2019, Vol. 40
2. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院三峡生态环境研究所, 重庆 400714
, LIU Jing1 , DENG Kai-kai1 , XIAN Yu1 , WANG Wei1 , FANG Fang1 , OUYANG Wen-juan2 , GUO Jin-song1
2. Institute of the Three Gorges Reservoir Region's Eco-Environments, Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China
三峡水库是我国重要的淡水资源库和长江中下游水环境安全的屏障[1].紫色土坡耕地是我国西南地区重要的农耕用地, 在三峡库区占耕地总面积的78.7%.紫色土土壤基岩较浅, 土层浅薄, 保肥能力差, 可侵蚀性高, 是三峡库区N、P农业面源主要来源地之一[2~4].有研究发现, 在紫色土丘陵区每年通过径流、淋洗和泥沙而损失的氮素可高达44 kg·hm-2[5].刘方谊等[6]发现湖北省三峡库区地表径流磷流失强度达1.1 kg·hm-2.径流氮磷流失所造成的面源污染已引起国内外学者的重视, 但是目前国内的研究多侧重于通过室内模拟降雨条件以及野外小型径流实验区来观测氮磷流失负荷情况, 集中于不同土地利用方式对N、P流失的影响等[7~10], 对小流域尺度下降雨及径流特征与N、P迁移负荷之间相关性的研究还较少.
近年, 由暴雨径流产生的冲击性农业面源污染已引起人们的普遍关注[11].降雨径流中夹带大量的氮、磷和有机污染物等营养物质[12, 13].国内外就降雨过程中土壤养分迁移与流失开展了大量研究工作, 结果表明土壤养分迁移是一个复杂的物理化学过程, 受降雨特征、下垫面条件、土壤特性等因素的影响[14, 15].华玲玲等[16]和张林等[17]分别在三峡库区古夫河小流域和兰陵溪小流域建立了降雨径流与N、P输出负荷之间的关系, 结果表明N、P迁移量随径流量的增大而增大.同时也表明, 降雨事件中流失的N、P污染物在其一年迁移的总量中占主导地位[18].为此, 本文以重庆忠县石宝镇新政小流域为研究对象, 通过监测降雨及径流过程特征和径流中氮磷迁移转化特征, 统计紫色土小流域典型土地利用类型下, 径流过程中N、P负荷对年总负荷及进入水体的总量的占比, 并明确暴雨径流污染对非点源污染的贡献率, 以期为径流过程中养分截留和农业面源污染防治提供科学依据.
1 材料与方法 1.1 研究区域概况本文选择重庆忠县石宝镇新政小流域为研究对象, 地理位置(108°10E, 30°25′N)如图 1.区域属亚热带东南季风气候, 四季分明, 年均气温19.2℃, 最高气温42.1℃, 最低气温5.3℃.雨量充沛, 年均降雨量1150 mm, 无霜期320 d左右, 日照充足, 适宜多种农作物生长.小流域低山起伏, 田土错落, 呈典型浅丘地貌.小流域内以农业为主, 农业种植类型包括坡上果林、坡下旱地、水田和坡脚(三峡库区库岸带)水田.果林种植脐橙, 林下生长牧草, 旱地种植玉米、小麦、油菜、蔬菜等, 水田种植水稻.小流域总面积45.47 hm2, 其中果林25.3 hm2, 旱地11.3 hm2, 水田8.87 hm2.小流域内土壤类型为紫色土, 富含钙、磷、钾等营养元素, 一般呈中性或微碱性.实验区土壤基本理化性质如下：pH 7.58、有机质16.55g·kg-1、全氮1.04 g·kg-1、全磷0.61 g·kg-1、碱解氮81.68 mg·kg-1、速效磷104.11 mg·kg-1和速效钾168.78 mg·kg-1.该小流域3面环山, 具有较好的封闭性, 较完整的沟渠系统, 降雨产流后, 径流依次进入毛细沟、支沟、干渠, 最终通过小流域唯一出口进入长江.毛细沟、支沟为人工开挖的土渠.干渠为人工开挖后修葺的石砌渠, 宽1.3 m, 深1.0 m.
