山地城市河流土地利用結(jié)構(gòu)對水質(zhì)的影響
——以重慶市為例*

呂志強(qiáng)，慶旭瑤，2，任玉芬2，王效科2，龐 容

（1：重慶工商大學(xué)旅游與國土資源學(xué)院，重慶400067）

（2：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085）

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山地城市河流土地利用結(jié)構(gòu)對水質(zhì)的影響
——以重慶市為例*

呂志強(qiáng)1，慶旭瑤1，2，任玉芬2**，王效科2，龐 容1

（1：重慶工商大學(xué)旅游與國土資源學(xué)院，重慶400067）

（2：中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100085）

以重慶主城區(qū)6條次級河流為研究區(qū)域，運(yùn)用遙感和地理信息系統(tǒng)計(jì)算研究區(qū)土地利用構(gòu)成，借助相關(guān)性分析和冗余分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)手段，分析監(jiān)測斷面匯水區(qū)內(nèi)不同尺度土地利用結(jié)構(gòu)與水質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系.結(jié)果表明：研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)以建設(shè)用地和林地為主，未利用地和農(nóng)業(yè)用地所占面積比例較少；研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)對各水質(zhì)指標(biāo)有重要影響，其中建設(shè)用地和農(nóng)業(yè)用地對河流水質(zhì)惡化具有明顯的作用，河流沿岸林地布局能顯著改善水質(zhì)，但隨著雨季的到來林地將成為硝態(tài)氮的來源.冗余分析進(jìn)一步證實(shí)土地利用類型對水環(huán)境有一定影響.研究成果對重慶市河流水環(huán)境管理具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義，并可為山地城市河流水環(huán)境研究提供借鑒.

土地利用；河流水質(zhì)；地理信息系統(tǒng)；冗余分析；重慶市

?2016 by Journal of Lake Sciences

隨著城市化進(jìn)程的加快，城區(qū)可滲透地表面積的比例越來越小，由雨水徑流產(chǎn)生的突發(fā)性高、沖擊性強(qiáng)的非點(diǎn)源污染已成為水環(huán)境惡化的重要原因之一［1］；加之，公路總量的持續(xù)增長以及汽車擁有量的迅速增大，可以預(yù)見，城市非點(diǎn)源污染問題將日益突出.城市河流作為城市的景觀廊道不僅發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，而且為城市的穩(wěn)定性、舒適性和可持續(xù)性提供一定的基礎(chǔ)［2］，成為人類活動與自然過程共同作用最為強(qiáng)烈的地帶之一［3］，普遍受到嚴(yán)重污染.許多學(xué)者對不同城市區(qū)域河流水環(huán)境污染問題進(jìn)行大量的研究，結(jié)果表明從城市河流水質(zhì)惡化的過程來看，城市土地利用變化對城市水環(huán)境的影響最顯著［4］.官寶紅等［5］通過杭州市城市土地利用對河流水質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)用地、農(nóng)業(yè)用地等往往導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量下降；林地、草地與污染物濃度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系［6］；城鎮(zhèn)用地、耕地與水體污染物濃度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系［7］，耕地與水體污染物濃度呈負(fù)相關(guān)或沒有明顯相關(guān)性［5，8］.以上研究結(jié)論的差異說明研究區(qū)內(nèi)土地利用對水質(zhì)的關(guān)系與區(qū)域內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)組成和空間分布特征相關(guān).因此，可以通過改變區(qū)域內(nèi)土地利用方式來控制非點(diǎn)源污染［9］，這樣，不僅可以制定有效的土地管理措施，還可以改善水質(zhì)狀況.目前，關(guān)于城市土地利用與河流水質(zhì)間關(guān)系的研究主要集中在平原河網(wǎng)地區(qū)［10］、密云水庫流域［11］、太湖流域［12］，而針對山地城市河流的相關(guān)報(bào)道較少.重慶市在過去20年里經(jīng)歷了快速城市化過程，城市土地利用通過改變物質(zhì)能量的流動而使城市地表水環(huán)境發(fā)生改變，其發(fā)展演變對水環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.

