基于景观格局分析的农业非点源污染研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵新峰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈利顶 |
| 关键词 | 农业非点源污染 Agricultural non-point source pollution 景观功能对比指数 Landscape function location index 养分截留功能指数 Landscape capacity distribution index 景观汇流 功能指数 Flow accumulation index 入河系数 Nutrient loss rate |
| 其他题名 | Research of agricultural non-point source pollution based on landscape pattern analysis |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 与点源污染不同，非点源污染过程机理复杂，影响因子众多，使得区域治理十分困难。本研究从景观生态学的角度研究非点源污染过程，首先按照传统研究景观格局与非点源污染过程关系的方法，分析了景观百分比组成、景观空间配置对非点源污染的影响；接着从景观格局对生态过程的影响关系入手，在跨尺度景观格局指数与源汇景观负荷对比指数分析的基础上，将景观单元进行源汇功能分解，构建了一个新的景观功能指数——景观源汇功能对比指数LFLI；此外，针对流域出水口，从养分截留的角度构建了一个新的景观指数——流域养分截留功能指数LCDI，从水流汇集的角度构建了一个新的景观指数——流域汇流功能指数FAI，表征流域不同次降雨条件下水质污染状况；最后结 合非点源污染过程的特性，从景观单元相互作用的角度构建非线性集成模型，评价区域非点源污染源潜在分布以及河流水体污染空间分布状况，为非点源污染治理提供直观可靠的依据。 研究以黑龙江省海伦市为研究区，分析了2007、2008 年海伦市氮磷污染时空分布特征以及影响因子。然后选择6 个地理位置相近的流域单元为研究对象，利用传统景观格局分析方法、景观源汇功能对比指数、流域汇流指数、基于景观单元相互作用的模型分析了景观格局与非点源污染关系，得到的主要结论有： （1）研究地区地表水体污染严重，对TN 来说，水体都超过第Ⅲ类水质标准，大多属于第Ⅴ类水，对TP 来说，平水期水体大多位于第Ⅱ类与第Ⅳ类水之间，降雨产流后的水体大多属于第Ⅴ类水；污染形态上，N 以溶解态为主，P以颗粒态为主，但存在空间差异； （2）作为最主要的污染来源，化肥、畜禽排泄N、P 负荷空间分布与水质TN、TP 存在明显的正关联； （3）景观类型在整个区域都以农业用地为主，不存在显著的差异，从5 个区域上看，与水体TN、TP 污染关系并不显著，通过4 个相近的流域景观类型空间分布对水体TN、TP 影响分析可知，相比整个流域的景观类型组成，基于河道的较近缓冲带内景观类型组成更能解释流域间TN、TP 浓度的差异； （4）以4 个相近的小流域为研究对象，修正的景观功能对比指数LFLI-N能较好的解释不同降雨特征下水体TN 和NH4+-N 污染状况，而LFLI-P 能较好的解释前期降雨量大的次降雨以及暴雨后水体PP 污染状况，表明利用景观指数评价非点源污染时，不但需要考虑景观类型在空间上的差异，也需要进一步考虑同一景观类型的源功能在空间上的分布差异，此外，也说明景观功能对比指数 更能解释与颗粒物质迁移有关的污染物形态浓度差异； （5）基于景观功能构建的养分截留指数LCDI能很好的解释不同流域间TN、NO3--N、TP、PP浓度差异，以及在不同次降雨中的变异特征，表明指数可以很好的反应水质的时空变异特征； （6）在不考虑降雨特征的情况下，基于汇流成本距离构建的景观汇流指数FAI 可以很好的反应TN、NO3--N、TP、PP 等在不同流域间的差异，而对于次降雨水质变异性，FAI 同样很好的解释了TN、NO3--N、NH4+-N、TP 和PP 等指标。FAI 可以很好的指示水质变化，其数值越高，表明污染物汇聚能力越强，水质越差。 （7）利用基于景观单元相互作用的非线性集成型非点源污染模型，对地理位置相近的4个流域进行模拟分析，以1年为步长，得到了2007年和2008年的入河系数、污染源空间分布以及水质空间分布，通过出水口处水质数据与实际观测数据对比分析得到，氮、磷模拟结果分别与实测TN、PP存在显著相关性，说明该方法能定性的模拟非点源污染过程，但模拟的定量精度不高，需要做进一步改进。 |
| 学科主题 | 生态风险评价 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-29 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/734]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵新峰. 基于景观格局分析的农业非点源污染研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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