长江流域氮肥时空变化特征及面源污染风险评价

　　 摘要:

农业施肥氮素流失所导致的面源污染已成为水体污染的重要驱动因素，其风险程度的准确识别和科学评估是水环境污染防控的重要基础。以长江流域为研究区，基于1952—2018年历史长期的氮肥施用空间数据，一方面采用Mann Kendall趋势突变检验、滑动T检验和Theil-Sen Median斜率估计法识别出氮肥污染源的关键时间域和空间域，并采用化肥污染环境风险指数量化源风险；另一方面从地形、气象、土壤和植被四个方面选取评价因子构建阻力基面，采用最小累积阻力模型（MCR- Minimun Cumulative Resistance）计算污染物源迁移过程所需克服的阻力；最后将污染物源风险和迁移阻力相结合构建面源污染综合风险指标，用于评价和识别研究区氮肥面源污染风险的空间格局。研究结果表明：①1994—2018年被识别为氮肥污染源的关键时间范围，同时有38.32%的区域属于氮肥施用极显著增长区，为污染源的关键空间范围。②四川盆地，湖北省、河南省以及江苏省的污染源风险较高，长江干流以南区域的源风险则相对较低。③阻力基面有着明显的空间差异，干流以南的贵州、云南、江西以及上游地区具有较高的阻力值，对污染物迁移有着较强的阻碍作用，而耕地集中区由于频繁的农业生产活动表现出较低的阻力，对污染物迁移有着很强的促进作用；累积阻力沿着干流两侧向外递增，说明随着污染物迁移路径的延长，经过的阻力基面单元增多，对干流的污染风险越低。④根据面源污染综合风险指标的等级划分，全流域有47.19%的源风险区达到中等及以上风险等级，说明长江流域面临着较为严峻的氮肥面源污染。其中极高风险区占10.98%，主要集中分布于中下游干流两侧区域，是流域面源污染防控的重点区域。本研究有助于从农业面源污染的源风险和污染物迁移阻力角度识别评价综合风险格局，为农业面源污染的分区防控和治理提供决策依据。