（生态学专业论文）迤者小流域农业面源污染年负荷定量化研究.pdf

摘要：本文通过对昆明松华坝水源保护区迤者小流域面源污染源的调查研究，采用美 国农业局等单位开发的农业面源污染模型a n n a g n p s 模拟了流域2 0 0 6 年因面源污染 产生的泥沙沉积物，氮，磷等污染物的污染负荷。验证了该模型在昆明地区小流域应 用的可行性，并得到了2 0 0 6 年迤者小流域农业面源氮、磷污染的负荷总量，和氮、 磷污染物负荷的时间分布和空间分布状况等。最后，针对小流域农业面源污染的特点， 本论文提出了污染防治的宏观管理和工程实际两方面的措施。 应用a n n a g n p s 对迤者小流域进行农业面源污染负荷模拟结果表明：2 0 0 6 年小 流域出口处累积产生泥沙沉积污染物为2 7 8 0 0 9 6 8 吨，其中粘粒( c l a y ) 为7 1 5 5 1 9 9 吨，占总量的2 5 7 4 ；粉沙( s i l t ) 为1 9 2 0 9 7 5 吨，占总量的6 9 1 0 ；沙粒( s a n d ) 为1 4 3 6 0 1 9 吨，占总量的5 1 6 。流域产生总氮( n i t r o g e nt o t a l ) 为1 8 2 0 吨，其中 吸附态氮( n i t r o g e na t t a c h e d ) 为1 3 1 4 吨，占总量的7 2 2 0 ，溶解态氮( n i t r o g e n d i s s o l v e d ) 为5 0 6 吨，占总量的2 7 8 0 。产生总磷( p h o s p h o r u st o t a l ) 9 4 吨，其中 吸附态磷( p h o s p h o r u s a t t ) 为1 3 3 吨，占总量的1 4 6 7 ，溶解态磷( p h o s p h o r u sd i s ) 为7 7 1 吨，占总量的8 5 3 3 。所得t n 的模拟误差为1 9 2 ；t p 的模拟误差为1 7 5 。 其中，t n 及t p 的污染负荷模拟量偏低，但两者误差均在2 0 以内，与国外农业面 源污染模拟产生的误差相近。因此表明，a n n a g n p s 模型模拟的结果与实际观测的 结果基本相符，相关程度较高。a n n a g n p s 模型在迤者小流域的应用基本可行，能 较好的模拟出迤者小流域的面源污染负荷，所得的模拟结果能较好的反映流域的面源 污染情况。由模拟结果得知，农业面源污染与降雨量密切相关，迤者小流域7 、8 、9 月份降雨量最大，达8 2 1 m m ，占全年降雨量的8 7 。致使7 9 月份中泥沙沉积污染 物、总氮、总磷、有机碳污染物均达到最大，这表明农业面源污染在同一年内不同季 节的污染物负荷相差悬殊，汛期浓度高，负荷量大。经统计流域各土地利用的面源污 染负荷，可得迤者小流域单位面积的沉积物污染负荷大小依次为荒山 耕地 居民用 地 园地 林地，总氮污染负荷大小依次为园地 荒山 居民用地 耕地 林地，总磷污 染负荷大小依次为园地 荒山 居民用地潲地 林地。 关键词：迤者小流域、农业面源污染、污染负荷、总氮、总磷、a n n a g n p s a b s t r a c t ：t h i sp a p e rc h o o s e sy i z h ew a t e r s h e di nw a t e rs o u r c eo fs o n g h u a b ar e s e r v o i ri n k u n m i n gc i t ya sa no b j e c ts t u d i e st h ea c t u a l i t yo fa g r i c u l t u r en o n p o i n tp o l l u t i o ni nt h i s a r e a ，d r a w sac o n c l u s i o nt h a ta g r i c u l t u r en o n - p o i n tp o l l u t i o ni sa ni m p o r t a n tp o l l u t i o n s o u r c et oi n f l u e n c et h ew a t e rq u a l i t yo fy i z h ew a t e r s h e d f u r t h e r m o r e ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e a g r i c u l t u r en o n p o i n tp o l l u t i o nm o d e l ：a n n a g n p st os i m u l a t et h el o a do fs e d i m e n t ， n i t r o g e n ，p h o s p h o r u se t ci n2 0 0 6 t h ef e a s i b i l i t yt ou s et h i sm o d e li nw a t e ro fs o n g h u a b a r e s e r v o i ri sp