南方庫區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域面源污染特征

張思毅 李曉濤 賀斌 郝貝貝 呂德鵬 梁鑫根

摘要：為研究生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域的氮、磷減排效果，以廣東省英德市大站鎮(zhèn)長湖水庫粉洞生態(tài)小流域為研究對象，通過野外監(jiān)測和實驗室分析等方法研究小流域面源氮、磷污染物含量和污染負(fù)荷輸出特征，確定關(guān)鍵源區(qū)，評價生態(tài)農(nóng)業(yè)的減排效果。結(jié)果表明，流域內(nèi)水體受污染程度低，大部分都在Ⅲ類水質(zhì)范圍內(nèi)；總氮、總磷是流域內(nèi)主要污染負(fù)荷；流域地表水氮素組成主要以溶解態(tài)氮為主（>50%），溶解態(tài)氮以硝態(tài)氮為主；關(guān)鍵源區(qū)有水土流失、養(yǎng)鵝場、居民點、養(yǎng)豬場、耕地。研究期間流域總氮負(fù)荷為345.22 kg，總磷負(fù)荷為69.47 kg，入河污染負(fù)荷強度低，總氮和總磷的入河系數(shù)分別為0.16和0.63。以上結(jié)果表明，生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域氮、磷減排效果顯著，且流域氮、磷消納能力強，使得流域內(nèi)氮、磷污染負(fù)荷較低，水質(zhì)較好，生態(tài)農(nóng)業(yè)具有推廣價值。

關(guān)鍵詞：面源污染；污染通量；污染負(fù)荷；生態(tài)農(nóng)業(yè)；小流域

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0707

中圖分類號：S157；X52 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1008‐0864（2024）03‐0134‐12

全國第二次污染源普查結(jié)果顯示，我國面源污染問題仍然很突出。全國水污染物中，氨氮、總氮和總磷的排放量分別為96.34 萬、304.14 萬和31.54 萬t，其中農(nóng)業(yè)源排放量分別為21.62 萬、141.49 萬和21.20 萬t，占比分別為22.4%、46.5%和67.2%[1]。我國河流湖庫水污染和富營養(yǎng)化形勢嚴(yán)峻，2020年全國地表水監(jiān)測的1 937個水質(zhì)斷面中，Ⅳ類占13.6%，Ⅴ類占2.4%，劣Ⅴ類占0.6%，主要污染指標(biāo)為化學(xué)需氧量、總磷和高猛酸鹽指數(shù)；2020年開展水質(zhì)監(jiān)測的112個重要湖泊（水庫）中，Ⅳ～Ⅴ類占17.8%，劣Ⅴ類占5.4%，主要污染指標(biāo)為總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)[2]。重要湖庫富營養(yǎng)化依然嚴(yán)重，富營養(yǎng)化湖庫占開展?fàn)I養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測湖庫的29%，其中太湖、巢湖、滇池和白洋淀依然為富營養(yǎng)化狀態(tài)，部分水質(zhì)總氮、磷指標(biāo)等級已達劣Ⅴ類[2‐3]。廣東省絕大部分大型水庫富營養(yǎng)化程度呈上升趨勢，面源污染是全省水庫污染物的主要來源[4]。流域面源污染的主要來源包括生活污水、生活垃圾、畜禽糞便、化肥和農(nóng)藥的不合理使用[5-7]。由于流域面源污染具有時空范圍廣、發(fā)生具有隨機性和分散性、污染物的種類和數(shù)量及排放途徑不確定、污染負(fù)荷時空差異大、污染的滯后性和潛在威脅性以及不易監(jiān)測和難以量化等特點[8]，面源污染的防治需要從源頭減量、過程阻控、末端凈化和資源循環(huán)利用的角度出發(fā)，進行全面系統(tǒng)治理[9]。