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图 1 新政小流域地理位置示意 Fig. 1 Location of the Xinzheng wastershed |
三峡库区水土流失与面源污染实验观测站位于研究区小流域内, 可实时监测降雨过程, 并实时记录降雨量和降雨历时.因新政小流域具有较为完整的沟渠系统, 为准确观测小流域的径流过程和径流量, 以小流域唯一出水口为监测点, 设置规则直角三角堰, 通过配备水位自动监测仪, 采样时记录水位变化, 根据“水位-流量”关系曲线获得实时流量.
1.3 采样方法及时间径流受控于降雨特性, 前期调研表明该地区能形成径流的降雨主要集中在每年的4~10月.研究选择2~3场能形成明显径流的暴雨进行全过程监测, 记录自降雨开始到径流产生的时间, 即产流历时.径流产生后, 在监测点采集携带泥沙的瞬时水样作为径流样品, 前30 min时每5 min采样一次, 30~60 min时每10 min采样一次, 之后采样时间间隔视流量变化情况, 在15~60 min范围内调整, 直至降雨产流结束, 并在降雨结束后的24 h、48 h采集沟渠内仍然存在的径流样品.采样时同步记录三角堰水位、流速、采样时间.采样时在样品中加入5~6滴浓硫酸, 并立即将样品送回实验室, 放入4℃冰箱保存, 48 h内分析完毕.
1.4 分析方法水样分析指标包括总氮(TN)、溶解性总氮(DN)、硝态氮(NN)、亚硝态氮(NO2--N)、氨氮(AN)、总磷(TP)和溶解性总磷(DP). TN和TP用摇匀后的水样直接测定；DN、AN、NN和DP用经0.45 μm滤膜过滤后的水样测定. TN和DN采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定；紫外分光光度法测定NN；纳氏试剂分光光度法测定AN；N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定NO2--N；过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法测定TP和DP.溶解性无机氮=NN+(NO2--N)+AN, 颗粒态氮(PN)=TN-DN, 颗粒态磷(PP)=TP-DP.
1.5 数据处理径流平均浓度EMC:由于受降雨强度、污染物本身性质等影响, 使得任意径流事件中污染物浓度变化范围较大, 随机性强.在实际降雨-径流过程中, 采用次降雨径流平均浓度[19](event mean concentration, EMC)来计算每场降雨的平均浓度, EMC可表达为：
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(1) |
式中, EMC为流量加权平均浓度, mg·L-1；Qi和Qi+1为两个相邻监测时刻的径流量, m3·s-1；ci和ci+1为第i和i+1次取样时该养分在径流中的质量浓度, mg·L-1；Δt为相邻两次取样时间间隔, s；n为样品数量.
径流系数α：是指任意时段内小流域的径流量与该时段小流域降雨量的比值.该系数综合反映了小流域自然地理因素对降雨形成径流的影响, 能较好地反映小流域汇水的过程特点, 是衡量小流域产流能力的无量纲量.径流系数见计算公式(2)：
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(2) |
式中, α为径流系数；Pi、Pi+1为与Qi、Qi+1相对应的降雨量, mm；A为汇水区面积, hm2；Δt为相邻两次取样时间间隔, s；n为样品数量；0.1为单位换算系数.
径流非点源污染负荷L计算：新政小流域三面环山, 地理位置较为偏僻, 且降雨多从午夜开始, 时常存在雷电天气, 故难以对每场降雨进行径流监测.因此, 通过年降雨量来估算新政小流域全年径流污染负荷, 计算公式如下：
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(3) |
式中, L为年污染负荷, kg；α为径流系数；P为年降雨量, mm；A为汇水区面积, hm2；EMC为流量加权平均浓度, mg·L-1；0.001为单位换算系数.
