摘要:农业非点源污染是造成上海郊区地下水污染的主要因素,定量分析预测农业生产过程氮素的迁移转化规律是有效控制地下水污染的重要环节。以上海市浦东新区新场镇果园村的桃园为研究对象,借助生物地球化学过程模型(DNDC)和长期水文影响评价模型(L-THIA),基于连续观测数据,详细分析了农业生产过程中氮素造成的非点源污染,特别是对周边地表、地下水的影响。结果表明,地表水总氮均值达6.34 mg·L-1,远劣于地表水Ⅴ类标准(≤2.0 mg·L-1);地下水中总氮均值达16.85 mg·L-1,远劣于地表水Ⅴ类标准(≤2.0 mg·L-1)。约有20%采样点硝态氮含量属于地下水Ⅴ类(>30 mg·L-1)。野外检测数据表明,该区地表水、地下水污染均严重超标,不宜饮用。模型分析显示,水体污染源主要来自桃园生产中施用的肥料,其中就模拟结果的数值可以得出,大约年农田氮输入量的1.7%通过土壤径流进入地表水,约3.5%经过土壤渗漏进入地下水,实测地下水中氮含量占桃园总氮输入量的5.8%。因此,合理调整施肥措施和施肥结构是减少土壤-水体中氮素污染的有效途径。
随着点源污染的有效管理和控制,非点源污染已成为地表和地下水环境污染的主要因素。在各类非点源污染中,农业非点源污染最为突出[1-4],尤其是在以蔬菜、果园地为主的上海郊区。由于农业生产活动引起的各种污染物以低浓度、大范围的形式缓慢地在土壤圈内运动和从土壤圈向水圈扩散,引起地表和地下水环境污染。据调查,上海地区非点源污染已经超过水污染总量的一半[5],对农田非点源污染进行研究具有重要的科学意义和应用价值。非点源污染特征及负荷估算是区域水环境质量控制的重要环节。目前已有的众多研究主要包括降水总量与污染负荷之间的关系研究[6],利用模型(L-THIA)估算非点源污染物的长期平均输出负荷[6],农田降雨径流污染负荷模型的建立[7],以及采用流域非点源SWAT 模型系统,针对不同的流域管理情景进行情景分析等[8]农业非点源污染负荷方面的研究;关于农业非点源污染特征主要包括分析土地利用类型、地形等因素对非点源输出特征的影响及其非点源污染物流失的时空变化规律等[9-10]。
本研究以上海市浦东新区新场镇果园村的桃园为研究对象,借助生物地球化学过程模型DNDC 和L-THIA 模型以及同步观测的流域土壤、地表地下水氮素含量,分析探讨基于农业生产管理措施及其农业生产过程的流域氮素非点源污染特征,旨在为减少或避免氮的流失与污染,实现研究区非点源污染的有效监测和桃园生产的多目标管理提供依据。