生態(tài)農(nóng)業(yè)是按照生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的原理，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相結(jié)合的綜合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，是農(nóng)業(yè)面源污染有效防控的重要途徑[10]。生態(tài)農(nóng)業(yè)可以從源頭上減少化學(xué)農(nóng)藥和肥料的施用，并結(jié)合生態(tài)溝渠塘和濕地等各項生態(tài)措施，實現(xiàn)面源污染物的過程攔截和末端凈化，減少受納水體污染物質(zhì)[11]。我國的許多地區(qū)可依托當(dāng)?shù)刭Y源和技術(shù)優(yōu)勢，研究并實踐具有當(dāng)?shù)靥厣纳鷳B(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。在丘陵地區(qū)，可以采用“糧果蔬-豬-沼氣-休閑旅游”的復(fù)合型模式，除了具有生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能外，還具有旅游觀光和體驗休閑等生活功能[12]。農(nóng)業(yè)模式的改變會改變農(nóng)業(yè)面源污染的排放情況，生態(tài)農(nóng)業(yè)可以降低農(nóng)業(yè)面源污染排放[13-15]。然而，對于流域尺度的生態(tài)農(nóng)業(yè)面源污染排放狀況監(jiān)測較少，對于生態(tài)農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境效益的監(jiān)測評估較為缺乏；而小流域是面源污染發(fā)生的源頭，研究小流域污染物流失規(guī)律，可從源頭控制污染物輸出，有效遏制小流域面源污染向整個流域的蔓延和擴散[16‐17]，因此需要加強這方面的實地監(jiān)測和研究。

本研究以廣東省長湖水庫粉洞村生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域為研究區(qū)域，通過野外實地監(jiān)測，研究面源污染物含量和污染負(fù)荷輸出規(guī)律，了解粉洞小流域面源污染源來源和貢獻，確定關(guān)鍵源區(qū)以及生態(tài)農(nóng)業(yè)措施對于面源污染的防控作用，以期為生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域農(nóng)業(yè)面源污染的治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

粉洞小流域（24° 06′44" —24° 07′80"N、113°28′62"—113°29′80"E，平均海拔275 m）位于廣東省英德市大站鎮(zhèn)長湖國家森林公園內(nèi)，距離英德市區(qū)11 km，流域面積6.45 km2，溪流自南向北流入北江支流滃江下游的長湖水庫（圖1）。粉洞流域內(nèi)有1個自然村莊——粉洞村，由于生態(tài)扶貧移民外遷，村里常住人口只有10人。流域內(nèi)現(xiàn)有1個成立于2000年的英德市原野宜森生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)農(nóng)場，農(nóng)場占地總面積約200 hm2，以林地為主，包括耕地、園地、土豬養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖池塘等；土豬養(yǎng)殖場養(yǎng)殖品種為黑土豬（Sus scrofa domestica），規(guī)模為3 000頭；養(yǎng)殖池塘面積2.0 hm2，水源為周圍山林的徑流，養(yǎng)殖品種為草魚（Ctenopharyngodonidellus Cuvier et Valenciennes），年產(chǎn)量15 t·hm-2；耕地面積20.5 hm2，主要種植應(yīng)季蔬菜、水稻（Oryzasativa subsp. indica Kato）、皇竹草（Pennisetumsinese Roxb）等，稻田冬季種植紫花苜蓿（Medicagosativa）和黑麥草（Lolium perenne Linn.）；園地面積41.9 hm2，主要種植水蜜桃（Amygdalus persica‘Honey Peach）。在原野宜森生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)農(nóng)場成立前，粉洞村為傳統(tǒng)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)，主要種植水稻、玉米、花生、蔬菜等農(nóng)作物，農(nóng)戶散養(yǎng)豬、雞、鴨和鵝等畜禽，農(nóng)田大量施用化肥，生活污水和畜禽糞污未經(jīng)處理直接排放，對下游長湖水庫水質(zhì)造成一定影響。生態(tài)扶貧移民后，野宜森生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)農(nóng)場承包了村里大部分耕地，實行生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)：土豬實行生態(tài)養(yǎng)殖，以發(fā)酵后的玉米、皇竹草等為主要飼料，以紫花苜蓿和黑麥草等為青飼料；土豬養(yǎng)殖場實施雨污分流、干濕分離，養(yǎng)殖廢水通過專用管道排入沼氣池內(nèi)，豬糞統(tǒng)一收集、堆肥腐熟處理；草魚低密度養(yǎng)殖，主要喂食皇竹草、黑麥草等草料；農(nóng)作物采用有機種植，主要施用沼液、沼渣和腐熟的豬糞，僅蔬菜在苗期施用少量化肥來提苗，田間種植迷迭香（Rosmarinus officinalisLinn.）、鼠尾草（Salvia japonica Thunb.）、薰衣草（Lavandula angustifolia Mill.）、香蜂草（Melissaofficinalis Linn.）、百里香（Thymus mongolicusRonniger）、萬壽菊（Tagetes erecta Linn.）、金盞菊（Calendula officinalis Hohen.）和青蒿（Artemisiacaruifolia Buch.-Ham. ex Roxb.）等驅(qū)蟲植物，人工除草，大量減少殺蟲劑和除草劑等農(nóng)藥的使用；農(nóng)場工作人員生活污水經(jīng)三級化糞池處理后排放；農(nóng)場內(nèi)的溪流為原生態(tài)狀態(tài)，渠底和岸邊有大量水生植物，可以有效攔截和吸附氮、磷等污染物。農(nóng)場通過保護和改善自然環(huán)境、種養(yǎng)結(jié)合、資源循環(huán)利用，減少農(nóng)藥化肥使用，達到生產(chǎn)過程有機化，實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，粉洞村還有1個養(yǎng)鵝場、1個養(yǎng)鴿場，這2處養(yǎng)殖場不屬于農(nóng)場，沒有污水處理設(shè)施，養(yǎng)殖廢水直接排放，給環(huán)境帶來一定影響。

