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洱海是我国城市近郊保护得较好的湖泊之一。但近二十年来,湖泊富营养化程度仍呈增加的趋势。社会经济的发展,洱海流域土地不断被开发和利用,土地利用类型和空间格局都发生了剧烈变化,进而对洱海流域的生态环境造成影响。本研究以RS与GIS集成技术为手段,并结合实地土壤采样、统计分析等,研究洱海流域土地利用类型和空间格局特征、土地利用类型和种植模式对土壤养分的影响、洱海水环境对土地利用的响应等,以期对洱海流域土地资源的合理开发利用和生态环境保护提供科学参考。 本研究主要内容包括:⑴流域林草地、旱地、水田面积占土地总面积的比例分别为49.28%、9.36%和11.36%,农村居民点用地比例为3.43%,城镇用地为3.05%。利用ARCGIS对洱海流域进行子流域划分和合并,将流域划分北区、南区、东区、西区,水田主要分布在北区和西区,城镇用地主要分布在南区和西区。根据分区控制污染源的需要对洱海流域进行功能区的划分,将流域划分为湖滨缓冲带、大理坝区发展区、洱源坝区发展区、水源涵养区。大理坝区建筑用地面积百分比较大,湖滨缓冲带、洱源坝区发展区农田百分比较大。湖滨洱海流域五个重点子流域分别是波罗江流域、罗时江流域、弥苴河流域、永安江流域、十八溪流域。⑵基于面源污染控制理论提出了改进的土地利用强度计算公式,结果表示大理坝区发展区的土地利用强度最高,其中城镇建筑用地占总强度的64.9%。洱海五个重点流域中,各流域土地利用总强度按大小顺序为:罗时江流域>十八溪流域>波罗江流域>永安江流域>弥苴河流域;洱海各流域土地利用强度的差异主要是建筑用地的差异,十八溪流域和波罗江流域的城镇用地强度较大,罗时江、弥苴河、永安江流域的农村居民点用地强度较大。⑶土壤全氮(TN)、全磷(TP)情况可以反映对农业污染源面源贡献情况,而硝氮(NO3--N)和速效磷(Olsen-P)可以反映氮和磷的迁移能力和流失潜能,对湖泊水体污染控制一定指示作用,所以本文选取了5个指标来分析对比。对比农田、林地、裸地、园地4种土地利用方式,土壤w(TN)、w(OM)、w(TP)、w(Olsen-P)均呈现农田>园地、林地>裸地的变化趋势;流域坝区农田土壤养分具有空间变异性,海东地区土壤中 w(TP)和 w(Olsen-P)较高,分别为(1.23±0.35) g/kg,(11.48±7.91)mg/kg,是含量最低的凤仪地区的2.16和2.15倍;上关-邓川地区w(TN)较高,为(4.28±1.51)g/kg,是含量最低的海东地区的1.63倍;w(OM)空间差异不明显(P>0.05)。种植模式对农田土壤养分影响有差异,水稻-大蒜模式下土壤的养分含量总体较高,w(TN)、w(OM)分别为(4.21±1.19) g/kg,(74.22±25.70) g/kg,是玉米-蚕豆模式的1.98、1.96倍;蔬菜模式土壤w(NO3--N)高达(103.3±86.37)mg/kg,是水稻-蚕豆模式的37.29倍。⑷利用实测数据和环境一号卫星CCD数据建立洱海水华反演模型,研究水华的时空分布特征。洱海流域水华暴发的年内特征为:8月份水华开始出现,9-10月份暴发的集中期,11月份水华开始消退,12月份基本无水华的出现。水华暴发的年际特征为:2008年、2013年暴发了大规模水华,2009、2010、2011暴发轻度水华,2014无水华发生。⑸水华分布空间特征:发生小规模水华时主要集中在北部湖区,特别是湖湾地区情况严重;发生大规模水华全湖都有分布,北部地区和南部地区程度较重。水华分布的情况可能与陆地土地利用氮、磷输出的空间特征有关。北部农业用地、南部城镇用地氮、磷输出较大。⑹在不同的空间尺度,土地利用对河流水质的影响不完全一致。在子流域尺度上,旱地与河流水质中TN和NH4+-N都呈显著正相关,建筑用地(包括城镇用地和农村居民点用地)与水质中TP呈正相关。在200m缓冲带尺度上,旱地与NH4+-N、TP显著正相关,城镇用地与 TN呈极显著正相关,林地与 COD、TP、NH4+-N呈负相关。旱地和城镇用地面积比是水质污染的主要因子。与子流域尺度相比,缓冲带尺度下,土地利用类型与水质的各项指标的关系相关性更强。