r o v e d m o r e o v e r , t h et o t a ll o a d ，t i m ed i s t r i b u t i o na n ds p a c ed i s t r i b u t i o no f n i t r o g e n ，p h o s p h o r u so fy i z h ew a t e r s h e di n2 0 0 6h a v eb e e no b t a i n e d a tl a s t ，a i m i n ga tt h e f e a t u r eo fa g r i c u l t u r en o n - p o i n tp o l l u t i o n ，s o m ep r o p o s a l si nm a c r o s c o p i c a l l ym a n a g e m e n t o fp o l l u t i o np r e v e n t i n ga n di np r o j e c tp r a c t i c eh a v eb e e np u tf o r w a r d a n n u a la v e r a g eo u t p u tl o a d i n gw a ss i m u l a t e db ya n n a g n p sm o d e l 。t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h e r ew a s2 7 8 0 0 9 6 8t o n sr u n o f fs u s p e n d e ds e d i m e n t ：2 5 7 4p e r c e n to ft h e r u n o f fi sc l a yt h a tw a s7 15 5 19 9t o n s ；6 9 10p e r c e n to ft h er u n o f fi ss i l tt h a tw a s19 2 0 9 7 5 t o n s ；5 1 6p e r c e n to ft h er u n o f fi ss a n dt h a tw a s1 4 3 6 0 1 9t o n sa tt h eo u t l e to fy i z h e d r a i n a g e t h en i t r o g e nt o t a lw a s18 2 0t o n ：7 2 2 0p e r c e n to ft h en i t r o g e nt o t a li sn i t r o g e n a t t a c h e dt h a tw a s13 14t o n ；2 7 8 0p e r c e n to ft h en i t r o g e nt o t a li sn i t r o g e nd i s s o l v e dt h a t w a s5 0 6t o n t h ep h o s p h o r u st o t a lw a s9 4t o n ：14 6 7p e r c e n to ft h ep h o s p h o r u st o t a li s p h o s p h o r u sa t t t h a tw a s1 3 3t o n ；8 5 3 3p e r c e n to ft h ep h o s p h o r u st o t a li sp h o s p h o r u sd i s t h a ti s7 71t o n t h er e s u l t so ft ns i m u l a t e de r r o rw a s19 2p e r c e n t , t ps i m u l a t e de r r o rw a s 17 5p e r c e n t ，b o t ho fw a sl e s st h a n2 0p e r c e n tb u ta l lb e l o wt h el e v e l t h es i m u l a t e de r r o r o ft h er e s u l t sw a ss i m i l a rw i t ht h es i m u l a t e di nf o r e i g nb ya n n a g n p sm o d e lt h e r e f o r e ， t h er e s u l to fs i m u l a t e db ya n n a g n p sw a sm a t c h e do b s e r v a t i o nb ya n dl a r g ea n dm o r e r e l a t i v i t y t h ea p p l i c a t i o no fa n n a g n p sm o d e ls h o u l db ef e a s i b i l i t yi ny i z h ew a t e r s h e d t h er e s u l tc o u