[01233210]西南岩溶灌区农业湿地系统氮磷迁移转化和归趋研究

本研究获得国家自然科学基金（西南岩溶灌区农业湿地系统氮磷迁移转化和归趋研究,项目批准号：51569007）的资助。 西南岩溶灌区的沟渠、塘堰、河流等农业湿地具有灌溉排水、面源污染物输移的双重功能,湿地系统氮磷运移研究对于面源污染控制十分重要。本项目在漓江流域青狮潭灌区建立了会仙岩溶试区和金龟河非岩溶试区,采用灌区调查、试区监测、室内实验、数据分析和模型模拟等方法,进行岩溶灌区农业湿地系统氮磷污染排放特征、湿地系统氮磷迁移转化的过程和机理、变化环境下氮磷运移的响应等方面的研究。取得的研究成果如下： （1）湿地河流氮磷浓度时空特征：会仙试区的总氮污染较为严重,试区内不同水系氮磷污染浓度在时空分布上差异较大。河流氮磷浓度在不同灌溉阶段存在差异。 （2）河流湿地氮磷排放负荷差异：总氮排放负荷受时空因素影响较小,无显著性差异。受土地利用类型差异的影响,睦洞河段不同监测点的总磷、铵氮排放负荷差异显著。受工业废水、养殖污水及生活污水影响,相思江灌溉季节总磷排放负荷上游与中游差异显著,古桂柳运河非灌溉季节中游与下游的铵氮有显著差异。 （3）下垫面对金龟河试区氮磷污染排放影响：金龟河试区氮磷污染中对水质影响较大的是铵氮、总氮、总磷,总氮是金龟河试区污染较严重的指标。在畜禽养殖、鱼塘、农田、果树等4种下垫面中,污染物输出存在较大差异,畜禽养殖业对水质污染贡献最大。 （4）岩溶试区和非岩溶试区的土壤/底泥氮磷含量有差异但不显著,土壤氮磷含量处于较高水平;地下水氮磷污染较为严重。 （5）不同空间尺度（干支流沿程）的氮磷变化：除少数空间尺度和年份之外,会仙试区和金龟河试区多个空间尺度总体上雨季+灌溉季的氮磷浓度大于干季+非灌溉季,雨季+灌溉季的氮磷排放负荷占比大于干季+非灌溉。受空间尺度内土地利用方式、下垫面条件、水分交换、水资源利用和外源污染汇入等因素的影响,两个试区内氮磷排放浓度存在空间尺度效应,但又呈现不同的变化特点。小尺度氮磷浓度与大、中尺度存在显著性差异,而大、中尺度之间的氮磷浓度差异性不显著,其中小尺度总磷和总可溶性磷浓度与大、中尺度差异最明显。 （6）岩溶分布对会仙试区氮磷排放的影响：不同季节会仙试区各空间尺度,单位面积氮磷排放负荷与覆盖型岩溶区面积比例呈显著或极显著线性正相关关系;若有径流排水的重复利用、水质较好的支流汇入等因素的影响,则有利于排放负荷的消减。覆盖型岩溶区面积比例较大的农业区域,随空间尺度增加的总氮和总磷平均浓度和单位面积排放负荷变化量也较大。 （7）会仙试区氮磷排放对水肥管理和下垫面属性的响应：与现有水肥管理水平相比,化肥施入量和灌溉水量减少30%时,总氮、总磷排放量分别下降5.81%-11.45%,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。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,计算表明,若将湿地面积和蓄水容量都增大50%,试区总氮、总磷排放量可削减12.40%和10.44%。地表径流排水的氮磷排放量与土壤厚度和土壤容重正相关,与有效含水量和饱和渗透系数负相关。相同变化倍数下,土壤厚度和土壤容重对氮磷排放的影响较大。 研究结果揭示氮磷流失的排放规律和运移过程,剖析岩溶灌区湿地系统氮磷运移与环境因子的内在关系,为灌区氮磷污染治理提供依据,研究成果对于西南岩溶地区农业面源污染控制、灌区生态安全等具有重要意义。 项目结题时获得如下成果：（1）发表学术论文10篇,其中,SCI论文1篇,EI专业期刊论文1篇,中文核心期刊论文8篇;（2）培养研究生8名,其中硕士研究生7名,博士研究生1名;已毕业硕士研究生6名;（4）为灌区农业面源污染防治领域培养科研人员3人。