不同土地利用類型對西涼湖面源污染的影響

周霞　劉彥文　姜宇榕

摘 要：運用高清遙感影像人工目視解譯更新西涼湖周邊土地利用類型，結(jié)合耕地不同類型N、P、K及尿素使用量，估算了湖區(qū)周邊耕地不同類型的面源污染輸出。結(jié)果表明，西涼湖面源污染主要以氮的輸出為主，主要輸出源是稻田，旱地對磷的輸出貢獻最大，水澆地季節(jié)變動性大且人為干預(yù)明顯，其影響程度也不容忽視。

關(guān)鍵詞：土地利用；面源污染；西涼湖

中圖分類號：TV876 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0056-03

Abstract： Using high-definition remote sensing image artificial visual interpretation and updating of land use types around Xiliang Lake， and based on different types of cultivated land， i.e.， N， P， K and urea usage， the paper estimated the different types of non-point source pollution output of cultivated land around the lake area. The results showed that the main source of non-point pollution in Xiliang Lake was the output of nitrogen， and the main source was rice field. The dry land contributed the most to the output of phosphorus， the seasonal variability of irrigated land was great and the human intervention was obvious， and the degree of influence cannot be ignored.

Keywords： land use； non-point pollution； Xiliang Lake

農(nóng)田面源污染是指溶解性或固體污染物在大面積降水和徑流沖刷作用下匯入受納水體而引起的水體污染[1]。國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究已經(jīng)證實，面源污染是導(dǎo)致地區(qū)水環(huán)境惡化的主要原因，在眾多面污染源中，又以農(nóng)業(yè)面源污染所占的比例最大[2，3]，USEPA 2009年報道稱：農(nóng)業(yè)面源已使得38%的河流和17%的湖泊、水庫受到不同程度的污染[4，5]。人多地少水缺是我國的基本國情，我國利用7%的土地養(yǎng)活了20%的世界人口，客觀條件導(dǎo)致了我國是世界上化肥使用量最大的國家之一（占全世界化肥使用量的30%以上）。但由于化肥使用率不高（氮肥利用率只有25～35%[6]，磷肥利用率為10%～20%[1]），并且隨著經(jīng)濟持續(xù)快速地發(fā)展和人口的不斷增長，施肥量還在以每年5%的速度繼續(xù)增加[7]，致使糧食作物產(chǎn)量對化肥農(nóng)藥的依賴讓農(nóng)業(yè)面源污染形勢日趨嚴重。西涼湖是咸寧市現(xiàn)存39個湖泊中面積最大的湖泊，也是湖北省第五大湖泊，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，湖區(qū)的外來污染加重，水質(zhì)惡化和富營養(yǎng)化趨勢加劇，湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況下降，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)被改變，系統(tǒng)功能的發(fā)揮也受到了制約。湖泊功能的下降是由多方面因素綜合影響的結(jié)果，當前情形下，西涼湖湖區(qū)生態(tài)環(huán)境如何變化，其影響因素有哪些，人類活動與西涼湖環(huán)境演化是什么關(guān)系等問題亟待解決。本文從西涼湖周邊土地利用角度入手，探討不同土地利用類型對西涼湖面源污染的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

西涼湖位于東經(jīng)114°北緯29°，地處鄂東南，是咸寧市最大湖泊，湖北省第5大湖泊，她呈一個龐大的人字型橫跨嘉魚縣、咸安區(qū)、赤壁市三個縣市，與斧頭湖毗鄰、位于梁子湖西部。湖面原為109平方公里，現(xiàn)為12萬畝。西涼湖周邊有西湖村、龍嶺村和西涼村三個行政村和30多個自然村，曾與洪湖、東湖、遺愛湖等十個湖泊被評為“湖北十大最美湖泊”。這是一個生機盎然的水域，河港縱橫、土地肥沃、植被完好、水生生物資源和水生植物資源的門類眾多，同時也是湖北省重要的糧棉油和漁業(yè)生產(chǎn)基地，被農(nóng)業(yè)部批準為“國家級鱖魚、黃顙魚水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)”。地勢東南高，西北低，對應(yīng)的土地利用類型復(fù)雜多樣。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源主要包括遙感數(shù)據(jù)平臺下載、國土部門提供和圖書館查閱等，收集的資料主要包括研究區(qū)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，以及Google Earth影像合成加工數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

