劉巖峰,崔冠楠,白鑫宇,于湛秋,董黎明

廣西武鳴河流域非點源氮磷污染特征及源解析

劉巖峰,崔冠楠*,白鑫宇,于湛秋,董黎明**

(北京工商大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院,中國輕工業(yè)清潔生產(chǎn)和資源綜合利用重點實驗室,國家環(huán)境保護食品鏈污染防治重點實驗室,北京 100048)

分析了廣西武鳴河流域不同種植作物的土壤氮磷形態(tài)特點,并使用主成分分析對河流水體和沉積物中的氮磷進行了源解析.不同種植作物土壤統(tǒng)計和單因素方差分析結(jié)果表明,流域周邊農(nóng)田土壤總氮(TN)和總磷(TP)含量范圍分別為802.60～2740.42和109.01～784.59mg/kg.種植玉米土壤氨氮(NH4+-N)和硝酸鹽氮(NO3--N)顯著高于其他土壤(<0.05);甘蔗土壤NO3--N顯著高于其他土壤(<0.05);種植柑橘土壤交換態(tài)磷(Ex-P)和鐵/鋁態(tài)結(jié)合磷(Fe/Al-P)顯著高于其他土壤(<0.05).主成分分析結(jié)果表明,武鳴河水體中TN可能主要來源于種植玉米和甘蔗土壤的養(yǎng)分流失.沉積物中Fe/Al-P、鈣結(jié)合磷(Ca-P)和NH4+-N可能分別主要來源于柑橘、桉樹和玉米土壤.種植玉米和甘蔗土壤的氮流失可能造成了武鳴河最主要的非點源污染問題,說明土地作物類型是影響流域非點源污染的重要因素.

土壤；氮磷形態(tài)；農(nóng)業(yè)非點源污染；主成分分析；源解析

2007年全國第一次污染普查表明,農(nóng)業(yè)帶來的氮磷非點源污染已經(jīng)超過工業(yè),成為了河流氮磷污染的最大來源[1].河流周邊農(nóng)田土壤會因雨水淹沒形成地表徑流,氮磷等元素通過地表徑流進入水體中從而造成水質(zhì)和水生生態(tài)系統(tǒng)的惡化[2].不同作物土壤會由于施肥和管理的方式不同導(dǎo)致氮磷形態(tài)分布存在差別并直接影響徑流中氮磷的形態(tài)和濃度[3-5].通常認為,土壤中氮磷的含量越高,在水中釋放能力就越強[6].所以了解河流周邊土壤氮磷含量對于控制非點源污染至關(guān)重要[7].

多元統(tǒng)計方法中的主成分分析是一種數(shù)據(jù)降維的有效手段,它借助正交變換使向量能以一個較高的精度轉(zhuǎn)換成低維變量系統(tǒng),再通過構(gòu)造適當?shù)膬r值函數(shù),進一步把低維系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一維系[8].這種方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于土壤、大氣、水體和沉積物污染的源解析[9-13].

廣西省南寧市武鳴區(qū)屬于我國南方丘陵地帶,農(nóng)業(yè)用地占比較大,當?shù)刂饕r(nóng)作物為甘蔗、玉米和柑橘等[14],近年來農(nóng)田面積增加等原因使該地區(qū)農(nóng)業(yè)非點源污染愈加嚴重,從而對珠江水系產(chǎn)生了嚴重的影響[15].由于該地區(qū)為丘陵地形,許多種植物都種植在坡地上,更易產(chǎn)生土壤氮磷流失問題.目前針對南方典型農(nóng)耕區(qū)的土壤氮磷非點源污染研究較少,且多集中于水體污染的源解析[16],較少同時考慮水體和沉積物污染.本文分析了典型南方丘陵地區(qū)武鳴河流域周邊不同種植作物農(nóng)田土壤的氮磷特征,并利用主成分分析和相關(guān)性分析對水體和沉積物中的各形態(tài)氮磷進行源解析,以期為南方丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)非點源污染防治提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

