基于景观格局分析的南水北调中线水源地库区面源污染特征研究
南水北调中线水源地库区水域受到的污染主要来源于面源污染，氮、磷是影响水域面源污染最主要的因素，面源污染受植被类型、景观类型及季节更替的影响。本文将运用地理信息系统技术（GIS）、遥感（RS）、景观格局分析、偏最小二乘回归（PLSR）模型等方法，依据面源污染治理途径（源头控制、过程阻断及末端治理）的思路对面源污染的来源、库区景观格局、景观格局与水质之间的关系及库区消落带景观对氮磷的影响进行了研究。本研究取得的结果如下： （1）通过对水源地库区土地利用/土地覆盖遥感数据解译，对水源地景观进行分析，结果表明水源地库区林地、农田和水域所占面积比例分别为59.8%、18.0%和10.7%，草地、农村及城镇等占比11.5%。子流域之间景观异质性较大，林地景观作为子流域中的景观基质，聚集度高，而农田和农村等景观的破碎化程度高。 （2）通过对典型流域不同景观类型的降雨径流进行长期定位监测，农田、菜地及林地氮磷输出有较大差异，且水体氮磷含量受降雨强度和施肥时期的影响显著，施肥初期及丰水期初期（4月至5月）降雨形成的径流中氮磷含量偏高，农田和菜地总氮含量分别为116.9mg/L和43.76mg/L，总磷含量分别为0.42mg/L和6.37mg/L，而林地氮磷流失受降雨强度影响较大。径流中氮元素的输出形式是硝态氮，主要来源于农田和菜地，分别为11.35mg/L和4.94mg/L，磷元素主要输出形式是可溶性磷酸盐，菜地总磷平均含量分别是林地和农田的2倍和4.82倍。 （3）通过对水源地子流域水质连续多年测定表明子流域水质大部分处于Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类，部分处于Ⅴ类和劣Ⅴ类，氮元素是影响水质最主要的元素。子流域枯水期和丰水期水质差异较大，大部分子流域丰水期水体总氮浓度高于枯水期。通过建立水质与景观的PLSR模型，丰水期水体的污染主要来源于农业和农村，受区域景观破碎化及景观聚集度的影响大，枯水期水体的污染主要来源于部分区域城镇和工业的影响林地景观的面积占比及景观的连通度对水体污染有抑制作用。 （4）通过对消落带林地、农田、草地土壤理化性质和土壤酶活性的研究，消落带林地氮、磷及有机质显著高于农田和草地，农田、草地土壤养分显著低于未淹没区，而林地磷含量高于未淹没区，并且农田、草地土壤的酶活性均显著低于未淹没区，而林地土壤的酶活性高于未淹没区，消落带林地比农田和草地具有更高的稳定性。因此，水源地库区应加强种养殖业的精细化管控，减少景观破碎化，加强林木种植，建立河岸缓冲带，城镇、农村下游加强河流污染监控，重视季节变化引起的小流域水质问题。
水库污染;氮元素;磷元素;景观格局
西北农林科技大学
硕士
作物学
任广鑫
2019
中文
X524;X502
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）