本研究以重慶市主城區(qū)的朝陽河、伏牛溪、盤溪河、花溪河、跳蹬河和清水溪流域?yàn)檠芯繉ο?，采用影像解譯數(shù)據(jù)和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析法和相關(guān)分析法，揭示重慶市土地利用結(jié)構(gòu)對城市地表水的響應(yīng)，研究不同土地利用類型的面積變化對地表水主要污染物濃度的影響，以期為該地區(qū)迅速發(fā)展的城市化背景下水環(huán)境安全的保障提供建議.

1　材料與方法

1.1研究區(qū)

重慶主城區(qū)地處青藏高原與長江中下游平原過渡地帶的四川盆地東南部，居于川東平行嶺谷與川中丘陵、川南山地的結(jié)合部.屬中亞季風(fēng)區(qū)，冬季受偏北季風(fēng)控制，夏季受偏南季風(fēng)影響，平均氣溫多在16～18℃之間，年降雨量大部分地區(qū)為1000～1200 mm，75%～80%以上的雨量主要集中在5-10月.主城區(qū)共有14條次級河流，其中，朝陽河、伏牛溪、盤溪河、花溪河、跳磴河和清水溪主要位于重慶繞城高速以內(nèi)，是城市不透水率最高區(qū)域內(nèi)的主要河流.朝陽河位于重慶市渝北區(qū)境內(nèi)，全長約45 km，發(fā)源于古路鎮(zhèn)新橋水庫，流經(jīng)王家鎮(zhèn)、石坪鎮(zhèn)、鐵山坪鎮(zhèn)，于唐家沱匯入長江；伏牛溪位于重慶市大渡口區(qū)，全長15.3 km，發(fā)源于大渡口簡家?guī)r，于伏牛溪火車站匯入長江；盤溪河是嘉陵江的支流，全長約11 km，流域地跨重慶市江北區(qū)和渝北區(qū)，總匯水面積29.12 km2，上游主要是幾個(gè)水庫、公園和商業(yè)區(qū)，中游以商業(yè)區(qū)為主，下游以居民住宅區(qū)和工業(yè)區(qū)為主；花溪河發(fā)源于南泉鎮(zhèn)，流經(jīng)南彭鎮(zhèn)、界石鎮(zhèn)、南泉鎮(zhèn)、花溪鎮(zhèn)，最后于李家沱街道匯入長江，位于重慶市巴南區(qū)境內(nèi)，流域面積268.46 km2，河道總長63.62 km；跳磴河發(fā)源于九龍坡區(qū)，流經(jīng)華巖鎮(zhèn)、跳磴鎮(zhèn)，于大渡口區(qū)土地嵐埡匯入長江，全長約47 km；清水溪位于重慶市沙坪壩區(qū)，全長15.88 km，發(fā)源于歌樂山山洞龍井，流經(jīng)上橋鎮(zhèn)、天星橋、楊公橋，于瓷器口古鎮(zhèn)匯入嘉陵江.