武鳴河位于珠江水系右江段支流,發(fā)源于馬山縣古零鄉(xiāng),自北向南流經(jīng)武鳴縣、隆安縣境,匯入右江.河流位于108°15′35″E～107°59′11″E,23°34′16″N～ 23°03′16″N,河流周邊主要為村莊和大量農(nóng)田,多為丘陵地形,種植農(nóng)作物主要有柑橘、甘蔗、玉米、香蕉和桉樹.南寧雨季為4～9月份,降水量占全年70%～ 85%,10月份～次年3月份為干季.本次采樣時間為11月上旬,許多農(nóng)作物仍處于種植期間,各作物施肥情況如下:該地區(qū)夏季玉米播種一般在6～7月,種植時一般采用覆土深施的方式施用尿素和復(fù)合肥或農(nóng)家肥等作為基肥,半個月后表面撒施復(fù)合肥作為追肥.春季甘蔗栽種一般在3～4月份,會深施農(nóng)家肥和復(fù)合肥作為基肥,之后在5～9月份撒施2～3次尿素和鉀肥等作為追肥.柑橘一般3月上旬施萌芽肥主要為尿素等氮肥或農(nóng)家肥,之后噴施尿素和磷肥等作為穩(wěn)果肥,7～8月施加農(nóng)家肥等作為壯果肥,最后11～12月還會施加一定農(nóng)家肥和氮磷肥作為采后肥,施肥方式主要為溝施.香蕉一般在4～6月以農(nóng)家肥和復(fù)合肥,有的會追施一些葉面肥,并在10月左右施農(nóng)家肥為主的過冬肥.此外,如果條件允許果農(nóng)往往會優(yōu)先使用人畜糞尿等農(nóng)家肥,并常會選擇雨后施肥.本文對正在種植期間且未收獲的不同農(nóng)作物土壤進行采樣.

武鳴河流域周邊土壤、水質(zhì)和沉積物采樣點的位置如表1和圖1所示,共12個土壤采樣區(qū)域(S1～S12)以及12個水體和沉積物采樣點(W1～W12),每個水質(zhì)和沉積物采樣點周圍都有大片的典型農(nóng)作物農(nóng)田.12個土壤采樣區(qū)域分別為每個水體和沉積物采樣點周邊的典型農(nóng)作物農(nóng)田,每個土壤采樣區(qū)域中有3個土壤采樣點,采樣點土壤類型大多為黃色赤紅壤,該類土壤母質(zhì)一般多為砂頁巖風化物,另外還有部分采樣點為棕色石灰土和紅色石灰土,土壤母質(zhì)一般為石灰?guī)r風化物.共計36個土壤樣點和12個水體和沉積物采樣點.區(qū)域分為了上、中和下游,采樣點水域長度約74km.

采集水質(zhì)樣品時,盡量在河流中間部分進行采樣,取約200mL水樣置于用河水潤洗后的聚乙烯塑料瓶中,并放置于4℃保溫箱中保存,對于需要檢測氮磷的水樣使用硫酸酸化至pH<2.沉積物采樣點為同一水質(zhì)采樣點水下0～20cm表層底泥.土壤采樣時,每份土壤樣品采用多點混合的方法使用鐵鍬取約1kg的0～20cm表層土壤樣品.將土壤和沉積物樣品帶回實驗室冷干并過200目篩后收集約50g裝入干凈聚乙烯袋內(nèi)待測.

