松华坝水源区牧羊河氮、磷分布特征研究

冯晓月 王克勤 华锦欣 曹鸿景

摘要：指出了牧羊河是云南省昆明市松华坝水库的一条重要支流，其水质的情况直接关系到松华坝水库水质的好坏，意义重大。以昆明松华坝水源区邑者小流域内牧羊河上、中、下游为对象，研究了三者氮、磷随时间空间的分布特征，以及成因。研究结果表明：总氮、氨氮、硝氮、总磷的浓度随上游、中游、下游的顺序依次递增，磷酸根浓度没有明显分布规律；雨季内，总氮的浓度随时间推移程增加趋势，氨氮、硝氮、总磷、磷酸根的浓度随时间推移程增加后降低的趋势，并在在7月份左右达到极值；造成以上原因是由于降雨形成坡耕地土壤养分流失和人为活动导致。

关键词：牧羊河；氮；磷；分布

中图分类号：S157.9

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10003204

1 引言

农业面源污染主要是指由于土壤的扰动而引起农田中的土粒、氮、磷、农药及其他有机或无机污染物质，在降雨或灌溉过程中，借助农田地表径流、农田排水和地下渗漏等途径而大量地进入水体 [1]。一些调查资料表明，输入我国许多湖泊等水体的污染物大约有50% 以上来自农业面源污染[2]。在对滇池、太湖、巢湖、三峡库区等流域的研究中，工业废水对总氮、总磷的贡献率仅占10%～16%，来自农田的氮和磷等养分是导致这些水体富营养化的主要原因[3]。农业面源污染也是世界范围内地表水和地下水污染的主要来源，约12%水污染是由农业面源污染引起的[4]。Simth 等研究表明，地表水体中氮磷质量浓度的来源主要是农业生产[5]。梁涛等的研究表明：氮磷流失的90% 以上是通过泥沙带走的 [6]。还有研究表明：磷主要是由悬浮固体运输，在径流中的输出量更大[7]。而在少量或无侵蚀发生的土地利用类型中，径流是养分流失的主要途径，氮、磷以液态形式随地表径流迁移[8，9]。

松华坝水源保護区是昆明最重要的饮用水源地，也是滇池水体交换的重要水源。牧羊河作为昆明松华坝水库的一条重要支流，其水质的好坏直接关系到松华坝水库的水质。通过对牧羊河水质进行监测，能提供有关牧羊河水质的直观情况；对于其分布特征的研究，能提供不同河段的水质状况，进而对于人们分析造成水质差异的原因提供条件。

2 研究地概况

项目试验地位于松华坝水源保护区迤者小流域，属于迤者村委会范围，地处东经 102°45′35″～102°50′05″，北纬 25°13′20″～25°17′00″。小流域年内降水布极为不均，5～10月为雨季，降雨量占全年的87.5%，11月到次年4月为旱季，降雨量仅占全年的12.5%。具有夏秋多雨，冬春干旱的特点。十年一遇3～6 h降雨量61.2 mm，24 h降雨量91.5 mm。

3 研究方法

3.1 取样地点布设

该项目试验地选取松华坝水源保护区的迤者小流域，该流域位于嵩明县白邑乡西南部，属于迤者村委会范围。小流域呈不规则方形，南长6.7 km，东西宽6.6 km，土地总面积21.56 km ，地势总体西高东南低，平均海拔2200 m（图1）。

3.2 样品和数据的采集包括

3.2.1 水样取样

每月选取一次典型降雨停止后取样，分别取逸者小流域牧羊河上、中、下游水样。取测养分含量的水样（分析样）三瓶（500 mL）。

3.2.2 径流水样指标测定

总氮：碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法氨氮，纳氏试剂比色法。

硝氮：苯磺酸消解分光光度法。

总磷：过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法。

磷酸根：钼酸铵分光光度法。

3.2.3 数据处理分析

利用Microsoft Excel、SPSS和多元统计分析软件对试验数据进行分析处理。该研究采用野外监测的研究方法。对野外的试验地进行监测，同时以室内试验作为补充，从而保证研究数据的可靠性和全面性。

4 结果分析

4.1 不同河段得到各项指标的空间分布特征

牧羊河上、中、下游总氮浓度观测数据如表1 所示。通过观察可知，牧羊河上、中、下游总氮浓度呈牧上>牧中>牧下的分布规律。刚刚进入雨季时，总氮浓度较低，随雨季的深入，总氮浓度逐渐增加，并在10月达到极值，极值为5.62188 mg/L。

牧羊河上、中、下游硝态氮浓度观测数据如表2 所示。通过观察可知，牧羊河上、中、下游总氮浓度呈牧上>牧中>牧下的分布规律。刚刚进入雨季时，总氮浓度较低，随雨季的深入，总氮浓度逐渐增加，随后逐渐降低。