1.2數(shù)據(jù)來源

1.2.1野外采樣與分析 于2013年4月-2014年4月每月2次對朝陽河、伏牛溪、盤溪河、花溪河、跳蹬河和清水溪進(jìn)行為期1年的定點(diǎn)監(jiān)測，從河流上游到與長江或嘉陵江交匯處共設(shè)30個(gè)采樣點(diǎn)，分別為朝陽河（C1～C5）、伏牛溪（F1～F5）、盤溪河（P1～P5）、花溪河（H1～H5）、跳蹬河（T1～T5）和清水溪（Q1～Q5），采樣點(diǎn)具體分布見圖1.所選取的點(diǎn)覆蓋整個(gè)河流，包含整個(gè)研究區(qū)河流的水文特征.選用1000 ml清潔聚乙烯瓶在水下30～50 cm深度處進(jìn)行水樣采集（3個(gè)平行），樣品采集后用硫酸酸化保存，1 d內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室完成分析.選取具有代表意義的水質(zhì)要素，包括總氮（TN）、總磷（TP）、銨態(tài)氮（NH+4-N）、硝態(tài)氮（NO-3-N）濃度和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）.水質(zhì)指標(biāo)參照文獻(xiàn)［13］測定.重慶1-3月為枯水期降雨較少，而2013年4月重慶持續(xù)降雨數(shù)天，且4月30日重慶遭遇強(qiáng)暴雨事件，降雨量為45.6 mm，因此在對多次樣品進(jìn)行收集和分析的基礎(chǔ)上，選取2013年4月1日和5月1日作為典型事件，以各監(jiān)測點(diǎn)為中心，分別作為100、300、500 m的緩沖區(qū)，得到各緩沖區(qū)內(nèi)的土地利用狀況，進(jìn)行水質(zhì)要素和土地利用的相關(guān)分析，再以各監(jiān)測斷面主要水質(zhì)指標(biāo)濃度作為響應(yīng)變量，監(jiān)測點(diǎn)對應(yīng)作用區(qū)內(nèi)的土地利用類型面積比為解釋變量，將30個(gè)河道斷面在3種尺度下進(jìn)行冗余分析.冗余分析具體定義及步驟見文獻(xiàn)［14］.

1.2.2遙感數(shù)據(jù)及處理 選取研究區(qū)2010年5月23日美國陸地衛(wèi)星Landsat TM遙感影像，結(jié)合1：50000 DEM數(shù)據(jù)，對遙感影像進(jìn)行輻射校正和正射糾正，根據(jù)研究目的以及遙感影像的精度，將土地利用類型分為耕地、林地、建設(shè)用地和未利用地4類，最終生成研究區(qū)土地利用矢量數(shù)據(jù)圖，利用ArcGIS 9.3中CliP操作，獲取各個(gè)監(jiān)測斷面不同緩沖區(qū)范圍（100、300和500 m）的土地利用矢量數(shù)據(jù).

1.3數(shù)據(jù)分析

本文緩沖區(qū)土地利用獲取在ENVI5.2和ArcGIS 9.3中完成；冗余分析（RDA）在CANOCO 5.0軟件中完成.數(shù)據(jù)制圖采用Origin 9.0軟件完成.

圖1　重慶主城區(qū)河流采樣點(diǎn)位置分布Fig.1 SamPling sites of the tributaries in the main urban districts，Chongqing City

2　結(jié)果與討論

2.1土地利用類型結(jié)構(gòu)

100 m緩沖區(qū)內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)的土地利用類型較為單一，其中F5、P3、P4、H4、H5、T1、Q2、Q3和Q5點(diǎn)緩沖區(qū)內(nèi)都是建設(shè)用地，朝陽河C1～C4點(diǎn)以林地和農(nóng)業(yè)用地為主，其余各點(diǎn)均為建設(shè)用地所占比例較大；300 m緩沖區(qū)內(nèi)各監(jiān)測點(diǎn)土地利用類型較為豐富，C1、C2、H2、T2、T4、T5和Q1點(diǎn)用地類型以林地為主，平均為35%，C5、F3、F4、P2、P3、P4、H4、T1、Q2和Q3點(diǎn)以建設(shè)用地為主，平均為50%，其余各點(diǎn)農(nóng)用地比例逐漸增加，林地逐漸減少，建設(shè)用地所占比例在20%以上；500 m緩沖區(qū)內(nèi)朝陽河的C1～C4點(diǎn)林地減少，農(nóng)業(yè)用地和建設(shè)用地逐漸增加，清水溪河流的Q1～Q5點(diǎn)林地有所增加，不再是單一的建設(shè)用地類型，其余河流的各監(jiān)測點(diǎn)均以建設(shè)用地為主，各河流的下游監(jiān)測點(diǎn)未利用地面積有所增加（圖2）.

