不同水文期太子河上游區域河流硝酸鹽來源識別

2021-02-05 09:34:26胡曉冕李艷利尹希杰

水土保持研究 2021年2期

胡曉冕, 李艷利, 孫偉, 尹希杰

(1.河南理工大學資源與環境學院, 河南焦作 454000;2.國家海洋局第三海洋研究所海洋與海岸地質環境開放實驗室, 福建廈門 361005)

1 研究區概況

太子河流域位于遼寧省東部(東經122°45′07"—123°84′49"，北緯40°95′28"—41°37′14")，主要流經本溪、遼陽、鞍山等城市，干流全長413 km，流域面積1.39萬km2。太子河流域屬溫帶濕潤半濕潤氣候區，降水較為豐富，多集中在6—8月，年平均降水量為701 mm，年平均氣溫在5～10℃。1月份氣溫最低，7月份氣溫最高，太子河上游地區位于觀音閣水庫以上，為山地森林區；太子河流域中游地區位于觀音閣水庫至參窩水庫這個區間，為低山丘陵區；參窩水庫以下位于太子河流域下游地區，為平原區。本文選擇太子河上游地區為研究對象，主要用地類型為林地，面積比例占80%以上(圖1)，主要支流包括太子河南支、北支和小湯河。

圖1 研究區域采樣點布設及土地利用狀況

2 研究方法與數據

2.1 樣品采集及分析

于枯水期(2016年5月)和豐水期(2016年8月)分別在太子河南支、太子河北支和小湯河采集河流表層水樣，5月采集6個水樣(1—6)，8月采集9個水樣(1，3—10)。8月份采集的4個水樣(7—10)與5月位置不同，采樣點用GPS定位，具體分布見圖1A。

水體δ18O值使用平衡法，取0.2 ml水樣于頂空瓶中，在恒溫樣品盤上密閉吹入0.3%的CO2+He混合氣，時間為5 min，帶走瓶中空氣。水樣平衡18 h，使其達到同位素交換平衡。使用同位素質譜儀測定平衡之后的CO2同位素比值。水中體δ18O值測試精度為0.3‰。表1為研究區域測試數據。

表1 不同采樣期河流化學指標和同位素數據

2.2 土地利用數據獲取

本研究中的土地利用數據來源于2010年9月的Landsat5 TM影像。土地利用類型劃分為耕地、林地、水域、建設用地、農村居民點以及未利用土地。在ArcGIS軟件中，基于DEM和水系分布圖，以采樣點為出口劃分了10個子流域，將流域土地利用數據與子流域邊界疊加分析，獲取各個子流域土地利用數據(圖1B)。

2.3 數據處理

本文中土地利用與采樣點位圖均在ArcGIS 10.2中進行處理，數據統計在Excel和OriginPro 8中進行。

3 結果與分析

3.1 子流域土地利用分析

研究區域劃分出的10個子流域的土地利用類型數據見圖2，主要用地類型是耕地和林地。耕地所占比例范圍是4.11%(點位4)～28.44%(點位1)，林地所占比例范圍是70.72%(點位1)～95.49%(點位4)，農村居民點所占比例范圍是0(點位4，8，9)～1.3%(點位3)，城鎮用地占比例為0，未利用土地僅在子流域4中出現，所占比例為0.4%。