三峡库区近年来水体富营养化严重,农业面源污染是导致水环境质量下降的重要原因,加强对入库流域农业面源污染的控制,对三峡库区水质和水资源安全具有重要的现实意义。秭归县兰陵溪小流域是典型的丘陵区农林复合小流域,前期研究与监测显示小流域水体氮磷持续超标,集水区富营养化现象加重。本研究以兰陵溪小流域为研究对象,2016和2017年度5~10月在径流场、集水区和小流域尺度系统观测与研究,综合利用断面监测法、综合水质评价、基流分割法、GIS空间分析等方法,分析集水区氮磷输出、综合水质及其与土地利用结构的关系,揭示小流域土壤侵蚀和养分流失分布,解析土壤养分氮磷径流和泥沙输出特征及途径,揭示养分迁移途径,识别氮磷输出关键期,探究径流氮磷输出对典型降雨响应,为开展农业面源污染防治提供科学决策依据。基于2017年的监测与研究,主要结果如下:(1)径流特征。2017年5~10月,小流域降雨量为1022.6 mm,总径流深度达682.6 mm,其中基流(125.3 mm)和地表径流(557.4 mm)分别贡献18.35%和81.65%。地表径流、总径流与降雨量均显著相关(P0.01)。总体上,小流域总径流系数为66.8%,其中地表径流系数为54.5%,具有较高的径流转化率。(2)土壤侵蚀。2017年5~10月小流域共输出泥沙482.81 t,泥沙侵蚀模数为335.28t·km~(-2)·a~(-1),属微度侵蚀。泥沙输出与总径流和地表径流均达到显著相关(P0.01)。次暴雨事件出现对土壤侵蚀具有重要影响,次暴雨事件(08/28)产生泥沙流失(50.02 t)占8月总泥沙流失的49.9%。侵蚀输出泥沙(径流场、测流堰)沙粒为主要形态,占颗粒形态的80%以上。泥沙中粘粒、粉粒含量均与泥沙粒径分形维数显著正相关(P0.01),沙粒含量与分形维数显著负相关(P0.05)。泥沙粒径可以作为“指纹因子”来示踪小流域的泥沙来源。(3)集水区氮磷养分输出。小流域分为7个集水区,自上而下其径流氮磷养分浓度逐渐增大,其总氮、总磷、硝态氮、铵态氮浓度范围分别为2.14~22.37 mg·L~(-1),0.01~0.10mg·L~(-1),1.08~20.86 mg·L~(-1),0.03~0.17 mg·L~(-1)。各集水区氮磷浓度存在较大差异,其综合水质属于Ⅲ~Ⅴ类(综合水质标识指数法)。其中,两个集水区未达地表水功能区标准,其土地利用结构分别为林地69.04%,耕地0.85%,园地20.91%,住宅用地6.49%,未利用地1.77%,水域0.94%;林地48.96%,耕地3.92%,园地17.90%,住宅用地20.78%,未利用地4.64%,水域3.80%。总氮是全部集水区超标项目,其中硝态氮约占80%,是综合水质不达标的关键因子。集水区径流综合水质与林地比例显著负相关,与住宅用地和园地比例显著正相关。与其他集水区比较,林地集水区氮磷输出较低,综合水质稳定性更强。(4)小流域径流养分输出浓度。2017年小流域总氮、总磷、硝态氮、铵态氮输出日平均浓度分别为14.752、0.039、10.594和0.150 mg·L~(-1)。其中,总氮浓度超地表水Ⅴ类标准,铵态氮和总磷属地表水Ⅰ类和Ⅱ类标准。氮磷比(378.3)远高于库区适合藻类生长的标准,属氮限制性水体。(5)小流域径流养分流失负荷。径流养分流失途径分为地表径流和基流。径流养分流失负荷中,总氮、总磷、硝态氮、铵态氮共输出8.926 t·km~(-2)、0.039 t·km~(-2)、5.990 t·km~(-2)、0.115 t·km~(-2),其中通过地表径流的输出占总径流的77.81%、76.12%、82.71%和88.88%。基流养分输出高峰期在6~8月,地表径流养分输出高峰期在8~10月。