[发明专利]土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法

权利要求书

1.土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：流域野外采样，测定水样中硝酸盐氮的含量及硝酸盐中氮氧同位素值；

步骤2：处理遥感影像，进行空间分析，划分子流域，根据子流域土地利用方式，将各子流域归类，划分区域；

步骤3：计算各区域内不同土地利用方式下氮的各来源的贡献率。

2.根据权利要求1所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤1，具体包括：

步骤11：在流域内从上游到下游及各支流设置采样点，分别在各采样点采集水样；

步骤12：在实验室内测定各样点水体中硝酸盐氮的含量；

步骤13：水体中的硝酸盐经过前处理后，在理化中心实验室的VG253质谱仪上测定稳定同位素δ¹⁵N-NO₃和δ¹⁸O-NO₃的值。

3.根据权利要求2所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤2，具体包括：

步骤21：利用高时间分辨率和高空间分辨率的卫星影像获取不同时段的多光谱影像数据，作为基础数据源；

步骤22：对流域内的影像数据进行预处理；

步骤23：采用非监督分类技术对预处理后的流域内的多光谱影像数据进行土地利用类型的划分，对划分出来的土地利用类型中的相似土地类型进行合并；

步骤24：依据流域数字高程及河或湖网水系图，以各采样点作为水流出口，将整个流域划分成相应的子流域，再将各子流域依据土地利用类型进行合并归类，划分成几个区域。

4.根据权利要求3所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述预处理过程包括辐射定标或大气校正或正射校正或几何校正中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤3，具体包括：

步骤31：在不同区域内，根据水体中硝酸盐的δ¹⁵N-NO₃和δ¹⁸O-NO₃值的大小判断其主要来源；

步骤32：将每个区域内δ¹⁵N-NO₃和δ¹⁸O-NO₃的值代入同位素二元或三元混合模型，利用同位素混合模型计算不同土地利用方式下硝酸盐氮的各种来源的贡献率，从而定量评估土地利用格局对流域氮污染的影响。

6.根据权利要求5所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤11中，将采集的水样经过酸化等前处理后贮存在4℃以下，带回实验室待测。

7.根据权利要求6所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤23中，对划分出来的土地利用类型中的相似土地方式进行合并，最终划分成八大类型，即：建筑用地、人工林地、草地、旱地、稻田、矿业用地、裸地和水域。

8.根据权利要求7所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤23中，分类的整体准确度和kappa系数分别为86%和0.79。

9.根据权利要求8所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤24中，依据各子流域内土地利用类型的相似性，将30个子流域合并归类，划分为6大区域，分别为：森林-农田混合区、人工林区、农田-养殖混合区、农田区、住宅区和农田-住宅混合区。

10.根据权利要求9所述的土地利用格局对流域氮污染影响的同位素评估方法，其特征在于，所述步骤32中，利用同位素混合模型计算各区域不同土地利用方式下硝酸盐氮的各种来源的贡献率，具体计算公式为：

同位素三元混合模型： ，

同位素二元混合模型：，

其中，和分别代表N-NO₃和O-NO₃两个元素同位素组成的平均值，下角标A、B、C和M分别代表氮污染的三种来源及混合物；f_A、f_B和f_C代表氮污染的不同来源A、B、C在M中的比率。