1 引言
随着人口增长和社会发展，水污染已成为人类当前面临的主要环境问题之一。根据其污染源的不同可分为点源污染和非点源污染，点源污染通常有固定的排污口集中排放，主要包括城市生活污水和工业废水污染。相对点源污染而言，非点源污染是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水（或融雪）冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起水体的富营养化或其它形式的污染。与点源污染相比，非点源污染起源于分散、多样的地区，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂、潜伏周期长，因而防治十分困难。随着各国政府对点源污染控制的重视，点源污染在许多国家已经得到较好的控制和治理，而非点源污染，由于其涉及范围广、控制难度大，已成为目前影响水体环境质量的重要污染源。1972 年，美国在悬浮固体、总磷、总氮等五类污染物质的排放量中，由非点源排放的占 57%-98%，其中，农业非点源污染的贡献率为 75%左右；荷兰农业非点源贡献的总氮、总磷分别占水环境污染总量的 60%和40%-50%；在丹麦，270 条河流中 94％的氮负荷和 52％的磷负荷是由非点源污染引起的。我国已有 63.3％的湖泊水体达到富营养化，其中 50％以上的氮、磷负荷来自农业非点源污染。这些事实表明：在全球范围，非点源污染已成为目前水质环境恶化的重要诱因。
非点源污染从成因上来看，通常可分为地表径流污染、农业非点源污染、矿区地表径流污染、林区地表径流污染和大气降雨降尘污染等类型。其中，农业非点源污染，包括农田和村庄的径流污染，是最主要的一类非点源污染。正因为如此，在我国非点源污染研究领域，很多是针对农业非点源污染的研究和探讨。农业非点源污染是指在农业生产活动中, 农田中的土粒、氮素、磷、农药及其它有机或无机污染物质, 在降水或灌溉过程中, 通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏, 使大量污染物进入水体而形成的水环境污染。根据我国《第一次全国污染源普查公报》的结果，农业源污染物排放对我国水环境的有较大影响，其氮、磷排放量分别为270.46万t和28.47万t，占排放总量的57.2%和67.4%。当前，在我国农业活动中，非科学的经管理念和落后的生产方式是造成农业非源污染的重要因素，如剧毒农药的使用、过量化肥的施撒、不可降解农膜年年弃于田间、露天焚烧秸秆、大型养殖场禽畜粪便不做无害化处理随意堆放等。这些污染源对环境的污染，尤其对水环境的污染影响最大，据统计，农业非点源污染占河流和湖泊富营养问题的60%～80%。大量的泥沙、氮磷污染物负荷进入江河、湖库，会引起水体悬浮物浓度升高、有毒有害物质增加、水体出现富营养化及酸化趋势，不仅破坏水生生物的生存环境和水生生态系统平衡，还会影响人类的生产生活，威胁人体健康。
我国农业非点源污染研究开展较晚，20世纪80年代中国环境科学研究院组织开展了全国26个湖泊营养化问题的广泛深入调查和研究，并在于桥水库、滇池、太湖、巢湖、晋江流域等区域开展了农业非点源污染的治理工作。但由于我国长期以来对污染物的排放实行总量控制，这在点源污染的控制上非常有效，对农业非点源的控制却没有太大的意义，同时，农业非点源污染物排放量的增加在很大程度上抵消了在点源污染治理上所取得的成效。进入21世纪，中国农业非点源污染对水体富营养化的影响进一步加剧，农业非点源污染的防控逐渐成为现代农业和社会、经济可持续发展的重大课题。我国在北京密云水库、官厅水库等水源保护区域相继开展了非点源污染的基础和应用研究，2001年国家环保部还在全国设立了巢湖、太湖、滇池、珠江三角洲和延庆五个控制农业非点源污染的示范区。近年来，我国许多科研工作者也利用国外开发研制的农业非点源污染模型结合实测数据开展不同区域地表水源流域对模型的适应性、重要参数的敏感性分析和农业非点源污染负荷的估算研究。
我国虽然开展了许多农业非点源污染的调查和研究，但至今尚未形成非常有效的控制农业非点源污染的方法和措施，因此，开展农业非点源污染研究具有重要的现实意义，迫切需要建立快速、简便进行农业非点源污染负荷分析和预测的技术与方法。丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地，其水环境状况越来越受到重视和关注。长江流域水环境监测网自 1980 年以来的多年水质监测结果显示, 20 世纪90 年代以前丹江口水库水质总氮浓度还在 0.2 mg/L 左右,90 年代以后总氮浓度急剧上升,目前已经达到 1.2 mg/L 左右,是地表水 II 类标准 0.5 mg/L 的 2.4 倍。为确保南水北调水源地和沿线的水质安全，2006 年 2 月国务院批复并开始实施《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划》,规划中提出的工业点源污染治理、城镇污水及垃圾处理、小流域综合治理等措施,对控制丹江口水库水源区点源污染有非常重要的作用。作为水污染重要污染来源的农业非点源污染问题，虽然也已引起了高度重视，但采取的非点源污染控制措施很少，其中一个重要原因在于缺乏足够的基础研究和技术支撑。因此在该区开展农业非点源污染研究具有十分重要的意义。
本文在河南省高校创新人才资助项目《南水北调中线源头区非点源污染控制技术及对策研究》（2008HASTIT04）的资助下，以丹江口水库流域（河南部分）为研究对象，采用野外调查和模型模拟相结合的方法，结合 ARCGIS 软件和景观分析软件，分析研究了丹江口水库流域（河南部分）的土地利用格局特征和农业非点源污染排放特征，并运用 SWAT 模型对研究区农业非点源污染负荷时空变化规律进行了模拟与分析，并针对丹江口水库流域（河南部分）的农业非点源污染提出了控制措施和建议，可为水源地的水质保护和流域农业非点源污染的综合治理等战略决策提供了有力的技术支撑。