1.2 采樣點布設(shè)

根據(jù)粉洞村小流域農(nóng)田、魚塘和養(yǎng)殖場等污染源的分布，結(jié)合溪流支流情況，共設(shè)14個水樣監(jiān)測點（S1～S14）。其中干流上布設(shè)7個監(jiān)測點；每條主要支流布設(shè)1個監(jiān)測點，共設(shè)了4個點；水稻田的入水口、中央、出水口各布設(shè)1 個監(jiān)測點（圖1），各監(jiān)測點位置如表1所示。其中，S1位于魚塘下游，主要監(jiān)測魚塘尾水水質(zhì)情況，S2在S1下游，中間沒有其他支流匯入，可以分析S1至S2中間水質(zhì)的變化，S3、S4為2條支流，S5～S7為水稻田進水口、稻田中間和稻田出水口，S8位于養(yǎng)鵝場下游，監(jiān)測養(yǎng)鵝場對水質(zhì)的影響，S9為農(nóng)場總部下游，監(jiān)測農(nóng)場生活污水對水質(zhì)的影響，S10為建有養(yǎng)鴿場的支流監(jiān)測點，監(jiān)測養(yǎng)鴿場對水質(zhì)的影響，S12為養(yǎng)豬場支流監(jiān)測點，S11和S13為養(yǎng)豬場支流匯入干流前后的監(jiān)測斷面，監(jiān)測養(yǎng)豬場對水質(zhì)的影響，S14為最下游的監(jiān)測點，用于統(tǒng)計流域總體污染負(fù)荷輸出。

1.3 監(jiān)測方法

1.3.1 降雨監(jiān)測與流量測定 在流域中間設(shè)置自記式雨量計（ECRN-100，Meter Group），監(jiān)測流域內(nèi)降雨量。降雨的總氮、總磷濕沉降量通過降雨量與雨水總氮、總磷含量乘積得到。每月采集水樣時測量監(jiān)測點的河寬、水深和流速。河寬、水深用卷尺或鋼尺測量；流速用LS300A型便攜式流速儀測量。按照河道實際寬度設(shè)置測量點，河道較寬處每隔0.5 m設(shè)置1個測量點，河道狹窄處適當(dāng)縮短每個測量點之間的距離。在每個測量點，依據(jù)流速垂向分布規(guī)律，在不同水深處設(shè)置若干個流速測點，具體設(shè)置方法為：對水深小于0.2 m的地方，只需測量水深0.6倍處的流速，若水深大于0.2 m，分別測量位于整個水深0.2 和0.8 倍處流速，或分3層測量整個水深0.2、0.6和0.8倍處流速。河流流量計算公式如下[18]。

1.3.2 水樣采集與氮、磷含量測定和水質(zhì)評價 ①水樣采集。每個河流斷面設(shè)1個采樣點，每個采樣點采集1個水樣。由于水位較淺，使用有機玻璃采樣器采集斷面中部的水體，水樣置于1 L的白色聚乙烯塑料瓶，并記錄采樣瓶編號、采樣地點、采樣時間。利用聚乙烯漏斗和聚乙烯塑料瓶收集降雨樣品。為防止水樣變質(zhì)，水樣采集后加入適量濃硫酸使pH<1，4 ℃冰箱保存，在24 h至5 d內(nèi)完成樣品檢測。采集時間為農(nóng)業(yè)活動較為頻繁的2021年7—9月，每月采集1次，枯水期支流和稻田可能因干涸無法采樣。