表1 武鳴河流域采樣點分布

續(xù)表1

圖1 武鳴河流域采樣點分布

1.2 分析方法

武鳴河水質(zhì)指標中pH值采用便攜式pH計進行現(xiàn)場測定(PHS-29Ax,雷磁,上海),溶解氧(DO)、溫度指標采用多參數(shù)水質(zhì)測定儀(PROPLUS,YSI,美國)現(xiàn)場直接測定.水質(zhì)氨氮(NH4+-N)使用納什試劑分光光度法測定[17],硝酸鹽氮(NO3--N)使用紫外分光光度法測定[18],COD采用USEPA消解比色法測定[19].總碳(TC)和總有機碳(TOC)是對采集水樣通過0.45μm濾膜后使用儀器直接測定(varioTOCⅢ, Elementar,德國).水質(zhì)TP采用鉬酸鹽分光光度法測定[20].土壤和沉積物總碳(TC)、總有機碳(TOC)和TN采用元素分析儀測定(varioEL, Elementar,德國),土壤和沉積物TP使用堿熔-鉬銻抗分光光度法測定[21].土壤和沉積物NH4+-N和NO3--N使用氯化鉀溶液提取分光光度法測定[22].土壤和沉積物交換態(tài)磷(Ex-P)、Fe/Al-P和Ca-P使用SMT法提取后使用鉬酸銨法測定[23].

1.3 多元統(tǒng)計分析

本文通過SPSS 13.0軟件進行多元統(tǒng)計方法為單因素ANOVA方差分析、主成分分析和Pearson相關(guān)性分析.單因素ANOVA方差分析經(jīng)過了齊次性檢驗和數(shù)據(jù)正態(tài)分布檢驗,主成分分析經(jīng)過了KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)抽樣適切性量數(shù)和Bartlett球形度檢驗.繪圖軟件采用Origin 2018.

2 結(jié)果與討論

2.1 河流周邊不同種植作物表層土壤有機質(zhì)和氮磷形態(tài)分布情況

如表2所示,該流域周邊土壤TOC含量范圍為5103.00～16565.00mg/kg.TN含量范圍為802.60 ～2740.42mg/kg.TOC含量順序為玉米>香蕉>柑橘>甘蔗>桉樹種植土壤,玉米土壤顯著高于其他土壤(<0.05).不同種植作物土壤TN含量并未出現(xiàn)明顯差異性(>0.05),含量順序為玉米>香蕉>桉樹>柑橘>甘蔗種植土壤.根據(jù)全國第二次土壤普查,將土壤TN含量依據(jù)豐富水平分為Ⅰ～Ⅵ類,分別為: >2000 (很豐富)、1500～2000(豐富)、1000～1500(中等)、750～1000(缺乏)、500～750(很缺乏)和<500mg/kg(極缺乏)[24].依此得出本研究區(qū)域玉米、柑橘、香蕉和桉樹種植土壤TN整體平均處于豐富水平(1500～ 2000mg/kg),甘蔗土壤采樣點整體平均處于中等水平(1000～1500mg/kg).TP含量范圍為109.01～ 784.59mg/kg,不同作物土壤中TP含量順序為桉樹>甘蔗>柑橘>香蕉>玉米種植土壤,玉米土壤中TP含量相較于其他土壤有著顯著性差異(<0.05),明顯低于其他土壤.根據(jù)中國第二次全國土壤普查,將土壤TP含量依據(jù)豐富水平分為Ⅰ～Ⅵ類,分別為: >1000(很豐富)、800～1000(豐富)、600～ 800(中等)、400～600(缺乏)、200～400(很缺乏)和<200mg/kg(極缺乏)[24].依此得出玉米土壤TP整體平均處于很缺乏水平(200～400mg/kg),而其它作物土壤采樣點TP含量整體平均都處于缺乏水平(400～600mg/kg).由此可見,該地區(qū)土壤TP比較缺乏而TN較為豐富.土壤NH4+-N含量范圍為9.50～ 117.56mg/kg,NO3--N含量范圍為0.28～135.56mg/kg.其中香蕉和玉米土壤NH4+-N與其他農(nóng)作物土壤有顯著性差異(<0.05),顯著高于其他作物土壤.甘蔗和玉米土壤的NO3--N含量與其他農(nóng)作物土壤有顯著性差異(<0.05),顯著高于其他作物土壤.土壤Ex-P、Fe/Al-P和Ca-P含量范圍分別為0.30～100.23, 57.51～361.36和6.13～ 451.23mg/kg.其中柑橘土壤Ex-P顯著高于其他土壤(<0.05),柑橘和香蕉土壤中的Fe/Al-P顯著高于其他土壤(<0.05),桉樹種植土壤Ca-P顯著高于其他土壤(<0.05).單因素ANOVA方差分析得出:玉米種植土壤中的TOC、NH4+-N、NO3--N含量較高,而TP含量較低.玉米種植時,需要每年施加基肥和追肥,主要為含氮素的尿素或復(fù)合肥,磷肥較少.甘蔗土壤中NO3--N極高,但NH4+-N含量與其他土壤無明顯差異.這可能是因為甘蔗相比于其他農(nóng)作物更易吸收NH4+-N,但吸收NO3--N較差[25].柑橘土壤中含Ex-P和Fe/Al-P量較高,各形態(tài)氮素和有機質(zhì)均未出現(xiàn)明顯差異性.雷靖等[26]指出全國范圍內(nèi)柑橘的施用磷肥過量程度明顯高于氮肥,因為過量施用氮肥會使柑橘產(chǎn)量明顯變低[27].香蕉種植土壤NH4+-N和Fe/Al-P含量較高,其他指標并未出現(xiàn)明顯差異性.楊文慧等[28]曾指出南寧境內(nèi)香蕉種植土壤普遍存在銨態(tài)氮過高從而導(dǎo)致銨硝比不合理的狀況.桉樹除Ca-P含量較高外,無明顯差異性,種植桉樹雖然施肥頻率較低,但是土壤上的樹枝或樹葉等殘余物依然為土壤提供了充足的營養(yǎng)[29].表3所示TOC與NH4+-N和TN呈顯著正相關(guān)(<0.05),表明有機肥或有機質(zhì)中的氮素可能是土壤NH4+-N的主要來源.而Fe/Al-P和Ex-P含量呈正相關(guān)(<0.05),說明2種磷素存在同源性.