圖2　各緩沖區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)Fig.2 The land use structure in the buffer

2.2各河流典型降雨前后污染物變化規(guī)律

2.2.1污染指標(biāo)綜合評價(jià) 總體上，重慶市河流污染較為嚴(yán)重，水質(zhì)檢測指標(biāo)表現(xiàn)為受營養(yǎng)鹽輸入影響顯著（表1）.無機(jī)氮（NO-3-N和NH+4-N）、TP和CODMn濃度均值分別為10.59、6.84、0.97和97.77 mg/L，均劣于國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）V類水最小允許值，其中TN濃度最大值達(dá)到27.45 mg/L，接近于V類水質(zhì)的14倍.與北京主要河流的河段相比，TN、TP和NH+4-N濃度劣于運(yùn)河北京市中心河段的2～7倍［15］.檢測指標(biāo)的空間變異特征上，4月各監(jiān)測指標(biāo)變異系數(shù)大于5月，其中4月監(jiān)測指標(biāo)中NH+4-N、NO-3-N、TP濃度和CODMn變異顯著，變異系數(shù)均在70%以上，5月TN空間變異系數(shù)最小為26%變異，變異性高低的變化反映出降雨過程導(dǎo)致地表徑流的加速，使得采樣點(diǎn)污染物濃度更為均質(zhì)，空間差異降低.

表1　水質(zhì)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)（mg/L）*Tab.1 DescriPtive statistics of water quality Parameter

2.2.2典型降雨前、后河流水體中TN、NH+4-N、NO-3-N、TP和CODMn分布特征 典型降雨前后河流水體中TN、NH+4-N、NO-3-N、TP和CODMn濃度空間變化顯著（圖3）.總體上，4月TN、NH+4-N和TP濃度高于5月，而NO-3-N和CODMn濃度為降雨后高于降雨前.典型降雨前河流水體TN平均濃度為12.30 mg/L，TN濃度在朝陽河、伏牛溪、盤溪河、花溪河和跳蹬河均表現(xiàn)為自上游向下游平緩上升的趨勢，而在清水溪河流表現(xiàn)出迥異，Q2點(diǎn)為清水溪河流TN濃度最小的監(jiān)測斷面；為9.64 mg/L；典型降雨后河流水體TN平均濃度為8.87 mg/L，所有河流表現(xiàn)為自上游向下游上升的趨勢.典型降雨前后河流水體NH+4-N與TN濃度變化趨勢一致，河流水體NO-3-N濃度分別為1.98和3.89 mg/L，朝陽河、伏牛溪、盤溪河、花溪河和跳蹬河降雨前后變化趨勢一致，而清水溪表現(xiàn)出迥異，降雨前后清水溪Q2點(diǎn)變化明顯，NO-3-N濃度分別為6.89和0.72 mg/L，相差較大.典型降雨前后河流水體TP濃度變化趨勢無明顯特征（除T5點(diǎn)）.CODMn濃度降雨前后變化趨勢基本表現(xiàn)為增減交替的趨勢，降雨后CODMn濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于降雨前，平均濃度分別為80.50和115.04 mg/L，均為劣V類水質(zhì)，建設(shè)用地比例過大，會導(dǎo)致CODMn濃度上升，水質(zhì)變差［16-17］.

