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月湖沉积物—水界面营养盐的时空分布特征研究在以往富营养化湖泊的治理进程中,有研究发现,在受污染湖泊的外部污染源被有效控制后,内源即成为湖泊富营养化问题的主导因素,长时间维持着湖泊的营养状态。
本文以武汉市典型浅水湖泊-月湖为研究对象,通过野外调查采样和室内实验测定,分析了月湖沉积物、间隙水和上覆水各形态营养盐的空间分布和季节变化特征,探讨了月湖沉积物-水界面的迁移过程,进而对不同介质中营养盐的相关性进行研究,以期为月湖治理提供参考。
主要研究结论如下:(1)月湖沉积物总氮(TN)浓度为1.36-2.10g/kg,随着沉积深度的增加,浓度逐渐降低,春季TN浓度最低,冬季最高。
沉积物氨氮(NH4+-N)浓度远高于硝态氮(NO3--N)浓度,随着深度的增加,NH4+-N的浓度升高,NO3--N浓度下降,季节变化不同。
沉积物总磷(TP)有“表层富集”特征,秋季TP浓度最高,此时沉积物是磷的“汇”。
TOC/TN表明月湖表层沉积物有机质的来源以外源为主,底层以内源为主。
整体上,月湖西侧湖区沉积物营养盐负荷最高,湖心受到的污染较小。
(2)月湖间隙水TN浓度为3.966-10.998mg/l,其空间分布和季节变化与沉积物TN相似。
间隙水溶解态氮的比重为NH4+-N>NO3--N>亚硝态氮(N02--N),垂向分布表现为NH4+-N浓度随深度增加浓度升高,与NH4+-N相反,N03--N和NO2--N 浓度下降,季节变化不一致。
春季月湖间隙水TP“表层富集”特征最明显,秋季TP含量最高,季节变化与沉积物TP相似。
月湖间隙水各营养盐的时空分布受沉积物影响较大。
(3)月湖间隙水TN浓度远高于上覆水,存在沉积物TN向月湖水体扩散的可能性。
月湖NH4+-N和NO2--N主要是由沉积物向上覆水体扩散,而NO3--N主要是由上覆水向沉积物迁移,不同样点在各季节间隙水和上覆水TP的迁移释放方向不尽相同。
南四湖区农田氮磷流失特征及面源污染评价一、本文概述本文旨在对南四湖区农田氮磷流失特征进行深入研究，并对该地区的面源污染进行评价。
南四湖区作为我国重要的农业区，其农田氮磷流失问题日益严重，对湖泊水质和生态环境造成了严重影响。
因此，了解南四湖区农田氮磷流失的特征和规律，对于制定有效的面源污染控制策略具有重要意义。
本文首先介绍了南四湖区的地理位置、气候特点、农业种植结构等基本情况，为后续研究提供了背景信息。
接着，通过收集南四湖区农田氮磷流失的相关数据，运用统计分析方法，深入分析了农田氮磷流失的主要特征和影响因素。
结合湖泊水质监测数据和生态风险评估方法，对南四湖区农田氮磷流失引起的面源污染进行了综合评价。
通过本文的研究，期望能够全面了解南四湖区农田氮磷流失的现状和问题，为制定针对性的面源污染控制措施提供科学依据。
也为其他地区农田氮磷流失和面源污染的研究提供参考和借鉴。
二、南四湖区农田氮磷流失特征分析南四湖区作为我国重要的农业区，其农田氮磷流失问题日益受到关注。
氮磷流失不仅影响湖泊水质，还对农业生产和生态环境构成威胁。
因此，深入分析南四湖区农田氮磷流失特征，对制定有效的面源污染控制措施具有重要意义。
季节性变化明显。
受降雨、灌溉等自然因素影响，农田氮磷流失量在不同季节存在较大差异。
一般来说，降雨丰沛的夏季和灌溉频繁的春季是氮磷流失的高峰期。
空间分布不均。
受土地利用类型、土壤类型、地形地貌等多种因素影响，南四湖区农田氮磷流失在空间分布上呈现出较大的差异。
一般来说，地势平坦、土壤肥沃的农田区域氮磷流失较为严重。
氮磷比例失衡。
在农业生产过程中，为了追求产量，农民往往过度使用化肥和农药，导致农田氮磷比例失衡。
这种失衡状态不仅降低了农作物的产量和品质，还加剧了农田氮磷流失的风险。
流失形式多样。
南四湖区农田氮磷流失包括地表径流、土壤侵蚀、地下渗漏等多种形式。
这些形式之间相互影响、相互转化，共同构成了复杂的农田氮磷流失体系。
《干旱区浅水富营养化湖泊氮、磷营养盐时空分布及迁移通量研究》篇一摘要：本文针对干旱区浅水富营养化湖泊的氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量进行了系统研究。
通过对湖泊水体及底泥的采样分析，探讨了营养盐的空间变化规律及时间动态特征，并对其迁移转化过程进行了深入探讨。
研究结果表明，氮、磷营养盐的分布与迁移对湖泊富营养化有着重要影响。
一、引言干旱区浅水湖泊因其独特的水文特征和生态环境，往往成为富营养化的高风险区域。
随着气候变化和人类活动的加剧，干旱区浅水湖泊的富营养化问题日益突出。
氮、磷等营养盐是导致湖泊富营养化的主要因素之一。
因此，对干旱区浅水富营养化湖泊中氮、磷营养盐的时空分布及迁移通量进行研究，对于理解湖泊生态系统的演变过程、预测湖泊富营养化趋势以及制定有效的管理措施具有重要意义。
二、研究区域与方法本研究选取了位于干旱区的某浅水富营养化湖泊作为研究对象。
通过设置不同深度和位置的采样点，采集水样和底泥样品。
利用化学分析方法测定水体和底泥中氮、磷营养盐的含量。
同时，结合遥感技术和水文学方法，分析营养盐的时空分布特征及迁移通量。
三、氮、磷营养盐的时空分布特征1. 空间分布特征：研究发现在湖泊的不同区域，氮、磷营养盐的含量存在显著差异。
靠近湖岸和入湖口处的营养盐含量较高，而湖心区域则相对较低。
这主要与人类活动、水体流动和底泥释放等因素有关。
2. 时间动态特征：在季节变化上，氮、磷营养盐的含量呈现出明显的季节性变化。
通常在春季和夏季达到高峰，而在秋冬季节则相对较低。
这与人为排放、生物活动及气象因素等有关。
四、氮、磷营养盐的迁移通量本研究通过水文学方法和模型分析，发现氮、磷营养盐主要通过河流输入、降雨输入、底泥释放和生物活动等途径进入水体。
其中，河流输入是主要的氮、磷来源，而底泥释放则在特定条件下成为重要的内源营养盐来源。
此外，风力和水流的作用也会影响营养盐的迁移和扩散。
五、结论与讨论本研究表明，干旱区浅水富营养化湖泊中氮、磷营养盐的时空分布特征及迁移通量受到多种因素的影响。
南四湖水环境质量评价研究南四湖水环境质量评价研究引言：南四湖作为我国南方水域湖泊的重要组成部分，具有丰富的生态资源和重要的水文地理特征。
近年来，随着人类活动的不断增加，南四湖的水环境质量逐渐受到严重威胁。
本研究旨在评估南四湖的水环境质量，并提出改善水质的措施，以保护湖泊生态系统和人类健康。
一、南四湖的概况南四湖位于我国XX省，是南方重要的淡水湖泊之一。
湖泊面积约xxxx平方米，周边地区为著名的农田和居民区，湖泊是当地的重要供水源。
二、水环境质量评价指标通过综合考虑南四湖的水质特征和相关生态环境要求，本研究选取了一系列指标来评价水环境质量。
其中包括水质指标（如溶解氧、氨氮、总磷、总氮等）、富营养化指标（如叶绿素a浓度、藻类密度）、有机物指标（如化学需氧量、生化需氧量）等。
三、南四湖水环境质量评价结果根据对南四湖水样的采集和实验室分析，本研究得出如下结论：1. 南四湖的水质受到重金属、有机污染物等人为因素的影响，其中溶解氧、氨氮等指标超出环境质量标准；2. 富营养化现象严重，湖泊水体中藻类密度和叶绿素a浓度较高，超过了安全水质标准；3. 有机物含量较高，存在一定的化学需氧量和生化需氧量，符合湖泊有机物富集的特征。
四、水环境质量改善对策针对南四湖水环境质量存在的问题，本研究提出以下改善对策：1. 提高污水处理厂处理能力，减少入湖的废水排放；2. 加强农业非点源污染控制，采取农田水肥一体化、循环农业等措施，减少农业化肥和农药的使用；3. 加强湖泊保护区的管理与监测，严禁破坏湖区植被和采矿等活动，避免土壤侵蚀和沉积物的入湖。
五、结论与展望南四湖的水环境质量评价结果表明，当前水质存在较大问题，需加大改善力度。
本研究提出的改善对策从源头控制、减少污染物输入等方面出发，可为南四湖的水环境质量提升提供一定的参考。
未来，还需进一步加强监测与管理，结合政策法规的制定和落实，不断完善湖泊生态系统保护机制，确保南四湖的可持续发展。
南四湖水体中总氮及其存在形态的分析摘要：2017年和2018年分春夏秋冬四个季节对南四湖（南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖）的水环境进行连续跟踪监测调查，对南四湖水体中的总氮及其形态氮的时空分布特征进行监测分析。
关键词：南四湖；总氮；氨氮；硝酸盐氮；时空分布1 材料与方法1.1采样点的设置根据南四湖的湖泊面积、出入河流和污染物的来源，全湖共设置16个采样点，其中南阳湖(样点为1～4号) 、独山湖(样点为5～8号) 和昭阳湖(样点9～12号)各4个，微山湖4个( 样点13～16号)。
所有样点采用 GPS 定位。
具体取样点位置见图1。
所有样点采用 GPS 定位。
图1南四湖采样点Fig.1 The sampling sites in Lake Nansi1.2样品的采集与测定水样采集使用2.5L采水器，南四湖属于浅水型湖泊，水位较浅，采集水面下0.5m处水样进行分析，采集结束后立即对样品进行处理，并置于低温下避光保存。
采样日期为2017年2月-2018年11月（分春夏秋冬四个季节），每月监测一次。
总氮采用HJ636-2012碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法,氨氮采用HJ535-2009纳氏试剂分光光度法，硝酸盐氮采用HJ/T 346-2007紫外分光光度法。
1.3数据处理对采集的每个样品均进行3次平行实验。
检测结果均以3次平行测定的平均值表示，3次检测结果的误差范围控制在5%以内。
对取得的实验数据采用Excel2003、SPSS16.0软件进行统计检验、相关分析和制图制表。
2结果与分析2.1总氮的时空分布特征在空间上，南四湖水体中各样点总氮含量在1.06～2.32mg·L-1之间，平均值为1.81mg·L-1。
从各样点来看，1号样点总氮含量均最高。
由图2可知，总氮的变化趋势为南阳湖( 2.21mg·L-1)＞独山湖(1.67 mg·L-1)＞昭阳湖(1.41mg·L-1)＞微山湖(1.08 mg·L-1)。
济宁南四湖水质富营养化评价及防治对策研究于光金;商博;王桂勋;刘菁【摘要】以2012年南四湖水质监测数据为依据，采用修正的卡森指数法（TSIM）对南四湖水质进行评价。
结果表明，修正卡森指数的评价结果为TSIM=56.04，南四湖已达到富营养化的标准。
根据评价结果，从工业废水、生活污水排放、底质、农业生产、渔业养殖的影响方面分析了水体富营养化的原因，从减少外源污染物、应用生物措施和发展健康水产养殖模式三个方面提出了南四湖水体富营养化的防治对策。
