三江平原季节性冻融条件下农业非点源氮污染时空分异模拟研究

大规模农业开发活动引发的非点源污染已严重制约三江平原农业垦殖区发展，本项目拟以三江平原传统开发型农垦区为对象，借助野外原位观测、空间分析和模型模拟等技术，在分析识别关键因子的基础上，探明剧烈人工干扰和季节性冻融过程作用下氮在水土界面间的迁移规律，阐释景观单元尺度下氮的运移机制及区域氮污染负荷的时空分异过程；通过遥感反演和历史重建，探讨长期农业开发活动对氮污染负荷时空变化的影响；构建基础信息和属性数据库，建立中高纬农业区氮污染时空分异模型，进而模拟预测氮污染负荷变化趋势，揭示三江平原大规模农业活动和季节性冻融耦合条件下农业非点源氮污染分异特征，为区域污染防治和生态安全调控提供依据。

氮素是农作物必须的营养元素，氮肥过度投入以及利用率低下导致农田中大量氮素随地表径流冲刷和土壤水运动进入自然水体，从而产生巨大污染负荷，严重威胁饮用水安全和农业正常生产。三江平原是我国重要的粮食生产基地，建国以来已历经4次以增加粮食产量为目标的大规模农业开发活动，大量沼泽湿地已被改造为良田。土地利用方式的改变和水资源的人工配置打破了三江平原长期历史条件下形成的生态和水文平衡，大规模农业开发活动引起的非点源污染已成为制约农业垦殖区建设的关键环境问题。因此，在该区域开展与氮素相关的生态安全和环境保护工作迫在眉睫。.本项目以三江平原传统型开发模式的农业区——八五九农场为研究对象，在整理和分析1965年以来历史观测数据的基础上，采用野外原位观测、室内辅助实验、空间统计分析、模型模拟等技术和方法，开展了一系列研究，主要包括：剧烈人工干扰和季节性冻融过程作用下氮在水土界面间的迁移规律研究，分析识别关键影响因子，阐释了景观单元尺度下氮的运移机制及区域氮污染负荷的时空分异过程；通过遥感反演和历史重建，探讨长期农业开发活动对氮污染负荷时空变化的影响；构建了基础信息和属性数据库，建立了中高纬农业区氮污染时空分异模型，对区域非点源氮污染负荷进行模型模拟研究，预测氮污染负荷变化趋势，从而揭示出三江平原大规模农业活动和季节性冻融耦合条件下农业非点源氮污染分异特征，提出了三江平原非点源氮污染防控对策，为区域氮污染防治和生态安全调控提供了丰富的数据材料和技术支撑。