l ds h o wt h es i t u a t i o no ft h ea g r i c u l t u r en o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o ni ny i z h e w a t e r s h e d k n o w nb yt h er e s u l to fs i m u l a t e d ，a g r i c u l t u r a ln o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o na n d i sc l o s e l yr e l a t e dt or a i n f a l l t h el a r g e s tr a i n f a l li n7 ，8 ，9 mm o n t ha ty i z h ew a sr e a c h 8 2im mt h a tw a s8 7p e r c e n ta n n u a lr a i n f a l l i ti n d u c e dp o l l u t a n tl o a do nr e a c ht ot h em a x t h a ti n c l u d e st h er u n o i f , t n ，t p , o r g a n i cc a r b o n i ts h o w e dt h a tt h ep o l l u t a n tl o a do na t d i f f e r e n ts e a s o nw a sm u c hd i f f e r e n c e t h ec o n c e n t r a t i o na n dl o a do no fp o l l u t a n tw a sa t t h em a x i m u mi nf l o o ds e a s o n a f t e rs t a t i s t i c st h ep o l l u t a n tl o a do ni nd i f f e r e n tl a n d u s e d ， u n i ta r e at h es i z eo fs e d i m e n tp o l l u t i o nl o a do ni ny i z h ew a t e r s h e dw a sb a r r e nh i l l s i i f a r m l a n d r e s i d e n t s v e g e t a b l e w o o d l a n d ；t np o l l u t i o nl o a do nw a sv e g e t a b l e b a r r e n h i l l s r e s i d e n t s f a r m l a n d w o o d l a n d ；t pp o l l u t i o nl o a do nw a sv e g e t a b l e b a r r e nh i l l s r e s i d e n t ss i t e s f a r m l a n d w o o d l a n d k e yw o r d s ：y i z h ew a t e r s h e d ，a g r i c u l t u r en o n - p o i n tp o l l u t i o n ，p o l l u t i o nl o a do n ，t n ，t p , a n n a g n p s 声明尸明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南林学院或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 签名：烈漱日期：迎区：。 9 关于论文使用授权的说明 本人同意：西南林学院有权保留论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文；提交论文一年后，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部 或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：主4 龇导师签名： 日期： 1 引言 1 引言 随着人类经济活动的不断加剧，水环境污染己成为全球性的环境问题。目前，许 多发达国家已证实农业面源污染是导致水污染的主要原因之一l l 圳。研究表明，丹麦 2 7 0 条河流9 4 的氮负荷、5 2 的磷负荷由面源污染引起【3 j ；荷兰农业面源污染提供 的总氮、总磷分别占水环境污染的6 0 和5 0 1 4 。5 l ；美国6 0 以上的地表水环境问题 是由农业活动引起的【6 1 。农业面源污染影响了全世界陆地面积的3 0 5 0 ，并且在全 世界不同程度退化的1 2 亿l h i l 2 耕地中，约1 2 由农业面源污染引起【7 j 。 