麦-玉米轮作体系多年定位试验中作物氮肥利用率计算方法探讨[J]. 杨宪龙,路永莉,李茹,同延安. 应用生态学报. 2014(12)
本文编号：3501338
【文章来源】：水土保持学报. 2020,34(03)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
丹江流域高程、水系、子流域划分及气象水文站位置
表4 丹江流域月径流模拟 评价指标 丹凤站 荆紫关站 率定期 验证期 率定期 验证期 R2 0.74 0.70 0.75 0.78 ENS 0.51 0.51 0.67 0.76 ER/% 22.74 15.73 17.81 2.73在基于径流模拟的基础上,进行流域水质模拟,分别对丹凤、荆紫关站进行了硝酸盐氮、氨氮负荷模拟,丹凤和荆紫关监测断面的硝酸盐氮、氨氮模拟结果见图3,模型的评价效果见表5。根据上述分析,流域内污染物率定和验证期的确定系数均大于0.7,NS系数均大于0.5,表明模型适合模拟流域内的污染状况。
由上述图表可知,首先,流域内不同时期硝酸盐氮和氨氮的输出量随时间的变化趋势一致,呈现先增大后减小的趋势,流域降雨集中在每年的7—9月,随着时间的推移由于降雨量的增大使得径流量增加,径流对土壤中氮的冲刷作用增强,从而使硝酸盐氮和氨氮的输出量增大;之后随着降雨量的减少,径流量随之减小,使硝酸盐氮和氨氮的输出量减小。其次,流域内不同时期硝酸盐氮和氨氮输出量与流域径流量呈正相关关系,相关系数R2分别为0.32和0.66,随着径流量的增加,硝酸盐氮和氨氮的输出量逐渐增大,不同时期氨氮和硝酸盐氮污染较为严重的时间都集中在每年的7—9月,即流域丰水期,其输出量分别为734.32,735.36 t,占全年硝酸盐氮和氨氮输出量的50%以上。最后,考虑到模型设置时每年5,7月是水稻的施肥期,由于丰水期径流对坡耕地的侵蚀作用,耕地内氮肥大量流失,导致了当月氨氮和硝酸盐氮平均模拟输出负荷的升高。因此,径流的变化是流域氮污染负荷变化的驱动因子之一。图4 丹江流域不同时期平均逐月径流量与硝酸盐氮、氨氮输出量
【参考文献】：
期刊论文
[1]水环境非点源污染的模型模拟现状与发展[J]. 王林霁,李保柱. 环境与发展. 2019(04)
[2]我国城市地表水环境非点源污染的研究进展[J]. 杨云碧,杨彩花. 资源节约与环保. 2019(04)
[3]近三十年非点源污染研究发展趋势分析[J]. 欧阳威,刘迎春,冷思文,刘宏斌,王依滴. 农业环境科学学报. 2018(10)
[4]丹江上游土地利用/景观指数与水质关系初探[J]. 王杰,李鹏,高海东,时鹏,张秦岭,杨倩楠,马勇勇. 水土保持研究. 2018(06)
[5]未来气候情境下渭河流域陕西段非点源污染负荷响应[J]. 刘吉开,万甜,程文,任杰辉,陈瑶. 水土保持通报. 2018(04)
[6]农业面源污染负荷空间分布及风险评价研究进展[J]. 管飞,马友华,张东红,郑涛,王静. 中国农学通报. 2017(30)
[7]基于SWAT模型的三峡库区大宁河流域产流产沙模拟及土壤侵蚀研究[J]. 刘伟,安伟,杨敏,马金锋. 水土保持学报. 2016(04)
[8]中国农业非点源污染防治措施研究[J]. 范力,张丹,段慧,杨洪霞,杨朋,罗彬. 环境科学与管理. 2015(11)
[9]丹江口水库入库非点源污染负荷的计算与讨论[J]. 郑艳霞,程超,辛小康. 人民长江. 2015(10)
[10]小麦-玉米轮作体系多年定位试验中作物氮肥利用率计算方法探讨[J]. 杨宪龙,路永莉,李茹,同延安. 应用生态学报. 2014(12)
本文编号：3501338
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