西南喀斯特典型农业流域水质污染特征和源解析

范珍; 遆超普; 严星; 韩豪杰; 邱捷; 王瑞刚; 刘岩; 徐如林; 戚彩琼; 何张猛; 颜晓元; 夏永秋

文章摘要

范珍,遆超普,严星,韩豪杰,邱捷,王瑞刚,刘岩,徐如林,戚彩琼,何张猛,颜晓元,夏永秋.西南喀斯特典型农业流域水质污染特征和源解析[J].农业环境科学学报,2026,45(1):156-167.

西南喀斯特典型农业流域水质污染特征和源解析

Water quality pollution characteristics and source apportionment in a typical karst agricultural watershed of southwest China

投稿时间：2025-01-24

DOI：10.11654/jaes.2025-0090

中文关键词: 水质污染源解析 PMF模型喀斯特农业流域农业面源污染

英文关键词: water quality pollution source apportionment PMF model karst agricultural watershed agricultural non-point source pollution

基金项目:国家自然科学基金项目（42430706，42177401）；中国科学院南京土壤研究所“十四五”领域前沿项目（ISSASIP2203）

作者	单位	E-mail
范珍	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院大学, 北京 100049 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555
遆超普	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555
严星	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555
韩豪杰	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院大学, 北京 100049 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555
邱捷	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院大学, 北京 100049 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555
王瑞刚	广东省科学院生态环境与土壤研究所, 广州 510650
刘岩	普标检测科技(天津)有限公司, 天津 300385
徐如林	丘北县农业农村环境及能源技术服务中心, 云南文山 663200
戚彩琼	丘北县农业农村环境及能源技术服务中心, 云南文山 663200
何张猛	丘北县农业农村环境及能源技术服务中心, 云南文山 663200
颜晓元	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555 中国科学院大学南京学院, 南京 211135
夏永秋	中国科学院南京土壤研究所, 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 南京 211135 中国科学院常熟农业生态实验站, 江苏苏州 215555 中国科学院大学南京学院, 南京 211135	yqxia@issas.ac.cn

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中文摘要:

为揭示流域水质的时空分布特征及其污染来源，本研究以我国西南典型喀斯特农业流域——普者黑流域为对象，基于2022—2023年采集的448个地表水样本，结合多元统计分析与正定矩阵因子分解（PMF）模型进行研究。结果表明：流域水体污染以氮、磷和有机污染物为主，各水质指标随时间和空间变化呈现出不同的分布特征。总氮（TN）和NO₃^--N浓度在雨季较高，主要受降雨径流的影响；总磷（TP）和NH₄⁺-N浓度在旱季偏高，与畜禽养殖和生活污水排放相关；化学需氧量（COD）和粪大肠菌群（FC）浓度在旅游旺季升高，表明旅游活动是影响水质的主要因素。PMF模型结果表明，流域内主要污染源可以分为4类，其贡献依次为生活源（35.3%）、肥料源（28.6%）、养殖源（19.1%）和旅游活动源（17.0%），上述4类污染源在空间上表现出明显的分布差异。研究表明，加强农田肥料流失管控、养殖废水管理以及旅游季节生活污水处理，是喀斯特农业流域水质长效保护的关键。

英文摘要:

To reveal the spatiotemporal distribution characteristics of water quality and its pollution sources, this study focused on the Puzhehei watershed, a typical karst agricultural watershed in southwest China. Based on 448 surface water samples collected between 2022 and 2023, multivariate statistical analysis and the Positive Matrix Factorization（PMF）model were employed to systematically investigate the watershed. The results reveal that TN, TP, and organic pollutants dominate water quality degradation in the Puzhehei watershed, with pronounced spatiotemporal variability. TN and NO₃^--N concentrations were elevated during the rainy season, primarily influenced by rainfall-driven runoff. TP and NH₄⁺-N concentrations were higher during the dry season, linked to livestock farming and domestic sewage discharge. COD and fecal coliform（FC）concentrations peaked during the tourism season, reflecting the impact of tourism activities on water quality. The PMF model revealed that the primary pollution sources in the watershed were domestic sewage（35.3%）, followed by agricultural fertilization（28.6%）, livestock farming（19.1%）, and tourism activities（17.0%）. These sources demonstrated significant spatial heterogeneity. The results indicate that strengthening the control of farmland fertilizer loss, improving the management of livestock wastewater, and enhancing domestic sewage treatment during the tourism season are essential for long-term watershed protection.

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