在我国，在工业点源污染正逐步得到有效治理的同时，农业面源污染问题也日渐 突出，研究表明，农业面源污染已成为目前环太湖流域主要污染源，农业面源污染产 生的n h 3 - n ，t p 和c o d 分别占流域内这三类污染物产生总量的5 7 ，3 8 和1 6 峭j ， 而农业产生的前两类污染物量己远远超过其他类型污染源。在滇池的氮、磷污染中， 来自农田地表径流的氮和磷分别占总量的5 3 、4 2 【9 j 。 种种迹象表明，农业面源污染已成为水环境污染的最大污染来源，世界各国已对 此开展了大量的相关研究，并形成和发展了一大批水环境农业面源研究的理论与方 法，为水环境污染的控制和管理提供了科学依据。 1 1 课题的研究意义 在综合整治水体污染的实践中，城市生活污水和工业废水逐步得到控制，农业面 源污染问题开始突出显现，人们逐渐认识和重视农业面源污染，意识到它是水质恶化 的重要因子，并逐渐的更正了“工业造成环境污染，而农业是环境污染的受害者”的 传统观点。由于农业活动的广泛性和普遍性，农业面源污染极易构成水体环境的安全 隐患，己成为目前水质恶化的一大威胁。松华坝水源保护区是我国第一个饮用水源保 护区，是昆明最重要的饮用水源地，也是滇池水体交换的重要水源，1 9 8 1 年经云南 省政府批准建立。松华坝水源保护区径流总面积5 9 3k m 2 ，水库总库容达2 1 9 亿l n 3 ， 每年向昆明供水1 2 亿m 3 ，占昆明总供水量的5 0 以上，被称作昆明市头上的“一 迤者小流域农、i k 面源污染年负荷定量化研究 碗水”。来自昆明市水利局的调查显示，松华坝水库水质下降趋势日益严重，自2 0 0 2 年以来，松华坝水库水质总体为i i i 类，主要是总氮含量严重超标，特别是2 0 0 4 年的 1 0 1 2 月连续3 个月总氮检测值都在1 0 7 m g l 以上，为类水标准。松华坝水库已 具有发生富营养化的物质条件【l 引。 本研究以迤者小流域( 属松华水源保护区) 为研究区域，从流域农业面源污染的现 状调查出发，采用农业面源污染模型量化流域农业面源污染产生的n 、p 污染负荷， 进行农业面源污染的空间分布识别，并提出农业面源污染的控制措施。通过此项研究， 能基本了解迤者小流域农业面源污染现状及其基本规律，为政府的对松华坝农业面源 污染防治规划及宏观决策提供参考。这对松华坝水源区的水质改善及流域污染物的削 减有重要的作用，也对进一步研究松华坝水源区的农业面源污染，水体富营养化问题 及类似水体的污染控制有重要的参考和指导作用，同时对研究区域及其他相似区域都 有重要的现实和理论意义。 1 2 国内外研究现状 水体的污染源主要有两大类，即点源污染( p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ) 和面源污染 ( n o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ) 或散源污染( d i f f u s es o u r c ep o l l u t i o n ) 。点源污染是指废水通 过排水管道等途径直接进入到受纳水体引起的污染。与点源污染相对，面源污染 ( n o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ) ，是指溶解的或固体污染物( 地面的各种污染物质如城 市垃圾，农村家畜粪便，农田中的化肥、农药、重金属及其它有害有机物) 从非特定 的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体( 如河流、湖泊、 水库、海湾等) ，给水体功能带来负面影响，引起的水体污染 1 0 - 1 5 j 。由于面源污染起 源于分散、多样的土地区，其地理边界和位置难以识别和确定，与点源污染相比，面 源污染时空范围更广，不确定性更大，成分过程更复杂，危害规模大，加深了相应的 研究治理和防治对策制定的难度。 1 2 1 国外的研究现状 在国外发达国家，特别是美国，农业面源污染研究历史较长且受到广泛重视。国 l 引言 外农业面源污染的研究以1 9 7 2 年美国制定的水污染控制法修正案为标志划分为 两个阶段。 1 9 7 2 年以前，人们已经意识到农业面源污染，并着手进行研究，其中尤其是农药 对水生生态环境的影响引起了人们的极大重视。但在此之间的农业面源污染研究多局 限于现象的因果分析，定量分析寥寥无几。除h y d r oc o m p 公司提出了农药输移和径 流模型( p t r ) 1 7 i 外，其余大都只是对污染的特征、影响因素、单场暴雨和长期平均 污染负荷输出等方面作了初步的认识研究【1 8 】。土壤侵蚀是非常重要的一种农业面源污 染，虽然在此期间对土壤流失的研究已经非常深入，定量化计算已相当成熟，但当时 的研究角度不是农业面源污染，当然这方面的研究成果为今后的研究打下了坚实的基 础。 1 9 7 2 年以后，随着美国水污染控制法修正案的制定，农业面源污染的研究有 了重大的转折和深入发展。7 0 年代中后期，美国在全国范围内大规模面源污染调查 的基础上，对农业面源污染的主控因子和危险区域识别进行了研究。提出了一些农业 面源污染的迁移和转换模型，如农业化学品运输模型( a c t m o ) 等。