实验数据采用Origin 8.0和SPSS 21. 0进行分析和作图.
2 结果与分析通过忠县气象站点获得新政小流域的年降雨量数据. 1990~2011年年均降雨量为1171.4 mm, 由降雨累积频率发现(图 2), 枯水年降水量小于1034 mm, 丰水年降水量大于1340 mm, 平水年降水量介于两者之间.本实验研究观测年2010年, 年降雨量为1020.4 mm, 属于枯水年, 相对应的频率为3.96%, 累积频率为81.88%.
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图 2 1990~2011年年降雨量及降雨累积频率 Fig. 2 Annual rainfall from 1990-2011 and rainfall cumulative frequency map |
由图 3可知, 新政小流域降雨主要集中在4~10月, 累积降雨为789.4 mm, 占全年降雨总量的85.2%, 8月和9月大暴雨更为集中.全年共降雨106场, 平均降雨量8.76 mm, 降雨历时(9.85±2.59)h.其中历时小于10 h的共70场, 大于等于10 h的共36场.径流量主要受控于降雨特性, 包括降雨量和降雨历时.观测表明只有当次降雨量达到24 mm时, 才会产生明显的径流现象.降雨量大于24 mm共11场, 累积降雨量达400.4 mm.由图 3可知全年降雨场次中, 有明显径流的共11场.本文选择了两场典型降雨事件来分析径流量和降雨量关系. 8月15日最大暴雨事件, 总降雨量为95.4 mm, 最大雨强为26.4 mm·h-1, 历时13 h；8月26日大雨事件, 总降雨量为35.6 mm, 最大雨强为3.8 mm·h-1, 历时18 h.
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图 3 2010年新政小流域降雨量及降雨历时 Fig. 3 Rainfall and rainfall duration in the Xinzheng watershed during 2010 |
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图 4 径流量和降雨量随时间变化 Fig. 4 Graph of runoff and rainfall over time |
图 4为8月15日和8月26日两场降雨的降雨量和径流量关系.从中可知, 小流域两场降雨事件中径流量在降雨后产生明显的双峰现象, 且曲线响应趋势大致相同. 8月15日降雨持续1 h后开始产流, 径流的最大峰值出现在降雨量峰值后3 h, 峰值流量为0.291 m3·s-1, 流量峰值出现时降雨总量达81.6 mm, 累积流量5738.44 m3. 8月26日降雨事件表现为突出的“滞后效应”, 径流流量最大峰值为0.0627 m3·s-1, 滞后于降雨量峰值5h, 本次降雨的瞬时雨强较小, 径流量整体波动范围较小, 几乎对降雨峰值无明显响应.
此外分析可知, 雨强集中的强降雨过程径流峰值出现较早, 径流量和降雨量呈现相似的消长变化特征, 具有一定的正相关关系(8月15日r=0.516, 8月26日r=0.456), 并且流量峰值滞后于降雨量.出现这一现象的原因与小流域内进行坡耕地改造、有效植被覆盖、土壤持水能力增强有关.分析降雨-径流过程发现, 降雨初期, 监测断面水位迅速上升, 后期水位缓慢下降.前期降雨在小流域内的滞留时间对后期的产流具有重要影响, 使得径流过程呈急涨缓跌特征.这是因为小流域内土壤为紫色土, 土层浅薄, 土层下方是透水性较低的紫色砂页岩.当发生强降雨时, 会首先在地表层迅速形成径流, 然后快速通过表层土到达紫色砂页岩, 但却难以继续下渗, 只能以壤中流的方式顺坡汇入较低处的地表径流中, 进而补充径流的退水水量, 使径流退水时水位呈缓慢下降特征.
