不同土地利用类型对西凉湖面源污染的影响

周霞　刘彦文　姜宇榕

摘 要：运用高清遥感影像人工目视解译更新西凉湖周边土地利用类型，结合耕地不同类型N、P、K及尿素使用量，估算了湖区周边耕地不同类型的面源污染输出。结果表明，西凉湖面源污染主要以氮的输出为主，主要输出源是稻田，旱地对磷的输出贡献最大，水浇地季节变动性大且人为干预明显，其影响程度也不容忽视。

关键词：土地利用；面源污染；西凉湖

中图分类号：TV876 文献标志码：A 文章编号：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

农田面源污染是指溶解性或固体污染物在大面积降水和径流冲刷作用下汇入受纳水体而引起的水体污染[1]。国内外相关学者的研究已经证实，面源污染是导致地区水环境恶化的主要原因，在众多面污染源中，又以农业面源污染所占的比例最大[2，3]，USEPA 2009年报道称：农业面源已使得38%的河流和17%的湖泊、水库受到不同程度的污染[4，5]。人多地少水缺是我国的基本国情，我国利用7%的土地养活了20%的世界人口，客观条件导致了我国是世界上化肥使用量最大的国家之一（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]，磷肥利用率为10%～20%[1]），并且随着经济持续快速地发展和人口的不断增长，施肥量还在以每年5%的速度继续增加[7]，致使粮食作物产量对化肥农药的依赖让农业面源污染形势日趋严重。西凉湖是咸宁市现存39个湖泊中面积最大的湖泊，也是湖北省第五大湖泊，但随着社会经济的发展，湖区的外来污染加重，水质恶化和富营养化趋势加剧，湖泊生态系统健康状况下降，系统的结构被改变，系统功能的发挥也受到了制约。湖泊功能的下降是由多方面因素综合影响的结果，当前情形下，西凉湖湖区生态环境如何变化，其影响因素有哪些，人类活动与西凉湖环境演化是什么关系等问题亟待解决。本文从西凉湖周边土地利用角度入手，探讨不同土地利用类型对西凉湖面源污染的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

西凉湖位于东经114°北纬29°，地处鄂东南，是咸宁市最大湖泊，湖北省第5大湖泊，她呈一个庞大的人字型横跨嘉鱼县、咸安区、赤壁市三个县市，与斧头湖毗邻、位于梁子湖西部。湖面原为109平方公里，现为12万亩。西凉湖周边有西湖村、龍岭村和西凉村三个行政村和30多个自然村，曾与洪湖、东湖、遗爱湖等十个湖泊被评为“湖北十大最美湖泊”。这是一个生机盎然的水域，河港纵横、土地肥沃、植被完好、水生生物资源和水生植物资源的门类众多，同时也是湖北省重要的粮棉油和渔业生产基地，被农业部批准为“国家级鳜鱼、黄颡鱼水产种质资源保护区”。地势东南高，西北低，对应的土地利用类型复杂多样。

1.2 数据来源

数据来源主要包括遥感数据平台下载、国土部门提供和图书馆查阅等，收集的资料主要包括研究区社会经济数据、自然环境数据、土地利用数据、卫星遥感数据，以及Google Earth影像合成加工数据。

1.3 研究方法

由遥感DEM数据及实地获取的道路等信息，提取流域信息并勾绘研究区范围，以此作为不同土地利用类型污染汇源地。对遥感影像进行人工解译，更新土地利用现状数据。统计各个地类的面积等信息，依据查阅相关资料所得的不同地类化肥使用量等，估算不同土地利用类型的污染总量。

2 结果与分析

2.1 西凉湖土地利用类型分析

对Landsat、GF1多光谱数据进行滤波消除影像噪声、辐射校正与大气校正等预处理，结合2017年1月26日Google Earth等级为17级的卫星影像，并根据已有的咸宁市行政区划图和湖泊水系图，确定研究地区为以S78蕲嘉高速、329省道、S11平汝高速以及X044县道为研究区边界。依据《土地利用现状分类》标准，人工目视解译并勾绘地类界线及主要线状水系（如图1所示）。

由表1地类可知，耕地占比为39.75%，林地占比为25.74%，水域及水利设施用地占比为27.23%，交通运输用地占比为1.01%，城镇村及工矿用地占比为5.61%，其它用地占比为0.65%。

2.2 土地利用类型污染分析

耕地化肥农药的使用、居民区生活排污以及水域养殖等不同类型的用地都对湖泊污染有贡献，土地利用的动态性主要体现在耕地的不同时空属性上。本文参考文献[9]主要对耕地进行分析，依据研究区水稻等主要农作物4月至5月初种植、9月末至10月初收获，其它蔬菜类旱地作物多季种植的特点，分别对011、012、013使用N、P、K（kg/亩）做底肥的数量限定为N6P2K2.5、N7.5P4K5和N3P6

K3，对于追肥主要以尿素为主，三种地类分别4-6kg/亩、3-4kg/亩、0-2kg/亩[8，9]，计算所得N、P、K及尿素使用量详见表2。

3 结束语

本文通过对西凉湖周边土地利用类型与耕地N、P、K等营养元素分析，可以看出湖区周围面源污染主要是氮的输出，耕地中水田贡献最大，旱地对磷的输出贡献最大，水浇地由于人为干预明显，且季节性耕作变动较大，其影响程度也不容忽视。

参考文献：

[1]侯伟，李法云，马溪平，等.土地利用变化对流域面源污染的累积生态效应影响[J].干旱区资源与环境，2009（07）：117-120.

[2]李恒鹏，刘晓玫，黄文钰.太湖流域浙西区不同土地类型的面源污染产出[J].地理学报，2004（03）：401-408.

[3]顾成军，张海林，戴雪荣，等.舒城县土地利用面源污染输出评价[J].江西农业大学学报，2009（04）：772-776.

[4]王与.模拟土地利用变化对地下水硝酸盐面源污染影响的研究[D].西南交通大学，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.氮肥損失研究进展[J].农业环境保护，2001（05）：377-379.

[7]徐力刚，王晓龙，崔锐，等.不同农业种植方式对土壤中硝态氮淋失的影响研究[J].土壤，2012（02）：225-231.

[8]刘敏，易佳，王兰珍.嘉鱼县再生稻发展的制约因素及建议[J].现代农业科技，2016（3）：83+85.

[9]孙秀秀.流域农业面源污染控制模拟与优化[D].北京理工大学，2015.