摘要：于 2012 年 3 月 21 日-2013 年 3 月 20 日期間對三峽庫區涪陵段兩個毗鄰集水域匯出口徑流水質進行了高頻（每日）采樣監測，以對比分析稻田空間分布格局對徑流磷濃度和輸出強度的影響。兩集水域氣候地理條件相似，農耕方式相同，單位面積施肥量相近，但其中一個（記為集水域 A）稻田分布零散，破碎度高，而另一個（集水域 B）稻田連片分布在其末（底）端，破碎度低。結果顯示，集水域 A 在全年和不同作物生長季的徑流總磷平均濃度都相應地高于集水域 B.同樣，前者的徑流產流量（1431 m3·hm-2·a-1）也顯著高于后者（840 m3·hm-2·a-1），因而前者徑流總磷的年輸出通量（210 g·hm-2·a-1）遠大于后者（72 g·hm-2·a-1）。按季節計算，兩集水域水稻/玉米季總磷濃度皆高于榨菜季，集水域 A 在水稻/玉米季的徑流總磷輸出通量（147 g·hm-2·a-1）是榨菜季（63 g·hm-2·a-1）的1.9 倍，集水域 B 在水稻/玉米季的徑流總磷輸出通量（58 g·hm-2·a-1）是榨菜季（14 g·hm-2·a-1）的 3.6 倍。從研究中看，這些差異很有可能是兩集水域的土地利用，特別是水稻田布局差異所導致的，因此實現水稻田的合理布局是三峽庫區徑流磷排放負荷減控的有效措施。
關鍵詞：三峽庫區；面源污染；農業小流域；磷。
Abstract:A high frequency（daily）monitoring campaign was carried out in two adjacent catchments in Fuling of the Three Gorges Reservoirfor one whole year with the aims of analyzing comparatively the impact of spatial distribution pattern of rice paddies on phosphorus（P）con-centration and export fluxes in runoff. The two catchments were subjected to the same climate conditions, tillage and cropping practices, andreceived the equivalent fertilization rates in terms of per unit of land area. Nevertheless, the rice paddies in one catchmen（tmarked A）werescattered and higher in fragmentation index, and those in the other（marked B）were mainly distributed at the bottom of the catchment andlower in fragmentation index. Comparing the two catchments, the average runoff concentration of total P in A was correspondingly higherthan that in B all over the year and in the different crop growing seasons. Similarly, the amount of runoff from the outlet in A（1431 m3·hm-2·a-1）was significantly higher than that in B（840 m3·hm-2·a-1）。 As a result, the total P export flux from A（210 g·hm-2·a-1）was muchhigher than that from B （72 g·hm-2·a-1）。 For both the catchments A and B, the runoff P concentration during the rice/maize season far ex-ceeded that of the mustard season, and the total loss of runoff P during the former season was 1.9 and 3.6 times higher than that of the latterseason, respectively. The differences in the runoff concentration and loss of P between the two studied catchments might be attributed to thedifferent spatial distribution patterns of the rice fields within them. This indicates that the reasonable configuration of rice paddies can serveas an effective measure to reduce runoff P discharge in the Three Gorges Reservoir Area.
Keywords:Three Gorges Reservoir; non-point source pollution; agricultural watershed; phosphorus.
