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水资源是几乎参与人类所有活动的不可缺少的自然资源。随着人类社会经济的不断发展,全球用水量在不断增长,水量短缺和水质污染状况日益加剧,人类活动的水资源压力与日俱增。在所有的水资源消耗中,农业用水占全球水资源消耗量的绝大部分。据统计,全球农业用水占人类活动总用水量70%以上。人类活动在消耗水资源的同时也会对水资源造成一定程度地污染。尤其是近些年,人类农业生产活动为了追求高产往往向农田中施入大量的化肥和农药,农田中未被作物吸收利用的化肥和农药就会随降雨径流汇入水体造成水环境的污染。研究区地处江汉平原,是典型的农耕区,基本没有工业生产,江汉平原特有的梅雨季节正逢作物生长的关键时期,大量集中降雨会产生大量的农田径流,因此,农业生产是造成流域水环境的污染的主要因素之一。流域内有两个国家级保护区,白鳍豚自然保护区和麋鹿自然保护区,流域水环境的安全对江豚和麋鹿的生存起着非常重要的作用。因此,有必要选择科学的方法来评估流域的农田径流污染和流域水环境状况。水足迹理论中的灰水足迹为水环境污染状况提供了一种可量化的有效评价指标。本研究以水足迹理论作为理论基础,结合田间试验,研究了流域两种主要农作物（水稻和棉花）在不同水肥管理模式下灰水足迹的差异;借助RS和GIS技术对整个流域两种主要作物生产总灰水足迹进行分析和表征;对流域两个集水区的水环境状况进行了为期一年的逐月监测和分析;从流域集水区的角度基于DHSVM水文模型模拟多年降雨和径流数据,研究流域多年径流灰水足迹的变化趋势,并对不同典型特征水文年灰水足迹差异进行了对比分析。主要结论如下:（1）通过水稻种植田间试验,选择两种不同的水处理方式:常规处理（F1）和优化处理（F2）,三种不同的施肥模式:常规施肥（P1）、尿素和掺混肥组合（P2）、优化施肥（P3）,共有六种水肥管理组合模式,分别是F1+P1,F1+P2,F1+P3,F2+P1,F2+P2,F2+P3。试验分析统计结果,六种组合模式下核算出的灰水足迹分别为:309m3/t、225m3/t、224m3/t、200m3/t、158m3/t、154m3/t。6种组合模式相比较F2+P3模式较F1+P1模式灰水足迹减少了51.2%。和全球水足迹数据库中湖北省水稻生产平均灰水足迹215m3/t相比,传统水肥管理模式下研究区水稻生产灰水足迹要高于湖北省平均50%左右,而F2+P3模式灰水足迹要小于湖北省平均。如果条件允许选择合适的水肥管理模式可以大大减少水稻生产的灰水足迹。（2）通过棉花种植田间实验,选择四种不同的施肥模式,常规施肥（T1）、80%减量施肥（T2）、60%减量施肥（T3）和不施肥（CK）。四种施肥处理,TN的淋失率在6.4%～7.7%,TP的淋失率在1.6%～2.1%之间。不施肥会显著影响棉花的产量。三种施肥处理核算的灰水足迹分别是642m3/t、531m3/t、499m3/t,其中农民常规施肥和80%减氮施肥产量无显著差异,而80%减氮施肥模式可以减少灰水足迹17%左右。和全球水足迹数据库中湖北省棉花生产平均灰水足迹588 m3/t相比,研究区常规施肥略高于湖北省平均,高出8.4%,而20%减氮施肥可以使研究区棉花生产在不显著影响产量的情况下灰水足迹比湖北省平均降低15.1%。（3）通过RS影像分类提取和GIS统计分析得出研究区2014年棉花和中稻种植面积分别为2.69万亩和1.09万亩（即1739.79公顷和726.03公顷）,2015年棉花和中稻的种植面积分别为2.44万亩和1.56万亩（即1625.76公顷和1039.41公顷）。常规种植模式下2014,2015天鹅湖流域水稻种植总的灰水足迹分别为185*104m3和265*104m3,而采用优化的水肥管理模式（F2+P3）灰水足迹分别为97*104m3和138*104m3,分别降低了47%,可以显著降低流域水稻生产灰水足迹。常规施肥模式下,流域棉花生产总灰水足迹2014和2015年分别为392*104m3和366*104m3,而采用20%减氮施肥模式（80%常规）在不显著影响产量的情况下灰水足迹降低了15%左右。（4）天鹅湖流域由蛟子河和天鹅洲两个集水区组成,两个集水区的水环境质量状况各不相同。全年监测数据显示蛟子河集水区水质介于我国地表水环境质量标准Ⅱ～Ⅳ类水平,全年平均NH4+-N和CODMn含量符合地表水环境质量Ⅲ类水标准,TN含量符合Ⅳ类水标准,TP含量符合Ⅱ类水标准。全年监测数据显示天鹅洲故道总体水质介于Ⅱ～Ⅳ类之间,全年平均NH4+-N和CODMn含量符合地表水环境质量中的Ⅱ类水标准,TN和TP含量符合Ⅱ类水标准,流域水环境总体状况良好。（5）流域多年径流灰水足迹整体呈上升趋势,多年平均灰水足迹为4478.3×104m3,灰水足迹最大的年份为2010年,灰水足迹为7500.6×104m3,灰水足迹最小的年份为2005年,灰水足迹为1784.9×104m3。对于不同典型水文年（丰水年、平水年、干旱年）而言,三个不同季节（春夏秋）中,夏季灰水足迹最大。另一方面,三个季节都是平水年灰水足迹最多,夏季达到2225.9×104m3,春季达到1190.1×104m3,秋季达到764×104m3。总的来说,典型特征水文年和灰水足迹相关性不明显,丰水年不一定灰水足迹最大,反之,干旱年也不一定灰水足迹最少。（6）流域径流污染程度指数定义为单位时间该流域灰水足迹量与流域径流量之比,通过以上相关数据分析,该流域的污染程度指数不超过20%,整体情况较好。本文基于水足迹理论中的灰水足迹从流域的主要农业生产和流域集水区径流两个方面初步研究了流域的水环境状况。该研究对流域水环境管理、流域水环境的可持续发展,保护白鳍豚和麋鹿的生境安全都具一定的参考作用。