摘要：
【目的】农田重金属随降雨径流进入河湖,导致水体污染,对水体生态环境安全和人畜饮水健康构成重大威胁。目前对施肥与土壤重金属污染的关系研究较多,但很少把农田面源施肥与河湖水体中重金属污染相关联。了解农田施肥对入河重金属污染负荷的影响,对河湖水体重金属污染防控具有重要意义。因此,本研究通过测定农业小流域典型重金属入河污染负荷的时空变化,以期阐明径流、施肥及作物覆盖对重金属入河负荷的影响,为制定水体重金属面源污染防控提供科学依据。【方法】试验区位于广西蔗区客兰水库水源区那辣流域,将流域分为一个下游子流域(S_(1))和两个上游子流域(S_(2)、S_(3))进行监测研究。利用无人机技术获取流域土地利用信息和甘蔗不同生长期的作物盖度;利用径流泥沙自动监测、采样系统获取各子流域出口的径流参数和泥沙样品,在室内测定入河泥沙浓度及典型重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd)含量,进而计算各子流域入河泥沙重金属负荷;利用皮尔逊相关分析,确定入河重金属负荷与降雨、径流、施肥及作物覆盖的关系。【结果】流域入河重金属负荷大小顺序为Cr(5.16 kg/hm^(2))>Ni(3.0 kg/hm^(2))>Zn(2.98 kg/hm^(2))>Cu(1.89 kg/hm^(2))>As(1.46 kg/hm^(2))>Cd(0.01 kg/hm^(2));下游子流域重金属入河负荷大于上游子流域,是S_(2)的1.68倍和S_(3)的1.44倍;流域重金属入河负荷在分蘖期和伸长期最大,成熟期最小,分蘖期和伸长期的入河负荷占整个生长期入河负荷的74.32%,其特征为分蘖期(5.64 kg/hm^(2))>伸长期(5.13 kg/hm^(2))>苗期(3.53 kg/hm^(2))>成熟期(0.19 kg/hm^(2));流域降雨径流、施肥和覆盖度与重金属的入河负荷呈显著相关,分别解释了入河污染负荷变化的50%~86%、33%~46%和11%~28%。【结论】Cr、Ni、Zn是广西蔗区流域入河泥沙中最主要的重金属污染物,占6种典型重金属入河污染总负荷的78%;流域重金属入河污染主要发生在甘蔗分蘖期和伸长期,下游入河污染负荷显著大于上游流域;流域径流与施肥的耦合对入河重金属污染负荷具有控制作用。这些研究结果说明,在集约化蔗区,通过调控甘蔗施肥时间,减少肥料洒施,提高作物覆盖度以减少暴雨径流的冲刷,对防控土壤重金属入河污染具有重要作用。