%Based on the monitoring data of Nansi Lake in 2012, the water quality of Nansi Lake was evaluated using the modified Carson index( TSIM). The results showed that the modified Carson indexes of evaluation results are TSIM=60.08, Nansi Lake has reached the standards of eutrophication. According to the evaluation results, the causes of water eutrophication were analyzed from the industrial wastewater, domestic sewage discharge, agricultural production and aquaculture, proposed the control measures from the three aspects of reducing exogenous pollutants, adopting biological measures and developing a healthy aquaculture model.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P54-56)【关键词】南四湖;湖泊富营养化;修正的卡森指数法;评价【作者】于光金;商博;王桂勋;刘菁【作者单位】山东省环境监测中心站，山东济南250101;山东省环境监测中心站，山东济南 250101;山东省环境监测中心站，山东济南 250101;山东省环境监测中心站，山东济南 250101【正文语种】中文【中图分类】X824Abstract：Based on the monitoring data of Nansi Lake in 2012,the water quality of Nansi Lake was evaluated using the modified Carsonindex(TSIM).The results showed that the modified Carson indexes of evaluation results are TSIM=60.08,Nansi Lake has reached the standards of eutrophication.According to the evaluation results,the causes of water eutrophication were analyzed from the industrial wastewater,domestic sewage discharge,agricultural production and aquaculture,proposed the control measures from the three aspects of reducing exogenous pollutants,adopting biological measures and developing a healthy aquaculture model.Key words： Nansi Lake； lake eutrophication； Carson index correction；evaluation水体富营养化已成为世界范围内普遍存在的环境问题已引起世界各国的普遍关注，水体富营养化不仅会使水体丧失其应有功能，而且会严重破坏水体的生态平衡，使水质恶化，从而使水体不能满足生产功能和生活需要，制约人类社会和经济的发展[1]。
南四湖水环境质量评价研究南四湖是一个位于中国安徽省淮南市的内陆湖泊，也是淮河流域重要的淮河干流源头水系湖泊之一。
随着城市化进程和经济快速发展，南四湖的水环境质量一直备受关注。
本文将对南四湖的水环境质量进行评价研究，并探讨其影响因素和未来发展方向。
第一部分：南四湖的水环境概况1.1 南四湖的地理特征南四湖位于淮南市城区东北部，面积约为30平方公里，水体主要由湖泊、渠道和河道组成。
湖泊由两个互相连接的水体组成，即“南四湖上湖”和“南四湖下湖”。
1.2 水环境质量的现状近年来，南四湖的水环境质量明显下降。
水体富营养化现象严重，水质浑浊，水体中的藻类过度繁殖，致使湖泊水质受到严重污染。
此外，湖泊周边也存在大量的水污染源，如农业面源污染和城市生活污水等。
第二部分：南四湖水环境质量评价指标体系2.1 水质评价指标水质评价指标是评价水环境质量的重要依据。
本文将采用中国国家环境保护标准中的水质评价指标，包括溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷和总氮等。
2.2 水环境质量评价方法本文将采用综合评价法对南四湖的水环境质量进行评价。
综合评价法将各项水质指标的监测结果进行统计分析，得出综合得分，进而评价水质。
第三部分：南四湖水环境质量评价结果及分析3.1 水环境中的重金属污染通过对南四湖水体中的重金属含量进行监测，发现其中铅、镉和汞等重金属超过国家标准限值，这些重金属污染物对水体的生物和人类健康都有很大危害。
3.2 水体富营养化问题南四湖在近年来发生了较为严重的水体富营养化现象，主要是由于湖泊周边农田施肥不合理、城市污水排放等造成的。
水体富营养化导致湖泊中的藻类过度繁殖，严重影响水体的生态平衡。
第四部分：南四湖水环境质量改善对策4.1 加强水污染源的控制政府部门应加强农田面源污染的治理，推广科学合理的农业施肥模式，减少农业面源污染对南四湖的影响。
同时，加强城市污水处理设施建设与管理，缓解城市污水对南四湖的污染。
4.2 生态修复与水体治理通过进行湖泊的生态修复工程，引进适应南四湖生态系统的物种，提高湖泊生态系统的抗扰能力。
生态环境学报 2019, 28(8): 1674-1682 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：国务院三峡工程建设委员会办公室/江湖生态监测重点站（洞庭湖）（JJ2017-028）作者简介：黄代中（1984年生），女，高级工程师，博士，主要从事环境监测与水环境保护方面研究。
E-mail: hdz1023@ 收稿日期：2019-06-03洞庭湖不同形态氮、磷和叶绿素a 浓度的时空分布特征黄代中，李芬芳，欧阳美凤，张屹，龚正，符哲湖南省洞庭湖生态环境监测中心，湖南 岳阳 414000摘要：洞庭湖水体主要污染物为氮和磷，而有关洞庭湖营养盐赋存形态与叶绿素a 的关系鲜有报道。
为研究洞庭湖氮与磷的时空分布特征及其对叶绿素a （Chl-a ）的影响，2017年在洞庭湖湖体、出湖口及8条入湖河流共20个断面采集了水样，分析了水体中不同形态氮、磷和Chl-a 的质量浓度。
结果表明，洞庭湖水体中总氮（TN ）、溶解态总氮（DTN ）、氨氮（NH 4+-N ）、硝酸盐氮（NO 3−-N ）质量浓度年均值分别为1.83、1.69、0.26、1.27 mg·L −1，总磷（TP ）、溶解态总磷（DTP ）、磷酸盐（DPO ）、颗粒态磷（PP ）质量浓度年均值分别为0.081、0.059、0.049、0.022 mg·L −1，Chl-a 质量浓度平均值为4.84 μg·L −1。
空间分布上，各形态氮和磷的质量浓度总体表现为：入湖口>出湖口>湖体，其中，区间入湖口水体中ρ(TN)、ρ(NH 4+-N)、ρ(TP)、ρ(PP)最高，而ρ(NO 3−-N)、ρ(DTP)、ρ(DPO)在松滋口最高。
ρ(Chl-a)表现为区间>湖体>出湖口>松滋口>四水。
时间分布上，各形态氮与磷的质量浓度具有明显的季节变化特征，均表现为枯水期>平水期>丰水期；ρ(Chl-a)总体上呈现丰水期>平水期>枯水期的趋势。
采煤沉陷区浅层地下水中的营养盐时空分布范廷玉;王月越;严家平;王顺;李国瑞;陈威【摘要】以淮南潘一、潘三矿采煤沉陷区(开放型沉陷区)和后湖采煤沉陷区(封闭型沉陷区)为研究区域,通过对沉陷区浅层地下水中氮、磷等营养盐指标的监测,研究了两种类型采煤沉陷积水区浅层地下水中营养元素的时空分布特征,采用相关性分析初步研究了不同类型沉陷区营养盐的迁移特征,同时分析了营养盐的限制性组成. 结果表明,NH3-N年内时间差异性较小,整体呈开放型浅层地下水(KD)>封闭型浅层地下水(FD);NO2--N、NO3--N和凯氏氮年内空间差异性较小,时间差异性较大,丰水期低于平枯水期;总氮年内时空差异性均较小,基本呈FD>KD.PO43-和总磷年内时间差异性较大,溶解性总磷年内时空差异性较小. 开放型沉陷区浅层地下水内各营养盐指标的相关性更强,封闭型沉陷区浅层地下水中磷的污染风险更大.%To find out temporal and spatial distribution characteristics of nutrients such as nitrogen, phosphrous, etc in the shallow groundwater of different types of coal mine subsidence area, open (Pan1and Pan3) and closed (Houhu) subsidence area in Huainan were selected and nine sets of monitoring data from November 2012 to September 2013 were analyzed. Cor-relation analysis revealed different response relationship and migration characteristics of nitrogen and phosphorus in the same water body. Compositions of nitrogen and phosphorus in two types of water body were analyzed based on their ratios of vari-ous forms. Results showed that the temporal difference of NH3-N was small in both water bodies, thoughit was larger in KD (open shallow groundwater)than in FD (closed shallow groundwater) in general. On average, the temporal differences of NO2--N、NO3--N and KN were big, and the spatial differences were small, while both were lower during wet season than in dry or normal reason. The temporal and spatial distribution difference of total nitrogen (TN) were both little and presented FD>KD. The spatial difference of PO43- and TP was large, while the temporal and spatial difference of TSP was small. The nutrient elements were more related to each other in open subsidence area than in closed subsidence area as to the composi-tions of nitrogen and phosphorus, certain differences existed in the two water bodies and phosphorus pollution risk was greater in shallow underground water of closed coal mine subsidence area.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2015(054)021【总页数】5页(P5272-5276)【关键词】采煤沉陷区;浅层地下水;营养盐【作者】范廷玉;王月越;严家平;王顺;李国瑞;陈威【作者单位】安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001;安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】X824煤炭是中国乃至当今世界的主要基础能源之一，中国约96%的煤炭为井工开采，4%为露天开采［1]。
《基于SWAT模型的南四湖流域非点源氮磷污染模拟及湖泊沉积的响应研究》篇一一、引言随着工业化与城市化进程的加快，南四湖流域非点源氮磷污染问题逐渐成为国内外研究的热点。
为更好地掌握这一区域非点源氮磷污染的特征与分布规律，本论文依托于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对该流域的氮磷污染进行了系统的模拟，并对湖泊沉积的响应进行了深入探讨。
二、南四湖流域概述南四湖位于中国中东部地区，为淮河流域重要的水体。
由于城市化、工业化和农业活动等人类活动的影响，南四湖流域的生态环境问题日益严重，尤其是非点源氮磷污染问题严重威胁着该地区的水生态安全。
因此，针对这一流域的非点源污染模拟和湖泊沉积的响应研究具有很高的研究价值和实践意义。
三、基于SWAT模型进行非点源氮磷污染模拟3.1 SWAT模型介绍SWAT模型作为一种基于物理原理的水文模型，其主要用于评估不同流域的水量和水质，可以很好地模拟流域的长期气候变化和水文响应过程。
在本研究中，我们将该模型应用于南四湖流域的非点源氮磷污染模拟。
