分水岭尺度下纳入大气沉降与固氮效应的氮循环SWAT模型分析

简介：
本研究构建了改进的SWAT模型，首次在分水岭尺度上结合大气沉降和生物固氮因素，全面评估了氮循环过程及其对水质的影响。 土壤和水评估工具（SWAT）氮水质模型考虑了人类活动引起的人工输入，包括点源与非点源污染负荷。尽管该模型具备模拟大气中氮沉降及固着的能力，但在实际建模研究中并未予以应用。 空气中的氮沉积是将N物种引入流域和水体的重要途径之一，会导致土壤和水资源酸化，并促使更多的氮进入地表水和地下水中，从而引发富营养化与水质下降。本项研究旨在评估大气及农业氮负荷对溪流水质在分水岭规模上的影响。 在一个面积为6642平方公里的忠州大坝流域内，SWAT模型经过四年（从2003年至2006年）校准后，使用每日人工N数据（包括污水排放污染物和肥料），以及每月大气沉积测量值中的NO3、NH4+及溶解有机氮(DON)进行为期四年的验证。 在分水岭出口位置，模型的验证阶段日流量纳什-苏特克利夫效率(NSE)达到了0.74。考虑到大气沉降的影响后，总N测定系数(R2)为0.69；而排除沉积效果后的R2值则降至了0.33。 本研究的结果表明，在评估非点源污染和建立溪流水质模型时，运用SWAT工具来模拟氮在大气与陆地之间的动态具有潜在价值。