2 文献综述
国外的农业非点源污染研究开始于20世纪60年代，首先是在美、英、日等一些发达国家率先开展，20世纪70年代以后逐渐受到世界各地的重视。到了20世纪80年代，农业非点源污染研究开始蓬勃发展，美国是开展农业非点源污染研究最多的国家，出台了一系列的法案或计划等进行农业非点源污染的控制与管理；加拿大、英国、澳大利亚、德国等也开展了大量的工作。到20世纪90年代，农药、杀虫剂、除草剂等新的污染物成为研究热点。我国农业非点源污染的研究主要开始于对湖泊、水库富营养化调查，一些学者在于桥水库、滇池、太湖、巢湖、鄱阳湖、三峡库区等湖泊、水库流域及沱江内江段、淮河淮南段、黄河兰州段、渭河宝鸡段、辽河铁岭段、晋江流域进行了探索性研究，为农业非点源污染的深入研究积累了宝贵的经验，其内容涉及非点源负荷评价，模型的介绍与应用，模型与地理信息系统(GIS)综合技术等，这些成果的取得缩小了我国农业非点源污染研究与国际上的差距。
3 研究内容与研究方法...................... 29-37
3.1 研究区概况 ...................... 29-34
3.2 研究内容及技术路线 ...................... 34-37
3.2.1 研究内容 ...................... 34-35
3.2.2 技术路线 ...................... 35-37
4 丹江口水库流域（河南部分）...................... 37-53
4.1 景观格局分析的原理与方法...................... 37
4.2 数据来源与处理 ...................... 37-42
4.3 景观指数的选取...................... 42-45
4.3.1 斑块形状特征指数...................... 42-43
4.3.2 景观异质性指数...................... 43-45
4.4 景观格局分析...................... 45-50
4.5 小结 ...................... 50-53
5 丹江口水库流域（河南部分）农业...................... 53-80
5.1 构建基础数据库...................... 53-61
5.2 划分子流域和水文响应单元...................... 61-65
5.2.1 划分子流域...................... 61-63
5.2.2 划分水文响应单元 ...................... 63-65
5.3 模型参数的率定 ...................... 65-67
5.3.1 径流参数率定...................... 66-67
5.3.2 产沙参数率定...................... 67
5.3.3 营养物参数率定...................... 67
5.4 农业非点源污染的时空分布特征...................... 67-74
5.5 不同管理措施对农业非点源污染...................... 74-78
5.6 小结 78-80
结论
农田是非点源污染的重要来源，在农业生产中，采用不同的耕作方式，对土壤养分的利用和控制化肥农药的流失有着显著的影响。保土耕作法是一种保护农田不受或少受土壤侵蚀的一类耕作方法，主要包括等高耕作、沟垄耕作、残茬覆盖耕作、带状耕作和少耕免耕，等高耕作可以有效减轻水土流失，而免耕和少耕则可大大减少土壤侵蚀和土壤有机碳的流失，从而减少农田中氮磷等养分的流失。因此，在一些氮磷流失的敏感区推行科学的耕作方法可减少农田中的养分流失，另外，在山地丘陵地区，将水土流失量较大的坡耕地退耕还林或修成梯田大大减轻农业非点源污染的形成。另外，化肥的过量施用也是造成农田氮磷流失的最直接原因，通过前一章的模拟分析可知，减少化肥的施用量能有效减少农业非点源污染总氮和总磷的产出负荷，是减少土壤氮、磷流失的有效措施。因此，要根据研究区气候和土壤类型等科学预算作物的需肥量，同时按作物的养分吸收规律来调整肥料结构，尽量避免在暴雨来临前期施肥。
农业非点源污染防治措施应该与区域的社会经济发展相适应，前面提出的水土保持及农业管理措施都能有效地减少流域的泥沙和农业非点源污染负荷，从水源地环境保护的角度被认为是控制和治理流域水质的有效措施。但生态环境效益作为一种开放型的公共效益，如果生态环境好的地区不能从中得到直接即期的回报，就会缺乏生态环境保护的内在动力。当地为确保调水水质，已经作出了大量牺牲，当环保意味着继续限制耕地、减少采伐而牺牲眼前经济利益的时候，从地方各级政府到普通老百姓就都没有了环保的积极性和自觉性。从前面的分析我们可以看出，经济落后是导致当地居民缺乏环保积极性的主要原因，退耕还林、还草这直接恢复生态环境的政策虽然有着长远意义，但在短期内却解决不了水源区居民致富和经济发展问题，如果这个问题不解决，即使花大力气把生态环境恢复了，还会再度被破坏。因此，在强调水源地环境保护的同时，还要看的水库水源地人们为确保水库水质所付出的代价，只有建立协调区域经济的生态补偿机制，研究制定针对加强水源地生态环境保护和建设的环境和经济政策，给水源地的居民合理的经济补偿和扶持，才能真正提高他们的环保意识。
参考文献
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