2.3土地利用類型與水質(zhì)關(guān)聯(lián)分析

2.3.1水質(zhì)-土地利用的相關(guān)性分析 從相關(guān)性分析結(jié)果（表2）可以看出，各緩沖區(qū)內(nèi)土地利用類型面積的比例與水質(zhì)污染物濃度之間呈現(xiàn)出顯著相關(guān)性，就林地而言，在降雨前僅與NH+4-N濃度在500 m緩沖區(qū)內(nèi)存在顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與其他指標(biāo)在各緩沖區(qū)內(nèi)均無顯著相關(guān)，降雨后林地與TP濃度在100 m緩沖區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），且在500 m緩沖區(qū)內(nèi)與NO-3-N和NH+4-N濃度在100 m緩沖區(qū)內(nèi)分別表現(xiàn)出顯著正相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；建設(shè)用地在降雨前與TN和NH+4-N濃度在300 m緩沖區(qū)內(nèi)均為顯著正相關(guān)（P＜0.01），在500 m緩沖區(qū)內(nèi)與TP和NH+4-N濃度呈顯著正相關(guān)（P＜0.01），而與NO-3-N濃度在500 m緩沖區(qū)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），降雨后建設(shè)用地在100 m緩沖區(qū)內(nèi)與NO-3-N與NH+4-N濃度分別呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）和顯著正相關(guān)（P＜0.01），而在300 m緩沖區(qū)內(nèi)與TN濃度無顯著相關(guān)性，與TP和NH+4-N濃度均呈顯著正相關(guān)（P＜0.01），在500 m內(nèi)仍然與TP和NH+4-N濃度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與NO-3-N濃度呈顯著負(fù)相關(guān)性；降雨前農(nóng)業(yè)用地與NH+4-N濃度在500 m緩沖區(qū)內(nèi)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），其余無顯著相關(guān)性，而在降雨后與CODMn和TP濃度分別在100 m和500 m緩沖區(qū)內(nèi)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），而500 m與NH+4-N濃度的顯著負(fù)相關(guān)性消失，未利用地在降雨前在100 m緩沖區(qū)與TP和NO-3-N濃度分別呈顯著正相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），而在降雨后與TN濃度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與NO-3-N濃度的負(fù)相關(guān)性更加顯著（P＜0.01），在500 m緩沖區(qū)內(nèi)與TN和TP濃度分別表現(xiàn)出顯著正相關(guān)（P＜0.01）.

圖3　降雨前（4月1日）、后（5月1日）水質(zhì)指標(biāo)變化Fig.3 The changes of water quality indexes before and after the rain

空間格局會影響土地利用與水質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系，距離監(jiān)測點(diǎn)最近的土地利用情況對水質(zhì)的影響要比整個(gè)流域的綜合土地利用情況對水質(zhì)的影響更大［18］；也有研究指出土地利用對水質(zhì)影響的尺度效應(yīng)并不明顯［19］.對重慶河流樣本的相關(guān)分析結(jié)果表明，在河流斷面的緩沖作用區(qū)，土地利用構(gòu)成對水質(zhì)指標(biāo)的影響程度隨著緩沖半徑增大而增大；其中林地的影響500 m緩沖半徑作用區(qū)達(dá)到最大；農(nóng)業(yè)用地和建設(shè)用地對作用區(qū)距離增長敏感，降雨后半徑500 m作用區(qū)的影響較高，而未利用地在100 m作用區(qū)影響較高.據(jù)此可推斷，在清水通道兩側(cè)建設(shè)防護(hù)林，當(dāng)林帶寬度小于500 m時(shí)的防污效果會較好.

表2　降雨前、后土地利用結(jié)構(gòu)與水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性1）Tab.2 The relation between land use structure and water quality Parameters

2.3.2水質(zhì)-土地利用的冗余分析 為定量研究各水質(zhì)指標(biāo)與土地利用的相關(guān)性，對5種水質(zhì)指標(biāo)和4種土地利用3種尺度排序圖進(jìn)行分析（圖4），結(jié)果表明不同水質(zhì)指標(biāo)與土地利用的相關(guān)性及強(qiáng)度在降雨前、后變化顯著.降雨前，TN、NH+4-N、NO-3-N、TP和CODMn濃度與林地呈不同程度的負(fù)相關(guān)，表明降雨前這些指標(biāo)總體上有利于河流水質(zhì)改善，而其他指標(biāo)則相對復(fù)雜.其中建設(shè)用地是TN、NH+4-N和CODMn的正相關(guān)因子，未利用地與NO-3-N與TP濃度均呈正相關(guān)，農(nóng)業(yè)用地與各水質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性較弱.降雨后，林地與NO-3-N濃度呈正相關(guān)，建設(shè)用地與TN與NH+4-N濃度均呈正相關(guān)，農(nóng)業(yè)用地與未利用地與各水質(zhì)指標(biāo)呈不同程度的正負(fù)相關(guān).總體上，降雨前未利用地與建設(shè)用地不利于河流水質(zhì)改善，林地利于河流水質(zhì)的改善；降雨后各類土地利用與不同水質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)出正相關(guān)性，不利于河流水質(zhì)的改善.