(6)小流域氮磷输出降雨径流响应。硝态氮浓度与径流量呈负相关,初期效应不显著;铵态氮和总磷与降雨量显著正相关(P0.05),初期效应显著。小流域氮磷养分在降雨过程中的初期效应大小顺序为总磷铵态氮总氮硝态氮。(7)小流域泥沙养分流失负荷。总氮、总磷、硝态氮、铵态氮共输出0.109 t·km~(-2)、0.328 t·km~(-2)、0.010 t·km~(-2)、0.001 t·km~(-2),7~10月为泥沙氮磷输出的高峰期,总氮、总磷分别占泥沙氮磷流失总负荷的70.94%和75.80%。泥沙中氮素含量与泥沙粉粒、粘粒百分比显著正相关(P0.05),总磷含量与粒径未达到显著水平,氮磷养分含量均与沙粒百分比成负相关。沙粒是泥沙养分输出的主要颗粒形态,通过沙粒输出的各养分负荷均超出泥沙养分总负荷的65%以上。(8)小流域养分流失特征。总体上,总氮、总磷、硝态氮、铵态氮共流失9.034 t·km~(-2)、0.367 t·km~(-2)、6.016 t·km~(-2)、0.117 t·km~(-2)。8~10月为养分流失高峰期,贡献了养分总流失的60%以上。径流贡献了总负荷的98.8%、10.6%、99.8%和98.9%,泥沙流失负荷占总负荷的1.2%、89.4%、0.2%和1.1%。(9)2017年兰陵溪小流域总氮、总磷、硝态氮、铵态氮的流失负荷与基流、地表径流和泥沙量具有良好的线性回归关系。通过回归模型估算小流域养分年流失负荷为总氮14.551 t·km~(-2)·a~(-1)、总磷0.397 t·km~(-2)·a~(-1)、硝态氮9.671 t·km~(-2)·a~(-1)、铵态氮0.217 t·km~(-2)·a~(-1)。小流域年氮肥流失率为20.3%,远高于库区氮肥平均流失率9.0%;磷肥流失率为5.4%。与库区平均流失率(5.7%)相当。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X524;S157.1
【部分图文】：
讨论降雨、径流及泥沙间的相关性，并利用土壤分形分析对比了坡面及流失的粒径关系。（3）小流域径流及泥沙氮磷输出特征利用断面监测法对流域出水口径流及泥沙氮磷输出进行长期监测，讨论不同输出养分输出季节分布特征，并基于典型降雨分析了降雨过程氮磷负荷输出特征，基于分析探究了粒径对泥沙养分分布的影响。（4）小流域氮磷迁移途径及负荷估算通过对流域出水口断面径流和泥沙的连续监测，分析了小流域养分总流失负荷的分布特征，统计了基流、地表径流和泥沙三个途径的氮磷输出负荷，总结了小流域流失的主要途径，并通过回归分析估算小流域养分年流失负荷。.5.3 技术路线
第二章 研究材料与方法概况置在的湖北省秭归县，为三峡库区首县，地处长江西陵峡两东部的中坝子村，坐标范围 110°53′27″E~110°54′50″E，是国家退耕还林科技支撑试验示范区，总面积约 144 hm2上的山地，自上而下地形复杂，呈树枝状由北向南汇入三之一，兰陵溪小流域距三峡工程大坝上游仅 5 km。
猪、牛、羊基本为圈养，禽类为散养。较大规模的牲猪养殖粪池、沼气池等粪便处理设施，散养户因成本高没有较好的禽畜粪便或因降雨冲刷进入下游水体，或部分被用作有机肥还田后剩游水体。根据国内外研究，结合三峡库区禽畜粪便排污系数，估粪便污染进入水体的总氮、总磷分别为 0.644 t·hm-2·a-1和 0.023 t·获取方法测点布设溪小流域支流上由上而下共布置 7 个监测点，分别位于各支流出游，S7 位于最下游。流域各集水区监测点具体布置见图 3-1（S不参与集水区监测）。
【参考文献】
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