基于InVEST模型的西福河流域农田氮磷流失负荷评估研究.pdf

摘要

随着社会经济的快速发展，人口数量的不断增加，以及近年来耕地的减少，不合

理的化肥施用导致农业面源污染问题危害水体生态健康，引起了国内外的广泛关注。

西福河流域位于广东省东江流域下游，承担着东江灌溉和水运的任务，然而，农业面

源污染，尤其是农田氮磷流失给西福河流域水质带来极大风险。为分析西福河流域农

田氮磷流失负荷特征，论文基于监测基地数据，对InVEST模型进行校准和验证，利

用校正的InVEST模型，分析西福河流域农田氮磷流失空间分布特征，以及污染物流

失聚类特征。并设置不同的方案进行情景模拟，评估不同情境下西福河流域农田氮磷

流失减排效果，提出针对西福河流域污染现状的防治对策。主要研究结果如下：

-2-1

（1）试验基地田块径流总氮流失负荷最高为水田（18.55kg·hm·yr），径流总磷

-2-1

流失负荷最高为园地（0.92kg·hm·yr），若直接排入水体将会给受纳水体造成富营养

化的危害。基地河道总氮、总磷浓度变化与降雨时间分布一致，表明高强度的降雨是

导致农田氮磷汇入河道，加剧面源污染风险的重要因素。

（2）在InVEST模型校正中，当Borsellik参数为2.1时，小流域尺度下总氮拟

合结果的相对误差为0.04%，R²为0.9997，总磷拟合结果的相对误差为0.86%，R²为

0.9994，表明模型适用于我国南方典型农业区。

（3）利用校正的InVEST模型对西福河流域氮磷污染物负荷进行定量估算。结果

表明，流域中水田受滞留距离短的影响，贡献了39.01%的总氮流失，园地受到坡度和

流失形态（颗粒态磷）的影响，贡献了43.42%的总磷流失。应重点开展中东部水田氮

素流失和东南部园地磷素流失防控工作。

（4）西福河流域氮磷污染物输出空间自相关分析中总氮、总磷Moran’I分别为

0.495、0.460，表明流域氮磷流失在空间分布上呈聚集模式，并且，强降雨和低海拔农

田密集区是流域氮磷流失热点区域。

（5）不同减排措施下，化肥减施20%的减排效果优于建立20m河岸植被缓冲带，

因此，在农业生产源头开展化肥优化管理，是解决农田面源污染问题的关键所在，同

时，建设并合理配置农田生态防护带，也是治理农田面源污染的重要方法。

关键词：InVEST模型；西福河流域；农田氮磷污染；空间特征

I

目录

1前言1

1.1研究背景与意义1

1.2国内外研究进展2

1.2.1面源污染监测研究2

1.2.2国外面源模型研究4

1.2.3国内面源模型研究6

1.2.4面源污染治理研究7

1.3研究内容与技术路线9

1.3.1研究内容9

1.3.2技术路线10

2研究区概况与数据来源11

2.1研究区概况11

2.1.1监测基地概况11

2.1.2模拟评估区概况12

2.2数据来源及处理13

2.2.1监测基地设置14

2.2.2样品采集与分析15

2.2.3模型数据16

2.3研究方法17

2.3.1模拟方法17

2.3.2分析方法20

3监测基地氮磷流失分析及模型校正23

3.1基地农田氮磷流失特征23

3.2基地小流域氮磷流失分析28

3.3基于观测数据校正InVEST模型30

4西福河流域农田氮磷流失负荷估算与分析32

IV

4.1基于校正InVEST模型空间分布特征32

4.1.1西福河流域氮磷流失负荷32

4.1.2西福河流域氮磷流失空间分布趋势34

4.2空间自相关分析结果35

4.3冷热点分析结果36

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