通過對不同區(qū)域水環(huán)境的研究，學(xué)者們認(rèn)為建設(shè)用地、耕地、林地是向河流中輸入污染物的主要土地利用類型［20］，但污染物輸出能力有一定的差別［21］，未利用地對污染物的影響在不同地方不同尺度下表現(xiàn)不同.本研究中，農(nóng)業(yè)用地在降雨前、后與TP、NH+4-N和CODMn濃度均呈正相關(guān)，證實(shí)了農(nóng)業(yè)活動導(dǎo)致面源污染是目前水環(huán)境的主要威脅之一.林地在降雨前與水質(zhì)有較好的負(fù)相關(guān)，這是由于林地一方面可以通過植物根部的截留作用來減少污染物的地表徑流，在這一過程林地、草地對水質(zhì)指標(biāo)起匯的作用，另一方面，林地和草地面積的增加反而引起耕地和建筑用地的減少，污染物經(jīng)過陸域傳輸衰減之后也相應(yīng)減少［8，22-23］；然而降雨后，林地與NO-3-N濃度呈顯著正相關(guān)，這與於夢秋等［24］的研究一致，NO-3-N可能來自于林地區(qū)域的土壤氮素淋洗.建設(shè)用地與污染物的輸出貢獻(xiàn)較大，降雨后建設(shè)用地與各污染物的相關(guān)性更加顯著，對水質(zhì)存在負(fù)效應(yīng)［25］，城市化使得不透水區(qū)和建設(shè)用地面積增加，道路、廣場、屋面等不透水面的污染物隨著暴雨徑流的沖刷進(jìn)入水體，導(dǎo)致水體中有機(jī)物和營養(yǎng)鹽濃度增加，水質(zhì)下降［26］，城鎮(zhèn)建設(shè)用地的比重越大，水質(zhì)往往越差.未利用地與建設(shè)用地類似，在降雨前、后與不同水質(zhì)指標(biāo)均呈正相關(guān)，研究區(qū)內(nèi)未利用地大多分布在河流沿岸，其表面植被覆蓋較少，在雨季，未利用地表面缺少植被截留而增加地表徑流，并將周邊泥沙帶入河流中，是造成河水渾濁的主要原因［27］.

3　結(jié)論

1）對重慶市降雨前、后6條河流進(jìn)行檢測，TN、TP、NH+4-N、NO-3-N和CODMn濃度均為劣V類標(biāo)準(zhǔn)，在降雨前、后各水質(zhì)指標(biāo)變化范圍均有差異，且不同河流不同采樣點(diǎn)在降雨前后的水質(zhì)差異也較大，故可以根據(jù)水質(zhì)時(shí)空變化特征，結(jié)合實(shí)地情況制定出綜合效益最大化的雨水利用方案，對污染物排放進(jìn)行控制.

2）將重慶市河流監(jiān)測點(diǎn)不同緩沖區(qū)的土地利用類型分為4類，發(fā)現(xiàn)100 m緩沖區(qū)內(nèi)土地利用類型較為單一，以建設(shè)用地和林地為主，300 m和500 m緩沖區(qū)土地利用類型較為豐富，林地減少，農(nóng)業(yè)用地增加.

