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三峡库区是我国生态环境敏感区和脆弱区,2000年以来退耕还林、长江防护林建设等一系列工程的实施使三峡水库生态屏障区土地利用/覆被发生显著变化,通过选择适宜的土地利用/覆被类型,构建合理的土地利用结构与空间布局,以实现有效地控制三峡库区土壤侵蚀及土壤养分流失的目标。本研究以三峡库区沿江低山丘陵区兰陵溪小流域为研究对象,以揭示退耕还林后土地利用类型及格局变化,以及该变化对土壤侵蚀和土壤氮磷养分输出的影响。本研究通过小区对照试验,结合长期定位监测与GIS空间分析,从地块、集水区和小流域尺度对典型土地利用类型水土流失及氮磷养分输出特征及差异加以研究,分析氮磷养分形态及其输出途径,揭示小流域土壤养分输出与土地利用结构之间关系,对土壤养分流失的主要来源加以识别,并通过典型降雨对小流域径流养分输出过程加以探究,为流域面源污染控制提供依据。主要研究结果如下:首先,地块尺度揭示土地利用/覆被类型之间径流和土壤侵蚀量显著性差异。以坡耕地退耕后形成的茶园地、板栗林地和柑橘园地三种典型土地利用/覆被类型,与原有坡耕地进行比较。退耕后年径流和泥沙输出负荷大大减小,径流量为板栗林地（110.71m3·hm2）<柑橘园地（164.16m3·hm2）<茶园地（171.74m3·hm2）<坡耕地（181.38m3·hm2）,退耕还林地相对于耕地平均径流输出减少了17.92%;土壤侵蚀量为板栗林地（141.92kg·hm2）<柑橘园地（343.78kg·hm2）<茶园地（394.79kg·hm2）<坡耕地（1210.77kg·hm2）,退耕还林地相对于耕地土壤侵蚀量减少了75.76%。退耕还林后土壤水分物理性质得到较大改善,土壤容重降低,土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度增加,有利于水土保持功能的发挥,对流域水土流失控制效应明显。其次,退耕还林后土壤养分氮磷年流失负荷（径流、泥沙中养分流失量之和）显著减少,总氮（TN）年输出量大小依次为坡耕地(5034.31g·hm-2)>茶园地(3284.15g·hm-2)>柑橘园地(2656.35g·hm-2)>板栗林地(1801.81g·hm-2);总磷（TP）为坡耕地(1977.93g·hm-2)>茶园地(629.72g·hm-2)>柑橘园地(614.36g·hm-2)>板栗林地(205.13g·hm-2)。退耕还林类型TN、TP年输出负荷分别减少了48.74%和75.58%。土壤养分速效态氮方面,硝态氮（NO3--N）年输出量由大到小顺序为坡耕地(616.04g·hm-2)>茶园地(568.91g·hm-2)>板栗林地(302.75g·hm-2)>柑橘园地(242.09g·hm-2),铵态氮年输出总量大小关系为:坡耕地最大(385.89g·hm-2),茶园地次之(340.96g·hm-2),柑橘园地第三(311.39g·hm-2),板栗林地最少(205.26g·hm-2)。总氮、硝态氮、铵态氮主要输出途径为地表径流,占总量比例分别为67.49%、98.56%和97.91%;总磷主要以泥沙结合态输出,占总量比例为90.60%。退耕还林等措施使该地区地表径流和土壤侵蚀显著减少,土壤养分流失得到有效控制。第三,集水区尺度上对土地利用结构的土壤养分输出控制效应加以分析。利用Arc GIS水文分析模块将小流域划分为S1S9共9个集水区,并将小流域土地利用类型划分为6大类,即林地、园地、耕地、住宅用地、水域和未利用地。通过自然降雨条件下各集水区氮素养分输出监测结果分析发现,不同集水区各形态氮素输出存在差异,氮素指标空间聚类分析结果表明,9个集水区大致可以分为3类,且3类之间差异显著:S1、S2为第I类,受人为活动影响小,氮素养分输出浓度低;S3、S4、S8、S9为第II类,受到一定农事活动和居民生活的影响,氮素养分输出浓度较第I类高;S5、S6、S7为第III类,受农事活动以及居民生活影响最大,氮素输出浓度最高,NO3--N浓度超过集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值,TN浓度超过V类地表水水质标准。氮素输出源汇分析结果表明,住宅用地、园地对氮素输出起显著源作用,林地、未利用地则起显著汇作用。综合考虑小流域生态效益和当地居民经济收益,结合土地利用类型的源汇分析结果,第II类应成为小流域土地利用结构调整所追求的方向,即优先增加林地面积,适当控制园地发展,且将住宅用地面积比例控制在5%以下,并通过林茶、林果间作等方式改变小流域部分园地单一类型片状分布格局。总体上,根据流域出口三角堰处流量、养分日监测数据分析得出,兰陵溪小流域汛期径流量、泥沙量分别为180246.73m3、199.10t,径流、泥沙最大输出月份均为5月,最小为8月。按汛期泥沙输出量推算,小流域泥沙侵蚀模数约为331.83 t·km-2·a-1,侵蚀强度属于微度侵蚀。5月11日特大暴雨所造成的泥沙输出量占汛期小流域泥沙输出总量的44.91%,暴雨次数及强度对泥沙输出量大小具有决定性作用。流域汛期总氮、总磷、铵态氮和硝态氮输出量分别1879.76kg、217.85kg、37.71kg、1213.32kg,氮素主要通过径流输出,速效态氮以硝态氮为主,磷素主要以泥沙结合态形式输出。NH4+-N、NO3--N、T N、TP平均输出浓度分别为0.21、7.62、10.75、0.10mg·L-1,其中NH4+-N、TP浓度均低于地表水环境质量Ⅱ类标准,NO3--N浓度低于集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值,TN浓度超过V类地表水水质标准。典型降雨过程中,按照降雨历时将整个降雨事件划分为初期、中期和后期三个阶段,研究结果表明降雨中期流量和养分输出负荷占整个降雨过程的绝大部分,流量、NH4+-N、NO3--N、TN及TP占比分别为67.17%、75.99%、62.59%、63.41%和75.95%,上述指标输出总量大小关系均为中期>后期>初期;养分浓度方面,NH4+-N为中期浓度最高,其次为初期,后期最低,NO3--N和TN均为后期>初期>中期,TP浓度由初期到后期逐渐下降。经回归分析发现,氮磷输出负荷与径流量间能够通过多项式模拟,可以通过该经验方程对小流域面源污染负荷进行估算。