自三峽水庫蓄水以來，水環境變化顯著，水體富營養化現象日趨嚴重[1-2].農業生產是三峽庫區農民經濟收入的重要來源，該區域大部分地區化肥年平均施用量超過了 500 kg·hm-2[3],高于國內平均水平（375kg·hm-2）[4].大量研究表明，化肥的過量施用是造成農田氮磷流失的重要原因，導致三峽庫區水環境日益惡化[5-7].目前，關于三峽庫區非點源污染氮磷流失的定量化研究大多還是關于暴雨徑流、短期連續采樣[8-9]或以周、月為單位的間斷性采樣[10-12]的研究分析，具有頻率低、季節單一或時間短等不足。
磷是水體富營養化的限制因子[13],主要集中于耕層，垂直下移程度很小，雨水沖刷和地表徑流被認為是磷素流失的主要途徑[14-16].有研究表明，徑流量與營養物質輸出呈顯著相關性[17-18],特別在徑流系數較高的山地丘陵這種現象更加突出[19].但影響農田氮磷流失的因素是多方面的。洪林等[20]在丘陵地區的工作與馬傳功等[21]的研究都發現，不同的耕作模式對地表氮磷流失量有較大影響，并隨降雨強度增加而呈增加的趨勢；黃東風等[22]發現，施肥和灌溉的有效搭配可以減少稻田地表徑流的氮、磷流失量。這些研究主要針對的是不同耕作模式以及各類型土地利用面積比例對流域內氮磷負荷輸出影響[18,22],對另一個可能造成影響的因素---稻田空間分布格局卻鮮有提及。已有研究發現[23],稻田種植面積比例對流域內徑流水質有顯著的影響。楊麗霞等[24]指出，稻田徑流發生時間與施肥時期的間隔是決定徑流磷素損失的重要因素。由此可見，稻田的存在會對流域內氮磷負荷的輸出產生一定的影響。本研究選擇三峽庫區涪陵段王家溝小流域內兩個具有相同氣候、土壤耕作環境，卻在稻田空間分布格局上迥異的毗鄰集水域為研究對象，對兩集水域匯出口徑流水以及降雨進行連續一年、每日一次的高頻采樣監測，以期更準確地掌握集水域內徑流總磷濃度動態變化以及累積排放負荷，為三峽庫區農業非點源污染治理提供參考。
1 材料與方法。
1.1 研究流域概況。
重慶涪陵珍溪鎮王家溝小流域（29°54′N,107°27′E），地處涪陵東部，長江北岸，上距涪陵城區約 30km,下距豐都城約 46 km,在三峽庫區的腹心位置，系亞熱帶濕潤季風氣候，四季明顯，多年平均氣溫 22.1℃，雨量充沛，平均降雨量 1011 mm.地形為低山丘陵地，海拔高度范圍 153~307 m.流域內坡度在 40°以下，大部分區域都在 20°以內，少數地區在 20°~40°范圍變化。土壤為侏羅系蓬萊鎮組棕紫色砂泥巖相發育的棕紫泥，pH 5.6~8.1,養分除鉀含量較高外，其余有機質、有效養分含量均為中等，但微量元素含量低，屬中度缺乏。流域內分布有自然村落，無工礦企業，農業以人工耕作方式為主，微型機械耕作為輔，主產水稻、玉米和榨菜，構成了具有多種土地利用格局的農業生態系統。每年的土地利用方式和生產方式穩定，化肥施用是流域農田磷素輸入的主要來源，平均輸入 P 約86.6 kg·hm-2·a-1,占總輸入的 82.9%.每年 3 月底到 5月中旬（玉米、水田栽種季）和 10 月初（榨菜栽種季）是該流域施肥期，具體情況如表 1.
關鍵詞：三峽庫區；面源污染；農業小流域；磷。
Abstract:A high frequency（daily）monitoring campaign was carried out in two adjacent catchments in Fuling of the Three Gorges Reservoirfor one whole year with the aims of analyzing comparatively the impact of spatial distribution pattern of rice paddies on phosphorus（P）con-centration and export fluxes in runoff. The two catchments were subjected to the same climate conditions, tillage and cropping practices, andreceived the equivalent fertilization rates in terms of per unit of land area. Nevertheless, the rice paddies in one catchmen（tmarked A）werescattered and higher in fragmentation index, and those in the other（marked B）were mainly distributed at the bottom of the catchment andlower in fragmentation index. Comparing the two catchments, the average runoff concentration of total P in A was correspondingly higherthan that in B all over the year and in the different crop growing seasons. Similarly, the amount of runoff from the outlet in A（1431 m3·hm-2·a-1）was significantly higher than that in B（840 m3·hm-2·a-1）。 As a result, the total P export flux from A（210 g·hm-2·a-1）was muchhigher than that from B （72 g·hm-2·a-1）。 For both the catchments A and B, the runoff P concentration during the rice/maize season far ex-ceeded that of the mustard season, and the total loss of runoff P during the former season was 1.9 and 3.6 times higher than that of the latterseason, respectively. The differences in the runoff concentration and loss of P between the two studied catchments might be attributed to thedifferent spatial distribution patterns of the rice fields within them. This indicates that the reasonable configuration of rice paddies can serveas an effective measure to reduce runoff P discharge in the Three Gorges Reservoir Area.