2.2 径流氮磷迁移特征 2.2.1 氮迁移特征径流的形成和变化过程直接影响到养分的流失过程.新政小流域径流氮浓度和径流量关系如图 5所示.分析发现, 在径流量形成明显峰值之前, 小流域内径流总氮和硝态氮的浓度已形成明显的峰值, 两次降雨前期过程TN峰值浓度分别为16.96 mg·L-1和10.59mg·L-1, NN的峰值浓度分别为11.07 mg·L-1和3.18 mg·L-1, 而后随降雨时间的延长, 径流总氮和硝态氮浓度平缓降低.本研究结果与杨帆等[20]的研究结果相似.变化的机制在于, 产流初期虽然径流量不大, 但是暴雨产生的初始冲刷效应及稍后的累加效应共同作用, 导致大量污染物随雨水的冲刷汇入径流之中, 径流各形态氮素浓度在短时间内迅速增加达到峰值.随着降雨径流过程的延续, 径流量增加, 降雨量、淋溶和壤中流的稀释作用逐渐占主导地位, 径流各形态氮素浓度呈现下降趋势, 并逐渐趋于稳定.在8月26日降雨过程后期, 径流TN和NN出现第二个浓度峰值, 但相较于径流初期峰值浓度较低.主要有两方面的原因, 一是此阶段径流量逐渐下降, 径流稀释作用降低；二是壤中流起到主导作用, 其所含氮素浓度相对较高.因此, 在径流峰值后期, 小流域内径流氮浓度出现缓慢增加的趋势, 呈现第二个峰值.
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图 5 径流含氮和径流量随时间变化 Fig. 5 Graph of runoff N and runoff over time |
此外分析还发现, 8月15日降雨径流中氮素浓度总体上高于8月26日的氮素浓度.一是由于前者较于后者属于暴雨, 具有历时短冲击负荷大等特点, 径流量的增加导致其夹带的污染物浓度增加.二是因为两场降雨间隔时间较短, 中间无施肥翻土等行为, 第一次降雨过程中, 由于暴雨初始冲刷效应使得土壤中残留的化肥氮冲刷出来, 土壤中各种形态氮素经过第一次雨水冲刷, 因此导致8月26日各种氮浓度较低.
本研究还发现AN浓度和PN浓度前期变化较大, 呈现此消彼长的趋势, 初期AN水平较高, 两次降雨峰值浓度分别为3.52 mg·L-1和3.20 mg·L-1, 随后呈平缓下降趋势, 最小值分别为1.44 mg·L-1和1.59 mg·L-1.查阅已有研究可知, 径流AN主要通过吸附于土壤表面颗粒进行输移[21], 在径流过程中所受影响较多, 变化较为复杂, 与径流、淋溶等过程以及土壤类型、植被覆盖和农业措施等有关.新政小流域属于典型的农业区, 日常耕作施用大量肥料, 有机氮经矿化作用转化为氨氮并富集在土壤表层, 而土壤本身固定氨氮的能力有限, 降雨产流后, 地表冲刷使得小颗粒土壤挟带氨氮随水体迁移, 从而使得径流初期AN浓度较高.随后径流量逐渐降低, 伴随的各种形态氮素浓度也随之下降, 此时淋溶过程占主导地位, 淋溶氮以NN形式为主.此外, 土壤颗粒对AN的吸附作用削弱了壤中流对总径流量中AN的补充.
总的来说, NN变化趋势符合TN变化过程(8月15日r=0.899, 8月26日r=0.756), 说明降雨-径流过程中NN控制着TN变化, NN对暴雨事件的响应显著. NN在土壤中形态较为稳定, 与土壤颗粒之间的作用力较弱, 在雨水的冲刷以及径流的溶解和浸提作用下极易随之流失.另外, 由图 6可知, NN在两场降雨径流过程中分别占TN的20%~70%和30%~50%, 主要是由于其在径流过程中受泥沙及其他离子作用的影响较小, 表明径流过程中氮素迁移主要通过NN的方式.由图 6(b)还发现, 在8月26日次降雨过程中AN/TN值和NN/TN值呈波浪形起伏且总体大于PN/TN, 说明NN和AN是此次降雨径流氮素流失的主要方式.综上所述, 新政小流域径流氮素流失的主要途径以可溶态氮为主.
