下垫面对漓江上游小流域氮磷污染排放的影响

以漓江流域上游青狮潭灌区金龟河试区为研究对象,开展野外原位试验,在研究区域内选取农田、鱼塘、果树、养殖业等4种典型的下垫面,在这些下垫面处选取支渠(河流)断面,对支渠断面的水质进行监测。利用主成分分析法确定出氨氮、总氮、总磷为灌区小流域影响河流水质的显著污染指标,应用单因素方差分析法(ANOVA)及其最小显著性差异(LSD)多重比较法,对4种下垫面间的污染物排放差异进行分析。单因素方差分析结果表明,氨氮和总氮在这4种下垫面组间差异最大;而总磷相对小一点,氨氮和总氮显著性水平分别为0和0.145。多重比较的结果表明这4种下垫面之间的均值差异均不同,不同的下垫面对污染指标的贡献率也不同,其中,养殖业下垫面与其他下垫面差异较大,其污染物贡献量最高,造成的水环境影响最大。     

漓江流域氮磷排放对水肥管理和下垫面属性变化的响应

为分析漓江流域农业面源污染氮磷排放及其主要影响因素,该研究在多年野外监测试验的基础上,运用SWAT(soil and water assessment tool)模型模拟水肥管理和下垫面属性对青狮潭灌区会仙试区氮磷排放的影响。研究中根据会仙试区径流量、总氮及总磷月排放监测数据校准和验证模型,进而采用情景模拟方法,分析稻田化肥施用量(氮肥和磷肥)、灌溉水量、湿地面积和蓄水容积以及岩溶发育程度等变化对试区径流及氮磷排放的影响。结果表明:1)校准期和验证期径流、总氮和总磷排放模拟值与实测值的决定系数和纳什系数分别在0.70和0.63以上,说明SWAT模型在会仙试区径流、总氮和总磷排放模拟上具有较好的适用性。2)针对不同水肥管理水平,化肥施入量和灌溉水量减少30%时,试区出水口多年平均总氮、总磷排放量分别下降11.45%和8.98%、7.79%和5.81%,化肥施用量减少对总氮、总磷排放的削减效果优于降低灌溉水量的削减效果。3)湿地面积或蓄水容量的增加和减少会相应降低和增大试区总氮、总磷排放量,若将湿地面积和蓄水容量均扩大50%,出水口总氮、总磷排放量可削减12.40%和10.44%;同时改变湿地面积和蓄水容量对试区总氮、总磷排放量的影响,超过单独改变其中一个属性影响的叠加。4)岩溶发育程度参数对子流域出水口氮磷排放影响各异,土壤厚度和土壤容重降低可减少试区径流量和氮磷排放量,而土壤有效含水量和饱和渗透系数则表现出相反的作用。该研究显示合理控制化肥施用量,防止湿地面积萎缩和蓄水能力退化,改善和保持岩溶区土壤结构,有助于削减漓江流域岩溶灌区氮磷污染的排放,为当地农业措施优化和水土管理方法提供指导。     

漓江上游灌区小流域不同尺度氮磷污染排放负荷研究

【目的】开展野外原位监测试验,揭示漓江上游灌区小流域不同尺度氮磷污染排放规律,为面源污染控制和治理提供参考。【方法】利用Arc GIS软件和SWAT模型,基于DEM数据对漓江流域青狮潭灌区金龟河试区进行子流域划分,考虑水系和渠系分布,从试区上游至下游选择具有水力联系且从小到大逐级嵌套的5个尺度,于2016年5—12月对试区各尺度出水口进行了监测,研究了氮磷质量浓度和排放负荷变化。【结果】从空间尺度1(面积335.41 hm~2)增大到尺度5(面积2 798.15 hm~2),质量浓度总氮沿程呈上升趋势,由尺度1出水口的0.95 mg/L增加到了到尺度5出水口的2.42 mg/L;氨氮与总磷沿程呈现波动性变化,在尺度3(面积1 135.36 hm~2)与尺度5中呈现急剧增加的特点。灌溉季节的氮磷排放负荷大于非灌溉季节,灌溉季节总氮、氨氮、总磷排放负荷由尺度1到尺度5分别下降了54.60%、41.46%、55.77%。非灌溉季节总氮排放负荷随尺度增大而增大,从试区尺度1单位面积总排放负荷0.67 kg/hm~2增加到尺度5单位面积总排放负荷2.76 kg/hm~2,氨氮与总磷排放负荷则表现为波动性变化。在灌溉季节,沟渠、塘堰对氮磷的去除以及排水的重复利用,减少了污染物的排放;而在非灌溉季节,沟渠、塘堰面积由原来的55.91 hm~2减少为13.92 hm~2,减少了75.10%,导致去除效果下降,且随尺度增大养殖场污染物排放量大量增加。【结论】漓江流域水稻灌区氮磷排放控制和污染物消减,应考虑不同时间和空间尺度下氮磷污染物运移的特点。