我国三个典型流域人类活动净氮输入量估算及其影响因素

[目的]人类活动氮素过量投入是引起面源污染的重要原因之一.阐明人类活动净氮输入量的时空分布特征及其影响因素,为解决面源氮素污染问题提供数据支持.[方法]利用人类活动净氮输入量(net anthropogenic nitrogen input,NANI)模型,通过统计年鉴和文献综述获得NANI相关数据和参数,对农业化的香溪河流域、城镇化的太湖流域和全面推进农业绿色发展模式的洱海流域的净氮输入量进行评估.[结果]从NANI强度上看,3个典型流域NANI平均值按照大小排序为:太湖流域(13241 kg·km-2·a-1)、香溪河流域(2183 kg·km-2·a-1)、洱海流域(1582 kg·km-2·a-1).从来源上看,氮肥施入(Nfer)和食品/饲料氮(Nim)是NANI最大来源,占比58％—97％,对NANI贡献从大到小排序为:氮肥施入、食品/饲料氮输入、氮沉降输入、作物固氮输入.从时间尺度看,2019年同2010年相比,香溪河流域NANI中食品/饲料氮输入比例下降23个百分点,氮沉降比例上升34个百分点;洱海流域NANI中氮肥施入比例下降86个百分点;太湖流域NANI中食品/饲料氮输入比例上升31个百分点,作物固氮量和氮沉降输入比例下降14个百分点和12个百分点.从影响因素上看,3个典型流域NANI与城镇人口密度均呈现显著相关性(P<0.05),且随城镇人口密度的增加NANI随之升高;耕地面积占比与NANI的拟合上,香溪河流域有显著影响(P<0.05),但洱海流域和太湖流域均无显著影响(P>0.05).[结论]香溪河流域中昭君镇、峡口镇和黄粮镇,洱海流域中下关镇、上关镇和凤仪镇,太湖流域中张家港市、嘉兴市秀城区、杭州市拱墅区和上海市南汇区是NANI的关键源区;以农业为主的香溪河流域化肥施入是NANI的主要来源;城镇化程度较高的太湖流域食品/饲料氮和肥料氮投入是NANI主要来源;农业绿色发展措施可显著减少人类活动净氮输入量.因此,在关键源区大力推广农业绿色发展措施,同时有效降低饲料和肥料的投入量,有利于控制农业面源污染.