[发明专利]一种农田面源污染县域地表径流总氮排放量预测方法

说明书

技术领域

本发明属于测量领域，具体涉及一种总氮排放量的预测方法。

背景技术

随着我国农业和农村经济的快速发展，农业面源污染问题日益突出，特别是在集约化农区，农业面源污染已成为农田生态环境质量下降、地表水富营养化、地下水硝酸盐污染、农田生产能力降低的重要原因。根据2007年开展的第一次全国污染源普查结果，农业源氮、磷年排放量已达270.46万吨和28.47万吨，分别占全国氮磷排放总量的57.2％和67.4％。

目前用于农田面源污染氮磷排放预测研究方法主要有面源污染物理模型法。面源污染物理模型是基于对污染物产生、迁移过程进行模拟的机理模型，目前应用较多的有SWAT、AGNPS、HSPF、ANSWERS等。面源污染物理模型法不仅可以估算污染物输出负荷，模拟污染物产生、迁移、转化过程，并可对面源污染的发展进行预测，但此类模型研究范围以流域为主，结构复杂，基础数据、参数数据需求量大，计算效率低(Tripathi et al.,2003；Beher et al.,2006；Panagopoulos et al.,2011；Shang et al.,2012；Niraula et al.,2012；Niraula et al.,2013；吴春玲,2013；邓欧平等,2013)。基于含氮量数据预测总氮排放量通常是以田块尺度或流域尺度为地理基准，建立生物地球化学循环模型，存在获取数据困难、计算时间太长的缺陷。

区县是我国最为稳定的行政区划，准确预测县域尺度的总氮排放量对肥料的使用管理、作物种植均有重要意义。目前，我国还没有县域尺度上农田面源污染预测模型。如何全面、实时、准确地预测县域农田面源污染发展趋势将有利于今后科学防治农业面源污染。

发明内容

针对本领域的不足之处，本发明的目的是提供一种农田面源污染县域地表径流总氮排放量预测方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种农田面源污染县域地表径流总氮排放量预测方法，包括步骤：

1)基于全国各区县地貌、气候、肥料施用等自然因素，确定农田面源污染发生区划，确定各农田面源污染地表径流总氮发生分区及各分区涉及县级行政区划范围；

2)基于农田生态养分循环理论，选择影响地表径流总氮排放量(SB)因素：种子带入途径(ZT)、化肥施用途径(FH)、有机肥施用途径(FY)、生物固氮途径(NG)、大气降水途径(SJ)、灌溉带入途径(SG)、秸秆还田途径(JT)、作物收获带出途径(ZS)、地下淋溶流失途径(SX)、氨挥发途径(QH)、氧化亚氮排放途径(QP)和秸秆移除途径(JY)；

3)在一个农田面源污染地表径流排放发生分区内，基于县级区域的生物化学检测，获得第N年分区内各县的农田面源污染造成的地表径流总氮排放量(SB)，及第N年和第N-x年地表径流总氮影响因素量；

其中，x为1～5的正整数；

4)建立县域N年地表径流总氮与N-x年地表径流总氮影响因素预测模型如下所示：SB＝a+b×ZT+c×FH+d×FY+e×NG+f×SJ+g×SG+h×JT+i×ZS+j×SX+k×Q H+l×QP+m×JY(1)

式(1)中，a为常数项，b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m为回归系数；影响地表径流总氮排放量的氮排放量数据为第N-x年的数据；

选择该农田面源污染发生分区内所有县级行政区划数据，代入所述数学模型中，用多元统计分析法求得a～m的数值；

5)在所述数学模型中代入步骤2)求得的a～m的数值、第N年的影响地表径流总氮排放量的氮排放量数据，求得第N+x年的地表径流总氮排放量(SB)。

预测数学模型的步长x可以是1年到5年甚至更长，但超过5年，种植模式、农药种类等会有较大变化导致预测准确度下降。进一步优选地，所述x为1～3的正整数。