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图 6 不同形态氮比值在径流过程中的变化 Fig. 6 Variation of different forms of nitrogen ratio during runoff |
小流域径流磷浓度变化如图 7.观测结果表明, 产流初期, 小流域内径流总磷的浓度已达峰值, 两次降雨-径流过程的总磷峰值浓度分别为1.92 mg·L-1和1.43 mg·L-1, 而后随径流量的增加, 其表现为缓慢下降的趋势, 直到径流量达到峰值以前；此后, 随着径流量的下降, 径流磷浓度表现逐渐增加的趋势, 直至达到第二个峰值.分析原因和径流氮变化趋势相似, 径流初期由于暴雨冲刷, 小流域内磷素浓度迅速达到峰值, 后期随着径流量的增加, 壤中流及地下径流成分在增加, 径流与土壤的接触逐渐充分, 径流的浸提力也有所增加[22], 因此出现第二个浓度峰值.两场降雨TP浓度峰值分别为2.11 mg·L-1和1.43 mg·L-1, 并且其他磷素指标总体也呈现前者高于后者的特点.
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图 7 径流含磷和径流量随时间变化 Fig. 7 Graph of runoff P and runoff over time |
由图 7可知, 两场降雨过程中PP和TP呈现相同的变化趋势, DP的变化趋势与PP和TP不同, 具体表现为在降雨初期出现峰值, 而后浓度随时间变化相对平缓, 呈波浪形特点.一是因为PP属于次降雨径流过程中大量流失的营养元素之一, 其和土壤颗粒之间存在吸附作用, 在径流冲刷作用下从土壤颗粒中解吸而流失.第二, 小流域农业耕作时施用大量肥料, 矿化作用使大量无机磷在土壤表层富集.径流初期, 大量溶解态磷随着雨水的初始冲刷效应汇入水体, 随后浸出量逐渐稳定.降雨结束后, 由图 4和图 7结合可知, 虽然径流仍不断流出, 但各形态磷素均呈降低的趋势.分析原因和氮素相同, 降雨带来的冲击负荷消失后, 壤中流和地下径流的稀释作用占主导地位, 仅有少量地表富集水流出, 所以磷素量开始减少.
此外, 有研究发现, 紫色土小流域地表径流磷素流失通常以颗粒态磷为主, 而溶解态磷是壤中流磷素流失的主要形态[23, 24].在本研究中, 8月15日降雨初期PP浓度相较于DP浓度高, 但降雨后期出现DP浓度超过PP的情况, 这是因为第一场降雨属于暴雨, 雨滴在地表迅速汇集形成地表径流, 降雨径流的强烈冲刷作用, 紫色土表层土壤浅薄, 易被剥离、释放出细颗粒结合态, 径流中PP浓度增加；降雨后期雨强减小, 对土壤中PP的冲击力相应减小而同时壤中流增加, 径流的浸提力随之增加, 故出现DP浓度大于PP浓度的情况.由图 8发现, 8月26日降雨的PP/TP和DP/TP值范围上下波动, 主要是因为两场降雨间隔较近且中间无施肥、翻土等农作活动, 降雨后者土壤中残留的磷污染物小于前者.经过8月15日次强降雨的冲击, 土壤中残留的PP浓度本身较低, 再加上8月26日次降雨量和径流量均较小, 壤中流在本次降雨中起主导作用, 导致PP浓度和DP浓度相近.
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图 8 不同形态磷比值在径流过程中的变化 Fig. 8 Variation of different forms of phosphorus ratio during runoff |
通过小流域磷素流失负荷计算, 两次降雨径流过程中PP流失量占TP流失量百分比的平均值分别为53.78%和57.63%, 略高于DP所占TP的比值, 说明紫色土小流域磷素的迁移形态主要以PP为主.
