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結合流域數(shù)字高程模型(DEM)，采用GIS方法與流域分析擴展模塊等技術手段，明晰流域水系流動方向，基于每個排水泵站的管轄范圍，對24個排水單元的邊界加以準確界定，試驗監(jiān)測站點設置與對應的排水單元分布，見圖3。于2010年2月、5月、8月、11月，分4次進行采樣監(jiān)測分析。采樣時選取體積為600mL的塑料瓶采水器在溝渠中央水面下0.5m處采樣，沿2級排水泵站所在溝渠重復采樣5個，取樣同時用GPS(GARMINGPS72)精確定位取樣點的地理經緯度。現(xiàn)場測定溫度，利用雷磁JPB-607便攜式溶解氧測定儀測定DO，TN用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定，NO3-N用酚二磺酸光度法測定，NH4-N用納氏比色法測定，TP采用過硫酸鉀氧化-鉬銻抗比色法測定，具體測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[15]進行。

結果與分析

農業(yè)面源污染空間分布特征分析對排水單元出水口的溝渠水體進行多時段的定點采樣測試，運用GIS手段建立了研究區(qū)農業(yè)面源污染的基本空間信息庫，在野外水樣監(jiān)測和土地利用分類的基礎上，分析了四湖流域排水單元農業(yè)面源污染的空間變化特征。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析得出，在所監(jiān)測的24個排水單元中，重復4次采樣測試溝渠水體數(shù)據(jù)的標準偏差較小，體現(xiàn)出較好地穩(wěn)定性。圖4為四湖流域TN、TP、NO3-N、NH4-N等不同形態(tài)的N、P濃度在各排水單元空間分布特征，分析發(fā)現(xiàn)TN、TP、NO3-N、NH4-N隨著排水單元空間變化具有明顯的相似性，基本上都滿足流域上區(qū)和下區(qū)相對較好，流域中區(qū)差的趨勢。其中，TN的平均值為1.3717mg/L，主要分布在0.4919~3.0924mg/L之間，最大值出現(xiàn)在中區(qū)萬全站(ID18)，最小值出現(xiàn)在下區(qū)洪湖棋盤西湖泵站(ID19)，數(shù)值之間的差異比較大，最高值與最低值的比值高達6.29。NO3-N的平均值為0.9904mg/L，主要分布在0.6973~1.2143mg/L之間，最大值出現(xiàn)在瞿家灣電排站(ID16)，最小值出現(xiàn)在下區(qū)洪湖棋盤西湖泵站(ID19)，且站點間NO3-N值的分布最為集中，最高值與最低值的比值僅為1.74。NH4-N的平均值為0.3722mg/L，主要分布在0.0517~1.0401mg/L，含量偏高的監(jiān)測站點主要分布在土地溝泵站(ID8)、田陽泵站(ID6)、高小河泵站(ID5)等流域中區(qū)監(jiān)測點，下區(qū)的6個監(jiān)測站點NH4-N普遍居于《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838—2002)中Ⅱ類水質指標限定的0.5mg/L左右。TP的平均值為0.1748mg/L，最大值出現(xiàn)在中區(qū)田陽泵站(ID6)。綜合特征來看，位于中區(qū)潛江市境的高小河電泵站(ID05)、田陽電泵站(ID06)，監(jiān)利縣境的土地溝電泵站(ID08)、東風電泵站(ID11)，與洪湖市境的瞿家灣電排站(ID16)、萬全站(ID18)面源污染十分嚴重。洪湖以下的下區(qū)監(jiān)測站點面源污染狀況顯著好轉，這與王夏暉等[16]從流域尺度研究區(qū)域非點源污染排放格局時得出洪湖市、監(jiān)利縣和潛江市是區(qū)域非點源重點排放區(qū)域的結論一致。有研究表明[6]，土地利用變化改變下墊面特征，對水循環(huán)及物質輸移產生極大影響，不同土地利用類型氮磷的輸出不同。通過以HJ-1AB影像為信息源，對排水單元2010年8月的土地利用進行專題遙感分類，參照《土地利用現(xiàn)狀分類》及前人劃分的景觀類型[17-18]，共劃分了居民點、道路、溝渠、魚池、旱地、水田和林地7種土地利用類型。從各排水單元土地利用百分比（見圖2）可知，面源污染嚴重的中區(qū)以旱地、水田類型占較大的比重，而面源污染相對較輕的下區(qū)各排水單元中，魚池顯著增加并成為該區(qū)優(yōu)勢類型。為此，各排水單元內土地利用類型與面源污染具有一定的關聯(lián)，其中人工濕地景觀（溝渠、漁池、水田）對水質的影響作用相對突出，溝渠和漁池面積比例愈大，水質指標趨好，旱地與水田比例愈大，多數(shù)水質指標趨于惡化，這可能是導致這種分布的空間差異性的原因。

