1988—2018年嘉陵江流域入河氮素时空演变特征及来源解析

doi:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.023

湖北农业科学 ›› 2023, Vol. 62 ›› Issue (3): 141-148.doi: 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.023

1988—2018年嘉陵江流域入河氮素时空演变特征及来源解析

张名瑶^1,2, 文雯^1,2, 钟泳林², 吕明权², 高绣纺¹

1.长江大学资源与环境学院,武汉 430000;
2.中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆 400700

收稿日期:2022-07-27 发布日期:2023-04-20
通讯作者: 吕明权（1987-）,男,副研究员,博士,硕士生导师,主要从事内陆水体碳氮循环研究,（电话）15683165529（电子信箱）lvmingquan@cigit.ac.cn。
作者简介:张名瑶（1998-）,女,山东德州人,在读硕士研究生,研究方向为流域面源污染,（电话）13020611103（电子信箱）13020611103@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（42071242）; 重庆市科技局项目（cstc2021jxj10091）; 中央引导地方科技发展专项资金项目（2021000069）

Temporal and spatial evolution characteristics and source analysis of the inflow nitrogen of Jialing River basin from 1988 to 2018

ZHANG Ming-yao^1,2, WEN Wen^1,2, ZHONG Yong-lin², LYU Ming-quan², GAO Xiu-fang¹

1. College of Resources and Environment, Yangtze University, Wuhan 430000, China;
2. Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400700, China

Received:2022-07-27 Published:2023-04-20

摘要/Abstract

摘要： 基于Global News-2模型,计算嘉陵江流域1988、1999、2007、2018年的入河氮素负荷量,并用嘉陵江流域水文站氮素通量进行验证,分析入河氮素的时空分布特征及来源。结果表明,Global News-2模型较好地模拟了嘉陵江流域的入河氮素负荷量,1988—2018年入河氮素负荷增加约38万t,由6.3×10⁵ t增加到10.1×10⁵ t;入河氮素负荷时空差异明显,受径流影响较大,涪江、渠江水系是嘉陵江流域氮素的主要来源地,两个流域的氮素贡献约占70%;不同县市、不同利用类型土地的氮素负荷差距较大,耕地和居住地的氮素负荷值高;化肥施用是首要来源,贡献了流域31.6%~49.0%的氮素。

关键词: 入河氮素负荷, Global News-2模型, 来源解析, 嘉陵江流域, 时空演变

Abstract: Based on the Global News-2 model, the inflow nitrogen load of Jialing River basin in 1988, 1999, 2007 and 2018 was calculated, and the nitrogen flux of hydrological stations in Jialing River basin was verified to analyze the temporal and spatial distribution characteristics and sources of the inflow nitrogen were analyzed. The results showed that Global News-2 model simulated the inflow nitrogen load of Jialing River basin well, and during 1988—2018, the inflow nitrogen load of Jialing River basin increased by 380 000 t, from 6.3×10⁵t to 10.1×10⁵t; the temporal and spatial variation of the inflow nitrogen load of Jialing River basin was obvious, which was greatly affected by runoff. The Fujiang and Qujiang River systems were the main sources of nitrogen in Jialing River basin. The nitrogen contribution of the two basins accounted for about 70%; there was a large difference of nitrogen load in different counties and cities and different land use types, and the nitrogen load values of cultivated land and residential areas were high; the chemical fertilizer application was the primary source, contributing 31.6%~49.0% of nitrogen in the basin.

Key words: inflow nitrogen load, Global News-2 model, source analysis, Jialing River basin, temporal and spatial evolution

中图分类号:

张名瑶, 文雯, 钟泳林, 吕明权, 高绣纺. 1988—2018年嘉陵江流域入河氮素时空演变特征及来源解析[J]. 湖北农业科学, 2023, 62(3): 141-148.

ZHANG Ming-yao, WEN Wen, ZHONG Yong-lin, LYU Ming-quan, GAO Xiu-fang. Temporal and spatial evolution characteristics and source analysis of the inflow nitrogen of Jialing River basin from 1988 to 2018[J]. HUBEI AGRICULTURAL SCIENCES, 2023, 62(3): 141-148.

