基于AnnAGNPS模型的岔口小流域土地利用生态风险评价

岔口小流域位于黄土高原丘陵沟壑区，水土流失问题严重。为了防治水土流失，流域进行了坝系建设。侵蚀有所缓减，但坡面侵蚀依然严重。土地利用覆盖变化引发的坡面侵蚀可能是引发水土流失风险的原因。AnnAGNPS模型是美国开发的用于测定非点源污染负荷的模型，具有进行区域生态风险评价的优势特征。但是目前尚未用于该类区域土地利用风险管理决策。本研究针对岔口小流域生态环境特征，以及土地利用覆盖变化国际前沿研究领域，拟采用AnnAGNPS模型对岔口小流域土地利用生态风险进行模拟评价。在进行模型参数获取、模型有效性验证、模型参数调整等工作的基础上，采用该模型识别流域土壤侵蚀风险区、非点源污染风险区等，并通过模型分析土地利用风险源。在系统调查分析流域土地利用方式基础上，确定土地利用方式调整的有关方面，并借助模型进行调整方案的可行性分析。形成有利于风险削减的土地利用管理决策优化方案。

岔口小流域是入黄支流第一批坝系示范工程区域，流域还进行了坡改梯工程、退耕还林工程。本研究以岔口小流域为研究对象，将AnnAGNPS模型应用到岔口小流域进行潜在非点源污染源识别。建立了符合流域特色的具有一定精度的AnnAGNPS模型数据库；以流域出口实地监测的5场日暴雨径流量、泥沙及营养物质来评价模型在黄土丘陵沟壑区的适用性。结果表明：模型对径流的模拟与实测值较好的接近，径流模拟偏差为-21.46%～20.48%，确定性系数R2为0.9922，模拟结果可以接受。模型对建有淤地坝的岔口小流域的泥沙模拟具有很大的不确定性，模拟偏差最小为24.62%，氮与磷最小模拟误差为7.11%和26.28%。根据模拟结果，从模型对淤地坝模拟的局限性、模型对场次降雨的不确定性、流域降雨分布空间异质性及对观测数据较为反常的方面，详细分析了模拟误差来源。结果表明，模型对淤地坝拦水、拦沙模拟的局限性，滑坡的影响，坡改梯工程以及淤地坝冲毁是造成泥沙较大误差的主要原因。泥沙模拟的不准确性直接影响氮磷的模拟精度。模型虽对泥沙、氮和磷的模拟表现出很大的不确定性，但其能较好地预测部分泥沙、氮和磷及其产生趋势，及较好的模拟径流，表明AnnAGNPS模型在黄土丘陵沟壑区仍有较好的应用前景。从模型输出结果上分析潜在污染源：从泥沙来源来看，大部分流失的泥沙来源于土壤表层和细沟侵蚀，其余的来自潜在切沟侵蚀。而切沟侵蚀产生的泥沙来源于坡耕地，而非作物用地的切沟产生的泥沙较少。对比分析流域泥沙的侵蚀量、入河量及流域出口的总泥沙含量发现，淤地坝对泥沙的影响在于泥沙的输移过程及流域出口的泥沙含量，不影响泥沙的产生量。从模拟出口的泥沙组成上来看，泥沙的输出主要以粘粒含量为主。从模型输出的单位面积上年输出结果上来看，将近70.96%流失的氮来源于耕地，流失的磷70.88%来源于荒草地及耕地，此外这些磷流失较多的地块其土壤中包含了较高的无机磷含量。对流域取消施肥操作，发现氮流失的比例降为原来的47.22%，磷流失降为原来的95.44%，说明流域氮的流失来源主要有两个：施肥和土壤氮库，而磷流失主要来源是土壤磷库即由于泥沙的流失引起的。在此基础上针对流域存在的风险源提出3种改进措施：1 改变流域施肥方式；2 继续推行坡改梯工程；3 修复和完善淤地坝。并分析各种改进措施累加效果对现状的改进程度。