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山地面源污染(AreaSourcePollution,ASP)是滇池面源污染物的主要来源,是引起和导致滇池水体污染和富营养化的主要外部原因之一。滇池流域南岸富磷区山地土地破碎化和斑块化程度高是该区域土地景观格局和空间分布的重要特征,该区域一半以上的山地土地都被不同程度的斑块化。而地表径流和水土流失是面源污染产生、流失和输移的载体和主要形式。因此调查富磷区山地土地斑块的分布格局,研究地表径流量(V)、氮(N)、磷(P)和固体悬浮物(SS)等面源污染物的流失特征及影响其输出的主要因素对于滇池面源污染的控制和治理具有重要的意义。本研究以滇池流域南部富磷区山地土地斑块为研究对象,基于研究区内山地土地斑块利用及其分布格局的调查,选择44个具有代表性和典型性的试验小区,通过监测降雨情况及面源污染物的流失特征,分析土地斑块的生物属性、环境属性及斑块属性对面源污染物流失的影响。得出的主要结果如下:
(1)富磷区山地区域斑块化土地占整个山地50%以上,斑块化土地坡度范围为5°-30°左右,坡长一般介于7m-40m之间,面积范围为60m2-300m2,长宽比约为0.65-3.20。该区域土壤的总磷含量高达13.853±3.131(g/kg),是滇池流域土壤总磷平均含量的3-5倍。
(2)富磷区山地面源污染物的流失主要具有以下三个特征:一是6-10月是面源污染物输出的主要时期;二是地表径流中氮、磷的流失主要以非溶解态的形式输出,其中非溶解态的氮占总氮70%-87%左右,非溶解态的磷占流失总磷89%-96%左右;三是不同耕作措施下山地面源污染物的输出具有显著差异。
(3)影响富磷区山地土地斑块面源污染物的流失的主要因素主要包括山地土地属性的斑块特征(网格属性、生物属性和环境属性)、降雨情况及人为干扰。其中土地斑块的网格属性特征,如坡度和坡长是影响富磷区山地土地斑块面源污染物的输出的最主要的因素,相对贡献达35.562%;而土地斑块的盖度及土壤氮、磷背景值也是影响污染物输移的主要因素,其相对贡献分别为20.176%和29.631%;另外,污染物的输出随着降雨量和降雨强度的增加而增加,当降雨量大于20mm时,污染物输出量增速加剧;耕作方式对山地土地斑块面源污染物的流失也具有重要影响,研究表明横坡废弃地和顺坡废弃地面源污染输出量差异并不显著,但顺坡耕种与横坡耕种、耕种地与已废弃的耕地间的V、SS、TN、DN、UDN、TP、DP和UDP等面源污染负荷的流失量都具有显著或极显著差异,而植物斑块化山地土地方法对该区域面源污染物的控制和削减具有一定效果,其削减率在30%-45%左右。
根据上述结果,可通过适当的减小土地斑块的坡长、增加斑块的盖度,采取横坡耕作甚至是免耕等方法和措施来削减富磷区山地面源污染物的输出和流失。建议采用“植物斑块化山地土地+横坡种植”方法来削减山地面源污染,该方法一方面不仅可以有效减小坡长和汇水面积、增加土地斑块长宽比,且随着时间推移还可以慢慢地降低山地土地的坡度;另一方面还可以增加山地土地斑块的盖度和抗侵蚀能力,减小降雨和径流水土侵蚀能力。从而达到更有效地从源头上控制和削减山地面源污染物的输出。