这期间，土壤 侵蚀研究的成果通用土壤流失方程( u s l e ) 被引入面源污染研究领域，广泛应 用于污染负荷的定量化计算。 8 0 年代，农业面源污染研究更加深入，研究方向朝实用方向发展，重点放在如何 把已有的模型广泛应用于污染的控制和管理上。这一时期提出了很多模型，如农业管 理系统中的化学污染物径流负荷和流失模型( c h e m i c a lr u n o f fa n de r o s i o nf r o m a g r i c u l t u r a lm a n a g e m e n ts y s t e m s ：c r e a m s ) d 9 l ，农田系统地下水污染负荷效应模拟 模型( g r o u n d w a t e rl o a d i n g se f f e c t so f a g r i c u l t u r a lm a n a g e m e n ts y s t e m s ) 【2 0 】，流域非 点源污染模拟模型( a n s w e r s ) f 2 1 1 ，农业非点源污染模型( a g r i c u l t u r a ln o n - p o i n t s o u r c ep o l l u t i o nm o d e l ：a g n p s ) 1 2 2 2 ，农田尺度的水侵蚀预测预报模型( w e p p ) 2 4 1 等。这些模型广泛应用于农业面源污染负荷的定量计算，污染控制措施效果评价及制 定污染的管理政策措施上。此外，随着计算机的发展，地理信息技术( g i s ) 、遥感技 术( r s ) 、全球定位技术( g p s ) 在农业面源污染研究中得到了初步的应用【2 5 1 。 9 0 年代，3 s 技术在农业面源污染研究中的应用得到进一步的加强，航空摄影和 g i s 技术与农业面源污染的模型进行了集成，在农业面源污染演化的动态追踪，突发 事件的监控，污染危险区域的识别及地表水监测网的设计上得到广泛的应用。【2 6 】通过 迤者小流域农业面源污染年负荷定量化研究 地理信息软件，进行农业面源污染的空间分析，能更精确的描述农业面源污染的空间 变化。3 s 技术可以为农业面源污染的研究提供准确、可靠和丰富的背景资料，提高 了研究工作的效率和精度，并能动态的更新数据。因此3 s 技术在农业面源污染研究 中的深入应用，与农业面源污染模型的高效无缝系统的集成，不仅是9 0 年代农业面 源污染研究的特色，也是今后研究的一个发展方向。 1 2 2 国内的研究现状 我国的农业面源污染研究始于8 0 年代的湖泊、水库富营养化调查和河流水质规 划研究。先后在天津于桥、滇池、太湖、鄱阳湖、巢湖、镜泊湖、西湖、三峡库区等 湖泊，以及沱江内江段、晋江流域、北江浈水流域、淮河淮南段、黄河兰州段、渭河 宝鸡段、辽河铁岭段进行了探索性的研究，积累了有益的经验【2 。 在农业面源污染模型方面，我国也有了一定的发展。但在8 0 年代，主要是一些 经验统计模型的研究和应用，如陈西平等人根据径流小区试验发现降雨量与污染物输 出量有较好的相关性，并研究了涪陵地区五种污染物的各次降雨冲刷预测方程【2 例。之 后，我国的农业面源污染模型研究也有定的深入发展，如徐向阳等定量分析了农田 降水、产流、下渗、排水、蒸散发、灌溉之间的关系，建立了一个模拟农业排水和产 沙的氨氮流失数学模型。李怀恩研究了面源污染的“宏观 模型，以面源污染物的迁 移转化机理为基础，从宏观角度和较大尺寸上来直接研究野外实际流域的非点源污染 的发生过程与特点，建立次暴雨非点源污染负荷的数学模型，该模型包括了降雨径流 模型和污染物的产生与迁移模型【2 8 】。此外，还有王听皓等人提出了非点源污染负荷计 算的单元坡面模型法【2 9 】。虽然我国的农业面源污染模型有了一定的发展，但与国外发 达国家相比，却有较大的差距。当前，我国对农业面源污染的模拟研究以引进国外成 熟且广泛应用的模型为主。早在8 0 年代，我国就引入了通用土壤流失方程( u s l e ) ， 此外，对一些农业面源污染的综合模型，如d r a s t i c 、c r e a m s 、a g n p s 、a n s w e r s 等也有一些应用。董亮将d r a s t i c 模型与b l a c k l a n dg r a s sg i s 结合，对西湖流域 浅层地下水硝酸盐污染风险做了评价【2 7 j 。张健采用c r e a m s 应用于黄土坡面径流量 及侵蚀量计算【3 0 l 。陈一兵等利用a n s w e r s 模型对四川紫色丘陵区的小流域实施了 模拟，并结合a r c i n f og i s 模拟了小雨、中雨和大雨情况下的土壤流失过程【3 。 1 引言 1 3 创新点 目前未见有利用模型对昆明地区面源污染进行研究，本论文第一次利用由美国农 业局( a r s ) 连同明尼苏达污染控制局和自然资源保护局( n r c s ) 共同开发的 a n n a g n p s 模型来研究迤者小流域的面源污染，研究结果对于a n n a g n p s 是否适用 昆明地区的污染研究将会有一定的参考作用。 