降雨驱动下流域硝酸盐输出的变化特征

摘要

[目的]为明确降雨驱动下流域硝酸盐输出通量与模式的变化特征。[方法]以典型亚热带丘陵流域湖南省龙堰小流域为研究对象，高频监测流域径流与硝酸盐浓度的动态变化，并结合C-Q关系模型，明确不同降雨类型间流域硝酸盐输出通量与模式的差异。在此基础上，应用冗余分析与相关性分析，明确硝酸盐输出的关键影响因子。[结果]所有降雨事件的径流硝酸盐加权平均浓度为0.08～1.50 mg/L，其中，小雨事件的加权平均浓度仅为0.35 mg/L，大雨和暴雨事件的加权平均浓度分别是小雨事件的1.68、2.97倍。降雨事件流域硝酸盐输出通量为4.27～353.85 g/h；其中，中雨事件平均输出通量最低，仅为20.39g/h，而大雨和暴雨事件平均输出通量分别高达185.08、194.49 g/h。流域硝酸盐输出模式以富集模式为主，占比75%。随着事件强度增加，硝酸盐输出模式变异性减小。冗余分析和相关性分析结果表明，相较于降雨历时、降雨强度等因子，降雨量、前3 d降雨量、初始流量是影响流域硝酸盐输出的关键因子，对硝酸盐输出特征解释率分别为33.8%、17.1%、13.1%。其中降雨量与硝酸盐浓度、硝酸盐输出通量呈显著正相关（p<0.01和p<0.05），前3 d降雨量与硝酸盐输出模式呈显著正相关（p<0.05）。[结论]降雨量、前期降雨量和初始流量的共同作用改变硝酸盐输送源区与路径，使硝酸盐输出变得更为复杂。科学认识降雨驱动下流域硝酸盐输出的变化规律对指导流域面源污染防控具有重要科学意义。

关键词

硝酸盐 / 降雨径流 / 输出通量 / 加权平均浓度 / 输出模式