3.2 SWAT模型的应用首先，我们对南四湖流域的地形、气象、土壤、植被等基本资料进行了整理与搜集。
随后，依据模型的基本原理，通过率定与验证相结合的方法对模型进行调试与参数化处理。
然后我们基于参数化后的SWAT模型进行了流域的长期水文水质模拟。
最终通过对模型的运行结果进行分析与比较，从而得出了非点源氮磷在流域内的时空分布规律和来源途径。
四、湖泊沉积对非点源氮磷污染的响应研究为了研究湖泊沉积对非点源氮磷污染的响应机制，我们采取了现场取样与实验室分析相结合的方法。
通过取样南四湖流域不同区域和深度的水样和沉积物样本，对样品中的氮磷等关键营养素含量进行了分析。
并依据SWAT模型的模拟结果和沉积物的时空变化特征，综合探讨了湖泊沉积物对非点源氮磷污染的吸附与固定机制，以及湖泊自净能力在非点源污染控制中的作用。
《基于SWAT模型的南四湖流域非点源氮磷污染模拟及湖泊沉积的响应研究》篇一一、引言南四湖流域作为我国重要的湖泊群之一，其水环境质量直接关系到区域生态安全和经济发展。
近年来，随着城市化进程的加快和农业活动的增加，南四湖流域面临着严重的非点源氮磷污染问题。
非点源污染具有隐蔽性、分散性和滞后性等特点，给湖泊水质管理带来了巨大挑战。
因此，开展南四湖流域非点源氮磷污染模拟及湖泊沉积的响应研究具有重要意义。
本文旨在通过SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型对南四湖流域非点源氮磷污染进行模拟，并分析湖泊沉积对非点源污染的响应机制。
二、研究区域与方法2.1 研究区域南四湖流域位于我国某省（市）内，涵盖了多个子流域，是典型的河流湖泊交织的水网密集区。
该流域气候类型、地形地貌和土地利用方式等因素多样，对非点源氮磷污染的来源和分布具有重要影响。
2.2 研究方法本研究采用SWAT模型对南四湖流域非点源氮磷污染进行模拟。
SWAT模型是一种基于物理机制的分布式水文模型，具有较好的时空尺度适应性和可扩展性，能够模拟大尺度水文循环和物质迁移过程。
通过对SWAT模型进行参数化，我们可以在时空尺度上准确模拟非点源氮磷污染的来源、迁移和转化过程。
三、南四湖流域非点源氮磷污染模拟3.1 模型构建与参数化在构建SWAT模型时，我们首先根据南四湖流域的地理信息、气象数据、土壤类型、土地利用方式等数据，确定了模型的子流域划分、气象数据输入、土壤属性设置等关键参数。
然后，通过收集和整理相关文献资料和实地调查数据，对模型参数进行校准和验证，确保模型的准确性和可靠性。
3.2 模拟结果分析通过SWAT模型模拟，我们得到了南四湖流域非点源氮磷污染的来源、迁移和转化过程。
结果表明，非点源氮磷污染主要来源于农业活动和城市生活污水。
在空间分布上，由于不同子流域的土地利用方式和气候条件存在差异，非点源氮磷污染的空间分布呈现出明显的区域性特征。
通过试验，笔者对比了两个点位疏浚和未疏浚
总磷浓度和释放速率的影响。
内氨氮的浓度迅速
（c）超滤出水 （d）纳滤出水
图2 纳滤工艺处理稠油采出水的进水和出水样本比较本项目以溶解性有机物DOC、UV254作为进水及产水中有机物含量的指标，分别考察了NF6、NF7两种纳滤膜对有机物的去除性能。
表7 操作时间对有机物去除率的影响
时间（min）
NF6NF7 DOC
去除率（%）UV254
去除率（%）DOC
去除率（%）
UV254
去除率（%）
3081.980.390.086.6
6080.677.992.086.5
9078.876.594.384.1 12077.279.291.290.7 15082.181.189.091.9 18083.585.993.090.5
平均值81.081.291.988.9如表7所示，NF6、NF7膜对DOC有很好的去除效果，DOC的去除率在89.0%～93.5%，具有很好的处理效果。
通过纳滤膜在稠油采出水处理中的研究发现，纳滤膜对于稠油采出水中钠离子去除率达到85%、钙
95%、有机物去处理达到
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㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(９):１１１~１２０ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.０９.０１５收稿日期:２０２２－１２－１２基金项目:国家自然科学基金项目(４１８７７１２２ꎬ４２０７７１２９ꎬ４１６７１３２２)ꎻ山东省自然科学基金重大基础研究项目(ＺＲ２０２０ＺＤ１９)作者简介:荣方旭(１９９７ )ꎬ男ꎬ山东潍坊人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事土壤环境污染及修复研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:３５５７６２２７６３＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:刘爱菊(１９７６ )ꎬ女ꎬ山东菏泽人ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ主要从事土壤修复改良及污染控制研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ａｉｊｖｌｉｕ＠ｓｄｕｔ.ｅｄｕ.ｃｎ南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究荣方旭１ꎬ吕十全１ꎬ胡树翔１ꎬ王贵珍１ꎬ刘璟１ꎬ侯国琴１ꎬ刘爱菊２(１.山东理工大学农业工程与食品科学学院ꎬ山东淄博㊀２５５０００ꎻ２.山东理工大学资源与环境工程学院ꎬ山东淄博㊀２５５０００)㊀㊀摘要:土壤碳(Ｃ)㊁氮(Ｎ)㊁磷(Ｐ)是农业生产的主要养分ꎬ但农田土壤氮磷营养元素的流失也是导致区域水体富营养化的重要因素ꎬ因此ꎬ明确流域农田土壤Ｎ㊁Ｐ的空间分布特征对农业生产及其面源污染控制具有重要意义ꎮ本研究在野外采样调查分析的基础上ꎬ利用地统计学和经典统计学相结合的方法对南四湖流域农田土壤有机碳(ＳＯＣ)㊁总氮(ＴＮ)和总磷(ＴＰ)空间分布特征及影响因子进行分析ꎮ结果表明ꎬ研究区土壤肥力处于中等偏下水平ꎬ其ＳＯＣ㊁ＴＮ和ＴＰ平均含量分别为７.３７㊁３.６６ｇ ｋｇ－１和０.７０ｇ ｋｇ－１ꎻ其化学计量比ＣʒＮ㊁ＣʒＰ㊁ＮʒＰ平均值分别为２.３４㊁１３.２０㊁６.６８ꎬ土壤ＣʒＮʒＰ平均值为１０.５３ʒ５.２３ʒ１ꎬ说明Ｐ是该区域土壤主要的限制因素ꎮ进一步的分析表明ꎬ土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其化学计量比的空间分布特征是土地利用类型和环境因子相互作用的结果ꎬ同时也受到人为因素的干扰ꎮ总之ꎬ长期的不科学施肥方式和耕作模式导致南四湖流域的氮磷负荷较大ꎬ具有较大的流失风险ꎬ是流域的农业面源污染管理需要关注的问题ꎮ关键词:南四湖流域ꎻ克里金插值ꎻ土壤碳㊁氮㊁磷ꎻ生态化学计量学ꎻ面源污染ꎻ空间变异中图分类号:Ｓ１５３.６＋１㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)０９－０１１１－１０ＳｐａｔｉａｌＶａｒｉａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＦａｒｍｌａｎｄＳｏｉｌＮｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅＮａｎｓｉＬａｋｅＢａｓｉｎＲｏｎｇＦａｎｇｘｕ１ꎬＬüＳｈｉｑｕａｎ１ꎬＨｕＳｈｕｘｉａｎｇ１ꎬＷａｎｇＧｕｉｚｈｅｎ１ꎬＬｉｕＪｉｎｇ１ꎬＨｏｕＧｕｏｑｉｎ１ꎬＬｉｕＡｉｊｕ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅꎬＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＺｉｂｏ２５５０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＺｉｂｏ２５５０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｓｏｉｌｃａｒｂｏｎ(Ｃ)ꎬｎｉｔｒｏｇｅｎ(Ｎ)ａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ(Ｐ)ａｒｅｔｈｅｍａｉｎｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎꎬｂｕｔｔｈｅｌｏｓｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌｉｓａｌｓｏａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｌｅａｄ￣ｉｎｇｔｏｒｅｇｉｏｎａｌｗａｔｅｒｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｎｏｎ￣ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＮａｎｄＰｉｎｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌｉｎｔｈｅＮａｎｓｉＬａｋｅｗａｔｅｒｓｈｅｄ.Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｆｉｅｌｄｓａｍｐｌｉｎｇꎬｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓꎬｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ(ＳＯＣ)ꎬｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ(ＴＮ)ａｎｄｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ(ＴＰ)ｉｎｆａｒｍｌａｎｄｏｆｔｈｅＮａｎｓｉＬａｋｅｂａｓｉｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔａ￣ｔｉｓｔｉｃｓ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａｗａｓａｔｌｏｗｅｒｍｉｄｄｌｅｌｅｖｅｌꎬａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＳＯＣꎬＴＮａｎｄＴＰｗｅｒｅ７.３７ꎬ３.６６ａｎｄ０.７０ｇ ｋｇ－１ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎻｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｓｏｆｓｔｏｉｃｈｉｏ￣ｍｅｔｒｉｃｒａｔｉｏｓｏｆＣʒＮꎬＣʒＰａｎｄＮʒＰｗｅｒｅ２.３４ꎬ１３.２０ａｎｄ６.６８ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｏｆｓｏｉｌＣʒＮʒＰｗａｓ１０.５３ʒ５.２３ʒ１ꎬｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔＰｗａｓｔｈｅｍａｉｎｌｉｍｉｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｉｎｔｈｉｓａｒｅａ.ＦｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌＣꎬＮａｎｄＰａｎｄｔｈｅｉｒｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃｒａｔｉｏｓｗｅｒｅｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｌａｎｄｕｓｅｔｙｐｅｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓꎬａｎｄａｌｓｏｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｆｈｕｍａｎｆａｃｔｏｒｓ.Ｉｎａｗｏｒｄꎬｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍｕｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｆａｒｍｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓｌｅｄｔｏｌａｒｇｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌｏａｄｓｉｎｔｈｅＮａｎｓｉＬａｋｅｂａｓｉｎꎬｗｈｉｃｈｈａｄｇｒｅａｔｅｒｒｉｓｋｏｆｌｏｓｓａｎｄｗａｓａｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｎｅｅｄｅｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｎｏｎ￣ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｂａｓｉｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＮａｎｓｉＬａｋｅｂａｓｉｎꎻＫｒｉｇｉｎｇｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎꎻＳｏｉｌｃａｒｂｏｎꎬｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓꎻＥｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙꎻＮｏｎ￣ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎꎻＳｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎ㊀㊀近些年来ꎬ随着农业的快速发展ꎬ过量施肥导致农田表层土壤氮(Ｎ)㊁磷(Ｐ)的大量富集ꎮ这些富集于农田土壤中的氮磷养分很大一部分会在降水㊁灌溉等产生的地表径流作用下进入水体ꎬ造成水体的富营养化ꎮ南四湖作为我国北方最大的淡水湖泊ꎬ集防洪排涝㊁蓄水灌溉㊁交通运输及养殖旅游等功能于一体ꎬ同时也是南水北调东线工程的重要蓄水湖泊ꎬ是淮河流域用水比较集中的区域之一ꎬ也是山东省重要的水源地ꎬ对维护经济发展和平衡区域生态具有重要的战略意义ꎮ鉴于南四湖在淮河流域的重要性ꎬ充分认识和掌握该流域农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ含量的空间分布特征及其影响因素ꎬ对科学控制该区域农业面源污染区ꎬ维持该区域水体环境质量具有重要的意义ꎮ在长期的自然选择和人为因子的共同作用下ꎬ流域农田土壤中Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ等营养元素的分布具有明显的空间异质性ꎮ这使流域面源污染控制成为较为棘手的问题ꎮ近年来ꎬ随着３Ｓ技术(ＲＳ㊁ＧＩＳ和ＧＰＳ)的发展ꎬ利用地统计学和ＧＩＳ技术相结合的方法研究土壤理化性质的空间异质性已经成为目前相关领域的研究热点之一[１－２]ꎮ张婵婵等[３]应用地统计学和ＧＩＳ相结合的方法ꎬ研究了高阳县农田土壤速效养分的空间变异特征ꎬ结果表明该区域土壤速效氮㊁磷㊁钾等养分的空间变异是结构因素和随机因素相互作用的结果ꎬ具有中等强度的空间自相关性ꎮ欧阳威等[４]运用ＳＷＡＴ模型分析了柘皋河小流域农业面源氮污染输出的时空分布特征ꎬ表明土地利用方式和施肥量的变化是导致整个小流域面源氮污染负荷明显增大的主要因素ꎮ李炎龙等[５]通过运用地统计学方法研究河北省曲周县农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域空间变异特征ꎬ发现土壤微生物生物量库是我国北方农田土壤中不可或缺的潜在生物有效养分库ꎮＨｕ等[６]采用地统计学和经典统计学相结合的方法ꎬ研究了江西省农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其化学计量学的空间分布格局ꎬ为该地区的土壤管理和农业生产提供了重要的参考依据ꎮ然而ꎬ已有的土壤养分特性的空间变异性研究主要集中于田块㊁乡镇㊁县域等局部区间或流域尺度上[７]ꎻ对跨越地级市的流域尺度上进行农田耕层土壤的相关研究较少ꎬ很难对现代化农业生产及农业面源污染防治提供行之有效的理论指导ꎮ生态化学计量学(ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ)作为一门研究生态系统能量平衡和探讨生态系统碳(Ｃ)㊁氮(Ｎ)㊁磷(Ｐ)这三种主要组成元素养分计量关系的新兴学科[８]ꎬ对于揭示土壤养分的可获得性㊁有效性㊁限制性和循环与平衡机制等具有重要作用[９]ꎮ本研究以南四湖流域为研究区域ꎬ利用地统计学和经典统计学相结合的方法ꎬ对区域内农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其生态化学计量比(ＣʒＮ㊁ＣʒＰ和ＮʒＰ)空间分布特征和潜在的流失风险进行分析ꎬ以期为该区域农业生产管理及其面源污染风险分析与科学控制提供可靠依据ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀研究区概况南四湖(微山湖㊁独山湖㊁邵阳湖和南阳湖的总称)流域(３４ʎ２６ᶄ~３５ʎ５７ᶄＮꎬ１１４ʎ４５ᶄ~１１７ʎ４９ᶄＥ)包括济宁㊁枣庄和菏泽３个地级市ꎬ位于山东省西南部ꎬ流域总面积为２.７９ˑ１０４ｋｍ２ꎬ属于温带大陆性季风气候ꎬ四季分明ꎬ雨热同期ꎬ多年平均降水量６７４.１ｍｍꎬ年平均气温１４.２ħꎬ日照时数２１１０.２~２４８２.０ｈꎬ年平均风速１.８~２.３ｍ ｓ－１ꎮ本研究主要研究区域为济宁市和枣庄市两地区ꎮ其中ꎬ济宁市地处黄淮海平原与鲁中南山地交接地带ꎬ下辖１１个行政区县ꎬ全市总面积为１１１８７ｋｍ２ꎬ中部有南四湖贯穿南北ꎬ地势四周高ꎬ中间低ꎬ地形以平原和洼地为主ꎻ枣庄市位于南四湖流域东南部ꎬ全市总面积为４５６４ｋｍ２ꎬ下辖５个区和一个县级市ꎬ地形以丘陵㊁平原为主ꎬ２１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀地势东北高西南低ꎮ整个研究区内的土地利用类型包括耕地㊁林地㊁草地㊁水体㊁湿地㊁居民区等ꎬ耕地是最主要的土地利用类型ꎬ土壤类型包括黄棕壤㊁黄褐土㊁潮土等(图１)ꎮ图１㊀南四湖流域典型面源污染区ＤＥＭ、土壤样点及土地利用类型分布１.２㊀土壤样品采集与分析采样时间为２０２１年３ ５月ꎬ采用五点取样法对研究区域的农田耕层表面(０~２０ｃｍ)土壤进行采集ꎮ按每６６６６.７ｈｍ２设置一个采样点ꎬ总共设置４１个采样点(图１ａ)ꎬ每个采样点采集３个网格样品ꎬ每个网格大小为２００ｍˑ２００ｍꎬ每个网格点采集５处土壤样品ꎬ采用四分法取５处土壤样品混匀作为一个网格样品ꎬ共采集耕地表层１２３个网格样品ꎮ另外ꎬ每个采样点还采集一个剖面样品ꎬ最后共采集１６４份土壤样品ꎮ将采集的土壤样品除去杂草㊁细秸秆等杂物ꎬ室内自然风干后ꎬ研磨㊁过２ｍｍ筛ꎬ保存自封袋中备用ꎮ土壤样品理化指标的测定:土壤有机碳(ＳＯＣ)采用重铬酸钾水合热法[１０]ꎬ全氮(ＴＮ)采用碱性过硫酸钾氧化－紫外分光光度法[１１]ꎬ全磷(ＴＰ)采用钼酸铵分光光度法[１２]ꎬ阳离子交换量(ＣＥＣ)采用三氯化六氨合钴浸提－紫外分光光度法测定[１３]ꎬ有效磷采用碳酸氢钠浸提－钼锑抗分光光度法[１４]ꎬ铵态氮(ＮＨ＋４－Ｎ)采用钠氏试剂分光光度法[１５]ꎬ硝态氮(ＮＯ－３－Ｎ)采用氯化钾浸提－紫外分光光度法[１６]ꎬ土壤容重采用环刀法ꎬ土壤ｐＨ值采用ｐＨ计测定(水土比为５ʒ１)ꎮ１.３㊀函数模型本研究采用地统计学方法分析评价研究区域农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ的空间分形变异特征ꎮ半变异函数模型是地统计学中用来分析土壤特性空间异质性的重要函数模型[１７]ꎬ本研究采用该模型分析研究区域土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ养分的空间分布特征ꎬ模型计算公式如下:γ(ｈ)＝１２Ｎ(ｈ)ðＮ(ｈ)ｉ＝１[Ｚ(ｘｉ)－Ｚ(ｘｉ＋ｈ)]２㊀ꎮ(１)式中ꎬγ(ｈ)为半变异函数值(ｓｅｍｉｖａｒｉａｎｃｅ)ꎬ该值仅为距离的函数ꎻｈ为样本距ꎻＮ(ｈ)为以样本距ｈ分隔的样点对数ꎻＺ(ｘｉ)和Ｚ(ｘｉ＋ｈ)分别为空间变量Ｚ在位置ｘｉ和(ｘｉ＋ｈ)处的观测值ꎮＱｉａｎ[１８]对标准的半变异函数模型进行了改进和整合ꎬ模型中的主要参数有块金值(Ｃ０)㊁基台值(Ｃ０＋Ｃ)㊁变程(Ａ０)和分形维数(Ｄ)ꎮ其中ꎬ块金值(Ｃ０)表示随机因素部分引起的空间变异性ꎬ基台值(Ｃ０＋Ｃ)则表示随机性因素和结构性因３１１㊀第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀荣方旭ꎬ等:南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究素引起的系统总变异值ꎬ二者之间的比值即Ｃ０/ (Ｃ０＋Ｃ)ꎬ简称块基比ꎬ不仅可以用来表征变量的空间自相关程度ꎬ还反映了随机性因素引起的空间变异占系统总变异的大小ꎮ变程(Ａ０)是土壤养分特性具有空间自相关性的最大平均距离ꎬ在这个距离范围内ꎬ任意两个观测点间的土壤理化性质具有明显的空间自相关性[１９]ꎮ分形维数Ｄ值用来表征空间变量的均一性ꎮＤ值越大ꎬ说明空间变量的差异性越小ꎬ土壤在这一特性上表现的越均匀ꎻＤ值越小ꎬ说明空间变量的差异性越大ꎬ土壤在这一特性上表现的越不均匀[２０]ꎮ根据公式(１)ꎬ把半变异函数值和间距同时取对数ꎬ用最小二乘法进行线性回归分析ꎬ回归直线的斜率记为ｍꎮ分形维数Ｄ可以用ｌｏｇγ(ｈ)与ｌｏｇｈ存在着的这种线性关系以下式进行估算:Ｄ＝１２(４－ｍ)㊀ꎮ(２)１.４㊀数据处理与分析南四湖流域９０ｍˑ９０ｍ的高程模型(ｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌꎬＤＥＭ)数据来源于地理空间数据云(ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｓｃｌｏｕｄ.ｃｎ)ꎬ南四湖流域土地利用类型数据来源于ＧＬＯＢＥＬＡＮＤ３０(ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｌｏｂａｌｌａｎｄｃｏｖｅｒ.ｃｏｍ)ꎬ其他关于气候㊁水文等数据来源于济宁市㊁枣庄市及山东省逐年的统计年鉴ꎮ本研究中土壤碳氮比(ＣʒＮ)㊁碳磷比(ＣʒＰ)和氮磷比(ＮʒＰ)均采用元素质量比ꎮ用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１６软件对试验数据进行基本的计算和整理ꎬ并用ＳＰＳＳ２３.０软件进行描述性统计分析ꎮ用Ｒ３.６.１软件中的 ｃｏｒｒｐｌｏｔ 程序包对样点数据进行Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析和差异显著性分析ꎮ用ＧＳ＋９.０软件对半变异函数模型进行最优化拟合ꎬ研究区域土壤养分特性的空间分布图在ＡｒｃＭａｐ１０.８.１软件中采用普通克里金插值绘制ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀南四湖流域农田土壤碳㊁氮㊁磷养分的描述性统计特征由表１可以看出ꎬ研究区农田土壤ＳＯＣ㊁ＴＮ和ＴＰ平均含量分别为７.３７㊁３.６６ｇ ｋｇ－１和０.７０ｇ ｋｇ－１ꎬ生态化学计量比ＣʒＮ㊁ＣʒＰ和ＮʒＰ平均值分别为２.３４㊁１３.２０和６.６８ꎻ铵态氮㊁硝态氮和有效磷的平均值分别为１３.７７㊁２１.３０ｍｇ ｋｇ－１和２８.４５ｍｇ ｋｇ－１ꎮ根据全国第二次土壤普查养分分级标准[２１]ꎬ南四湖流域耕地土壤ＳＯＣ含量处于中等偏下水平ꎬＴＮ含量处于极丰富水平ꎬＴＰ含量处于中等偏上水平ꎬ铵态氮和硝态氮含量处于较为缺乏水平ꎬ而有效磷含量处于较为丰富水平ꎮ土壤养分数据服从正态分布是进行空间变异特征研究的基础和前提ꎮ由表１可知ꎬ研究区域农田土壤ＳＯＣ㊁ＴＮ以及ＣʒＮ㊁ＣʒＰ和ＮʒＰ的Ｋ－Ｓ值分别为０.０９５㊁０.１３０㊁０.０７３㊁０.０８２和０.１０３(Ｐ>０.