2 迤者小流域概况 2 1 松华坝水源区概况 松华坝水源区松华坝水源保护区是我国第一个饮用水源保护区，是昆明最重要的 饮用水源地，也是滇池水体交换的重要水源，1 9 8 1 年经云南省政府批准建立。松华 坝水源保护区径流总面积5 9 3 2 ，水库总库容达2 1 9 亿m 3 ，每年向昆明供水1 2 亿 m 3 ，占昆明总供水量的5 0 以上，被称作昆明市头上的“一碗水”。来自昆明市水利 局的调查显示，松华坝水库水质下降趋势日益严重，自2 0 0 2 年以来，松华坝水库水 质总体为i i i 类，主要是总氮含量严重超标，特别是2 0 0 4 年的1 0 1 2 月连续3 个月总 氮检测值都在1 0 7 m g l 以上，为类水标准。松华坝位于昆明市主城区东北部( 见 图3 1 ) ，地处东经1 0 2 。4 5 1 1 0 2 。5 9 1 5 ，北纬2 5 。0 8 4 8 2 5 。2 8 1 。 最高海拔点是大尖山2 8 4 2 m ，最低点是坝脚1 9 1 7 m ，库区径流面积2 9 3 k m 2 ，多年平 均径流量2 1 m 3 ，正常年来水占滇池年交换量的4 2 以上。库区上游主要支流有牧羊 河和冷水河及3 0 余处泉眼，整个流域面积为5 2 2 5 k m 2 ，多年平均径流量为8 9 0 0 万 k m 3 。库区植被总林地达5 9 1 1 4 7 h m 2 ，保护区森林覆盖率为5 9 3 【4 n 。 松华坝水源保护区包括嵩明县的白邑、阿子营、大哨及盘龙区的双哨、小河、龙 泉等7 个镇2 6 7 个自然村小组，1 8 3 2 6 户，7 5 1 4 5 人，总面积6 2 9 8 k m 2 ，人1 2 1 密度为 1 1 1 人k m 2 ，山区、半山区占9 5 以上。经济结构主要为烤烟、稻米、包谷、蔬菜等 种植业及养殖业。区内耕地面积近1 0 万亩。 气 迪者小流域农业面游“染年负荷定；t 化研究 固1 1 ：松牛坝水源保护区地理位置图 f i g1 一il o c a t i o nm a po f s o n 曲u a b a 、a k rs o u s ec o n s e r v a t i o nr e s e r v o i r 22 迤者小流域概况 2 21 自然状况 迤者小流域位于嵩明县白邑乡西南部，属于迤者村委会范围，地处东经1 0 2 。4 5 3 5 ”1 0 2 。5 0 0 5 ”，北纬2 5 。1 3 2 0 ” 2 5 。1 7 0 0 ”。小流域呈不规则方形， 南北长67 k m ，土地总面积2 15 6 k m 2 。小流域东连金钟村，西部、南部与富民县毗邻， 北到阿子营乡交界。为滇池水系盘龙江一级支流源头区，地势总体西北高东南低，最 高海拔2 4 4 52 m ，位于流域西部土灰塘包，最低海拔2 0 0 38 m ，位于流域河流出口处 相对高差4 4 14 m ，平均海拔2 2 0 0 m 。 、螺 露， 前 泌一 2 迤者小流域概况 2 2 2 地质地貌 小流域地质无断裂构造影响，地层走向受北东褶曲控制，呈北东、南西展布。地 质构造以二迭系为主，由东向西依次分布为二迭系、侏罗系。出露地表以玄武和砂岩 为主，其次为灰岩、角砾、泥岩等。玄武岩主要颁布在流域东部，面积1 0 8 1 0 3 h m 2 ， 占总面积的5 0 1 ；砂岩主要分布在流域西部，面积5 1 0 0 8h m 2 ，占总面积的2 3 7 ； 灰岩在南北两端均有分布，面积4 5 3 4 3h m 2 ，占总面积的2 1 o ；角砾、泥岩在流域 中零星分布，面积1 11 6 0h m 2 ，占总面积的5 2 。 迤者小流域地貌类型以高原低山为主，属嵩明本部浅切割低山丘陵中轻度流失 区，地势总体西北高东南低。流域内山脉纵横交错，受牧羊河、小牧羊河及其支流迂 回切割，水土流失严重，形成高原低山剥蚀地貌。地面坡度西北和东部河流出口处较 缓，坡度大多在5 。 2 5 。之间，平均坡长约1 0 0 0 m ；西部、南部和东北端受河流切 割影响，坡度较陡，坡度多数在1 0 。3 6 。之间，平均坡长约为6 0 0 m 。小流域地面 坡度组成见表2 一l ( 附表) 。 2 。2 3 土壤植被 小流域内土壤有两个土类( 红壤和冲积土) ，三个亚类( 红壤、红壤性水稻土、 扇象冲积土) ，九个属，二十二个土种。绝大部分地方分布为红壤，部分箐沟下游分 布极少量的冲积土，除部分山体基岩出露，土层较薄外，其他大部分地方土层都较厚。 红壤：总面积1 9 2 5 7 8 h m 2 ，点流域土地决面积的8 9 3 ，多分布在流域南部和东北部 山上，土质疏松，土层瘠薄，土壤熟化程度低，有机质含量低。氮、磷、钾和有机质 含量分别为o 2 、0 1 7 、0 7 1 和1 5 7 。 红壤性水稻土：总面积拼，占流域土地总面积的7 9 ，分布在流域西北部，土 层稍厚，呈酸性，有机质、氮和钾速效养分含量低，难耕作，为中下等肥力地。氮、 磷、钾和有机质含量分别为：0 1 2 、0 2 9 、0 7 3 和1 9 3 。 扇象冲积土：总面积5 9 6 6 2 ，点流域土地总面积的2 8 ，分布于流域内部分 箐沟下游，由冲积、洪积母质发育而成，呈弱碱性，质地为轻石质重壤土，粒块状结 构，较疏松，耕性好，有机质含量高，缺速效磷，土壤熟化程度高，通透性好，保蓄 迤者小流域农业面源污染年负荷定精化研究 力强，属中上等肥力地。