三峽紫色土坡耕地小流域氮磷收支及流失風(fēng)險研究.pdf

1、三峽水庫擁有393億m3的庫容，是世界上最大的人工湖泊，也是我國重要的戰(zhàn)略淡水資源庫。保護好庫區(qū)水資源意義重大。隨著三峽工程建成運行，農(nóng)業(yè)非點源氮磷污染對于庫區(qū)水環(huán)境的威脅變得更為顯著，但目前對于庫區(qū)農(nóng)業(yè)非點源氮磷污染的研究仍然停留在污染途徑的定性研究階段，對于農(nóng)業(yè)非點源氮磷污染源的定量研究尚不完善。污染源構(gòu)成認識的不足嚴(yán)重影響了三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)非點源氮磷污染的治理進程。氮磷收支的定量研究成為識別和治理三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)非點源氮磷污染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、
　　 目前，建立在大流域尺度下的氮磷收支模型與研究方法可以在區(qū)域上評估其總量及宏觀變化趨勢。以土壤為研究對象的氮磷收支模型與研究方法可以比較清晰地了解收支發(fā)生的驅(qū)動機制與微觀定量特征。然而上述兩類模型均尚未能回答從微觀產(chǎn)匯到宏觀表現(xiàn)之間物質(zhì)遷移平衡的過程特征；也尚未將土壤收支與大流域尺度收支模型之間的尺度匹配有效解決。因此，本研究提出以小流域為研究對象的氮磷收支研究方法，并以三峽庫區(qū)典型的紫色土坡耕地小流域為研究對象，開展了相

3、關(guān)研究工作：
　　 ①以土壤氮磷收支模型為基礎(chǔ)，根據(jù)小流域的氮磷遷移過程，構(gòu)建小流域氮磷收支模型。該模型由外源輸入氮磷、再循環(huán)氮磷和向外輸出氮磷三大模塊構(gòu)成，再循環(huán)氮磷模塊是小流域氮磷收支模型與土壤氮磷收支模型的最大區(qū)別。氮磷收支計算中，不僅考慮了再循環(huán)氮磷對于小流域輸入氮磷的影響，還考慮了再循環(huán)氮磷對于小流域輸出氮磷的影響。氮磷再循環(huán)模塊的加入為小流域氮磷遷移平衡的過程特征分析和非點源氮磷的產(chǎn)生機理研究奠定了基礎(chǔ)。
　　

4、 ②以土壤氮磷收支模型為基礎(chǔ)，確定了外源輸入模塊和向外輸出模塊的氮磷收支途徑：化肥氮磷、大氣沉降氮磷、生物固氮、排泄物還田氮磷、秸稈還田氮磷、淋溶氮磷、徑流氮磷、土壤侵蝕氮磷、氨揮發(fā)氮、反硝化氮。依據(jù)小流域特性和紫色土坡耕地特征，在外源輸入模塊和向外輸出模塊中新增外購食品氮磷、外購飼料氮磷、出售氮磷、母巖風(fēng)化氮磷等途徑。精細界定了小流域再循環(huán)氮磷模塊的：自銷食品氮磷、自銷飼料氮磷、有機肥氮磷、種子氮磷、秸稈燃料氮磷、生活垃圾還田氮磷等

5、途徑。
　　 ③根據(jù)對小流域氮磷收支模型的邏輯分析，將模型參數(shù)劃分為特征參數(shù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)兩類。對小流域進行了原位監(jiān)測，獲取三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域大氣沉降和徑流的氮磷系數(shù)、氨揮發(fā)系數(shù)、土壤氮磷背景等特征參數(shù)，填補了三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域的研究空白；對小流域9塊樣地和6個農(nóng)戶的跟蹤觀測，獲取化肥氮磷折純系數(shù)、谷草比、秸稈用途及用量、種子還田率、生活垃圾產(chǎn)生量等特征參數(shù)；查閱三峽庫區(qū)或紫色土區(qū)的相關(guān)研究，獲取了生物固氮、母巖風(fēng)化

6、氮磷、秸稈和種子氮磷含量等特征參數(shù)；對小流域進行了2次入戶普查，獲取了化肥種類及用量，食品飼料種類及消耗量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。計算得出了小流域氮收支的21條途徑的通量和磷收支的18條途徑的通量。
　　 ④三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域氮磷流失風(fēng)險已呈現(xiàn)，氮磷損失量分別為294.78 kg/(hm2·a)和12.81 kg/(hm2·a)。分析可知，66.20％的損失氮通過反硝化、氨揮發(fā)等氣態(tài)揮發(fā)途徑損失，氣態(tài)氮損失是三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流

7、域氮損失的主要形式。在不考慮氣態(tài)氮損失的情況下，53.08％的氮通過淋溶損失，淋溶是三峽紫色土坡耕地小流域主要的非氣態(tài)氮損失形式。48.72％的損失磷通過土壤侵蝕損失，土壤侵蝕是三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域磷損失的主要形式。
　　 ⑤三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域氮磷盈余量分別為274.14kg/(hm2·a)和48.20kg/(hm2·a)。其中，氮盈余量是氮污染潛勢臨界值180 kg/(hm2·a)的1.52倍，高于全國均值154

8、 kg/(hm2·a)；磷盈余量高于全國均值26.1 kg/(hm2·a)。三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域氮磷污染潛勢呈現(xiàn)。
　　 ⑥三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域化肥氮磷量分別為516.80 kg/(hm2·a)和60.16kg/(hm2·a)，分別高于250kg/(hm2·a)和35kg/(hm2·a)的流失風(fēng)險值。旱地排泄物氮磷還田量分別為400.10 kg/(hm2·a)和42.25kg/(hm2·a)，分別高于170kg/(h

9、m2·a)和35kg/(hm2·a)的流失風(fēng)險值?；屎团判刮锏走^量輸入是導(dǎo)致三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域氮磷污染的主要原因。另外，三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域再循環(huán)氮磷利用率僅為42.34％和76.35％，再循環(huán)氮磷利用率低也是導(dǎo)致三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域氮磷污染的重要影響因素之一。
　　 ⑦三峽庫區(qū)紫色土坡耕地小流域生物固氮量、母巖風(fēng)化氮磷量分別為33.31kg/(hm2·a)、0.8kg/(hm2·a)和0.5kg/(hm