②水樣污染物含量測定和水質(zhì)評價?？偟╰otal nitrogen，TN）的測定參照HJ 636—2012《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》[19]；硝態(tài)氮（NO-3-N）的測定參照HJ/T 346—2007《水質(zhì) 硝酸鹽氮的測定 紫外分光光度法（試行）》[ 20]、氨氮（NH+4-N）的測定參照HJ 535—2009《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》[21]；總磷（total phosphorus，TP）的測定參照HJ 671—2013《水質(zhì) 總磷的測定 流動注射-鉬酸銨分光光度法》[22]。各監(jiān)測點重復(fù)采樣3次，分別計算總氮、硝態(tài)氮和氨氮通量平均值，再計算出硝態(tài)氮和氨氮占總氮的比例，分析氮通量組成特征。根據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[23]對水樣污染物超標(biāo)等級進行評價。

③等標(biāo)污染負(fù)荷比計算。由于不同污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)不同，為了便于比較，引進等標(biāo)污染負(fù)荷的概念以進行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化[24]。把污染物的排放量稀釋到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)時所需的介質(zhì)量被稱為等標(biāo)污染負(fù)荷。等標(biāo)污染負(fù)荷法的主要思想是結(jié)合不同污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，將不同污染源產(chǎn)生的污染物經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理轉(zhuǎn)化成在同一尺度上可以相互比較的量?？偟葮?biāo)污染負(fù)荷（P）和等標(biāo)污染負(fù)荷比（Kij）根據(jù)下列公式計算。

1.3.3 污染物通量和污染負(fù)荷計算 污染物通量和污染負(fù)荷根據(jù)下列公式計算。

根據(jù)2021年生態(tài)環(huán)境部《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》[25]，估算出正常情況下的污染物的年排放量。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨和徑流特征分析

干流上的7個監(jiān)測點在7、8和9月的徑流量變化如圖2所示，7月各監(jiān)測點的水量都遠(yuǎn)大于8和9月，因此7月為豐水期，8和9月為枯水期。由表2可知，7、8和9月降雨總量分別為320.5、47.0、和78.0 mm；雨水中平均總氮含量為2.934 mg·L-1，硝態(tài)氮平均含量為0.856 mg·L-1，氨氮平均含量為0.388 mg·L-1，總磷平均含量為0.041 mg·L-1。降雨測得的總氮、總磷濕沉降量分別為1 774.20、47.59 kg。

2.2 流域氮、磷水質(zhì)特征分析

14個監(jiān)測點3次采樣的總氮、硝態(tài)氮、氨氮和總磷平均含量見表3，粉洞村生態(tài)小流域地表水氮、磷含量大部分在Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，局部地區(qū)受污染嚴(yán)重。監(jiān)測點S5、S6和S7分別位于水田的入水口、中央和出水口，受施肥影響，S5的總氮含量超過Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，S6和S7的總磷含量分別超過劣Ⅴ和Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)測點S10處有養(yǎng)鴿場，平常產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢水都直接排放，造成水體富營養(yǎng)化程度嚴(yán)重，總氮、總磷含量均超過劣Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)測點S14處流經(jīng)農(nóng)場耕地，受土壤養(yǎng)分流失影響，總氮含量超過Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)；其他監(jiān)測點污染物含量均未超過Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。由圖3可知，除監(jiān)測點S1和S10外（監(jiān)測點S3、S5、S6、S7枯水期無水，數(shù)據(jù)缺失），其他監(jiān)測點的氮通量組成都以溶解態(tài)氮（NO-3-N、NH+4-N）為主（>50%）。除監(jiān)測點S10外，其他監(jiān)測點硝態(tài)氮所占比例都高于氨氮。14個監(jiān)測點污染物等標(biāo)污染負(fù)荷比見表4，S1～S5的主要污染負(fù)荷為總氮，S6～S9的主要污染負(fù)荷為總磷，S10～S12 的主要污染負(fù)荷為總氮和總磷，S13和S14的主要污染負(fù)荷為總氮。