氮、磷、钾和有机质含量分别为0 1 3 、0 1 8 、0 8 3 和 2 3 。流域内土壤理化性状见表2 2 ( 附表) 。 流域内植被以亚热带针叶林为主，主要树种为云南松，由于人口密度大，对环境 造成压力大，过度采薪、放牧造成植被被毁严重。目前除中部、北部等极少地方森林 覆盖较好外，其余多为人工所造次生林。而且疏、残、幼林比重大，林相单一。根据 分布特点可划分为几个主要植被类型： 常绿针叶林：主要有云南松( p y u n n a n e n s i s ) 林、滇油杉( k e u e l y n i a n am a s t ) 林、 华山松( pa r m a n d i i ) 林等。 常绿阔叶林：主要有滇青冈( cg l a u c o i d e s ) 林、滇石栎( d e a l b a t u s ) 林、元 江栲( co r t h a c a n t h a ) 林、光叶石栎( 三m a g i ) 林、多变石栎( 三v a r i o l o s u s ) 林、 灰背栎( q s e n e s c e n s ) 林、马缨花杜鹃林( s u b s p p e r a m o e n u m ) 、大白花杜鹃 ( r h o d o d e n d r o nd e c o r u mf r ) 林等。 落叶阔叶林：主要有旱冬瓜( a l n u sn e p a l e n s i s ) 林、直干蓝桉( em a i d e n i i ) 林、 圆叶杨( p r o t u n d i f o l i a ) 林等。 灌丛：灌木林树种主要以火把果( pf o r t u n e a n a ) 、杨梅( mr u b r a ) 、厚皮香 ( t g y m n a n t h e r a ) 、金丝梅( h p a t u l u m ) 等为主。 草地：草类植物种类较多，主要有放荒杂类草地、白茅草( a r n e b i as a x a t i l i s ) 地、 四脉金茅( e u l a l i aq u a d r i n e r v i s ) 、火绒草( l e o n t o p o d i u ma n d e r s o n i i ) 、蕨( p t e r i d i u m a q u i l i n u m ) 类、扭黄茅( h e t e r o p o g o nc o n t o r t u s ) 等。 小流域内现有各种林地面积1 4 4 0 1 8 2 ，其中有林地2 4 7 6 7l l i i l 2 ，主要是保存下 来的天然植被，占林地面积的1 7 2 ，分布在流域东北部；灌木林4 3 4 0 6h m 2 ，点林 地面积的3 0 1 ，主要分布在流域中部和南部；由于前些年破坏严重，疏幼林面积大， 共有7 4 3 8 3h m 2 ，占林地面积的5 1 7 ，主要在中部和南北两端；经果林1 4 6 2h m z ， 占林地面积的1 0 ，主要在村庄周围零散分布。森林覆盖率为3 1 6 ，林草覆盖率 为6 6 8 。适宜在小流域内种植且当地群众较为欢迎的经济果木林树种有黄金梨、加 州李；水土保持林树种有藏柏( c u p r e s s u st o r u l o s a ) 、圆柏( j u n i p e r u sc h i n e n s i s ) 、滇 杨( p o p u l u sy u n n a n e n s i s ) 、旱冬瓜( a l n u sn e p a l e n s i s ) 、圣诞( a c a c i am e a r n s i i ) 等。 2 迤者小流域概况 2 2 4 气象水文 迤者小流域地处云贵高原的山岳河谷地带，冬季受干暖西风影响，夏季受印度洋 西南季风控制，气候特点夏秋温热，冬春干凉。属北亚热带和暖温带混合型气候，多 年平均气温1 3 8 。一年中最热月在7 月，极端最高气温3 4 ，最冷月在1 月，极 端最低气温为1 4 9 。多年平均气温1 0 ，活动积温为4 0 9 1 ，年日照时数为1 8 0 0 小时，无霜期2 3 4 天。流域内多年平均降雨量9 2 5 6 m m ，多年平均降雨日数1 2 9 天， 最大年降雨量1 4 0 5 7 m m ，发生在1 9 6 8 年，最小年降雨量7 4 8 3 m m ，发生在1 9 7 2 年。 年内降水分布极为不均，5 1 0 月为雨季，降雨量占全年的8 7 5 ，1 1 月次年4 月为 旱季，降雨量仅占全年的1 2 5 。具有夏秋多雨，冬春干旱的特点。1 0 年一遇3 - 6 小时降雨量6 1 2 m m ，2 4 小时降雨量9 1 5 m m 。多年平均风速2 9 5 m s ，以春季最大， 最高可达1 4 6 m s ，主要风为西南风。见表2 3 ( 附表) 迤者小流域属滇池流域盘龙江源头支流，年径流总量6 7 3 5 万m 3 。主要河流牧羊 河，在流域内全长2 6 k m ，河道比降7 0 0 。多年平均输沙量1 6 8 万t a 。现有水利设 施少，水资源利用率低。