由遙感DEM數(shù)據(jù)及實地獲取的道路等信息，提取流域信息并勾繪研究區(qū)范圍，以此作為不同土地利用類型污染匯源地。對遙感影像進行人工解譯，更新土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。統(tǒng)計各個地類的面積等信息，依據(jù)查閱相關(guān)資料所得的不同地類化肥使用量等，估算不同土地利用類型的污染總量。

2 結(jié)果與分析

2.1 西涼湖土地利用類型分析

對Landsat、GF1多光譜數(shù)據(jù)進行濾波消除影像噪聲、輻射校正與大氣校正等預(yù)處理，結(jié)合2017年1月26日Google Earth等級為17級的衛(wèi)星影像，并根據(jù)已有的咸寧市行政區(qū)劃圖和湖泊水系圖，確定研究地區(qū)為以S78蘄嘉高速、329省道、S11平汝高速以及X044縣道為研究區(qū)邊界。依據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》標準，人工目視解譯并勾繪地類界線及主要線狀水系（如圖1所示）。

由表1地類可知，耕地占比為39.75%，林地占比為25.74%，水域及水利設(shè)施用地占比為27.23%，交通運輸用地占比為1.01%，城鎮(zhèn)村及工礦用地占比為5.61%，其它用地占比為0.65%。

2.2 土地利用類型污染分析

耕地化肥農(nóng)藥的使用、居民區(qū)生活排污以及水域養(yǎng)殖等不同類型的用地都對湖泊污染有貢獻，土地利用的動態(tài)性主要體現(xiàn)在耕地的不同時空屬性上。本文參考文獻[9]主要對耕地進行分析，依據(jù)研究區(qū)水稻等主要農(nóng)作物4月至5月初種植、9月末至10月初收獲，其它蔬菜類旱地作物多季種植的特點，分別對011、012、013使用N、P、K（kg/畝）做底肥的數(shù)量限定為N6P2K2.5、N7.5P4K5和N3P6

K3，對于追肥主要以尿素為主，三種地類分別4-6kg/畝、3-4kg/畝、0-2kg/畝[8，9]，計算所得N、P、K及尿素使用量詳見表2。

3 結(jié)束語

本文通過對西涼湖周邊土地利用類型與耕地N、P、K等營養(yǎng)元素分析，可以看出湖區(qū)周圍面源污染主要是氮的輸出，耕地中水田貢獻最大，旱地對磷的輸出貢獻最大，水澆地由于人為干預(yù)明顯，且季節(jié)性耕作變動較大，其影響程度也不容忽視。

參考文獻：

[1]侯偉，李法云，馬溪平，等.土地利用變化對流域面源污染的累積生態(tài)效應(yīng)影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009（07）：117-120.

[2]李恒鵬，劉曉玫，黃文鈺.太湖流域浙西區(qū)不同土地類型的面源污染產(chǎn)出[J].地理學(xué)報，2004（03）：401-408.

[3]顧成軍，張海林，戴雪榮，等.舒城縣土地利用面源污染輸出評價[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009（04）：772-776.

[4]王與.模擬土地利用變化對地下水硝酸鹽面源污染影響的研究[D].西南交通大學(xué)，2017.

[5]Gilbertc S， Robertk H， Samuelw C， et al. Nitrogen in soils， plants， surface water and shallow groundwater in a bahiagrass pasture of Southern Florida， USA[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems，2010，86（2）：175-187.

[6]李世娟，李建民.氮肥損失研究進展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，2001（05）：377-379.

[7]徐力剛，王曉龍，崔銳，等.不同農(nóng)業(yè)種植方式對土壤中硝態(tài)氮淋失的影響研究[J].土壤，2012（02）：225-231.

[8]劉敏，易佳，王蘭珍.嘉魚縣再生稻發(fā)展的制約因素及建議[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（3）：83+85.

[9]孫秀秀.流域農(nóng)業(yè)面源污染控制模擬與優(yōu)化[D].北京理工大學(xué)，2015.