摘要
在人类活动日益增强的背景下，过多的氮(N)素由陆域生态系统进入到自然水体，水体N含量升高导致的河流水体酸化、富营养化等问题已成为威胁流域生态健康的主要问题之一。土地利用方式是人类活动对自然影响的直观表现,多数研究也集中在土地利用方式变化对流域水质的影响上;农业生产模式、生活污水处理方式、养殖废弃物排放路径等伴随土地利用方式变化发生的N素输移影响措施，也对陆域N素向水域转移具有重要影响，但所受关注不足;同时，不同N素输移影响措施下，流域水体的响应机制及水质变化趋势的相关机理尚不清晰。 为此，本研究以大伙房水库上游浑河汇水区作为研究对象，采用常规水质监测、稳定同位素分析及与GIS相结合的方法，针对浑河上游区近8年时间范围内土地利用方式变化较小，但农业生产模式具有较大变化的背景下，流域水质及N素来源时空变化特征进行解析。以期明确在以农业面源为N污染主要来源的大背景下，农业N素管理措施改变对流域水质的影响，解析流域水体对相似时空背景下N素输移影响措施的响应机制，为以浑河上游为代表的我国北方大型水源地汇水区内，通过农业N素管理措施消减流域水体N负荷提供理论支撑，同时为典型水源地上游河流N污染研究提供方法参考。 主要研究结果为: (1)在水质状态上，除N相关指标超标外，其余水化学指标基本符合国家地表水Ⅱ类标准;浑河上游水质总氮(TN)浓度较高，常年低于地表水Ⅴ类标准，其中铵态N(NH4+-N)和有机N(DON)含量较低，硝态氮(NO3--N)在各时期都是河流N存在的主要形式;耕地占比与人口密度是影响浑河上游区水质TN含量的主要因素。 (2)耕地、畜禽养殖和农村生活污水排放，是浑河上游区主要的N污染来源，但不同源对河流水体贡献的时空规律不一:枯水期生活污水是主要贡献源;平水期耕地是河流N素的主要来源;丰水期时，N污染负荷最大，耕地和畜禽粪便为主要贡献源。 (3)农业耕作模式的变化，改变了农田源向河流水体的N输出特征:在有机农业种植模式下，农田径流中N以NO3--N和DON为主，有别于河流水体中N素水化学特征;其中，DON主要来自于耕地土壤，少部分来自于有机肥,NO3--N主要来自于耕地土壤，且在从离开土壤到形成径流的过程中发生了反硝化;同位素分析结果表明，有机农业耕作模式下，少有由悬浮颗粒吸附态N的流失，而常规化肥模式耕作下，由悬浮颗粒吸附态N造成的耕地N素流失较大，易造成下游河流及水库沉积物内源污染。 (4)浑河上游有机农业种植模式的推广程度在不同支流有所差别:大苏河支流有机肥施用比例最高，北三家支流仍以化肥为主。由于耕地面积的增加以及有机农业种植模式在流域尺度上推广程度有限，2018浑河上游流域整体N污染状况较2011年没有得到有效改善。 综合来看，有机农业对河流水质改善具有正效应，但在耕地面积增加及人为活动增强的大背景下，有机农业对浑河上游流域水质TN含量的影响有限。建议当地政府继续推广有机农业种植模式，同时加大对耕地私自开发的监管力度，在农业面源污染较为严重的地区，有必要实施退耕还林。
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