库滨带生态水文过程与非点源氮素动态响应机制研究

岸边带作为水陆交错带，无论从经济评估角度还是生态学、景观学或社会科学等方面对人类社会环境都具有重要作用，国际上已将岸边带生态修复建设作为主要的非点源污染防护措施。在当前流域水污染综合控制的背景下，急需从流域尺度对岸边带生态水文过程与污染物动态响应机制开展应用基础研究。本项目以北京官厅水库岸边带（即库滨带）为案例研究对象，从库滨带除氮机理出发，集成当前生态水文过程模型研究成果，构建库滨带生态水文过程氮素响应模型- - REH_N模型；应用定量遥感反演技术获取地表能量信息和植被特征参数，与REH_N模型进行数据同化，实现模型的空间尺度扩展；通过野外监测和温室模拟试验实现模型参数率定和结果验证；最后应用REH_N模型分析库滨带生态水文过程与非点源氮素的动态响应关系，对库滨带的污染控制效益进行评价。本研究从优化库滨带空间结构角度为库滨带生态修复提供合理化建议，进而更有效地防治流域非点源污染。

岸边带被喻为流域生态系统健康的最后防线，越来越多的学者意识到，水体岸边带生态系统管理，不仅是对流域非点源污染防治的重要手段，更是对整个流域生态系统进行可持续管理的关键环节。本研究构建适用于流域尺度岸边带去氮负荷估算的生态水文模型—REH- N (Riparian Ecological Hydrology_Nitrogen) 模型,对官厅水库库滨带岸边带去氮效应进行分析。同时,在延庆水保站开展田间尺度的野外模拟实验，结合室内外试验分析和以往研究成果，对模型模拟结果进行验证.本研究成果在优化岸边带结构，指导岸边带示范工程建设和流域非点源污染的防治方面具有重要科学价值和社会价值。本研究主要内容和结论如下：1. REH- N模型建设。 REH- N模型包括土壤化学过程模拟和植物生长过程模拟。前者包括土壤反硝化模拟、硝化模拟和氨挥发模拟；后者包括植物净第一性生产力(net primary productivity ，NPP) 模拟、植物生产力分配模拟和植物营养元素吸收模拟。2. REH- N模型模拟与结果分析。经过中小尺度的野外试验验证和模型分析，模拟结果表明：(1) REH- N模型在空间尺度模拟上的有效性及模拟结果的可靠性；(2)官厅水库库滨带流域对非点源污染防治起到了积极的作用，氮元素的年截留量达到6000吨；(3)REH- N模型对官厅水库库滨带去氮环境效益分析表明，当前库滨带土地利用格局中，滩地、林地和草地是去污效果较好的土地利用类型,对流域的去N量占流域的76 %。