０５)ꎬ均符合正态分布ꎻ土壤ＴＰ不符合正态分布ꎬ但符合对数正态分布ꎮ因此ꎬ南四湖流域土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其生态化学计量比等数据均满足地统计学和空间变异插值分析的要求ꎮ在土壤学中ꎬ常用变异系数Ｃｖ度量各变量的离散程度ꎬ且可根据Ｃｖ值对土壤理化性质的空间变异程度进行分类ꎮ一般来说Ｃｖɤ１０％为弱变异ꎬ１０％<Ｃｖɤ１００％为中等程度变异ꎬＣｖ>１００％为高度变异[２２]ꎮ研究区农田土壤ＳＯＣ㊁ＴＮ㊁ＴＰ㊁ＣʒＮ㊁ＣʒＰ㊁ＮʒＰ㊁铵态氮㊁硝态氮和有效磷的Ｃｖ值分别为３４.４６％㊁５０.５５％㊁７４.２８％㊁４０.１７％㊁４９.１７％㊁６４.６７％㊁５９.６９％㊁８３.３８％和７６.３１％ꎬ表明这些土壤养分变量在研究区域内均属于中等程度的空间变异ꎮ㊀㊀表１㊀南四湖流域农田土壤养分的描述性统计特征理化指标范围平均值标准差偏度峰度中值Ｋ－Ｓ值变异系数/％分布类型ＳＯＣ/(ｇ ｋｇ－１)２.７０~１４.０５７.３７２.５４０.４５０.０４７.１８０.０９５３４.４６正态ＴＮ/(ｇ ｋｇ－１)０.９２~８.５１３.６６１.８５０.７６０.０３３.２６０.１３０５０.５５正态ＴＰ/(ｇ ｋｇ－１)０.２６~２.８２０.７００.５２３.１１１１.４２０.５７０.２２６７４.２８对数正态ＣʒＮ０.９７~５.３５２.３４０.９４０.８５１.６６２.３４０.０７３４０.１７正态ＣʒＰ１.９８~２８.８８１３.２０６.４９０.４８－０.３６１２.３５０.０８２４９.１７正态ＮʒＰ０.８８~２０.３１６.６８４.３２０.９７１.０９６.２００.１０３６４.６７正态铵态氮/(ｍｇ ｋｇ－１)１.００~３２.５５１３.７７８.２２０.６３－０.２０１２.５１０.１０９５９.６９正态硝态氮/(ｍｇ ｋｇ－１)２.１５~７２.８２２１.３０１７.７６１.３８１.８３１４.２３０.１６８８３.３８对数正态有效磷/(ｍｇ ｋｇ－１)３.３１~８１.７７２８.４５２１.７１１.０２０.２８２０.４３０.１７７７６.３１对数正态４１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀２.２㊀南四湖流域农田土壤碳㊁氮㊁磷含量及其化学计量比的空间结构特征本研究利用ＧＳ＋９.０软件反复模拟选取土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其化学计量比的最优拟合度的半变异函数模型(图２)ꎬ并据此输出各变量的空间结构参数信息(表２)ꎮ可知ꎬ土壤ＳＯＣ㊁ＴＰ和ＣʒＮ均符合球状模型ꎬＴＮ和ＮʒＰ符合高斯模型ꎬＣʒＰ符合指数模型ꎬ且依据各模型的决定系数(Ｒ２)和残差(ＲＳＳ)值ꎬ表明半变异函数理论模型对各参数变量的空间数据的拟合精度较高ꎬ能很好地表征它们的空间结构特征ꎮ其中ꎬ对于变量的空间变异特征来说ꎬ当Ｃ０/(Ｃ０＋Ｃ)<２５％时ꎬ为强空间自相关性ꎬ此时土壤养分的空间变异主要受结构性因素的影响ꎻ当２５％ɤＣ０/(Ｃ０＋Ｃ)ɤ７５％时ꎬ为中等程度的空间自相关性ꎬ此时土壤养分的空间变异主要受结构性因素和随机性因素的共同作用ꎻ当Ｃ０/(Ｃ０＋Ｃ)>７５％时ꎬ空间相关性较弱ꎬ即土壤养分的空间变异主要受随机因素的影响ꎮ㊀㊀表２㊀南四湖流域农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ生态化学计量比空间结构参数指标理论模型块金值基台值块基比/％变程/ｋｍ分形维数Ｒ２残差ＳＯＣＳｐｈｅｒｉｃａｌ０.０６２００.１９６０３１.６３６１.２０１.８６０.７４３２.２１ˑ１０－３ＴＮＧａｕｓｓｉａｎ０.０７５００.２２４４３３.４２７０.８７１.９３０.９５７６.７９ˑ１０－３ＴＰＳｐｈｅｒｉｃａｌ０.０２１６０.０６６６３２.４３６６.９０１.９００.５４２６.６９ˑ１０－４ＣʒＮＳｐｈｅｒｉｃａｌ０.０４３００.１０２０４２.１６５０.６０１.７６０.３９２１.２５ˑ１０－３ＣʒＰＥｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ０.３９８００.８５８０４６.３９８４.９０１.９５０.５００４.７１ˑ１０－２ＮʒＰＧａｕｓｓｉａｎ０.３２４００.７８３０４１.３８６３.９１１.８７０.６７２６.７０ˑ１０－２图２㊀南四湖流域农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其化学计量比的最佳拟合半变异函数模型㊀㊀南四湖流域土壤各理化指标的块基比为２５％~７５％ꎬ具有中等程度的空间自相关性ꎬ表明土壤各理化指标的空间变异性主要由该区域土壤母质㊁地形㊁土壤类型等结构性因素和耕作制度㊁种植方式㊁施肥模式等随机性因素共同引起ꎮＳＯＣ㊁ＴＮ㊁ＴＰ及ＣʒＮ㊁ＣʒＰ和ＮʒＰ的变程分别为６１.２０㊁７０.８７㊁６６.９０㊁５０.６０㊁８４.９０ｋｍ和６３.９１ｋｍꎬ分形维数分别为１.８６㊁１.９３㊁１.９０㊁１.７６㊁１.９５和５１１㊀第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀荣方旭ꎬ等:南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究１.８７ꎬ说明研究区土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其生态化学计量特征均具有较大空间变异范围和中等程度的空间自相关性ꎬ且它们的空间分布比较均匀ꎮ２.３㊀南四湖流域农田土壤碳㊁氮㊁磷含量及其化学计量比的空间分布特征根据图２中的最优半变异函数理论模型及表２相应空间结构参数ꎬ在ＡｒｃＧＩＳ１０.８.１软件的ＧｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌＡｎａｌｙｓｔ中进行普通克里金空间插值分析ꎬ并绘制南四湖流域Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其生态化学计量比空间分布图ꎮ由图３可知ꎬ研究区土壤ＳＯＣ和ＴＮ含量主要集中在６.０~１１.０ｇ ｋｇ－１和２.５~６.０ｇ ｋｇ－１ꎬ二者的空间分布较为一致ꎬ多呈条带状或斑块状分布ꎻ它们的高值区主要集中分布在南四湖周围以及整个流域的中部和东南部ꎬ低值区主要集中分布在整个流域的东北部及西部地区ꎮＴＰ含量大部分集中在０.４０~０.８５ｇ ｋｇ－１ꎬ多呈圆环状㊁点状及条带状分布ꎬ且其高值区主要分布在南四湖周围以及流域东部㊁西南部和东北部等外环区ꎬ低值区则主要分布在流域西北部及流域东南部内环区的枣庄市境内ꎮ图３㊀南四湖流域农田土壤碳氮磷及其化学计量比空间分布㊀㊀土壤ＣʒＮ生态化学计量比值大多集中在０.９７~２.９３之间ꎬ高值区主要呈点状及环状分布在流域北部及东南部等区域ꎬ而低值区则分布较广ꎬ主要集中在流域西北部和东北部及枣庄市和南四湖北部地区ꎮ土壤ＣʒＰ生态化学计量比值主要集中在１３.５４~２８.８８之间ꎬ多呈斑块状及条带状分布ꎻ其高值区主要分布在流域东南部㊁东部㊁中部及北部地区ꎬ低值区则主要分布在西南部㊁东北部和西北部等区域ꎮ土壤ＮʒＰ生态化学计量比值在４.００~１５.００之间的分布最广ꎬ且其高值区主要呈环状分布在流域中部主体地区ꎬ低值区主要呈环状分布在高值区外环ꎬ由里到外呈发散状分布ꎮ２.４㊀环境因子对农田土壤碳㊁氮㊁磷富集及其生态化学计量特征的影响本研究采用Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析法ꎬ对影响研究区域土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ空间分布及其生态化学计量特征的主要环境因子进行分析ꎮ由图４可知ꎬ影响研究区域土壤ＳＯＣ和ＴＮ含量的环境因子基本相似ꎬ主要与土壤ｐＨ值㊁阳离子交换量(ＣＥＣ)值㊁含水率㊁年降水量㊁年均温度和经纬度等因素显著相关ꎬ尤其与ＣＥＣ㊁年降水量㊁年均温度㊁经纬度㊁土壤容重㊁有机质㊁含水率相关性达到极显著水平ꎮ相比之下ꎬ土壤ＴＰ仅受区域年均温度㊁６１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀海拔和土壤容重的极显著影响ꎮ而土壤ＣʒＮ㊁ＣʒＰ和ＮʒＰ生态化学计量比值除与各元素的含量显著相关外ꎬ还受土壤理化性质㊁水文和气候等环境因子的显著影响ꎮ其中ꎬ年降水量㊁年均温度㊁海拔和土壤容重㊁有机质是影响土壤中ＣʒＮ生态化学计量比值的主要因素ꎻ而ｐＨ值㊁ＣＥＣ值㊁土壤容重㊁经纬度和有机质是影响土壤中ＣʒＰ生态化学计量比值的主要因子ꎻ相比之下ꎬ除ｐＨ值之外ꎬ研究区域土壤中ＮʒＰ生态化学计量比值受有机质㊁年降水量和经纬度的影响较为突出ꎮ综合来看ꎬ环境因子对研究区域土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其生态化学计量比的影响存在交互作用ꎬ但它们是如何影响该区域土壤养分富集及分布的ꎬ仍需进一步探索和研究ꎮ蓝色表示两变量之间呈正相关ꎬ红色表示两变量之间呈负相关ꎬ颜色越深相关性越强ꎻ下三角展示的是变量之间的相关系数ꎬ上三角展示的是显著性水平ꎬ∗∗表示极显著(Ｐ<０.０１)ꎬ∗表示显著(Ｐ<０.０５)ꎻ不显示相关性和显著性的地方表明两变量之间没有相关关系ꎮＳＯＣ表示土壤有机碳ꎬＴＮ表示总氮ꎬＴＰ表示总磷ꎬＣʒＮ表示碳氮比ꎬＣʒＰ表示碳磷比ꎬＮʒＰ表示氮磷比ꎬＬｎｇ表示经度ꎬＬａｔ表示纬度ꎬＤＥＭ表示海拔高度ꎬＶＷ表示土壤容重ꎬｐＨ表示土壤酸碱度ꎬＳＯＭ表示土壤有机质ꎬＣＥＣ表示阳离子交换量ꎬＷＡＦ表示土壤含水率ꎬ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＭＡＰ表示年降水量ꎬＭＡＴ表示年均温度ꎮ图４㊀南四湖流域农田土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其化学计量比与环境因子的关系３㊀讨论Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ作为土壤养分组成及植物生长所需的营养元素ꎬ是表征土壤肥力的重要指标ꎬ同时也是流域面源污染控制的主要对象ꎮ土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ生态化学计量学具有重要的科学内涵ꎬ是研究农田生态系统多个元素之间耦合和相互作用的重要工具ꎬ其比值大小对农作物的生长及化肥的合理施用具有一定的指示作用[２３]ꎮ本研究以Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ及其生态化学计量比为研究对象ꎬ采用地统计学和经典统计学相结合的方法ꎬ探究了研究区土壤的养分状况㊁空间分布特征及其环境影响因子ꎮ本研究结果对评价研究区域土壤肥力状况及其Ｎ㊁Ｐ流失风险具有重要的参考意义ꎮ３.１㊀研究区域农田土壤碳㊁氮㊁磷含量及生态化学计量特征的指示作用本研究中ꎬ南四湖流域农田土壤ＴＮ含量分布在０.９２~８.５１ｇ ｋｇ－１之间ꎬ平均含量为３.６６ｇ ｋｇ－１ꎻＴＰ含量分布在０.２６~２.８２ｇ ｋｇ－１之间ꎬ平均含量为０.７０ｇ ｋｇ－１ꎮ依据全国第二次土壤普查７１１㊀第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀荣方旭ꎬ等:南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究养分分级标准[２１]ꎬ南四湖流域土壤Ｎ㊁Ｐ营养元素含量水平较高ꎬ富集强度较大ꎮ此外ꎬ由土壤Ｎ㊁Ｐ空间结构分布特征分析可知ꎬ土壤母质㊁地形㊁土壤类型等结构性因素是影响流域农田土壤氮磷空间分布的主要因素ꎮ而据济宁市和枣庄市统计年鉴中的施肥数据ꎬ整个流域氮肥年施用总量约１０３７１２７ｔꎬ磷肥年施用总量约１５４７５５ｔꎮ因此ꎬ过量施肥也是造成该流域农田土壤氮磷维持在较高水平的重要原因ꎮ本研究中ꎬ南四湖流域农田土壤生物有效性氮(即铵态氮和硝态氮)占ＴＮ含量的０.２３％~５.０８％ꎬ平均含量仅为１.２３％ꎬ说明该流域土壤氮肥可生物利用的有效性较低ꎮ而相比之下ꎬ研究区生物有效性磷(即有效磷)占ＴＰ含量的０.５６％~１３.３７％ꎬ平均值高达４.６９％ꎬ表明南四湖流域土壤中磷可能具有较高的迁移性ꎮ相比土壤Ｎ㊁Ｐ含量指标ꎬ土壤碳氮磷生态化学计量比是表征土壤营养元素有效性的重要指标ꎮ比如ꎬ土壤ＣʒＮ是衡量土壤Ｃ㊁Ｎ矿化能力㊁有机质分解速率和营养平衡状况的指标ꎮ一般情况下ꎬ土壤ＣʒＮ与有机质分解速率呈反比关系ꎮ而土壤ＣʒＰ是表征磷有效性高低或可获得性大小的重要指标ꎬ值越小ꎬ土壤中磷的有效性就越高[８]ꎮ本研究中ꎬ南四湖流域耕地土壤ＣʒＮ值平均为２.