表2 不同作物土壤有機碳與氮磷形態(tài)分布和差異性分析

注:同行不同字母表示具有顯著性差異(<0.05),若無字母則表示本組指標并未出現(xiàn)顯著性差異(>0.05).

表3 土壤各形態(tài)氮磷相關(guān)性分析

注:*表示<0.05,**表示<0.01,=12.

2.2 武鳴河流域水體和沉積物各形態(tài)氮磷及其他指標分布

如圖2所示,武鳴河水體TC濃度為17.78～ 26.06mg/L,TOC濃度為1.40～2.25mg/L.水質(zhì)pH值為7.90～8.40.DO濃度為5.15～8.95mg/L.COD濃度為4.00～10.00mg/L.TP濃度為0.01～0.08mg/L,TN濃度為1.34～2.89mg/L,NH4+-N濃度為0.26～0.89mg/L.對照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)[30],COD濃度均優(yōu)于地表水Ⅰ類標準;TP濃度則為上游3個采樣點中有2個符合國家Ⅰ類水標準,1個采樣點符合Ⅱ類水標準.中游和下游均符合Ⅱ類水標準.上游大部分采樣點TN濃度符合Ⅲ類水標準,中下游所有采樣點均超出Ⅴ類水標準.下游的W9和W10采樣點NH4+-N濃度滿足Ⅲ類水標準,其他采樣點滿足Ⅱ類水標準.武鳴河屬于地表Ⅲ類水功能區(qū),由此可見,武鳴河中下游總氮超標嚴重,應(yīng)該是受到中下游農(nóng)業(yè)非點源污染顯著影響.

如圖3所示,沉積物采樣點TC和TOC范圍分別為6124.50～21751.38,4807.12～16340.00mg/kg,可以看出TOC含量占TC的絕大部分.TN和TP范圍為714.00～2920.00,238.55～652.512mg/kg. NH4+-N含量范圍為14.05～114.48mg/kg,NO3--N含量范圍為3.27～13.21mg/kg. Ex-P、Fe/Al-P和Ca-P這3種磷形態(tài)的含量范圍分別為4.56～26.66, 112.26～ 380.04, 55.50～191.76mg/kg.沉積物氮磷形態(tài)分布情況表明,各個樣點的沉積物中TN普遍高于TP,無機氮形態(tài)主要以NH4+-N為主,TP主要以Fe/ Al-P和Ca-P為主.

