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流域面源磷与有机碳输出的关键水土响应要素研究取得进展
【发布时间:2016-11-29 】 【 】【打印】【关闭

  30年来,在我国长江中下游地区剧烈的土地利用变化与人类活动干扰驱动下,流域面源污染不断加剧,土壤中过剩的氮、磷、有机碳等营养要素通过土壤侵蚀、地表径流等形式不断向水体流失,已经成为湖泊富营养化以及水质恶化的关键诱因。由此可见,湖泊富营养化的管控需以流域为源头。其中,明确面源营养盐输出在流域土壤、河网、入湖河道等节点中的关键敏感要素,将是揭示流域面源输出对湖泊营养盐富集的影响机理的首要问题。 

  在国家自然科学基金委面上基金与青年基金项目的支持下,湖泊环境遥感团队林晨研究小组综合利用卫星遥感、野外调查与实地采样、模型模拟等多学科技术手段,以太湖富营养化程度最高的梅梁湾周边由梁溪河与洋溪河构成的流域为研究区,获取了高时空分辨率的面源磷与有机碳输出时空分布结果,并通过空间地统计以及子流域内土壤与河道关键物质的定点观测,提取了流域面源营养物质输出的关键水土响应要素,相关成果已经发表在《Ecological Indicators》以及《Journal of Environmental Informatics》等环境学界权威期刊上,并获取一项软件著作权,申请一项发明专利。结果显示:(1)面源有机碳与磷输出空间分异特征显著,其中有机碳的输出随季节的动态变化更为明显,其中以固态物质流失的空间差异最为显著,但是就输出量而言,溶解态有机碳的输出比重高于固态(颗粒态);(2)面源磷输出以颗粒态为主,并在很大程度上受土壤机械组成(沙粒)控制。而随着城市化进程以及不透水面的逐渐增加,溶解态磷的流失将越来越受到重视,并与土壤有机质与密切相关;(3)流域河网内CDOMDOC的含量在很大程度上控制着溶解态有机碳的输出变化量,而颗粒态有机碳则与POC的关系并不显著。值得注意的是,水体内的木质素虽然含量极低,但是对面源有机碳的流失非常敏感。研究结果显示,随着流域土地利用变化强度的不断增加,面源营养物质的流失形态将逐渐向多元化发展,土壤与河道的部分关键指标对面源载荷与输出的时空变化具有较强的指示作用,这将在一定程度上为流域与湖泊交互作用研究提供借鉴。 

代表性成果(点击下载): 

区域土地利用现状图

流域面源磷载荷空间分异特征

 

 

  Chen Lin, Ronghua Ma, Zhipeng Wu et al. Detection of sensitive water organic indicators related to non-point source organic pollution: a case study of Taihu Lake. Journal of Environmental Informatics. 2016. doi:10.3808/jei.201600343 (SCI IF=3.574). 

  Chen Lin, Zhipeng Wu, Ronghua Ma et al. Detection of sensitive soil properties related to non-point phosphoruspollution by integrated models of SEDD and PLOAD. Ecological Indicators, 2016, 60, 283-294(SCI IF=3.190).

  Zhipeng Wu, Chen Lin*, Zhihu Su et al. Multiple landscape “source–sink” structures for the monitoring and  management of non-point source organic carbon loss in a peri-urban watershed. Catena. 2016. 145:15-29 (SCI IF=2.83). 

 

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