3 讨论 3.1 径流系数分析研究区域小流域径流系数受土地利用类型、下垫面条件、降雨强度等因素影响, 反映了小流域内的径流产水能力.径流系数越大, 说明降雨越不易被土壤吸收.查阅文献发现, 潮河流域1961~2014年均径流系数为0.04~0.14[25], 径流量较小, 主要受研究区域人类活动和气候因素的影响.晋西黄土丘陵区圪洞流域年径流系数0.15~0.3, 且呈线性递减趋势, 具体原因是由于流域内大面积植树造林, 增加了植被截留和入渗, 从而减少了径流量[26].广东典型稻田系统年径流系数为0.47~0.81[27], 其中降雨量是影响径流系数的主要因素.在本研究中, 径流系数在数值上是年径流深和年降雨量的比值, 而年径流深又可以通过年径流总量和汇水区面积的比值来得到(即为径流系数=年径流深/年降雨量, 年径流深=年径流总量/汇水区面积), 因此通过数据汇总并计算可知, 新政小流域径流系数为0.34, 高于潮河流域和晋西黄土丘陵区圪洞流域的径流系数, 但低于广东典型稻田系统的径流系数, 表明除降雨特性以外, 小流域内土壤性质、植被覆盖面积, 农户耕作方式等都对径流系数产生一定影响.
植被类型及覆盖率作为下垫面条件是影响流域径流系数的关键因素.樊才睿等发现[28], 植被截留对降雨具有明显的缓冲作用, 可有效地减少径流系数.左继超等[29]通过原位观测和模拟实验结果表明, 相比于裸露处理, 植被覆盖处理径流贡献较少, 总磷累积输出量较低, 表明植被截留、吸收等影响径流污染负荷.王荣嘉等[30]通过实验发现, 鲁中南山区典型林地麻栎林的地表径流量、氮磷流失量均小于荒草地, 具体有两方面的原因.一是由于林地枯落物的覆盖层, 有效减少土壤中水分的蒸发, 土壤水分贮存量因此增加, 地表径流减少；二是植被覆盖度增加, 根系孔隙增加, 促进地表径流下渗, 有效减少氮素的流失.
本研究的小流域坡上种植了大量的脐橙(果树)林, 坡下主要是旱地和水田, 坡面平缓.坡上果林和林下牧草形成良好的果林生态系统, 有效地植被覆盖在提升了土壤固持能力的同时也提升了果林调节吸持径流的能力, 大量的地表径流下渗转化为壤中流, 从而延长了产流历时过程, 降低了径流流失量.此外, 坡下主要是旱地和水田, 地势相对较为平缓, 并且紫色土土壤空隙较大, 大量雨水迅速汇集转化为地下径流和壤中流, 地表径流总量降低, 从而使得径流系数较小.
3.2 新政小流域径流氮磷负荷分析对两场降雨产生的径流量和氮磷流失负荷统计计算见表 1. 8月15日整个降雨过程产生径流量9377.41 m3, 径流流失TN和TP分别为133.01 kg和12.70 kg, PN和PP分别为36.98 kg和6.83 kg, 分别占TN和TP的27.80%和53.78%. 8月26日整个降雨过程产生径流量2781.68 m3, 径流流失TN和TP分别为17.70 kg和2.36 kg, PN和PP分别为4.71 kg和1.36 kg, 分别占TN和TP的26.61%和57.63%.
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表 1 新政小流域两场降雨径流过程中养分输出负荷 Table 1 Nutrient output during two rainfall events in the Xinzheng wastershed |
根据两场降雨量占年降雨量的比例以及研究区域的地表径流监测结果, 新政小流域观测年的养分流失负荷估算见表 2.通过计算, 小流域内TN、AN、NN、PN、NO2--N、DP、TP和PP的径流负荷分别为13.69、3.11、6.51、3.76、0.30、0.67、1.50和0.83 kg·(hm2·a)-1.以上结果表明, 降雨径流过程对小流域氮磷流失贡献巨大, 须引起重视.