圖2 武鳴河水體各形態(tài)氮磷和其他指標濃度

圖3 沉積物中TC,TOC和各形態(tài)氮磷含量

2.3 沉積物與流域周邊土壤、水體指標相關(guān)性分析

如表4所示,沉積物中主要碳氮磷指標呈現(xiàn)較高的正相關(guān)性.TC與TOC具有極顯著正相關(guān)性(<0.01),說明該地沉積物中TOC對TC影響較大.TOC與TN也具有顯著正相關(guān)性(<0.05),說明沉積物中TN與TOC變化一致.TOC和Ca-P具有顯著正相關(guān)性(<0.05),沉積物Ca-P通常與周邊流失土壤石灰質(zhì)含量有關(guān)[31],高石灰質(zhì)土壤常常會帶來更多的土壤TOC流失并導(dǎo)致周邊沉積物TOC含量也較高[32].NH4+-N與TN呈極顯著正相關(guān) (<0.01),說明NH4+-N仍是影響沉積物中TN含量的主要因素.TP和NO3--N、Fe/Al-P具有顯著正相關(guān)性(< 0.05),說明Fe/Al-P占TP的主導(dǎo)部分,且與NO3--N具有一定同源性.

如表5所示,水體中NH4+-N與沉積物中NH4+-N有顯著正相關(guān)性(<0.05),說明河流中的NH4+-N含量很可能與沉積物的NH4+-N釋放有關(guān).水體中NH4+-N也與沉積物中NO3--N具有極顯著正相關(guān)性(<0.01),說明沉積物中NO3--N應(yīng)與水-沉積物界面硝化反應(yīng)有關(guān),武鳴河流域水體pH值偏弱堿性,且DO較高,NH4+-N較易發(fā)生硝化反應(yīng)生成NO3--N[33].河流周邊土壤Fe/Al-P和沉積物中的Fe/Al-P和TP具有顯著正相關(guān)性(<0.05),說明河流周邊農(nóng)田土壤Fe/Al-P流失對沉積物磷貢獻較大.此外,土壤與沉積物的NH4+-N呈顯著正相關(guān)性,表明沉積物中NH4+-N來源可能為周邊土壤的氨氮流失.

表4 沉積物碳氮磷相關(guān)性分析

注:*表示<0.05,**表示<0.01,=12.

表5 相同采樣點河流沉積物和水體及周邊土壤各形態(tài)氮磷相關(guān)性分析

注:*表示<0.05,**表示<0.01,=12.

2.4 河流水質(zhì)主成分分析

如表6所示, KMO抽樣適切性量數(shù)和Bartlett球形度檢驗值分別為0.711和0.001,并提取出特征值大于1的3個主成分,說明造成水體污染的成因主要有3個,它們分別的貢獻率為57.274%、17.407%和14.675%,解釋了河流水質(zhì)數(shù)據(jù)總方差的89.356%.

使用最大方差法得到旋轉(zhuǎn)后成分矩陣和各個主成分中的高載荷因子(載荷>0.5).主成分1中高載量因子有TN、NO3--N、TP、TOC和COD,由于武鳴河流域周邊主要為農(nóng)田和桉樹林地,所以周邊土壤中氮磷及有機質(zhì)的流失應(yīng)為河流污染的最大來源,因此主成分1判斷為來自農(nóng)業(yè)非點源.主成分2高載量因子為TC和一部分TOC,河水TC包括TOC和無機碳(TIC),由上述武鳴河水質(zhì)分析可知,河水中TIC占TC主要成分,小型河流TIC大多主要來源于巖性流失等過程[34],所以主成分2應(yīng)為巖性流失等自然源.主成分3高載量因子為NH4+-N,由前文中相關(guān)性分析可知河流中NH4+-N可能主要來源于沉積物中NH4+-N析出.綜上可見,農(nóng)業(yè)非點源污染應(yīng)是影響武鳴河水質(zhì)的主要因素.

