基于改进的最小累积阻力模型评价淮河流域氮肥面源污染风险

作     者：喻丹 董晓华 高松 江宇扬 魏冲 彭涛 刘冀 

作者机构：三峡大学水利与环境学院 三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心 宜昌市环境保护监测站 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52109058) 

主　　题：氮肥面源污染 最小累积阻力模型 源-汇风险 化肥污染风险指数 汇流路径 淮河流域 

摘      要：农业施肥氮素流失引发的面源污染已成为水体污染的主要因素，识别和评价氮肥施用的环境风险程度是水环境污染防治的重要前提。该研究以淮河洪泽湖以上流域为研究区，基于景观生态学的“源-汇理论，提出改进的最小累积阻力模型。一方面根据氮肥施用强度采用化肥污染风险指数来评价研究区氮肥面源污染的源风险；另一方面选取高程、坡度、土地利用、地形湿润指数、降雨侵蚀力和土壤可蚀性作为影响面源污染迁移的关键阻力因子来构建综合阻力基面，并创新性地提出基于坡面汇流路径构建氮肥面源污染的汇风险；最后结合源风险和汇风险构成氮肥面源污染的综合风险指标，划分了研究区面源污染的风险等级。研究结果表明：1）研究区氮肥面源污染的源风险值为0～0.81，平均值为0.55，普遍存在着过度施肥的情况，尤其是研究流域所辖的河南省内的商丘市、周口市、驻马店市及信阳市；2）在各阻力因子空间共同作用下，综合阻力基面值呈现出由西南向东北方向逐渐降低的空间趋势，汇风险围绕着淮河干流向外呈现出减小的趋势，且淮河干流以北由于汇流路径更长其汇风险要明显低于南部区域；3）综合风险显示中等风险及以上的面积占整个研究区面积的71.16%，整体面临着较为严峻的氮肥面源污染风险；4）极高风险区主要集中在淮河干流上游的信阳市和驻马店市的南部，淮河干流以北的周口市、商丘市、阜阳市、宿州市和亳州市都有着较大面积的高风险区，低风险区则主要分布于淮河干支流的河源山区地带。该研究依据不同等级的氮肥面源污染综合风险提出了有针对性的防治措施，能够为流域尺度农业面源污染的科学防范和有效治理提供决策依据。