Keywords:Three Gorges Reservoir; non-point source pollution; agricultural watershed; phosphorus.
自三峽水庫蓄水以來，水環境變化顯著，水體富營養化現象日趨嚴重[1-2].農業生產是三峽庫區農民經濟收入的重要來源，該區域大部分地區化肥年平均施用量超過了 500 kg·hm-2[3],高于國內平均水平（375kg·hm-2）[4].大量研究表明，化肥的過量施用是造成農田氮磷流失的重要原因，導致三峽庫區水環境日益惡化[5-7].目前，關于三峽庫區非點源污染氮磷流失的定量化研究大多還是關于暴雨徑流、短期連續采樣[8-9]或以周、月為單位的間斷性采樣[10-12]的研究分析，具有頻率低、季節單一或時間短等不足。
磷是水體富營養化的限制因子[13],主要集中于耕層，垂直下移程度很小，雨水沖刷和地表徑流被認為是磷素流失的主要途徑[14-16].有研究表明，徑流量與營養物質輸出呈顯著相關性[17-18],特別在徑流系數較高的山地丘陵這種現象更加突出[19].但影響農田氮磷流失的因素是多方面的。洪林等[20]在丘陵地區的工作與馬傳功等[21]的研究都發現，不同的耕作模式對地表氮磷流失量有較大影響，并隨降雨強度增加而呈增加的趨勢；黃東風等[22]發現，施肥和灌溉的有效搭配可以減少稻田地表徑流的氮、磷流失量。這些研究主要針對的是不同耕作模式以及各類型土地利用面積比例對流域內氮磷負荷輸出影響[18,22],對另一個可能造成影響的因素---稻田空間分布格局卻鮮有提及。已有研究發現[23],稻田種植面積比例對流域內徑流水質有顯著的影響。楊麗霞等[24]指出，稻田徑流發生時間與施肥時期的間隔是決定徑流磷素損失的重要因素。由此可見，稻田的存在會對流域內氮磷負荷的輸出產生一定的影響。本研究選擇三峽庫區涪陵段王家溝小流域內兩個具有相同氣候、土壤耕作環境，卻在稻田空間分布格局上迥異的毗鄰集水域為研究對象，對兩集水域匯出口徑流水以及降雨進行連續一年、每日一次的高頻采樣監測，以期更準確地掌握集水域內徑流總磷濃度動態變化以及累積排放負荷，為三峽庫區農業非點源污染治理提供參考。
1 材料與方法。
1.1 研究流域概況。
重慶涪陵珍溪鎮王家溝小流域（29°54′N,107°27′E），地處涪陵東部，長江北岸，上距涪陵城區約 30km,下距豐都城約 46 km,在三峽庫區的腹心位置，系亞熱帶濕潤季風氣候，四季明顯，多年平均氣溫 22.1℃，雨量充沛，平均降雨量 1011 mm.地形為低山丘陵地，海拔高度范圍 153~307 m.流域內坡度在 40°以下，大部分區域都在 20°以內，少數地區在 20°~40°范圍變化。土壤為侏羅系蓬萊鎮組棕紫色砂泥巖相發育的棕紫泥，pH 5.6~8.1,養分除鉀含量較高外，其余有機質、有效養分含量均為中等，但微量元素含量低，屬中度缺乏。流域內分布有自然村落，無工礦企業，農業以人工耕作方式為主，微型機械耕作為輔，主產水稻、玉米和榨菜，構成了具有多種土地利用格局的農業生態系統。每年的土地利用方式和生產方式穩定，化肥施用是流域農田磷素輸入的主要來源，平均輸入 P 約86.6 kg·hm-2·a-1,占總輸入的 82.9%.每年 3 月底到 5月中旬（玉米、水田栽種季）和 10 月初（榨菜栽種季）是該流域施肥期，具體情況如表 1.