2.3 氮和磷的通量時空變化特征分析

以干流上的7個監(jiān)測點數(shù)據(jù)分析7、8和9月3次采樣的平均氮、磷通量時間變化。由表5可知，平均總氮、硝態(tài)氮、氨氮通量時間變化均表現(xiàn)為7月>8月>9月；平均總磷通量時間變化表現(xiàn)為7月>9月>8月。7月是豐水期，受降雨影響，上游魚塘附近裸露山坡水土流失嚴(yán)重，造成總氮、硝態(tài)氮、氨氮和總磷的通量平均值都大于后面2次枯水期采樣?？偟?、硝態(tài)氮和氨氮平均通量時間變化相一致，也與三者平均含量和平均流量時間變化相一致?？偭灼骄繒r間變化與平均含量和平均流量的時間變化不一致，無明顯規(guī)律，9月總磷通量略大于8月的總磷通量。

總氮在干流沿程變化如圖4A所示，7月從上游到下游總氮含量變化呈下降趨勢，監(jiān)測點S1處含量最高，為2.17 mg·L-1，主要是由于7月降雨量達到320.50 mm，魚塘周邊修路導(dǎo)致部分山體裸露，降雨發(fā)生水土流失，造成魚塘處總氮含量升高；受S10處養(yǎng)鴿場支流和附近農(nóng)田氮、磷排放匯入干流的影響，監(jiān)測點S9到S11處干流總氮含量有升高趨勢。8月，從上游到下游總氮含量變化呈升高趨勢，含量變化在0.145～1.560 mg·L-1，監(jiān)測點S1處含量最低，監(jiān)測點S14處含量最高，二者之間相差1.420 mg·L-1。監(jiān)測點S2到S8河段總氮含量有大幅度上升，原因是采集水樣時，監(jiān)測點S8上方有一群鵝在水里活動，把水體攪渾。9月，從上游到下游總氮含量變化有小幅度升高趨勢，變化范圍在0.337～1.230 mg·L-1，監(jiān)測點S8處含量最低，監(jiān)測點S11 處含量最高，二者相差0.893 mg·L-1。受S10處養(yǎng)鴿場支流排放的高含量總氮廢水和農(nóng)田養(yǎng)分流失影響，監(jiān)測點S9到S11處河流總氮含量有升高趨勢。綜上所述，7月總氮含量空間變化最大，9月總氮含量空間變化最?。桓闪髦杏味危⊿8、S9、S11、S12）總氮含量空間變化差異明顯?？偟廴緛碓从谏嫌温懵兜纳襟w、居民生活排污、中游農(nóng)田、養(yǎng)鴿場和養(yǎng)鵝場。

由圖4B可以看出，3次采樣的硝態(tài)氮含量從上游到下游都有升高趨勢。7月，硝態(tài)氮含量變化在0.298～0.492 mg·L-1，監(jiān)測點S1處含量最高，監(jiān)測點S2和S3處含量最低，二者相差0.194 mg·L-1，從S2到S14硝態(tài)氮含量逐漸上升；監(jiān)測點S1處硝態(tài)氮含量較高可能是附近水土流失引起的。8月，硝態(tài)氮含量變化在0.060～0.705 mg·L-1，監(jiān)測點S1處含量最低，監(jiān)測點S14處含量最高，二者相差0.645 mg·L-1，硝態(tài)氮含量空間變化幅度大；監(jiān)測點S13到S14處河段硝態(tài)氮含量變化大，兩點間相差了0.384 mg·L-1，這處河段流經(jīng)大片農(nóng)田，受土壤養(yǎng)分流失影響硝態(tài)氮含量高。9月，硝態(tài)氮含量變化在0.103～0.496 mg·L-1，監(jiān)測點S8處含量最低，監(jiān)測點S14處含量最高，二者相差0.393 mg·L-1，監(jiān)測點S8到S11處河段硝態(tài)氮含量變化大，測得監(jiān)測點S10處的硝態(tài)氮含量低于S8、S9和S11處，說明硝態(tài)氮含量升高是由養(yǎng)鵝場和此處居民排污引起的。綜上所述，硝態(tài)氮污染來源有上游裸露的山體、下游處農(nóng)田、養(yǎng)鵝場和居民生活排污。