3）以6條河流的30個(gè)監(jiān)測點(diǎn)為研究對象，結(jié)合實(shí)地調(diào)研與水質(zhì)采樣，通過SPearman秩相關(guān)分析和RDA梯度分析，定量并直觀的體現(xiàn)土地利用類型對水質(zhì)的影響，林地與水質(zhì)指標(biāo)主要呈負(fù)相關(guān)，對水質(zhì)有凈化作用，但降雨使林地成為NO-3-N的主要來源；建設(shè)用地與水質(zhì)呈正相關(guān)，農(nóng)用地對水質(zhì)有凈化作用，未利用地在不同緩沖區(qū)對水質(zhì)有不同的影響，相關(guān)研究需要更進(jìn)一步的深入研究探討土地利用與水質(zhì)的尺度效應(yīng).

致謝：慶旭瑤及其他人員協(xié)助野外采樣工作，龐容、鄧睿、卿姍姍等參與測定化學(xué)數(shù)據(jù)，任玉芬、王效科對本文的修改提出寶貴意見.在此，向他們表示衷心的感謝.

圖4　降雨前（a）、后（b）土地利用類型與水質(zhì)指標(biāo)RDA排序圖Fig.4 The land use tyPes and quality index of RDA ordination diagram before（a）and after（b）the rain

［1］ Joong GL，Lai FH.OPtimization of integrated urban wet-weather control strategies.Journal of Water Resource Planning and Management，2005，131（4）：307-315.

［2］ 楊士弘.城市生態(tài)環(huán)境學(xué).北京：科學(xué)出版社，2003：103-111.

［3］ 岳 雋，王仰麟，彭 建.城市河流的景觀生態(tài)學(xué)研究：概念框架.生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25（6）：1422-1429.

［4］ 杜習(xí)樂，呂昌河，王海榮.土地利用/覆被變化（LUCC）的環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展.土壤，2011，43（3）：350-360.

［5］ 官寶紅，李 君，曾愛斌等.杭州市城市土地利用對河流水質(zhì)的影響.資源科學(xué)，2008，30（6）：857-863.

［6］ Tong STY，Chen WL.Modeling the relationshiP between land use and surface water quality.Journal of Environmental Management，2002，66：377-393.

［7］ Moreno JL，Navarro C，Delas Heras J.Abiotic ecotyPes in south-central SPanish rivers：Reference conditions and Pollution.Environmental Pollution，2006，143：388-396.

［8］ 夏 叡，李云梅，王 橋.基于遙感的無錫市土地利用與過境水質(zhì)的響應(yīng)關(guān)系研究.地理科學(xué)，2010，30（1）：130-133.

［9］ 孟曉云，于興修，泮雪芹.云蒙湖流域土地利用變化對非點(diǎn)源氮污染負(fù)荷的影響.環(huán)境科學(xué)，2012，33（6）：1789-1794.

［10］ ChattoPadhyay S，Rani LA，Sangeetha PV.Water quality variations as linked to landuse Pattern：A case study in Cha-lakudy river basin，Kerala.Current Science，2005，89（12）：2163-2189.

［11］ 歐 洋.密云水庫上游流域多尺度景觀與水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系研究［學(xué)位論文］.北京：首都師范大學(xué)，2011.

［12］ 周 文，劉茂松，徐 馳等.太湖流域河流水質(zhì)狀況對景觀背景的響應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32（6）：5043-5053.

［13］ 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法：第4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［14］ Ter Braak CJF，Prentice IC.A theory of gradient analysis.Advances in Ecological Research，1988，18：271-317.

［15］ 荊紅衛(wèi)，張志剛，郭 婧.北京北運(yùn)河水系水質(zhì)污染特征及污染來源分析.中國環(huán)境科學(xué)，2013，33（2）：319-327.

［16］ Zhang DW，Li YF，Sun X et al.RelationshiP between landscaPe Pattern and river water quality in Wujingang region，Taihu lake watershed.Environmental Science，2010，31（8）：1775-1783.

［17］ Guan BH，Jun LI，Zeng AB et al.ImPacts of urban land use on water quality in Hangzhou.Resources Science，2008，30 （6）：857-863.

［18］ King RS，Baker ME，Whigham DF et al.SPatialcons iderations for linking watershed land cover to ecologi calindicators instreams.Ecological Applications，2005，15（1）：137-153.