農業(yè)面源污染時間變化特征分析本研究結合當?shù)剞r業(yè)生產季節(jié)特點，并考慮到本地區(qū)降水的季節(jié)差異特征[19]，于2010年2月、5月、8月、11月對泵站所在溝渠的進水口進行定點重復采樣，從中選取TN與TP這2個能基本反映本流域的生活污染源和農業(yè)污染源對水系污染情況的指標，進行時間上的變化特征分析，以期了解流域排水單元氮磷面源污染的時間變化特征，圖5反映了流域排水單元24個監(jiān)測站點的TN、TP指標在年內變異特征。由圖5可知，11月全流域監(jiān)測站點TN含量顯著高于其他時段，平均值達到3.9328mg/L，2月次之。由于上述月份溝渠水位較低，部分渠段甚至干涸，水體流速下降，水體自凈能力驟減，水中大量固體微粒開始沉淀，并攜帶了大量有機物一起沉淀，致使秋冬季節(jié)的水環(huán)境質量相對較差。較2月而言，11月水生植物殘體在水中大量的腐爛，也是使得其TN含量增加的誘因之一。5月與8月，由于農業(yè)生產活動所需氮肥的投入量增加，降雨量與徑流量也同步增加，故濃度增幅不大。總體來說，TN在時間季節(jié)上呈現(xiàn)出較大的分異，最高輸出濃度的季節(jié)，不是發(fā)生在雨水豐盛的夏秋季節(jié)，而是發(fā)生在枯水的冬春季節(jié)，這主要是與土地利用方式和降雨密切相關。從TP年內變異分析可知，部分排水單元TP的含量在4個時段間差異較大，部分排水單元差異較小。但在空間上，4個時段的值表現(xiàn)出有規(guī)律的起伏波動，除季節(jié)差異外，排水單元的景觀格局因素也是導致TP濃度增加的重要原因。

結論

（1）流域農業(yè)面源污染空間分布格局總體上呈現(xiàn)兩頭好、中間差的態(tài)勢。此分布特征與流域內土地利用類型有關，流域中區(qū)的17個排水單元以旱地、水田所占面積比重較大，下區(qū)的7個排水單元中，魚池顯著增加并成為下區(qū)優(yōu)勢類型，反映出農業(yè)面源污染狀況與流域土地利用格局具有一定的關系。（2）對表征營養(yǎng)鹽濃度的指標TN、TP時間上的變化特征分析。結果表明，TN在時間空間上呈現(xiàn)出較大的分異，冬、春季濃度明顯高于夏、秋季；部分排水單元TP的含量在4個時段間差異較大，部分排水單元差異較小。但在空間上，4個時段的值表現(xiàn)出有規(guī)律的起伏波動?？赏茰y，除季節(jié)差異外，排水單元的景觀格局因素也是導致TN、TP濃度增加的重要原因。（3）優(yōu)化土地結構，建立合理的土地利用格局，加強科學水肥耦合，對控制流域農業(yè)面源污染具有一定的意義。

討論

（1）湖北四湖流域是中國典型濕地農業(yè)區(qū)域，近年來農業(yè)面源污染迅速增加，區(qū)內農業(yè)面源污染受濕地農業(yè)和平原湖區(qū)等人為和自然因素影響而具有與山丘區(qū)小流域不同的污染特征。目前，對基于流域尺度和景觀尺度的農業(yè)面源污染研究較多，而相對濕地農業(yè)區(qū)域排水單元尺度上農業(yè)面源污染特征變化研究較少。本研究基于排水單元尺度，運用試驗和GIS研究四湖流域內農業(yè)面源污染時空分布特征。研究顯示，排水單元尺度農業(yè)面源污染研究能較好地表征出平原濕地區(qū)域面源污染空間分布特征，對農業(yè)面源污染研究和四湖流域農業(yè)面源污染的綜合防控具有理論和應用意義。（2）農業(yè)非點源主要包括種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產養(yǎng)殖業(yè)和農村生活源四大類，本研究對排水單元的污染分布特征與污染源之間的關系尚未進行系統(tǒng)地分析。另外，排水單元的污染分布與土地利用格局關系僅進行了初步討論，后期研究的重點將開展排水單元水質與土地利用格局相關性分析，并從排水單元尺度入手，對單元內污染負荷進行全面估算，為區(qū)域內農業(yè)面源污染提供參考。

作者：王有寧薛蓮金衛(wèi)斌單位：湖北工程學院特色果蔬質量安全控制湖北省重點實驗室黃岡師范學院化學與生命科學學院