３４ꎬ相较于中国农田土壤及全球土壤平均值(１１.９０㊁１４.３０)ꎬ整体处于较低水平[２４－２５]ꎬ说明土壤微生物对ＳＯＣ矿化分解速率较快ꎬ不利于ＳＯＣ在土壤中的累积[２６]ꎬ这也与研究区域土壤中ＳＯＣ含量较低较为一致ꎮ相比之下ꎬ流域耕地土壤ＣʒＰ平均为１３.２０ꎬ相较于中国农田土壤及全球土壤平均值(６１.００㊁１８６.００)[２４－２５]ꎬ处于较低水平ꎬ表明土壤磷素的有效性较高ꎬ这也与土壤有效磷在ＴＰ中具有较高占比较为一致ꎮ而土壤ＮʒＰ可以作为Ｎ饱和的判定指标ꎬ也可以用于预判Ｎ㊁Ｐ元素对作物生长发育的限制大小[２７]ꎮ南四湖流域耕地土壤ＮʒＰ平均为６.６８(小于１４)ꎬ低于全球土壤平均值(１３.１０)[２４]ꎬ而高于中国农田土壤平均值(５.２０)[２５]ꎬ处于中等偏上水平ꎮ这不仅反映了南四湖流域耕地土壤氮肥供给水平较磷肥高ꎬ同时该流域农作物生长可能会受到磷元素的限制[２８－２９]ꎮ同时ꎬ南四湖流域土壤总体ＣʒＮʒＰ平均值为１０.５３ʒ５.２３ʒ１ꎬ也进一步说明磷元素是区域内作物生长的主要限制因素ꎮ此外ꎬ土壤ＣʒＮ㊁ＣʒＰ生态化学计量比在一定程度上表征Ｎ㊁Ｐ元素的流失风险ꎬ其值越小ꎬＮ㊁Ｐ元素流失风险越大ꎮ尤其是在研究区域ꎬ耕地以旱地为主ꎬ土壤通气条件较好ꎬ好氧微生物活性增强ꎬ土壤长期的干湿交替ꎬ加快了土壤有机质的氧化分解ꎬ再加上土壤翻耕导致表层土壤结构被破坏ꎬ这些因素都使土壤Ｎ㊁Ｐ容易随地表径流㊁地下渗漏和淋溶等流失ꎬ进而产生面源污染风险ꎮ由本研究Ｎ㊁Ｐ生态化学计量比的空间分布特征可知ꎬ研究区氮元素流失风险较大的地区为流域西北部㊁中东部和东北部及南四湖附近区域ꎻ磷元素流失风险较大的地区为流域东北部和西部ꎬ这些区域多沿河流湖泊ꎬ降雨量相对较大ꎬ土壤水蚀和淋溶作用较强ꎬ易造成土壤氮磷的流失ꎬ是流域内面源污染控制重点关注的区域ꎮ３.２㊀环境影响因素分析土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ含量及其化学计量比受多种环境因子的影响ꎮ比如ꎬ气候状况反映了水热条件在空间上的分配状况ꎬ在很大程度上决定了土壤养分的迁移转化和空间分布等生态过程ꎬ进而会影响土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ等元素的循环和分布规律[３０]ꎮ相关分析表明ꎬ本研究区域农田土壤ＣʒＮ㊁ＣʒＰ㊁ＮʒＰ与年降水量和年均温度之间存在一定的相关性ꎬ这是因为南四湖流域属于温带季风气候区ꎬ具有一定的经纬度跨度ꎬ不同气候环境下年降水量和年均温度空间变化较大ꎬ加快了Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ等养分的循环ꎬ因此土壤ＳＯＣ和ＴＮ均与年降水量和年均温度呈极显著正相关关系ꎬ土壤ＴＰ与年均温度呈极显著正相关关系ꎬ这与张晗等[２６]的研究结果类似ꎮ此外ꎬ本研究中海拔高度与土壤ＳＯＣ含量呈极显著负相关ꎬ与土壤ＴＮ含量无相关性ꎬ而与土壤ＴＰ含量极显著正相关ꎮ分析其原因ꎬ可能是因为海拔高度影响了区域的水热条件ꎬ进而影响土壤湿度和风化程度ꎬ改变土壤微生物及酶活性ꎬ从而影响了区域土壤中Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ的累积及循环ꎮ另外ꎬ低海拔地区土地利用类型以耕地为主ꎬ生物质还田使得土壤中的有机质较多ꎬ流域高温湿润的环境能够促进土壤有机质的矿化及土壤ＳＯＣ的累积ꎬ而高海拔地区林地增多ꎬ在一定程度上减弱了降水对磷素的淋溶作用ꎬ因此土壤ＳＯＣ和ＴＰ对海拔高度的响应程度不同ꎮ同样ꎬ经纬８１１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀度也是通过影响一个区域的气候状况来影响土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ养分空间分布的重要因素ꎬ土壤ＳＯＣ和ＴＮ均与纬度极显著负相关ꎬ而与经度极显著正相关ꎬ这可能是因为高温湿润的环境有利于土壤有机质的积累ꎬ而土壤ＳＯＣ和ＴＮ的固定具有同步效应ꎬ主要受动植物残体㊁根系和分泌物的影响ꎬ且土壤氮素绝大部分来自有机质ꎬ故ＴＮ含量与ＳＯＣ含量成正比ꎮ因此ꎬ随着纬度的升高ꎬ土壤ＳＯＣ和ＴＮ含量会降低ꎻ而随着经度的升高ꎬ土壤ＳＯＣ和ＴＮ含量会增加ꎮ容重在一定程度上也会影响Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ养分的含量ꎬ一般来说ꎬ土壤容重增加会使土壤孔隙度降低ꎬ土壤微孔隙减少ꎬ而微孔隙通常是土壤中有机质的主要贮存空间ꎬ因此ꎬ土壤容重的增加会限制有机质的积累ꎬ导致ＳＯＣ含量减少ꎬ进而在一定程度上影响土壤中ＴＮ和ＴＰ的含量变化ꎮ张燕江等[１９]通过研究农牧交错带典型区土壤氮磷空间分布特征也得出了一致的结论ꎮ除以上自然环境因素之外ꎬ土地利用类型也是影响土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ含量和空间分布的重要因素[３１]ꎮ研究表明ꎬ土地利用是自然因素和人为因素的综合反映ꎬ不同的土地利用类型及耕作㊁施肥㊁管理等措施会使陆地生态系统以及生物地球化学循环过程发生变化ꎬ进而对土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ含量及其化学计量比的空间分布造成一定的影响[２６ꎬ３２]ꎮ本研究中ꎬ相比其他区域ꎬ南四湖周围农田土壤Ｎ㊁Ｐ含量较高ꎬ也可以归因于土地利用类型不同所致ꎮ另外ꎬ土壤ｐＨ值作为影响土壤养分空间分布的重要环境因子ꎬ不仅可通过影响微生物和各种酶的活性进而影响土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ含量[３３]ꎬ还可决定土壤中Ｎ㊁Ｐ存在的形态ꎬ影响其在土壤中的迁移转化ꎮ本研究相关分析表明ꎬ土壤ｐＨ值与土壤ＳＯＣ㊁ＴＮ㊁ＣʒＰ和ＮʒＰ均呈显著或极显著负相关关系ꎮ这是因为南四湖流域土壤类型以褐土和潮土为主ꎬ土壤应偏碱性ꎬ但由于近几年不恰当的施肥方式及工业化的快速发展进程ꎬ研究区耕地土壤出现轻微酸化问题(ｐＨ值为５.８７~９.１３)ꎮ由此可以推测ꎬ研究区域土壤ｐＨ值下降ꎬ导致土壤中的固氮菌和放线菌活性降低ꎬ减弱了微生物的分解作用ꎬ同时也削弱了其对土壤Ｃ㊁Ｎ的固定作用ꎬ但增强了土壤矿物的风化作用ꎬ有利于酸性土壤磷的累积ꎬ进而影响土壤中Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ等元素的富集及有效性ꎮ４㊀结论４.１㊀本研究表明ꎬ南四湖流域耕地土壤ＳＯＣ含量处于中等偏下水平ꎬＴＮ含量极高ꎬ农田土壤氮污染严重ꎬ但生物有效性氮匮乏ꎬ可供植物直接利用的氮素资源较少ꎬ其他土壤养分含量正常ꎮＣ㊁Ｎ㊁Ｐ含量及其生态化学计量比均为中等程度的空间变异性ꎬ其变异特征受结构性因素和随机性因素的共同作用ꎮ４.２㊀本研究表明ꎬ南四湖流域土壤Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ含量及其生态化学计量学特征主要受到土地利用类型㊁土壤ｐＨ值㊁土壤容重㊁土壤有机质㊁海拔㊁年降水量㊁年均温度和经纬度等多个环境因子的显著影响ꎮ４.３㊀南四湖流域土壤ＣʒＮ㊁ＣʒＰ生态化学计量比的空间分布特征表明ꎬ沿河流湖泊分布㊁降雨量大㊁土壤水蚀和淋溶作用强的地区更易造成土壤氮磷的流失ꎬ即该区域产生面源污染的风险较大ꎬ应给予重点关注ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀杨之江ꎬ陈效民ꎬ景峰ꎬ等.基于ＧＩＳ和地统计学的稻田土壤养分与重金属空间变异[Ｊ].应用生态学报ꎬ２０１８ꎬ２９(６):１８９３－１９０１.[２]㊀ＶａｓｕＤꎬＳｉｎｇｈＳＫꎬＳａｈｕＮꎬｅｔａｌ.Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａ￣ｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｓｉｎｇｇｅｏｓｐａｔｉａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｆａｒｍｌｅｖｅｌｎｕｔｒｉｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＳｏｉｌａｎｄＴｉｌｌａｇｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１７ꎬ１６９:２５－３４.[３]㊀张婵婵ꎬ张瑞芳ꎬ张建恒ꎬ等.高阳县农田土壤速效养分空间变异特征研究[Ｊ].中国生态农业学报ꎬ２０１３ꎬ２１(６):７５８－７６４.[４]㊀欧阳威ꎬ蔡冠清ꎬ黄浩波ꎬ等.小流域农业面源氮污染时空特征及与土壤呼吸硝化关系分析[Ｊ].环境科学ꎬ２０１４ꎬ３５(６):２４１１－２４１８.[５]㊀李炎龙ꎬ刘梓雅ꎬ严景ꎬ等.华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域分布特征 以河北省曲周县为例[Ｊ].土壤学报ꎬ２０２１ꎬ５８(１):２３５－２４５.[６]㊀ＨｕＢＦꎬＸｉｅＭＤꎬＬｉＨＹꎬｅｔａｌ.ＳｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙｏｆｓｏｉｌｃａｒｂｏｎꎬｎｉｔｒｏｇｅｎꎬａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌｓｉｎｓｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ:ｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎｄｒｅｌａｔｅｄｄｏｍｉｎａｔｅｓ[Ｊ].Ｃａｔｅｎａꎬ２０２２ꎬ２１７:１０６４６８.[７]㊀ＲｉｓａｌＡꎬＰａｒａｊｕｌｉＰＢ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｂｅｓｔｍａｎａｇｅ￣ｍｅｎｔｐｒａｃｔｉｃｅｓｏｎｓｔｒｅａｍｆｌｏｗꎬｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｙｉｅｌｄａｔｆｉｅｌｄａｎｄｗａｔｅｒｓｈｅｄｓｃａｌｅｓ[Ｊ].ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔꎬ２０２２ꎬ３６(３):１０９３－１１０５.９１１㊀第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀荣方旭ꎬ等:南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究。
南四湖流域农田土壤养分空间变异特征研究作者：荣方旭吕十全胡树翔王贵珍刘璟侯国琴刘爱菊来源：《山东农业科学》2023年第09期關键词：南四湖流域：克里金插值；土壤碳、氮、磷；生态化学计量学：面源污染；空间变异近些年来，随着农业的快速发展，过量施肥导致农田表层土壤氮（N）、磷（P）的大量富集。
这些富集于农田土壤中的氮磷养分很大一部分会在降水、灌溉等产生的地表径流作用下进入水体，造成水体的富营养化。
南四湖作为我国北方最大的淡水湖泊，集防洪排涝、蓄水灌溉、交通运输及养殖旅游等功能于一体，同时也是南水北调东线工程的重要蓄水湖泊，是淮河流域用水比较集中的区域之一，也是山东省重要的水源地，对维护经济发展和平衡区域生态具有重要的战略意义。
鉴于南四湖在淮河流域的重要性，充分认识和掌握该流域农田土壤C、N、P含量的空间分布特征及其影响因素，对科学控制该区域农业面源污染区，维持该区域水体环境质量具有重要的意义。
在长期的自然选择和人为因子的共同作用下，流域农田土壤中C、N、P等营养元素的分布具有明显的空间异质性。
这使流域面源污染控制成为较为棘手的问题。
近年来，随着3S技术（RS、GIS和GPS）的发展，利用地统计学和GIS技术相结合的方法研究土壤理化性质的空间异质性已经成为目前相关领域的研究热点之一。
张婵婵等应用地统计学和GIS相结合的方法，研究了高阳县农田土壤速效养分的空间变异特征，结果表明该区域土壤速效氮、磷、钾等养分的空间变异是结构因素和随机因素相互作用的结果，具有中等强度的空间自相关性。