［19］ ZamPella RA，ProcoPio NA，LathroP RG et al.RelationshiP of land use/land cover Patterns and surface-water quality in the Mullica river basin.Journal of the American Water Resources Association，2007，43（3）：594-604.

［20］ Paul MJ，Meyer JL.Streams in the urban landscaPe.Annual Review of Ecology and Systematics，2001，32（1）：333-365.

［21］ Jordan TE，Correll DL，Weller DE.Effects of agriculture on discharges of nutrients from coastal Plain watersheds of Chesa-Peake Bay.Journal of Environmental Quality，1997，26（3）：836-848.

［22］ Moreno JL，Navarro C，De las Heras J.Abiotic ecotyPes in south-central SPanish rivers：reference conditions and Pollution.Environmental Pollution，2006，143（3）：388-396.

［23］ 孫金華，曹曉峰，黃 藝.滇池流域土地利用對入湖河流水質(zhì)的影響.中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（12）：2052-2057.

［24］ 於夢秋，蔡 穎，劉 華等.太湖流域入湖河流土地利用類型對水質(zhì)的影響——以烏溪港、武進(jìn)港為例.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（5）：1024-1032.

［25］ 岳 雋，王仰麟，李貴才等.不同尺度景觀空間分異特征對水體質(zhì)量的影響——以深圳市西麗水庫流域?yàn)槔?生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（12）：5271-5281.

［26］ 鄔建國.景觀生態(tài)學(xué)：格局、過程、尺度和等級.北京：高等教育出版社，2007.

［27］ 楊莎莎，湯萃文，劉麗娟等.流域尺度上河流水質(zhì)與土地利用的關(guān)系.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（7）：1953-1961.

Effects of Land use pattern on water quaLity in mountainous city-a case study of Chongqing City

Lü Zhiqiang1，QING Xuyao1，2，REN Yufen2**，WANG Xiaoke2&PANG Rong1
（1：Department of Land Resource Management，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，P.R.China）
（2：State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology，Research Center for Eco-Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，P.R.China）

The main area of this study focused on the six secondary river districts of Chongqing City.The study utilizes the remote sensing and GIS to calculate the area of study's land use structures，as well as analyzing the relationshiP between the land use and the water quality indications at different levels in the section of the catchment area based on several statistical analysis methods such as correlation analysis and redundancy analysis（RDA）.The result shows that construction and forest land use occuPied the most ProPortions of the studied area while unused land and agricultural land occuPied a relatively small Percentage；the land use Pattern Played an imPortant role on the water quality in the area of study，while the construction and the agricultural land use had a great imPact on the deterioration of water quality，the strategic layout of forest land use along the river banks can imProve water quality significantly under normal circumstances，but would be the root cause of nitrate nitrogen in the uPcoming rainy season.The RDA analysis further confirmed the fact that different land use Patterns had certain influence on the water quality.This study had set an imPortant and Practical guideline for the river water environmental management of Chongqing City，and at the same time，Provided an useful reference on the study of river water environment in hilly cities.

Land use；river water quality；GIS；redundancy analysis；Chongqing City

10.18307/2016.0211

*國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2012ZX07307-002）、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（41030744，41230633）、重慶市社會科學(xué)規(guī)劃培育項(xiàng)目（2014PY63）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41101155，41301351）、重慶市教委科技項(xiàng)目（KJ1400623）、教育部人文社科項(xiàng)目（12XJCZH005）、重慶市高等學(xué)校青年骨干教師資助計(jì)劃（2011）和重慶工商大學(xué)研究生“創(chuàng)新型科研項(xiàng)目”（yiscxx2015-41-23）聯(lián)合資助.2014-12-04收稿；2015-07-02收修改稿.呂志強(qiáng)（1978～），男，博士，副教授；E-mail：lvzhiqiang@ctbu.edu.cn.

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；E-mail：yfren@rcees.ac.cn.