澄江尖山河小流域不同地类非点源污染物地表输出规律研究

论文摘要

通过在天然次生林、人工林、农地和灌草丛四种不同土地利用类型径流场设置径流小区,在自然降雨下测定径流及泥沙中非点源污染物地表输出量,得出不同土地利用类型径流小区非点源污染物地表输出规律差异。结合径流量和泥沙量及降雨量数据的观测值,找出此流域的最佳土地利用方式,为此流域的生态恢复工作提供基础资料。研究结果表明:(1)2006年农地径流总产流量最大,是人工林的1.60倍,分别是次生林和灌草丛的12.45和5.52倍;而从产沙量来看,农地的产沙量也远大于其余几种土地利用类型,农地总产沙量是人工林的8.41倍,是次生林的53.06倍,灌草丛的41.90倍。2007年农地径流场产生径流318.16mm,农地产流量分别是人工林、灌草丛、次生林的5.32倍、24.76倍和19.66倍;农地的土壤侵蚀量为5156.45 t/km2,天然次生林和灌草丛分别比农地减少土壤侵蚀量99.08%和99.28%,比人工林减少土壤侵蚀量52.46%和62.50%。(2)总体来看,6月初期径流中全磷输出浓度表现为农地较大,其次为次生林和灌草丛,人工林较小,6月末期、7月径流样则表现为灌草丛最大,其次是次生林和农地,人工林最小。8、9月采集的径流样中则是农地和灌草丛全磷的输出浓度较大,次生林和人工林的输出浓度较小。6月农地径流全氮浓度最大,其次是灌草丛和次生林,人工林的输出浓度最低。7月、8月和9月径流全氮的浓度为次生林和灌草丛较高,而在人工林和农地中的浓度较低。氨氮输出浓度为农地和人工林较高,次生林和灌草丛较小。氨氮浓度和植被的关系基本正相关,植被的覆盖度越大,氨氮随径流流失浓度越小。径流中COD(化学需氧量)输出浓度大体上表现为次生林和人工林较大,灌草丛和农地的COD的输出浓度较小。(3)径流中全氮、全磷和氨氮输出量为农地最大,其变化幅度也是最大的,其次是人工林,灌草丛和次生林输出量和变化幅度都较小。2006年COD输出量的大致规律为农地>人工林>灌草丛>次生林。2007年COD输出量的大致规律为农地>人工林>次生林>灌草丛。(4)2006年不同土地利用类型侵蚀泥沙中全氮和全磷的输出量依次为:农地>人工林>灌草丛>次生林,农地径流小区全氮输出量是次生林的32.4倍,农地全磷输出量是次生林的34倍;速效氮和速效磷则为:农地>人工林>次生林>灌草丛,农地速效氮输出量是灌草丛的40倍,农地速效磷输出量是灌草丛的50.5倍。2007年泥沙中全氮、全磷、速效氮和速效磷输出量都依次为农地>人工林>次生林>灌草丛,农地泥沙全氮输出量是灌草丛的71.4倍,农地速效氮输出量是灌草丛的76.9倍,农地全磷输出量是灌草丛的66.7倍,农地速效磷输出量是灌草丛的5337.5倍;而灌草丛和次生林全磷的输出量相差不大,次生林输出量为灌草丛的1.33倍。(5)径流泥沙对养分有富集特性,全氮的富集率为灌草丛>农地>人工林>次生林,速效氮为次生林>灌草丛>人工林>农地;全磷富集率为次生林>农地>灌草丛>人工林,速效磷为次生林>人工林>灌草丛>农地;速效钾的富集率为灌草丛>次生林>人工林>农地。(6)表层土壤中全氮含量与径流及泥沙中氮的输出量呈负相关关系,全氮含量与径流中氨氮输出量的相关系数为0.66,而与泥沙中全氮、速效氮输出的相关系数都大于0.95。表层土壤中速效氮含量与径流中氨氮输出量的相关系数为0.37,因此表层土壤中的氮随径流流失的量大于泥沙中的量。表层土壤中的磷与径流及泥沙中的磷输出量正相关,表土中全磷与径流中全磷的相关系数为0.7,而与泥沙中磷的相关系数皆大于0.99,表层土壤养分与侵蚀泥沙中非点源污染物输出的相关性大于与径流水中的,说明侵蚀泥沙引起的非点源污染更大。相对于氮而言,表层土壤中的磷更易于随径流流失,磷的输出以泥沙结合态为主,特别是速效磷。(7)通过产流量、产沙量与径流及泥沙中全氮全磷输出量相关分析得到:产流量和产沙量显著正相关,径流中全氮输出量与产流量的相关系数大于全磷的,说明径流中带走的全氮量更大;泥沙中全氮全磷的输出量与产沙量的相关系数远大于与径流中的全氮全磷的相关系数,而与全磷的相关系数达到1.000。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究的目的、意义及内容
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.1.1 植被覆盖与产流产沙及非点源污染输出
• 1.2.1.2 降雨对非点源污染物输出的影响
• 1.2.1.3 土地利用方式对非点源污染物输出的影响
• 1.2.1.4 肥料使用与非点源污染物输出
• 1.2.1.5 侵蚀泥沙与非点源污染物输出关系
• 1.2.2 非点源污染研究趋势
• 1.2.3.1 多学科联合，完善农业非点源污染的研究理论
• 1.2.3.2 加强模型化研究，促进农业非点源污染的定量化
• 1.2.3.3 各种新技术新方法的运用，加强对农业非点源污染的监测
• 1.2.3.4 非点源污染物的迁移转化研究更趋深入
• 1.2.3.5 生物技术、总量控制将在流域非点源污染控制和治理中发挥重要的作用
• 1.3 该研究的创新点
• 2 研究区概况
• 3 研究技术路线与方法
• 3.1 研究技术路线
• 3.2 试验地布置
• 3.2.1 试验地的选取
• 3.2.2 径流小区的布设
• 3.3 试验数据观测
• 3.3.1 降雨量测定
• 3.3.2 坡面径流、泥沙的观测
• 3.4 污染物分析
• 3.4.1 泥沙和土壤养分的测定
• 3.4.2 径流养分测定
• 4 结果与分析
• 4.1 不同地类表土非点源污染背景值
• 4.2 不同地类产流产沙量
• 4.2.1 不同地类产流量
• 4.2.2 不同地类产沙量
• 4.3 不同地类径流中非点源污染物浓度输出
• 4.3.1 不同地类径流全磷的输出浓度
• 4.3.2 不同地类径流全氮的输出浓度
• 4.3.3 不同地类径流氨氮的输出浓度
• 4.3.4 不同地类径流COD 输出浓度
• 4.4 不同地类径流中非点源污染物输出量
• 4.4.1 不同地类径流全磷的输出量
• 4.4.2 不同地类径流全氮的输出量
• 4.4.3 不同地类径流中氨氮的输出量
• 4.4.4 不同地类径流COD 输出量
• 4.5 不同地类泥沙中非点源污染物输出量
• 4.5.1 不同地类泥沙中非点源污染物输出特征
• 4.5.2 不同地类泥沙中全氮输出量
• 4.5.3 不同地类泥沙中全磷输出量
• 4.6 不同土地利用类型侵蚀泥沙养分富集特征
• 4.7 不同土地利用类型表层土壤养分与径流及泥沙中面源污染物输出的相关关系
• 4.8 不同地类径流小区产流、产沙量与氮磷输出相关分析
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 附录：发表论文情况