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基于CNMM-DNDC模型的流域氮负荷对土地利用与施肥管理的响应研究OA

Research on the response of nitrogen load to land use and fertilization management based on CNMM-DNDC model

中文摘要英文摘要

为定量分析土地利用变化与施肥管理变化对流域氮负荷的单独及协同影响,本研究以凤羽河流域为研究区,基于CNMM-DNDC模型,设计了2010年基准情景(S0)以及2019年的4种对比情景:土地利用变化与施肥管理同时发生的事实情景(S1)、施肥管理情景(S2)、土地利用变化情景(S3)以及2019年基准延续情景(S4),定量表达了不同污染防控措施下氮负荷削减潜力.结果表明:2010年至2019年,凤羽河流域土地利用变化面积占总面积的1.5%,主要为耕地转化为湿地,其余土地利用变化有限;CNMM-DNDC模型在凤羽河流域对径流与总氮浓度的模拟效果良好,率定期与验证期的R2均在0.8以上,NSE在0.65以上,模型适用于高原农业流域氮负荷的情景分析;各情景负荷削减率表现为:S1(11.2%)>S2(10.5%)>S3(1.6%),S1氮负荷削减未表现出显著的协同效应.生态工程拦截效果受湿地空间布局与水文条件制约,限制了水体中氮素的沉积与转化,使得土地利用变化对氮负荷削减贡献有限.研究表明,在农业型流域,氮污染控制应以优化施肥为核心,同时结合土地利用结构调整与生态工程,构建"减源-拦截"协同的综合治理模式.

To quantitatively analyze the individual and synergistic effects of land use changes and fertilization management changes on watershed nitrogen load,this study focused on the Fengyu River basin.Based on the CNMM-DNDC model,five scenarios were designed:the 2010 baseline scenario(SO)and four scenarios for 2019,including the actual scenario with simultaneous changes in land use and fertilization management(S1),the fertilization management scenario(S2),the land use change scenario(S3),and the 2019 baseline continuation scenario(S4).These scenarios quantitatively expressed the nitrogen load reduction potential under different pollution control measures.The results showed that:from 2010 to 2019,land use changes in the Fengyu River basin accounted for 1.5%of the total area,primarily involving the conversion of farmland to wetlands,with limited changes in other land use types.The CNMM-DNDC model performed well in simulating runoff and total nitrogen concentrations in the Fengyu River basin,with R2 values above 0.8 and NSE values above 0.65 during both the calibration and validation periods,indicating that the model is suitable for scenario analysis of nitrogen load in plateau agricultural watersheds.The load reduction rates under different scenarios are as follows:S1(11.2%)>S2(10.5%)>S3(1.6%).Si's nitrogen load reduction did not show a significant synergistic effect load rate.The interception effect of ecological engineering is restricted by wetland spatial layout and hydrological conditions,limiting the deposition and transformation of nitrogen in the water,so land use changes contribute little to nitrogen load reduction.Therefore,in agricultural watersheds,nitrogen pollution control should focus on optimizing fertilization,while also combining land use structure adjustment and ecological engineering to establish an integrated management model with"source reduction-interception"synergy.

李佳雯;高懋芳;李思琪;郭晓楠;金云翔;李强;张怡杰

河北地质大学土地科学与空间规划学院,石家庄 052161||中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室,北京 100081中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室,北京 100081中国科学院大气物理研究所生态网络大气分中心,北京 100029||中国科学院大气物理研究所大气环境与极端气象全国重点实验室,北京 100029河北地质大学土地科学与空间规划学院,石家庄 052161中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室,北京 100081中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室,北京 100081中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室,北京 100081

资源环境

氮负荷面源污染CNMM-DNDC模型土地利用变化施肥管理

nitrogen loadnon-point source pollutionCNMM-DNDC modelland use changefertilization management

《农业环境科学学报》 2026 (4)

892-903,12

国家重点研发计划项目(2021YFD1700400,2024YFD1700100)四川省科技计划项目(2025YFNZH0032)National Key Research and Development Program of China(2021YFD1700400,2024YFD1700100)Sichuan Science and Technology Program(2025YFNZH0032)

10.11654/jaes.2025-1220

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