表6 武鳴河水質(zhì)主成分分析

注:加粗表示高載荷因子.

分析可知,武鳴河流域水體污染主要為TN.該流域周邊玉米類農(nóng)田土壤中TOC、NO3--N和NH4+-N較高,這類農(nóng)作物在南方丘陵地區(qū)因為翻耕等原因,其土壤養(yǎng)分隨徑流的流失量比柑橘園地和林地更高[35].同時,夏季播種玉米時間為6～7月份,之后表面施撒追肥一次,這些肥料中富含氮素,并且處于在雨季,所以玉米類農(nóng)田土壤很可能為周邊水體帶來更多的TN和NO3--N.此外,種植甘蔗土壤中NO3--N也較高.有研究發(fā)現(xiàn)在廣西坡耕地主要經(jīng)濟作物中,甘蔗土壤在常規(guī)施肥情況下TN隨徑流流失量略高于玉米,而NO3--N略低于玉米[36],并且當?shù)馗收徂r(nóng)作物的快速生長期在6～8月,在5～9月一般會施用3次追肥,處于雨季,所以甘蔗土壤也有可能是水體中TN的主要來源之一.因此玉米和甘蔗種植應(yīng)是造成武鳴河水體氮含量較高的主要原因.根據(jù)主成分分析和相關(guān)性分析可知,河水中NH4+-N與沉積物釋放有關(guān),有研究表明NO3--N和NH4+-N在徑流中主要存在的方式是不同的,NO3--N主要存在于土壤溶液中,而NH4+-N主要吸附在土壤顆粒表面[37],這應(yīng)是大部分NH4+-N并未直接隨徑流溶解在武鳴河水體中的原因,與本研究中周邊土壤和沉積物NH4+-N含量正相關(guān)的結(jié)果一致,沉積物吸附的NH4+-N易釋放進入水體[38].

2.5 河流沉積物主成分分析

如表7所示,KMO抽樣適切性量數(shù)和Bartlett球形度檢驗值分別為0.665和0.001,并提取出特征值大于1的3個主成分.說明河流沉積物污染成因主要有3個,其貢獻率分別為55.511%、17.199%和12.682%,解釋了沉積物總方差的85.392%.

使用最大方差法,得到旋轉(zhuǎn)后成分矩陣和各個主成分中的高載荷因子(載荷>0.5).河流周邊土壤流失過程中的顆粒態(tài)氮磷往往會成為沉積物中氮磷的主要來源[39-40].但是不同種植類型土壤的土壤氮磷分布與流失的特征不同,所以會產(chǎn)生一定差異性.主成分1方差貢獻率最高,其中高負荷因子有TOC、TP、NO3--N、Ex-P和Fe/Al-P.由于甘蔗土壤NO3--N含量較大流失風險高,柑橘土壤Fe/Al-P含量高,因此主成分1應(yīng)為周邊甘蔗和柑橘土壤中的養(yǎng)分流失.主成分2高載荷因子有TC、TOC和Ca-P,土壤中的Ca-P主要自于石灰質(zhì)土壤中磷肥的轉(zhuǎn)化[31].桉樹土壤采樣樣品多為含有較高石灰質(zhì)的紅色石灰土,其土壤母質(zhì)主要為石灰?guī)r風化物,這導(dǎo)致了該土壤中含有較高的Ca-P[31].石灰質(zhì)土壤富含碳酸鈣,致使土壤顆粒中含有較高無機碳,并成為沉積物中TC的重要來源.另外,桉樹多種在易造成土壤顆粒流失的坡地,所以主成分2可能來自于桉樹土壤.主成分3中高載荷因子主要有TN和NH4+-N.主成分3中高負荷因子主要有TN和NH4+-N.玉米類農(nóng)田土壤具有較高的TN和NH4+-N,玉米土壤TN和NH4+-N含量較高,而且玉米種植需翻耕等原因易產(chǎn)生養(yǎng)分流失,所以主成分3很可能來自玉米類農(nóng)田土壤.