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表 2 新政小流域降雨径流过程中养分的年平均浓度和年流失量 Table 2 Annual average concentration and annual loss of nutrients during rainfall in the Xinzheng watershed |
对降雨期间氮磷流失浓度和径流量的相关性分析结果见表 3，从中可知TN和NN与径流量均呈现极显著的正相关关系(P＜0.01), 出现这一结果的原因是：在降雨-径流过程中NN浓度远高于AN和NO2--N浓度, 可溶态氮的迁移以硝态氮为主, 使得TN和NN在整个降雨过程中变化趋势相同.这一结论表明降雨径流是小流域内TN和NN流失的主要驱动力. AN与径流量没有明显的相关性, 主要是因为在降雨并形成径流的过程中, 小流域水系有较强的曝气效应对AN的挥发和氧化作用可能远大于径流的影响, 同时还有泥沙吸附-解吸过程等影响因子的共同作用. NO2--N与径流量呈显著负相关, 主要是由于NO2--N在径流污染中负荷较低且在径流过程中因曝气效应氧化为NN所致. PN和径流量呈显著正相关关系(P＜0.05), 地表冲刷效应使得PN随地表径流输出. TP、DP和PP与径流量均呈显著正相关, 但相关性小于TN和NN.分析原因可能是在研究区域内, 土壤中磷素的流失除了受暴雨冲刷产生的影响外, 磷素在降雨径流中的迁移受到植被覆盖度、下垫面等因素的影响较大.
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表 3 降雨过程中径流量和养分损失相关性分析结果1) Table 3 Correlation analysis of runoff and nutrient output in rainfall |
新政小流域年径流氮磷流失量分别为13.69 kg·(hm2·a)-1和1.50 kg·(hm2·a)-1, 径流氮磷总损失量分别为622.48 kg·a-1和68.14 kg·a-1.有研究表明径流氮磷污染是造成地表水体富营养的重要原因之一[31], 也是威胁三峡水环境安全的重要因素.小流域内TN和TP年平均浓度分别为10.05 mg·L-1和1.10 mg·L-1, 远高于富营养化发生标准(TN：0.2~0.3 mg·L-1, TP：0.01~0.02 mg·L-1), 说明径流氮磷负荷是三峡库区水环境的威胁.因此, 亟待通过土地利用类型的优化配置, 研究推广水土保持耕作法和施肥制度, 建立农田清洁生产的测报与评价系统、制定农田施肥污染防治措施以及切实实行生态农业政策, 从而实现对径流污染的有效消减.
4 结论(1) 三峡库区小流域内降雨量和降雨历程是影响径流过程的主导因素, 其次是植被类型和覆盖率.
(2) 三峡库区小流域强降雨对于氮磷流失的影响显著. 8月15日降雨中NN和PP分别为69.47 kg和6.83 kg, 分别占TN和TP的27.80%和53.78%；8月26日降雨中NN、AN和PP分别为6.68、5.61和1.36 kg, 分别占TN和TP的37.74%、31.69%和57.63%.表明新政小流域降雨径流过程中可溶态氮(主要是NN)是氮素流失主要方式, PP为磷素流失的主要形式, 这与氮磷与土壤颗粒的结合形态以及紫色土土层浅薄、耕作频繁、相对疏松等特征有关.
(3) 小流域径流氮磷损失量分别为13.69 kg·(hm2·a)-1和1.50 kg·(hm2·a)-1, TN和TP年平均浓度达10.05 mg·L-1和1.10 mg·L-1.农肥施用及降雨冲刷是引起小流域径流污染的主要原因.亟待通过土地利用类型的优化配置, 研究并推广水土保持耕作法和施肥制度, 从而实现对径流污染的有效消减.
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