参考文献

[1] 喻朝庆. 水-氮耦合机制下的中国粮食与环境安全[J].中国科学:地球科学,2019,49(12):2018-2036.
[2] 巨晓棠,谷保静.氮素管理的指标[J].土壤学报,2017,54(2):281-296.
[3] DOUGLAS-MANKIN K R,MASKI D,JANSSEN K A,et al. Modeling nutrient runoff yields from combined in-field crop management practices using SWAT[J].Transactions of the ASABE,2010,53(5):1557-1568.
[4] KIM T G,CHOI K S.A study on water quality change by land use change using HSPF[J].Environmental engineering research,2020, 25(1):123-128.
[5] 胡芸芸,王永东,李廷轩,等.沱江流域农业面源污染排放特征解析[J].中国农业科学,2015,48(18):3654-3665.
[6] STROKAL M,KROEZE C,WANG M,et al.The MARINA model (Model to assess river inputs of nutrients to se as): Model description and results for China[J].Science of the total environment,2016,562:869-888.
[7] 裴玮,杜新忠,雷秋良,等.河南省人类活动净氮输入量与参数影响研究[J].中国环境科学,2021,41(9):4447-4456.
[8] 丁晓雯,沈珍瑶,刘瑞民,等.基于降雨和地形特征的输出系数模型改进及精度分析[J].长江流域资源与环境,2008(2):306-309.
[9] 李丽丽,栾胜基.基于NEWS模型的北江流域营养盐输出模拟[J].北京大学学报(自然科学版),2017,53(2):369-3677.
[10] 刘腊美. 嘉陵江流域非点源氮磷污染及其对重庆主城段水环境影响研究[D].重庆:重庆大学,2009.
[11] SEITZINGER S P,MAYORGA E,BOUWMAN A F,et al. Global river nutrient export: A scenario analysis of past and future trends[J].Global biogeochemical cycles,2010,24:GB0A08.
[12] MAYORGA E,SEITZINGER S P,HARRISON J A,et al.Global nutrient export from watersheds 2: Model development and implementation[J].Environmental modelling and software,2010,25(7):837-857.
[13] WEIJIN Y,EMILIO M,XINYAN L,et al.Increasing anthropogenic nitrogen inputs and riverine DIN exports from the Changjiang River basin under changing human pressures: Increasing anthropogenic nitrogen inputs[J].Global biogeochemical cycles,2010, 24(4):1-14.
[14] 丁肇慰,郑华.长江流域总氮排放量预测[J].环境科学,2021,42(12):5768-5776.
[15] 陈轩敬. 长江流域农牧系统氮素向河流和近海的迁移特征[D].重庆:西南大学,2020.
[16] 马林,魏静,王方浩,等.中国食物链氮素资源流动特征分析[J].自然资源学报,2009,24(12):2104-2114.
[17] 王丹. 三峡库区氮、磷面源污染负荷模拟及水质评价[D].重庆:西南大学,2016.
[18] 丁晓雯,沈珍瑶.涪江流域农业非点源污染空间分布及污染源识别[J].环境科学,2012,33(11):4025-4032.
[19] YU G R,JIA Y L,HE N P,et al.Stabilization of atmospheric nitrogen deposition in China over the past decade[J].Nature geoscience,2019,12(6):424-429.
[20] JIA Y L,YU G R,GAO Y N,et al.Global inorganic nitrogen dry deposition inferred from ground and space based measurements[J].Scientific reports,2016,6:19810.
[21] JIA Y L,YU G R,HE N P,et al.Spatial and decadal variations in inorganic nitrogen wet deposition in China induced by human activity[J].Scientific reports,2014,4:3763.
[22] 庄咏涛. 渭河临潼断面以上流域非点源总氮负荷研究[D].西安:西安理工大学,2002.
[23] 马国霞,於方,曹东,等.中国农业面源污染物排放量计算及中长期预测[J].环境科学学报,2012,32(2):489-497.
[24] 陈柳钦. 关注和维护我国生态安全[J].节能与环保,2002(9):26-29.
[25] 马世豪,何星海.《城镇污水处理厂污染物排放标准》浅释[J].给水排水,2003(9):89-94,101.
[26] BOYER E W,GOODALE C L,JAWORSKI N A,et al.Anthropogenic nitrogen sources and relationships to riverine nitrogen export in the northeastern U.S.A[J].The nitrogen cycle at regional to global scales,2002,57(1):137-169.
[27] 任源鑫,曾思栋,夏军,等.基于水文水动力耦合模拟的三峡水库调度对下泄流量影响研究[J].武汉大学学报(工学版), 2022,55(4):319-27,65.
[28] KUMAR N,SINGH S K,SRIVASTAVA P K,et al.SWAT Model calibration and uncertainty analysis for streamflow prediction of the Tons River Basin, India, using Sequential Uncertainty Fitting(SUFI-2) algorithm[J].Modeling earth systems & environment,2017,3:30.
[29] 谭少军,刘洋,朱小婕,等.长江上游平原丘陵区农业非点源污染输出特征和驱动机制[J].环境科学,2022,43(6):3128-3139.
[30] 丁晓雯,沈珍瑶,刘瑞民.长江上游非点源氮素负荷时空变化特征研究[J].农业环境科学学报,2007(3):836-841.
[31] 李继承. 嘉陵江流域非点源污染负荷模拟研究[D].重庆:重庆大学,2007.
[32] 黎万凤. 嘉陵江流域非点源污染负荷的预测分析[D].重庆:重庆大学,2009.
[33] 董宏伟. 长江流域嘉陵江水系水生态环境保护探讨[J].水利规划与设计,2018(6):53-54,156.
[34] 王凯,陈磊,杨念,等.从田块到水体:基于源-流-汇理念的非点源污染全过程核算方法[J].环境科学学报,2022,42(1):269-279.
[35] 邹磊,夏军,张印,等.海河流域降水时空演变特征及其驱动力分析[J].水资源保护,2021,37(1):53-60.
[36] 孙兆凯,冯欣,刘洋,等.中国化肥施用强度的时空分异特征[J].中国农业资源与区划,2022,43(9):168-178.
[37] 刘晓慧. 我国农村生活污水排放现状初析[J].安徽农业科学,2015,43(23):234-235,238.
[38] 杨飞,杨世琦,诸云强,等.中国近30年畜禽养殖量及其耕地氮污染负荷分析[J].农业工程学报,2013,29(5):1-11.
[39] 李晓虹,刘宏斌,雷秋良,等.人类活动净氮输入时空变化特征及其影响因素——以香溪河流域为例[J].中国环境科学, 2019,39(2):812-817.

