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赤水河流域上游是典型的岩溶山区流域。由于其内广泛分布的农业用地,陡峭的地势以及西南地区较为丰富的降水条件,使得该地区长期面临较为严峻的面源氮污染问题。探究赤水河流域上游面源氮负荷的影响因素,并进一步厘清各影响因素对流域面源氮负荷的影响机制,为该流域水环境保护及水资源合理开发利用等方面提供有效的决策依据。故本文以TN负荷(所有形态的有机氮和无机氮的总量)作为研究区面源氮负荷的衡量指标,基于所获取的研究区相关空间数据(土地利用和土壤类型的空间分布数据以及DEM数据等)和属性数据(气象数据、土壤属性数据、水文水质数据等)构建了适用于赤水河流域上游的SWAT水文水质模型,并对模型的径流和TN模拟精度进行了验证。基于SWAT模型模拟结果,从子流域尺度系统地分析了降水的时空分布以及土地利用类型、土壤类型和坡度等级对流域TN负荷的影响规律;同时,由于在研究区不同区域,即使是同种土地利用类型,其TN负荷强度也存在显著的差异,故本文基于各HRU(水文响应单元)的TN负荷强度,从降水量、坡度等级及土壤类型三个方面对产生这一现象的原因进行了深入分析;最后,基于研究结果,本研究提出了考虑坡度和土壤类型的退耕还林关键区划分方案,并从所划分的退耕还林关键区空间分布特征和TN负荷减少率两个方面对这一方案的可行性进行了评价。本研究主要成果如下:(1)利用SWAT-CUP软件对模型的径流和TN模拟结果进行了校准和验证。其中,径流模拟的率定期R2与Ens分别为0.82与0.79,验证期R2与Ens分别为0.89与0.84。TN模拟结果中,清水浦站率定期R2与Ens分别达到0.66与0.62,验证期R2与Ens分别达到0.66与0.59,清池站率定期R2与Ens分别达到0.72与0.53,验证期R2与Ens分别达到0.79与0.70,均达到了R2>0.6,Ens>0.5的要求,模型精度满足后续实验要求。(2)在时间分布上,研究区TN负荷的时间分布特征受降水量影响显著,主要分布于夏季汛期(5月-9月),且TN负荷的年内和年际变化幅度通常大于降水量。在空间分布上,研究区降水量、TN负荷总量以及TN负荷强度的空间异质性显著。其中,子流域TN负荷总量主要受该子流域面积影响,而TN负荷强度则受降水量与下垫面条件的综合影响。子流域尺度的TN负荷强度空间分布特征与降水量的空间分布特征较为一致,仅在赤水河流域上游中段南部有所区别。(3)从子流域尺度来看,不同土地利用类型间的TN负荷强度则差异显著。其中水田和旱地的TN负荷强度最大,分别为31.93kg/ha和34.65kg/ha,林地的TN负荷强度最小,为3.5kg/ha,前者的TN负荷强度约是后者的7.5倍。而土壤类型和坡度等级的变化对TN负荷强度的影响相对较小。其中,在不同土壤类型条件下的最大与最小TN负荷强度仅相差约30%;在不同坡度等级下的最大与最小TN负荷强度也仅相差约31%。(4)在研究区内即使是同种土地利用类型,其TN负荷强度也存在显著的差异。从5种主要用地类型(水田、旱地、林地、灌木林及草地)年均TN负荷强度的空间分布来看,水田、旱地、林地及灌木林的年均TN负荷强度空间分布差异显著,且其分布特征与研究区降水的空间分布特征基本一致;草地的年均TN负荷强度空间分布差异则相对较小,且与研究区降水的空间分布特征不存在明显的一致性。经相关性分析发现,水田、旱地、林地、灌木林及建设用地的TN负荷强度与降水量呈显著正相关,而草地的TN负荷强度则与降水量不相关。对不同坡度等级下各地类的TN负荷强度而言,降水量的变化不影响不同坡度等级下各地类的TN负荷强度变化趋势。水田、旱地、林地、灌木林及建设用地TN负荷强度随坡度等级的变大而变大,且仅当坡度等级从1级过度到2级时变大的趋势较为显著;而草地和裸岩的TN负荷强度则基本不受坡度变化的影响。对不同土壤类型下各地类的TN负荷强度而言,降水量的变化也不影响不同土壤类型下各地类的TN负荷强度变化趋势。除了林地以外,其他土地利用类型的TN负荷强度受土壤类型的影响较小;而对林地而言,高活性强酸土、疏松岩性土和雏形土下的林地相较于其他土壤类型下的林地TN负荷强度减小约10倍。(5)基于上述研究成果,通过设置4种退耕还林情景,探究同时考虑坡度和土壤类型的退耕还林方案与仅考虑坡度的退耕还林方案的区别。实验结果表明,从所划定的关键区空间分布特征来看,同时考虑了坡度和土壤类型的退耕还林方案所划定的关键区面积大幅减少,分布明显更为集中,有效提高了退耕还林措施的实际实施效率。从TN负荷减少率来看,同时考虑坡度和土壤类型的退耕还林方案比仅考虑坡度的退耕还林方案的TN负荷减少率提高约2-3kg/ha,即相同的退耕还林面积将能更为有效的减少流域TN负荷。