九龍江典型小流域氮輸出對(duì)土地利用及水文季節(jié)性變動(dòng)的響應(yīng).pdf

1、在過去的幾十年里，世界范圍的大部分地區(qū)都經(jīng)歷了由于進(jìn)入近海的河流氮通量的大量增加而導(dǎo)致的富營(yíng)養(yǎng)化和其它生態(tài)損害。氮、磷作為限制性營(yíng)養(yǎng)鹽，控制著河流—近海系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化，威脅著我們所依賴的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與功能。河流營(yíng)養(yǎng)鹽狀況是植被、土壤、地形、氣候、土地利用狀況等自然和人為因素綜合作用的結(jié)果，這些因素在不同時(shí)空尺度內(nèi)交互作用，使得河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸出的影響機(jī)制研究更具挑戰(zhàn)性。本研究開展亞熱帶流域氮輸出對(duì)土地利用及水文狀況季節(jié)性變動(dòng)的響應(yīng)，可為流域綜

2、合管理和區(qū)域用水安全提供科技支撐。
　　本研究通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、GIS技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模型模擬等方法，基于2015年3月-2016年2月持續(xù)一年兩周一次的九龍江流域不同土地利用主導(dǎo)（自然、農(nóng)業(yè)和城市三種類型）的典型小流域河流氮指標(biāo)（總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮）濃度監(jiān)測(cè)，探究流域氮濃度與氮輸出的時(shí)空差異性，揭示亞熱帶近海流域河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸出對(duì)土地利用和水文季節(jié)性變動(dòng)交互控制的響應(yīng)機(jī)制，取得如下主要結(jié)論:
　　九龍江流域氮指標(biāo)濃度

3、具有明顯的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化特征。九龍江流域氮指標(biāo)(TN、NO3--N、NO2--N、NH4+-N)濃度在春季最高，夏季有所降低，秋季最低，冬季又有所升高，但具體到源頭小流域時(shí)不同氮指標(biāo)在不同季節(jié)表現(xiàn)存在較大差異。三種類型小流域（城市、自然、農(nóng)業(yè)）的TN、NO3--N、NH4+-N、NO2--N濃度在對(duì)應(yīng)季節(jié)（春、夏、秋、冬）均存在顯著的空間差異性;TN濃度在3類流域、NO3--N濃度在自然流域和城市流域、NH4+-N濃度在農(nóng)業(yè)流域、NO2-

4、-N濃度在自然流域均存在顯著的季節(jié)性差異。整體上，九龍江干流氮指標(biāo)濃度大于支流，農(nóng)業(yè)流域＞城市流域＞自然流域。源頭小流域中，農(nóng)業(yè)流域花山溪的TN和NO3--N濃度最高，龍山溪的NH4+-N和NO2--N濃度最高;匯流點(diǎn)中，鄭店的TN和NO3--N濃度最高，北4的NH4+-N和NO2--N濃度最高，且西溪出口鄭店的氮指標(biāo)濃度較北溪出口浦南的高。
　　九龍江流域的氮輸出（總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮通量）存在較大的時(shí)空差異。研究期間

5、九龍江流域全年總氮輸出為34918噸，西溪出口鄭店占66％，北溪出口浦南占34％，并且位于西溪流域的花山溪總氮輸出量為12435t，達(dá)到西溪輸出量的54％;對(duì)于單位面積的流域氮輸出而言，西溪各流域仍高于北溪流域，西溪出口鄭店的總氮輸出量為6730kg/km2/yr，北溪出口浦南的總氮輸出量為1411 kg/km2/yr，西溪為北溪的4.8倍，其中氮輸出量最高為農(nóng)業(yè)流域，最低為自然流域。另一方面，城市小流域和自然小流域的氮輸出在冬季最高，

6、秋季其次，夏季最低;而在農(nóng)業(yè)小流域中，夏季的氮輸出最高，秋冬其次，春季最低，且花山溪對(duì)應(yīng)季節(jié)的總氮和硝態(tài)氮輸出要高于其他各個(gè)小流，龍山溪對(duì)應(yīng)季節(jié)的銨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮輸出較其他各個(gè)小流域高;總體來講，農(nóng)業(yè)小流對(duì)應(yīng)季節(jié)的氮輸出較城市小流域和自然小流域的高。
　　九龍江流域氮輸出受人為因素和自然因素的綜合影響，其中河流流量和土地利用方式對(duì)氮輸出的影響較大。九龍江流域氮濃度和氮通量與環(huán)境變量的Pearson相關(guān)分析發(fā)現(xiàn):林地比例與總氮和硝態(tài)

7、氮濃度及通量均呈顯著負(fù)相關(guān)，而流域內(nèi)單位面積第一產(chǎn)業(yè)GDP、單位面積氮肥施用量、單位面積徑流量以及農(nóng)業(yè)用地比例與氮通量、總氮和硝態(tài)氮濃度均呈顯著正相關(guān)，畜禽養(yǎng)殖量也與銨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度呈顯著正相關(guān)，且日流量與氮通量有顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　全球均值法、線性插值法、流量權(quán)重法、流量特性曲線法得出的氮通量存在些許差異，但方法變異系數(shù)均低于7％，均可用于九龍江流域的氮通量計(jì)算，其中流量特性曲線法對(duì)采樣頻率有較強(qiáng)的依賴性;另一方面，經(jīng)校