人类活动影响下焉耆盆地水氮迁移特征及规律研究

With the development of agricultural in Yanqi basin, the local people face the problems of land excess using, surface wter pollution increased and ecological environment degenerated. By the survey on upstream source, middle vertical Exchange and downstream meeting in flood, normal and dry season, the researcher can acquire the characteristic of nitrogen flux in one year. From the prototype testing of local water and nitrogen migration, the value of Nitrogen leaching would be gotten. Combine wth the help of different periods of land useful information and the tool of Gis, the unbiased estimate flux of nitrogen can be obtained in different regions of the basin. Then, the data are also the source of the watershed-scale modle established by Modflow. In the process of model calibration, the nitrogen sinks in Bosten Lake Can be regarded as a standard. By taking advantage of this model, the researcher can forecast the relationship of Human production activities and nitrogen in Bosten Lake.

针对焉耆盆地农业发展中面临的土地利用方式转变、面源污染加剧及入湖水质水量劣变等生态环境问题，通过对上游源项、中游垂向交换与下游汇项在丰、平、枯水期的代表性监测，获取年内流域硝态氮通量的变化特征；结合田间典型定位点硝态氮淋溶试验，运用地统计学与时空转换的思想，结合不同时期土地利用遥感信息，利用Gis工具对多源数据处理的优势，得出盆地内不同区域氮通量的无偏估计值，实现从典型点数据源到面状信息的输出。将上述结果作为盆地水流系统的输入源，运用试估模拟方法，并在博斯腾湖氮汇的校正下，建立起流域尺度的水氮耦合模型，来预测盆地内农业生产活动等对地下水体及博斯腾湖氮富集的影响；得出在博斯腾湖可承受最大环境容量下，人类活动释放到土壤与水体中硝态氮通量阈值，并对不同产业发展模式下水氮迁移及湖区水环境演化趋势进行风险评价。

焉耆盆地是新疆典型的干旱内陆河灌区，主要以粮食、番茄和辣椒为主，灌溉面积从1956年的4.4×104 hm2发展到了2013年的282.6×104 hm2，年均引用开都河水量约为12×108m3。由于有限的地表水难以维持现有的灌溉面积，因此导致了地下水的大量开采，实际开采量达6.92×108m3，远大于4.0×108m3的可开采量。针对焉耆盆地农业发展中面临的灌溉方式转变、地下水超采及氮肥用量加大等环境问题，通过对灌区内土、水及肥的监测，运用Gis和Modflow等工具，建立了流域尺度的水氮耦合模型，取得的主要成果如下：.1. 从近20年的统计数据分析，焉耆盆地氮肥施用量呈持续增加的趋势，2016年纯氮施用量达到了550kg/hm2。潜水中硝态氮的含量从1996年时的小于1mg/L增加到了目前的15.8mg/L，超标率达28.6%。.2. 运用克里金法(Or-Kriging)对绿洲农区207个地下水样进行的空间变异分析表明，绿洲区地下水体硝态氮量总体水平较低，平均值为3.3mg/L。但不同区域硝态氮量差异明显；绿洲灌区部分地下水硝态氮量已接近世界卫生组织提出的最大允许浓度（10.0mg/L），个别地区已处于污警戒状态（20.0mg/L）。.3. 冬灌对硝态氮在土壤垂向的分布具有重要的作用。土壤中NO3--N在不同种植类型累积量的大小表现为番茄＞小麦＞玉米＞辣椒。生育期末土壤硝态氮主要在0～60cm土层累积，冬灌后0～60cm土壤番茄、辣椒、玉米、小麦硝态氮淋洗率分别为54.2%、-31.1%、23.5%、21.9%；60～100cm土层番茄、辣椒、玉米淋洗率分别为48.5%、27.7%、42.5%。适宜的冬灌定额为1800-3000m3/ha。.4. 春灌对表层30cm土层的硝态氮会产生较强的淋洗作用，0～50cm的淋洗率分别超过40.0%。从保持土壤肥力的角度看，对于轻度盐渍化的土壤，可以采用替代常规春灌的一些新方法，灌水定额为450 ~ 900 m3/ ha，是常规春灌定额的50%。.5. 近年来焉耆盆地内地下水的过度利用及氮肥的大量施用使得地下水中硝酸盐含量面临着快速增加的风险。逐年增大的氮肥使用量是潜水水质不断恶化的主要因素。过度超采使得原本处于承压的含水层变成了无压状态，地下水流状态的改变对含水层中硝酸盐的上升起到了加速作用。