氨氮含量的空間變化見圖4C，7月氨氮含量從上游到下游呈下降趨勢，變化范圍在0.096～0.350 mg·L-1，監(jiān)測點S1處含量最高，這是受魚塘周邊裸露山體水土流失的影響，監(jiān)測點S13處含量最低，二者相差0.254 mg·L-1；監(jiān)測點S1到S13處河段氨氮含量一直在下降，說明此河段處的污染源排放的氨氮含量低或者無排放，受河流稀釋、水生植物吸附作用等影響氨氮含量逐漸下降。8月，氨氮含量從上游到下游呈上升趨勢，監(jiān)測點S1處含量最低，為0.039 mg·L-1，監(jiān)測點S14處含量最高，為0.158 mg·L-1，受養(yǎng)鵝場影響，監(jiān)測點S8處氨氮含量出現(xiàn)1個峰值。9月，氨氮含量先增加后減少，變化范圍在0.040～0.237 mg·L-1，監(jiān)測點S11處含量最高，監(jiān)測點S14處含量最低，二者相差0.197 mg·L-1；監(jiān)測點S8到S11河段氨氮含量變化大，測得監(jiān)測點S10處氨氮含量低于此處河段，說明氨氮含量的升高受此處居民點和農(nóng)田排污影響。綜上所述，氨氮污染來源有魚塘周邊裸露的山體、養(yǎng)豬場、養(yǎng)鵝場和居民生活排污。

由圖4D 可以看出，總磷含量空間變化有上升趨勢，7月總磷含量變化范圍小，8和9月總磷含量變化范圍大。7月，總磷含量變化在0.057～0.201 mg·L-1，監(jiān)測點S14處含量最高，監(jiān)測點S11處含量最低，二者相差0.144 mg·L-1，總磷含量變化范圍小，各污染源總磷排放量低。8月，總磷含量變化在0.051～0.346 mg·L-1，監(jiān)測點S8處含量最高，監(jiān)測點S2處含量最低，二者相差0.295 mg·L-1；監(jiān)測點S2到S8處河段總磷含量變化大，這是受養(yǎng)鵝場的影響。9月，總磷含量變化范圍在0.124～0.506 mg·L-1，監(jiān)測點S11處含量最高，監(jiān)測點S1處含量最低，二者相差0.382 mg·L-1，總磷含量變化大；監(jiān)測點S8到S11處總磷含量上升幅度大，測得監(jiān)測點S10處總磷含量高于此處河段，說明總磷含量升高是受此處養(yǎng)鴿場和居民排污的影響。綜上所述，總磷污染來源有養(yǎng)鵝場和居民生活排污。