小流域水资源利用现状见表2 4 ( 附表) 。 2 2 5 土地利用状况 耕地面积5 0 9 。7 4 h m 2 ，占总面积的2 3 6 ，其中水田6 2 9 0 h m 2 ，占耕地总面积的 1 2 3 ，梯平地1 6 2 4 6 h m 2 ，占耕地总面积的3 1 9 ；坡耕地2 8 4 3 8 h m 2 ，占耕地总面 积5 5 8 。虽然小于5 0 的耕地比重大，但多以山地小块分布，不利于规模化生产。坡 耕地中零碎陡坡小块耕地所点比重较大，土地适宜性等级较差。小流域内农业人均耕 地0 1 9 h m 2 ，基本农田少，人均只有o 0 5 h m 3 。虽然牧羊河从流域东部渡过，但地高 水低，水资源难以利用，对山区人畜饮水和农业水利化十分不利。 经果林地面积1 4 6 2 h m 2 ，占总面积的0 7 ；主要在村庄周围零散分布，品种以 梨、李、桃为主，由于缺乏科学管理，效益不明显。 林地面积1 4 2 5 5 6 h m z ，占总面积的6 6 1 。其中有林地2 4 7 6 7h m 2 ，占林地面积 的1 7 4 ，主要分布于流域西南部；灌木林4 3 4 0 6h m 2 ，占林地面积的3 0 4 ，主要 分布在东南部；疏幼林7 4 3 8 3h m 2 ，占林地面积的5 2 2 ，主要在流域北部大面积分 迤者小流域收业l i i 源污染午负付定量化研究 布。林地多为自然生长森林，由十砍伐，苇，形成大嚣的疏林地。 荒荒坡曲积15 47 4 h m 2 ，1 1 1 总| f l l 积的72 ，其中一螳荒山杂草地杜绝人为破坏 后能够陇复成水卜保持功能较好的自然草地。 水域面积1 05 3h m 2 ，占总丽秘的o5 ，主要是指流域内的河流资源。 居民及交通h j 地4 09 5h m 2 ，i l i 总l 自】积的19 。 图2 2 ：迤者_ 卜_ 地类型图： f i g2 - 2t y p eo f l a n d - u s e do f y i z h e 226 水土流失和水土保持现状 草地 耕地 居民用地 林地 难利用上地 园地 迤者小流域土地总面积2 15 6 k m 2 ，共有水土流失面积1 1 8 3 心，占总面积的 5 4 9 。轻度流失面积7 5 26 4k m 2 ，占流失面积的6 36 ，主要分布在流域区内山坡 卜；中度流失面积3 7 07 0k m 2 ，占流失而积的3 13 ，主要分布中部沟坡和较陡的坡 耕地；强度流失面积5 96 1k m 2 ，占流失面积的51 ，主要分布在沟道两边局部地段。 流域内年土壤侵蚀量38 0 万t ，土壤侵蚀模数平均1 7 6 2 t k i n 2 a 。 小流域水土流失类型以面蚀为主，局部沟河两岸存在沟蚀现象，表现形式主要是 10 同马 2 迤者小流域概况 雨季雨水溅蚀地表和坡面，致使表土流失。面蚀主要分布在四周山坡上，沟蚀主要分 布在河道、山沟两岸。流失较强的主要是荒山荒地、坡耕地和疏林地。水土流失具有 以下特点：一是量大面广，即使总体植被条件较好的疏林地，由于林相单一，同样存 在比较严重的水土流失。二是以面蚀为主，主要表现为坡面水力侵蚀严重，水土流失 主要来自坡耕地、荒山荒地和疏、幼、残林地，其中陡坡耕地和疏残林地流失最为严 重。水土流失地类分布情况见表l 一7 。三是季节性强，水土流失主要发生在雨季，降 雨强度越大，土壤侵蚀强度也越大，7 、8 、9 三个月的水土流失量占全年的5 0 以上。 在遭遇强暴雨，特别是在前期干旱持续较长时间的情况下，水土流失会以一种“卷铺 盖”的形式出现，造成突发性的山洪。 水土流失使当地遭受了巨大缺失，人们开始明白建设生态环境的重要性。近二十 年来地方响应中央号召，重视水土保持工作，进行了一些自发性治理。据统计，自 1 9 8 7 年以来，在县委政府和乡政府的领导下，在上级业务主管部门的帮助指导下， 先后进行植树造林8 3 9 0 h m 2 ，改造基本农田6 3 0 0h m 2 ，发展经果林1 4 6 2h m 2 ，修建 蓄水池( 窖) 6 1 口，实施保土耕作1 2 4 0 0h m 2 ，封禁治理2 7 6 8 0h m 2 。一定程度上遏制 了水土流失，减少了洪涝灾害。流域内现有水土保持设施面积为5 6 2 3 2h m 2 ，但由于 重建轻管，加之工程多数由群众自筹资金建设，治理不具规模，没有统一规划，水土 保持作用不明显。 3 研究方法 3 1 技术路线 农业面源污染负荷的研究对弄清水环境污染程度，把握水环境污染防治的方向有 重要的意义。本研究采用美国研发的农业面源污染模型a n n a g n p s 对迤者小流域农 业面源污染氮、磷污染负荷进行量化研究，研究路线见图3 1 。 迤者小流域农业面源污染年负荷定苗化研究 图3 1 ：论文研究技术路线 f i g 3 - 1 ：t e c h n i c a lp r o c e s so ft h ep a p e r 3 。2 研究方法 3 2 1 试验地的选取 迤者小流域位于嵩明县白邑乡西南部，属于迤者村委会范围，地处东经1 0 2 。4 5 7 3 5 1 0 2 。5 0 7 0 5 ，北纬2 5 。1 3 2 0 2 5 。1 7 7 o o 。小流域呈不规则方形，