表7 沉積物主成分分析

注:加粗表示高載荷因子.

3 結(jié)論

3.1 武鳴河流域玉米種植土壤中TOC、NH4+-N、NO3--N含量較高,而TP較低.種植甘蔗土壤NO3--N含量較高.種植柑橘土壤Ex-P和Fe/Al-P含量較高.種植香蕉土壤NH4+-N和Fe/Al-P含量較高.種植桉樹土壤Ca-P含量較高.

3.2 武鳴河水質(zhì)主成分和相關(guān)性分析結(jié)果表明,水體中NO3--N多來自周邊土壤氮流失,而NH4+-N與河流沉積物內(nèi)源釋放有關(guān).玉米和甘蔗種植土壤氮流失為河流水體帶來了較多的TN和NO3--N,這應(yīng)是武鳴河水體TN超標的主要原因.

3.3 沉積物主成分和相關(guān)分析結(jié)果表明,沉積物中TP、NO3--N、Ex-P和Fe/Al-P與周邊甘蔗和柑橘種植的氮磷流失有關(guān),沉積物TC和Ca-P則可能來源于桉樹種植的養(yǎng)分流失,TOC主要來源于甘蔗、柑橘和桉樹土壤.沉積物TN和NH4+-N可能來自玉米種植土壤.

3.4 通過分析武鳴河水體、沉積物與流域周邊土壤的氮磷分布和污染來源,可以看出武鳴河水體及沉積物污染特征與流域周邊農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)關(guān)系密切,當?shù)胤N植過程中因氮肥過度施用帶來的非點源氮磷污染問題應(yīng)引起足夠重視.

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Characteristics and source apportionment of nitrogen and phosphorus non-point source pollution in Wuming River Basin, Guangxi.

LIU Yan-feng, CUI Guan-nan*, BAI Xin-yu, YU Zhan-qiu, Dong Li-ming**

(State Key Laboratory of Environmental Protection and Food Chain Pollution Control, Key Laboratory of Cleaner Production and Resource Utilization of China Light Industry, School of Ecological Environment, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)., 2021,41(6)：2821～2830

This paper analyzed the characteristics of soil nitrogen and phosphorus forms of different crops in the Wuming River Basin in Guangxi, and used principal component analysis to analyze the source of nitrogen and phosphorus in river water and sediments. The results of soil statistics and one-way analysis of variance for different crops showed that the total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) contents of the farmland around the watershed ranged from 802.60 to 2740.42mg/kg and 109.01 to 784.59mg/kg, respectively. The ammonium nitrogen (NH4+-N) and nitrate nitrogen (NO3--N) of corn planting soil were significantly higher than other soils (<0.05); The NO3--N of sugarcane soil was significantly higher than other soils (<0.05); Citrus planting soil Exchanged phosphorus (Ex-P) and iron/aluminum combined phosphorus (Fe/Al-P) were significantly higher than other soils (<0.05). The results of principal component analysis indicated that TN in Wuming river may mainly originate from nutrient loss of soil planted with corn and sugarcane. Fe/Al-P, Ca-P and NH4+-N in the sediments may mainly originate from citrus, eucalyptus and corn soils, respectively. From the above analysis, it is known that the nitrogen loss of the soil for planting corn and sugarcane may have caused the most important non-point source pollution problem in Wuming River, indicating that the type of land crop is an important factor affecting non-point source pollution in the watershed.

soil；nitrogen and phosphorus forms；agricultural non-point source pollution；principal component analysis；source apportionment

X53

A

1000-6923(2021)06-2821-10

2020-11-10

國家自然科學(xué)基金資助項目(41861124004)

* 責任作者, 講師, 20170504@btbu.edu.cn; ** 教授, donglm@btbu. edu.cn

劉巖峰(1996-),男,北京市人,北京工商大學(xué)碩士研究生,主要從事流域非點源污染和污泥脫水方面研究.發(fā)表文章1篇.