牧羊河上、中、下游总磷浓度观测数据如表3所示。通过观察可知，牧羊河上、中、下游总氮浓度呈牧上>牧中>牧下的分布规律。刚刚进入雨季时，总氮浓度较低，随雨季的深入，总氮浓度逐渐增加，随后逐渐降低。总体上，总磷浓度较低。

牧羊河上、中、下游磷酸根浓度观测数据如表4 所示。通过观察可知，牧羊河上、中、下游总氮浓度较低，但无明显的规律。

牧羊河上、中、下游铵态氮浓度观测数据如表5 所示。通过观察可知，牧羊河上、中、下游总氮浓度呈牧上>牧中>牧下的分布规律。刚刚进入雨季时，总氮浓度较低，随雨季的深入，总氮浓度逐渐增加，随后逐渐降低。

总体上，总氮、氨氮、硝氮、总磷的浓度随上游、中游、下游的顺序递增，磷酸根浓度没有明显分布规律。

4.2 不同河段得到各项指标的时间分布特征

根据图2 可知，进入雨季并随着雨季的深入，总氮浓度呈现逐渐上升的规律，并且上、中、下游都在10月达到最大值。

4.3 总氮、氨氮、硝氮、总磷、磷酸根浓度随时、空分布规律成因分析

（1）总氮、氨氮、硝氮、总磷、磷酸根的浓度随上游、中游、下游的顺序依次递增。其主要原因：牧羊河的支流在旱季几乎没有流量，进入雨季，产生流量，并将人为活动产生的污染物带入牧羊河，造成牧羊河氮、磷元素浓度的增加。由于雨季降雨，产生坡面径流，使土壤养分流失进入牧羊河。根据图1牧羊河上中下游取样点布设图可知，在上游、中游取样点的下游，分别有一个（共两个）支流会入口，所以造成了浓度上游<中游<下游的现象。

（2）雨季内，总氮的浓度随时间推移呈增加趨势，氨氮、硝氮、总磷、磷酸根的浓度随时间推移程增加后降低的趋势，在7～8月份达到极值。其主要原因：刚进入雨季，降雨量较小，汇入牧羊河的支流流量较小，没有过多将人为活动产生的面源污染物带入牧羊河，由于降雨产生的坡面径流量较小，很少将土壤养分带入支流，这是雨季前期总氮、氨氮、硝氮、总磷、磷酸根的浓度较小的原因。随着降雨量的增大，坡面径流量增加，导致土壤中养分的流失更多，支流流量增加，人为活动而产生面源污染物被带入各个支流，导致支流内氮、磷等元素的增加。随着雨季的结束，降雨量减少，坡面径流量的减少是造成支流、牧羊河主干流量减少的主要原因，坡面径流量的减少也造成了随坡面流失的土壤养分减少，牧羊河总氮、氨氮、硝氮、总磷、磷酸根的浓度逐渐减小。

5 讨论

根据总氮、氨氮、硝氮、总磷、磷酸根浓度随时、空分布规律，可以制定有效的措施，降低牧羊河内氮、磷等元素的浓度含量。可以减少由于人为活动造成的面源污染物排入支流沟道，如集中收集和处理生活污水、垃圾等措施，可以很大程度上降低氮、磷浓度。针对由于坡面径流流失的土壤养分，可以采取一定的水保措施，如等高水平反坡阶、等高植物篱等措施。

通过对牧羊河水质进行监测，能为人们提供有关牧羊河水质的直观情况，对于其分布特征的研究，能为人们提供不同河段的水质状况，进而给分析造成水质差异的原因提供条件。此外，有助于人们了解水源区水质对于水库的重要影响，还可以为松华坝水源区农业面源污染控制和水源保护及改善周边环境提供借鉴。

参考文献：

[1]

王亚娟，杨亚娟，安国春.水土保持在农业面源污染防治中的作用[J].水土保持应用技术，2007（5）：35～36.

[2]金相灿.湖泊富营养化控制和管理技术[M].北京：化学工业出版社，2001：52～86.

[3]张瑞国，王克勤，陈奇伯，等. 昆明市松华坝水源区不同利用类型坡地氮素输移规律研究[J].水土保持研究， 2009，16（1）：48～50.

[4]Dennis L， corw in. Non-point pollution modeling based on GIS[J].Soil and Water Conservation，1998（1）：75～88.

[5]张 宇. 滇池沿岸台地水土流失特征与控制对策析[J]. 云南环境科学，2006，25（1）：31～34.

[6]梁 涛，张秀梅，章 申，等.西苕溪流域不同土地类型下氮元素输移过程[J].地理学报，2002，54（4）：389～396.

[7]李庆逵.现代磷肥研究的进展[J].土壤学进展，1986（2）：1～7.

[8]朱兆良，文启孝.中国土壤氮素[M].江苏：科学技术出版社，1990.

[9] 张水铭， 马杏法，汪祖强.农田排水中磷素对苏南太湖水系的污染[J].环境科学，1993，14（6）：24～29.

[10]金相灿. 湖泊富营养化控制和管理技术[M]. 北京：化学工业出版社，2001：52～86.