2.4 氮和磷污染負(fù)荷分析

研究期間各監(jiān)測點的氮、磷污染負(fù)荷如表6所示（監(jiān)測點S3、S5、S6、S7 枯水期無水，數(shù)據(jù)缺失）。研究期間監(jiān)測點S1處的總氮和總磷污染負(fù)荷分別為329.45 和21.35 kg。監(jiān)測點S1 到S2 處河段，沒有污染進入，氮、磷含量下降，總氮消納率為63.1%；硝態(tài)氮消納率為32.5%；氨氮消納率39.7%；總磷消納率為9.8%。此處河段對氮營養(yǎng)鹽有很好的去除效果，主要是此處河段內(nèi)無主要污染源，從魚塘處下來的氮營養(yǎng)鹽被水里和岸邊的植物攔截和吸附。監(jiān)測點S2到S8處河段，此處河段內(nèi)有8 hm2水稻田和1座占地4.67 hm2的養(yǎng)鵝場，溪流流經(jīng)這2處主要污染源后總氮、總磷負(fù)荷有較大幅度提高。監(jiān)測點S8到S9處河段，總氮消納率為1.9%；硝態(tài)氮增加35.12 kg，增長率為63.6%；氨氮增加12.41 kg，增長率為39.4%；總磷增加2.29 kg，增長率為4.9%，主要是受居民排污的影響，硝態(tài)氮和氨氮污染負(fù)荷量增加，但總氮反而略微下降，說明有機氮在此河段有沉淀消納。監(jiān)測點S9到S11處河段，硝態(tài)氮消納率為12.9%；氨氮消納率27.5%；總磷消納率為31.0%。監(jiān)測點S10處氮、磷含量高，由于該支流斷面流量小，所以氮、磷污染負(fù)荷小，對干流氮、磷貢獻低；水里和岸邊的植物使氮、磷營養(yǎng)鹽在此處被攔截和吸附；氮、磷營養(yǎng)鹽在此處有明顯去除，也說明了此處農(nóng)田的氮、磷排放量低，生態(tài)種植模式起了很大作用。監(jiān)測點S11到S13處河段，總氮增加66.79 kg，硝態(tài)氮增加39.31 kg，氨氮增加4.39 kg，總磷增加2.21 kg。監(jiān)測點S13到S14處河段，總氮污染負(fù)荷量增加了88.52 kg，硝態(tài)氮污染負(fù)荷量增加了70.59 kg，氨氮污染負(fù)荷量增加了26.59 kg，總磷污染負(fù)荷量增加了33.33 kg。干流不同河段氮、磷污染負(fù)荷量的增加量由大到小依次為：總氮 S13～S14>S2～S8>S11～S13>S9～S11；硝態(tài)氮S13～S14>S11～S13>S8～S9>S2～S8；氨氮S13～S14>S8～S9>S11～S13；總磷S13～S14>S2～S8>S8～S9>S11～S13。監(jiān)測點S13到S14處河段氮、磷的增加量都是最大的。根據(jù)監(jiān)測點S14結(jié)果，研究期間流域總氮、硝態(tài)氮、氨氮和總磷的污染負(fù)荷量分別為345.22、182.39、62.81和69.47 kg，硝態(tài)氮和氨氮分別占總氮污染負(fù)荷量的52.8%和18.1%。支流監(jiān)測點S4處污染負(fù)荷較??；監(jiān)測點S10處總氮負(fù)荷較高，而硝態(tài)氮和氨氮只占23.74%，說明該處氮負(fù)荷主要是有機氮；監(jiān)測點S12處總氮和總磷污染負(fù)荷分別為47.53和8.65 kg。

根據(jù)公式（8）計算得到研究期間規(guī)?；i養(yǎng)殖的總氮和總磷排放量分別為191.25 和50.40 kg，水產(chǎn)養(yǎng)殖的總氮和總磷排放量分別為11.93和2.32 kg，園地的總氮和總磷排放量分別為80.55和5.10 kg，耕地的總氮和總磷排放量分別為35.04和4.91 kg；加上降雨測得的總氮、總磷濕沉降量，流域的總氮和總磷污染排放量分別為2 092.98 和110.31 kg。結(jié)合流域最下游監(jiān)測點S14處的總氮和總磷污染負(fù)荷（表6），流域出口總氮和總磷污染負(fù)荷分別為345.22 和69.47 kg，入河系數(shù)分別為0.16和0.63。

3 討論

本研究中，雨水的平均總氮、硝態(tài)氮和氨氮含量都分別高于歷次水樣采集的均值，雨水的平均總磷含量都低于歷次水樣采集的均值。降水中的氨氮主要來源于畜禽養(yǎng)殖、化肥施用和工業(yè)排放，硝態(tài)氮主要來源于汽車尾氣和發(fā)電廠[26]。粉洞生態(tài)小流域臨近英德市區(qū)，南邊離珠三角大都市區(qū)也不遠(yuǎn)，大量的汽車尾氣使雨水中的硝態(tài)氮含量偏高；周圍農(nóng)田化肥施用和工業(yè)氨氮排放造成雨水的氨氮含量偏高。因此雨水中高含量的氮素對流域面源污染的貢獻不容忽略。硝態(tài)氮和氨氮總量占雨水總氮的38.6%，占比較低，可能與夏季高溫容易使得硝態(tài)氮揮發(fā)而導(dǎo)致硝態(tài)氮含量出現(xiàn)明顯下降有關(guān)；同時，該地區(qū)林地面積較大、農(nóng)業(yè)施用有機肥較為普遍，也使得溶解性有機氮對溶解性總氮的貢獻較高[27]。不同月份之間雨水氮素含量差異較大，這是由于NOx排放具有與氣溫、降雨量等相關(guān)的季節(jié)變化[28]，7、8月為氣溫最高的季節(jié)，相應(yīng)的雨水氮含量相應(yīng)較高。氣團的來源路徑也會對氮沉降產(chǎn)生影響，通常陸地來源的氣團會導(dǎo)致高氮沉降[29]，7、8月雨水較高的氮素含量可能與陸地來源的氣團有關(guān)。