1988—2018年嘉陵江流域入河氮素时空演变特征及来源解析

Temporal and spatial evolution characteristics and source analysis of the inflow nitrogen of Jialing River basin from 1988 to 2018

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[1]	毛昭庆, 董晓波, 陈良正, 李梁. 云南省蔬菜产业发展的时空演变特征分析[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(22): 99-104.
[2]	杨媛, 李沐然. 中国人口-经济-教育城镇化的时空耦合协调研究[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(2): 101-107.
[3]	李冰洁, 余梦晨, 韦宇昱, 秦世龙, 李广辉. 乡村振兴战略下九台区农村居民点时空演变[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(16): 76-82.
[4]	李万斌, 郭瑾瑜, 黄钰, 崔茂森. 基于GPCA的潍坊市农业竞争力提升路径及时空演变实证分析[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(14): 196-202.
[5]	孙静雅, 王旭, 陈昆仑. 基于RF-CA-Markov模型的滨海城市景观格局变化与预测研究——以连云港市为例[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(13): 106-112.
[6]	熊维亮, 潘兴兵, 冯文龙, 刘余, 袁家富, 徐祥玉. 盐边县不同海拔植烟土壤肥力变化分析[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(12): 31-37.
[7]	梁耀文, 王宝海, 丁慧媛, 贾舒涵. 黄河流域农业生态效率时空演变与冲击效应[J]. 湖北农业科学, 2022, 61(1): 54-60.
[8]	朱梦婷, 谢雨涵. 人本导向下长三角地区产城融合的时空演变分析[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(9): 190-195.
[9]	何旺, 潘润秋. 浙江省耕地破碎化与其生态系统服务价值的空间关联特征[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(5): 59-67.
[10]	$\boxed{\hbox{杨鹏}}$, 程巳阳, 高祺, 智利辉, 张艳品, 周静博, 周阳. 石家庄市主城区下垫面类型和热环境时空演变及其相互关系[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(20): 48-56.
[11]	梁小丽, 屠爽爽, 万诗梦, 周星颖. 广西耕地利用形态时空演变格局与驱动因素研究[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(2): 72-78.
[12]	汪琳, 付潇, 朱创业. 大熊猫国家公园岷山片区生态系统服务价值的时空演变[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(15): 44-49.
[13]	薛斯文, 周旗. 宝鸡段嘉陵江流域花椒种植适宜性评价[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(13): 101-104.
[14]	刘倩楠, 郭善昕, 姜小砾, 王琎, 陈劲松. 基于RS和GIS的重庆市忠县土壤侵蚀时空演变分析[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(6): 28-33.
[15]	叶文显. 中国生猪养殖的不平衡性及其时空演变[J]. 湖北农业科学, 2020, 59(18): 85-95.