欧阳威等运用SWAT模型分析了柘皋河小流域农业面源氮污染输出的时空分布特征，表明土地利用方式和施肥量的变化是导致整个小流域面源氮污染负荷明显增大的主要因素。
李炎龙等通过运用地统计学方法研究河北省曲周县农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域空间变异特征，发现土壤微生物生物量库是我国北方农田土壤中不可或缺的潜在生物有效养分库。
Hu等采用地统计学和经典统计学相结合的方法，研究了江西省农田土壤C、N、P及其化学计量学的空间分布格局，为该地区的土壤管理和农业生产提供了重要的参考依据。
南四湖出湖口沉积物-水界面中营养盐分布特征分析及释放风险评估王津;杨丽原;刘恩峰;栾日坚【期刊名称】《济南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2024(38)1【摘要】为了解决南四湖出湖口沉积物-水界面中磷酸盐、氨氮和硝态氮等营养盐释放风险控制缺乏科学依据的问题,利用薄膜扩散梯度技术、高分辨率孔隙水采样技术分析南四湖出湖口沉积物-水界面中营养盐浓度的垂直剖面分布特征,并根据有效态磷、有效态氨氮和有效态硝态氮的浓度,计算三者的净扩散通量,评估三者的释放风险。
结果表明:非泄洪期南四湖出湖口上覆水中的溶解态磷浓度低于孔隙水中的,表明沉积物孔隙水中的溶解态磷可能会因浓度梯度的存在而向上覆水中扩散;根据连续分级提取法,钙结合态磷是南四湖出湖口沉积物中磷元素的主要赋存形态,表层沉积物中的不稳定磷元素含量高于深层沉积物中的;有效态磷与有效态铁呈显著正相关,说明南四湖出湖口沉积物-水界面中有效态磷的释放受铁氧化物还原释放影响;有效态磷、有效态氨氮和有效态硝态氮的净扩散通量分别为17.58、1.16、-40.72 ng/(cm^(2)·d),说明有效态磷和有效态氨氮有从沉积物向上覆水中释放的潜在风险。
【总页数】7页(P61-67)【作者】王津;杨丽原;刘恩峰;栾日坚【作者单位】济南大学水利与环境学院;山东师范大学地理与环境学院;中国冶金地质总局山东局测试中心【正文语种】中文【中图分类】X524【相关文献】1.巢湖重污染汇流湾区沉积物营养盐分布与释放风险2.沉积物—水界面营养盐释放研究rnⅠ. 根际土壤溶液采样器在底泥氮释放研究中的应用3.吉富罗非鱼温棚池塘上覆水-沉积物间隙水营养盐垂直分布特征及其界面交换通量4.南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量、空间分布和生态风险评估5.动力扰动下太湖梅梁湾水-沉积物界面的营养盐释放通量因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第33卷第11期2012年11月环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCEVol．33，No．11Nov．，2012南四湖水体氮、磷营养盐时空分布特征及营养状态评价舒凤月1，2，刘玉配1，赵颖1，吴艳鹏1，李爱华1（1．曲阜师范大学山东省南四湖湿地生态与环境保护高校重点实验室，曲阜273165；2．中国科学院水生生物研究所水生生物多样性与保护重点实验室，武汉430072）摘要：分析了南四湖水体TN 和TP 的时空变化规律，并采用综合营养状态指数（TSI ）对其营养状态进行了评价．结果表明，南四湖水体TN 和TP 含量分别为2.617mg·L －1和0.110mg ·L －1；空间上各湖区水体TN 和TP 含量存在显著差异，TN 和TP 含量均以南阳湖最高，分别为3.830mg ·L －1和0.192mg ·L －1，独山湖TN 含量（2.106mg ·L －1）最低，而微山湖TP 含量（0.067mg ·L －1）最低；南四湖水体中TN 含量的季节差异不显著，但夏季（2.805mg ·L －1）和春季（3.049mg ·L －1）明显高于秋季（2.160mg ·L －1）和冬季（2.452mg ·L －1），各湖区TN 的季节变化没有一致规律；南四湖及各湖区TP 含量具有显著的季节差异，变化趋势均为夏季＞春季＞秋季＞冬季．总体来看，南四湖处于轻度富营养化状态．其中，南阳湖富营养化最严重，处于中度富营养化状态，其它3个湖区均为轻度富营养化．综合分析表明外源污染仍是南四湖污染的主要来源，湖区网箱养殖和围网养殖所产生的污染应引起高度重视．关键词：南四湖；总氮；总磷；综合营养状态指数；富营养化中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：0250-3301（2012）11-3748-05收稿日期：2012-01-18；修订日期：2012-05-09基金项目：曲阜师范大学“十二五”计划省级重点建设项目；国家林业局948项目（2012-4-73）；山东省教育厅项目（J12LF04）；曲阜师范大学项目（XJ200920，2010A030）作者简介：舒凤月（1974 ），男，博士，副教授，主要研究方向为底栖动物分类和生态学，E-mail ：Shfyue01@163．com Spatio-Temporal Distribution of TN and TP in Water and Evaluation of Eutrophic State of Lake NansiSHU Feng-yue 1，2，LIU Yu-pei 1，ZHAO Ying 1，WU Yan-peng 1，LI Ai-hua 1（1．Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment Conservation of Lake Nansi ，Qufu Normal University ，Qufu 273165，China ；2.Key Laboratory of Biodiversity and Conservation of Aquatic Organisms ，Institute of Hydrobiology ，Chinese Academy of Sciences ，Wuhan 430072，China ）Abstract ：Based on the seasonally investigating data from Lake Nansi during 2010to 2011，the spatial and temporal distributioncharacteristics of total nitrogen （TN ）and total phosphorus （TP ）in water were analyzed ，and the trophic state was also assessed．The results showed that the average concentrations of TN and TP were 2.617mg ·L －1and 0.110mg ·L －1respectively．The spatial variationsof TN and TP in water were significantly different in four lake regions with the highest value of two parameters （3.830mg·L －1and 0.192mg ·L －1respectively ）were all found in Lake Nanyang while the lowest value in Lake Dushan （2.106mg ·L －1）and Lake Weishan （0.067mg ·L －1）respectively．Seasonally ，the concentrations of TN in Lake Nansi had no significant difference ，but the concentrations of TN in summer （2.805mg ·L －1）and spring （3.049mg ·L －1）were obviously higher than that in autumn （2.160mg ·L －1）and winter （2.452mg ·L －1），and that in four lake regions showed no uniform variation trends．While the seasonal change of the concentrations of TP in water were significantly different not only in Lake Nansi but also in its four lake regions ，the variation trends were uniform with summer ＞spring ＞autumn ＞winter．Generally ，the water quality of Lake Nansi has reached light eutrophication ，among which ，Lake Nanyang was in middle eutrophic state ，while other three lake regions were in light eutrophic state．Integrated analysis indicted that external pollution was still the main influence factors of water quality in Lake Nansi ，meanwhile ，the pollution caused by pen fish culture was urgent for the control of non-point pollution sources．Key words ：Lake Nansi ；total nitrogen （TN ）；total phosphorus （TP ）；comprehensive nutrition state index ；eutrophication南四湖位于山东省西南部，面积约1266km 2，平均水深1.5m ，由南阳湖、昭阳湖、独山湖和微山湖4个湖区串联而成．1960年在湖腰建成二级坝枢纽，坝北为上级湖，坝南为下级湖．南四湖湿地属于淮河流域泗河水系，有直接入湖河道53条，其中30条注入上级湖，23条注入下级湖，总流域面积31700km 2．南四湖湿地属暖温带季风大陆性气候，多年年均温13．7ħ，湿地动植物资源十分丰富，其中，水生维管束植物103种，软体动物38种，昆虫415种，鱼类80种，鸟类205种．作为我国北方重要的渔业基地，南四湖渔业养殖种类包括鲢鱼、鳙鱼、草鱼、鲤鱼、鳜鱼、乌鳢以及河蟹等，养殖方式主要有围网、网箱和池塘［1，2］．20世纪80年代以来，随着工业废水、城镇生DOI:10.13227/j.hjkx.2012.11.02211期舒凤月等：南四湖水体氮、磷营养盐时空分布特征及营养状态评价活污水、农业面源污染和湖区养殖业污染的不断加剧，南四湖水质逐年恶化，湖底淤积严重，富营养化程度加重［3，4］．作为南水北调东线工程重要的调蓄湖泊和输水通道，南四湖的水质状况不仅与湖区水生态系统的健康密切相关，而且关系到输水水质安全．按照《南水北调东线工程治污规划》要求调水水质达到国家地表水环境质量（GB 3838-2002）Ⅲ类水质标准［5］，因而南四湖是南水北调东线工程水污染控制和生态治理的重点，是输水水质保障的关键，其水质状况一直是人们关注的焦点［5，6］．近年来，许多学者对南四湖及入湖河流底泥的营养盐［7 11］、重金属［12 14］和有机物［15］污染状况进行了详细研究，武周虎等［16，17］依据COD 、NH +4-N 等指标对南四湖流域的水环境状况进行了评价，但有关水体营养盐氮磷时空分布特征的研究较少．因此，有必要弄清楚主要污染物氮、磷的时空分异特征及变化规律，分析影响氮、磷营养盐分布的因素及其环境效应，以期为了解南四湖的污染状况及提出相应的合理治理措施提供基础资料．1材料与方法1.1样点设置根据湖泊面积、出入河流和污染物的来源，并结合水生植物的分布，全湖共设置18个采样点，其中南阳湖（样点1 4）、昭阳湖（样点5 8）和独山湖（样点9 12）各4个，微山湖6个（样点13 18），见图1．所有样点采用GPS 定位．