研究期間粉洞小流域的總氮、硝態(tài)氮、氨氮和總磷總體含量較低，大部分在Ⅲ類水范圍內(nèi)，其中干流只有流域出口總氮超過Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)田和部分支流的超標(biāo)物主要為總氮和總磷，這與該流域進行生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)。研究表明，生態(tài)農(nóng)業(yè)措施可以減少面源污染的產(chǎn)生[30‐31]。與其他南方小流域類似，流域內(nèi)面源污染的主要污染源包括水土流失、居民點排污、耕地以及畜禽養(yǎng)殖[32‐33]。

豐水期氮、磷污染物含量較高，是因為上游坡地水土流失較嚴(yán)重，而流失的粒徑較小的顆粒物對氮、磷的吸附量較大[34‐35]?？偟桶钡獜纳嫌蔚较掠慰傮w呈下降趨勢，主要是由于生態(tài)邊坡、生態(tài)溪渠對總氮和氨氮截留效果好，此時水位高，岸邊植物被水淹沒，所以對氮的吸收量大[36]，這與滇池柴河小流域暴雨徑流污染的輸移過程類似[34]，說明流域內(nèi)的生態(tài)溪流尤其是水生植物可以較好地截留總氮和氨氮[34，36]。硝態(tài)氮和總磷含量從上游到下游有上升趨勢，由于上游主要是山林和園地，排污較少，而越往下游農(nóng)田和畜禽養(yǎng)殖越集中，硝態(tài)氮和總磷排放較多。位于溪流兩側(cè)的生態(tài)農(nóng)田施用有機肥較多，導(dǎo)致較多的硝態(tài)氮和總磷流失進入溪流。另外，與氨氮不同，硝態(tài)氮可以在水體中穩(wěn)定存在，主要去除途徑是植物吸收利用和反硝化，溪流水淺，溶解氧含量高，反硝化作用弱，植物吸收受到限制，因此消納率低；氨氮在淺水溪流中容易經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，因此有較高的消納率[37]。

研究流域?qū)嵭猩鷳B(tài)循環(huán)種養(yǎng)，養(yǎng)殖和種植業(yè)的實際排污量應(yīng)小于2021年生態(tài)環(huán)境部《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》[25]的參考值；因此，生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域主要總氮污染來源是大氣濕沉降，占84.77%，總磷的主要污染來源為生豬養(yǎng)殖和大氣濕沉降，分別占45.69%和43.17%。流域出口最下游監(jiān)測點S14處的總氮和總磷污染負(fù)荷分別為345.22 和69.47 kg，入河污染負(fù)荷強度分別為361.78和72.81 kg·a-1·km-2；可見生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域總氮、總磷入河污染負(fù)荷強度遠(yuǎn)低于其他小流域[38]。流域總氮和總磷的入河系數(shù)分別為0.16 和0.63，總氮、總磷消納比例分別為83.51%和37.02%；可見生態(tài)農(nóng)業(yè)流域?qū)Φ?、磷都具有較好的消納作用，且氮的消納作用強于磷。

綜上所述，粉洞生態(tài)農(nóng)業(yè)小流域內(nèi)地表水受到輕度污染，水體較清潔。流域地表水污染負(fù)荷主要是總氮和總磷，氮素組成主要以溶解態(tài)氮為主，溶解態(tài)氮以硝態(tài)氮為主。雨水中氮素含量偏高，對粉洞生態(tài)小流域的面源污染貢獻不可忽略。粉洞生態(tài)小流域面源污染構(gòu)成有養(yǎng)殖廢水（養(yǎng)豬場、養(yǎng)鵝場、養(yǎng)鴿場、魚塘）、肥料養(yǎng)分流失（水田、旱地）、生活污水，關(guān)鍵源區(qū)有魚塘周邊裸露的山體、養(yǎng)鵝場、居民點、養(yǎng)豬場、農(nóng)田。生態(tài)溪流對氮、磷有很好的消納效果，水里和岸邊的植物可以攔截和吸附氮、磷營養(yǎng)鹽。生態(tài)種植和生態(tài)養(yǎng)殖的氮、磷減排以及生態(tài)溝渠的消納效果顯著，生態(tài)農(nóng)業(yè)具有很好的推廣應(yīng)用價值。

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（責(zé)任編輯：胡立霞）