图1研究区域与采样点位置示意Fig．1Study area and sampling stations1.2样品采集与测定水样采集使用2.5L 采水器在水面下0.5m 处采集，置于低温下避光保存，采样结束后，立即对样品进行处理．分别于2010年7月、10月、12月和2011年4月的中旬左右进行了季度采集．透明度（SD ）用透明度盘测定，总氮（TN ）采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，总磷（TP ）采用过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法，叶绿素a 采用丙酮萃取法［18］．1.3营养状态评价选取透明度、总氮、总磷和叶绿素a 共4个指标，用综合营养状态指数［19］进行评价，计算公式如下：TSI ()Σ=Σmj =1w j ˑTSI （j ）w i =r 2ijΣmj =1r 2ij式中，TSI （Σ）为综合营养状态指数；w j 为第j 种参数的相关权重；r ij 为第j 种参数与基准参数的相关系数；m 为评价参数的个数；TSI （j ）为第j 种参数的营养状态指数，分别由下列公式计算．TSI （Chl-a ）=10［2.5+0.995（ln Chl-a ）/ln 2.5］TSI （TP ）=10［9.436+1.488（ln TP ）/ln 2.5］TSI （TN ）=10［5.453+1.694（ln TN ）/ln 2.5］TSI （SD ）=10［5.118－1.94（ln SD ）/ln 2.5］2结果与分析2.1TN 、TP 的空间分布特征南四湖水体各样点TN 含量在1.172 5.601mg ·L －1之间，平均值为2.617mg ·L －1．TP 含量在0.010 0.513mg ·L －1之间，平均值为0.110mg ·L －1．从各样点来看，1号样点TN 和TP 含量均最高．由图2可知，各湖区水体TN 和TP 含量存在极显著差异（n =72，P ＜0.01），TN 的变化趋势为南阳湖（3.830mg·L －1）＞微山湖（2.453mg ·L －1）＞昭阳湖（2.160mg·L －1）＞独山湖（2.106mg ·L －1），TP 的变化趋势为南阳湖（0.192mg·L －1）＞昭阳湖（0.121mg ·L －1）＞独山湖（0.081mg ·L －1）＞微山9473环境科学33卷图2南四湖各湖区总氮、总磷的空间分布Fig．2Spatial distributions of TN and TP in four lake regions湖（0.067mg·L －1）．2.2TN 、TP 的季节变化特征南四湖水体TN 含量的季节差异不显著（n =72，P ＞0.05），但夏季（2.805mg ·L －1）和春季（3.049mg ·L －1）上覆水中TN 含量明显高于秋季（2.160mg ·L －1）和冬季（2.452mg ·L －1）［图3（a ）］．由图3（a ）还可以看出，各湖区TN 含量的季节变化呈现出非均一性，南阳湖和独山湖前三季变化趋势一致，均为夏季＞秋季＞冬季，到了春季，南阳湖呈上升趋势，而独山湖略有下降；昭阳湖的变化趋势为夏季＞冬季＞春季＞秋季；微山湖TN 含量由夏季开始呈逐渐递增趋势．图3南四湖及各湖区总氮、总磷的季节变化Fig．3Seasonal changes of TN and TP in Lake Nansi and four lake regions图3（b ）显示了南四湖及各湖区上覆水中TP 的季节变化．可以看出，与TN 的季节变化不同，南四湖上覆水中TP 含量具有极显著的季节差异（n =72，P ＜0.01），夏季TP 含量最高（0.181mg ·L －1），秋季（0.100mg·L －1）和冬季（0.046mg ·L －1）逐渐下降，翌年春季（0.108mg ·L －1）开始逐渐升高．各湖区TP 的季节变化呈现出明显的均一性，且变化趋势与全湖一致．2.3营养状态评价表1列出了南四湖的综合营养状态指数．总体来看，南四湖处于轻度富营养化状态．从各湖区来看，南阳湖富营养化最严重，处于中度富营养化状态，其它3个湖区均为轻度富营养化，但昭阳湖的综合营养状态指数值已接近中度富营养化，独山湖和微山湖的明显偏低．从各季节的综合营养状态指数值来看，南四湖及各湖区均是夏季最高，然后依次为秋季和春季，冬季最低，其中除南阳湖冬季处于轻度富营养化外，其它3个湖区冬季均处于中营养状态．表1南四湖营养状态综合评价Table 1Comprehensive assessment of trophic state on Lake Nansi地点春季夏季秋季冬季平均南阳湖62.84474.84469.66953.77465.283昭阳湖55.32973.96362.26647.05159.652独山湖50.19766.34060.28642.77254.899微山湖53.66960.86452.17248.14953.780平均55.30568.09860.57347.96057.9483讨论3.1TN 、TP 的时空分异特征本次调查表明，南四湖氮、磷营养盐在空间上57311期舒凤月等：南四湖水体氮、磷营养盐时空分布特征及营养状态评价具有显著差异．南阳湖氮、磷营养盐的含量显著高于其它3个湖区，并呈现出自北向南递减的趋势．已有研究和现场调查均表明，入湖外源污染负荷的不同是造成氮、磷营养盐空间分异的主要原因［16，17］．南四湖入湖污染物负荷由北向南递减，南阳湖位于最北端，受到的入湖污染尤为严重［3，4，16］，南四湖的水流方向自北向南，因此到了昭阳湖和独山湖，由于水的稀释营养盐浓度下降，而二级坝的建设使污染物的扩散和稀释减缓［16］，加剧了上级湖（南阳湖、昭阳湖和独山湖）和下级湖（主要是微山湖）营养盐的空间分异．另外，水生植物的分布也影响营养盐的空间分布，独山湖和微山湖全年长有大面积的水生植物（未发表数据），而南阳湖和昭阳湖仅在春季出现大面积的菹草（未发表数据），水生植物不仅可以净化水质［20］，而且能够抑制底泥中营养物质的释放［21］，因此，独山湖水质好于昭阳湖，而微山湖又好于整个上级湖．从营养盐的季节变化来看，南四湖总体上各季节TN的差异较小，但夏季和春季明显高于秋季和冬季，而TP含量具有显著的季节差异，且各湖区变化趋势一致．造成营养盐含量季节变化的主要原因可能与农业面源污染和湖区围网养殖有关，春季是农耕季节，氮素含量高主要与化肥的大量使用有关［22］；而夏季是湖区养殖业的高峰，大量投放饵料，残饵及排泄物严重污染水质，营养盐氮磷的含量增加显著［23，24］；到了秋末河蟹捕捞已基本结束，投饵量显著减少，营养盐氮磷含量逐渐降低，冬季湖区渔业养殖结束，湖区污染主要来自城镇污水［16］．而各湖区TN的季节变化没有一致规律，可能与湖区氮素的多重循环特性有关［25］．此外，湖区沉水植物的演替和沉积物中营养盐的释放也影响氮、磷含量的季节变化［26，27］，一方面，冬季和春季南四湖整个湖区长满菹草（其中春季菹草生长旺盛），夏季和秋季菹草死亡，沉水植物分布区锐减，底泥中营养物质大量释放［26］，另一方面，冬季和春季水温较低，而夏季和秋季温度高，水生植物残体腐烂分解，释放大量营养物质［27］，所以，总体上来看，冬季的水质最好，然后依次是春季和秋季，夏季的水质最差．3.2南四湖水体富营养化的演变氮、磷营养盐的过量输入是引起水体富营养化的根本原因［28］．一般认为，当水体中TN和TP的含量分别达到0.20mg·L－1和0.02mg·L－1时，水体易发生富营养化．本调查中，南四湖及各湖区TN和TP的平均含量均已远超出临界值．20世纪60 70年代，南四湖的水质大多能达到饮用水标准（按Ⅲ类水标准），但20世纪80年代中期水质开始逐渐恶化［4，6］．1983年南四湖TN和TP的平均含量分别为0.825mg·L－1和0.018mg·L－1［1］，到了2000年TN 和TP含量分别达到 3.7mg·L－1和0.15 mg·L－1［16］．从图4可以看出，1983 2000年南四湖的水质急剧恶化，平均每10a水体TN和TP含量分别增加1倍和4倍，另外，20世纪90年代TP的增长速度大于80年代［29］，这可能与含磷洗涤用品和化肥的大量使用有关［7］；2000年以后，总体上水质开始变好，2010年南四湖TN和TP含量分别为2.617mg·L－1和0.110mg·L－1，与2000年相比，TN 和TP含量分别下降29.3%和26.8%，但年份间出现较大的波动趋势，这可能与南四湖水质受多方面污染的交叉作用有关［16］．图4南四湖水体总氮和总磷的变化趋势Fig．4Variations of TN and TP in Lake Nansi4结论（1）南四湖水体TN、TP含量分别为2.617 mg·L－1和0.110mg·L－1．各湖区水体TN和TP含量存在显著差异，南阳湖TN和TP含量最高，TN和TP含量的最低值分别出现在独山湖和微山湖；从季节变化来看，TN含量的季节差异不显著，而TP 含量具有极显著的季节差异，夏季最高，冬季最低．（2）从综合营养状态指数来看，南四湖处于轻度富营养化状态，其中，南阳湖处于中度富营养化状态，其它3个湖区均为轻度富营养化；从季节上来看，夏季综合营养状态指数最高，然后依次为秋季和春季，冬季最低．（3）综上所述，尽管南四湖水质有了一定的改善，但目前工业废水和生活污水等点源污染以及农业面源污染仍是导致水质恶化的主要原因，此外，湖区内围网养殖业快速发展所导致的内源污染应引起高度重视．1573环境科学33卷参考文献：［1］济宁市科学技术委员会．南四湖自然资源调查及开发利用研究［M］．济南：山东科学技术出版社，1987．［2］沈吉，张祖陆，杨丽原，等．南四湖：环境与资源研究［M］．北京：地震出版社，2008．［3］张祖陆，孙庆义，彭利民，等．南四湖地区水环境问题探析［J］．湖泊科学，1999，11（1）：86-90．［4］张祖陆，辛良杰，梁春玲．近50年来南四湖湿地水文特征及其生态系统的演化过程分析［J］．地理研究，2007，26（5）：957-966．［5］国家环境保护总局环境规划院，中国环境科学研究院，水利部淮河水利委员会，等．南水北调东线工程治污规划［R］．2001．［6］罗辉，周建仁，郭忠．南水北调对南四湖水环境影响分析与评估［J］．河海大学学报（自然科学版），2005，33（1）：63-67．［7］杨丽原，沈吉，刘恩峰，等．南四湖现代沉积物中营养元素分布特征［J］．湖泊科学，2007，19（4）：390-396．［8］汪艳雯，岳钦艳，刘庆，等．山东省南四湖底泥中磷的形态分布特征［J］．中国环境科学，2009，29（2）：125-129．［9］张志斌，张学杨，张波，等．南四湖微山湖区沉积物磷形态分布特征［J］．环境科学，2009，30（5）：1345-1350．［10］安文超，张书武，和慧，等．南四湖及主要入湖河流河口区表层沉积物磷的形态与分布特征研究［J］．环境科学学报，2012，32（4）：895-901．［11］杨洪美，张桂斋，李小明．南四湖表层沉积物中N的形态及其分布特征［J］．山东大学学报（理学版），2012，47（3）：1-8．［12］杨丽原，沈吉，张祖陆，等．南四湖表层底泥重金属和营养元素的多元分析［J］．中国环境科学，2003，23（2）：206-209．［13］刘恩峰，沈吉，杨丽原，等．南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究［J］．环境科学，2007，28（6）：377-383．［14］孟祥华，刘恩峰，杨丽原，等．南四湖及主要入湖河流沉积物金属空间分布特征与污染评价［J］．环境科学研究，2010，23（1）：1-6．［15］李红莉，李国刚，杨帆，等．南四湖沉积物中有机氯农药和多氯联苯垂直分布特征［J］．环境科学，2007，28（7）：1590-1594．［16］武周虎，慕金波，谢刚，等．南四湖及入出湖河流水环境质量变化趋势分析［J］．环境科学研究，2010，23（9）：1167-1173．［17］武周虎，张晓波，张芳园．南四湖入湖重点污染河流筛选与水环境问题分析［J］．长江流域资源与环境，2011，20（4）：475-481．［18］国家环境保护总局．水和废水监测分析方法［M］．（第四版）．北京：中国环境科学出版社，2002．［19］金相灿，刘鸿亮，屠清瑛，等．中国湖泊富营养化［M］．北京：中国环境科学出版社，1990．［20］Scheffer 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