湖南龙堰流域农业面源污染关键源区解析与治理策略

黄愿; 郭梦娜; 罗子瑶; 舒胡佳; 郝宗宇; 史志华; 赵劲松

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.007

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

湖南龙堰流域农业面源污染关键源区解析与治理策略

基础研究 | 更新时间：2026-04-17

- 湖南龙堰流域农业面源污染关键源区解析与治理策略
- Analysis of Critical Source Areas and Management Strategies for Agricultural Non-Point Source Pollution in Longyan Watershed， Hunan Province
- 水土保持学报 2026年40卷第2期页码：365-374
- 作者机构：
  
  华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070
- 作者简介：
  
  黄愿（1998—），女，硕士研究生，主要从事农业面源污染防控研究。E-mail： 1957@webmail.hzau.edu.cn
  赵劲松（1978—），男，博士，副教授，主要从事农业面源污染防控研究。E-mail： jszhao@mail.hzau.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(U22A20611);国家自然科学基金面上项目(42177318)
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.007
  中图分类号： X52
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.02.007
- 收稿：2025-08-07，
  
  修回：2025-09-12，
  
  录用：2025-09-25，
  
  网络首发：2025-12-19，
  
  纸质出版：2026-04-01
- 稿件说明：
移动端阅览
黄愿，郭梦娜，罗子瑶，等.湖南龙堰流域农业面源污染关键源区解析与治理策略［J］.水土保持学报，2026，40（2）：365-374.

HUANG Yuan， GUO Mengna， LUO Ziyao， et al. analysis of critical source areas and management strategies for agricultural non-point source pollution in Longyan watershed， Hunan Province［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：365-374.
黄愿，郭梦娜，罗子瑶，等.湖南龙堰流域农业面源污染关键源区解析与治理策略［J］.水土保持学报，2026，40（2）：365-374. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.007. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.007.

HUANG Yuan， GUO Mengna， LUO Ziyao， et al. analysis of critical source areas and management strategies for agricultural non-point source pollution in Longyan watershed， Hunan Province［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（2）：365-374. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.02.007. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.02.007.

摘要

目的

旨在识别流域面源污染关键源区并进行针对性治理，为农业小流域氮、磷流失防治提供理论依据和实践指导。

方法

以湖南省典型亚热带低山丘陵小流域龙堰流域为研究对象，基于野外监测和实地调查数据，结合SWAT模型及K-means聚类识别流域面源污染关键源区，并根据关键源区特征设计不同管理措施，评估其应用效果。

结果

1）识别了总氮、总磷2类关键源区：总氮关键源区贡献流域48.9%氮流失量，主要受施肥强度驱动；总磷关键源区贡献49.6%磷流失量，受水文泥沙过程影响较大。2）化肥减量30%结合少耕措施对氮削减效果最佳，最高削减率达19.5%；工程性措施对磷削减效果最优，最高削减率为35.5%。3）基于关键源区的精准治理显著提升措施效益（

0.05），在关键源区尺度下氮、磷的单位面积削减率分别达流域尺度的5.35、6.90倍。

结论

龙堰流域氮、磷面源污染关键源区的成因与空间分布各异，差异化治理是实现农业小流域面源污染精准防控的有效路径。

Abstract

Objective

This study aims to identify critical source areas （CSAs） of non-point source pollution in watersheds and implement targeted management strategies， thereby providing a theoretical basis and practical guidance for the prevention and control of nitrogen and phosphorus loss in small agricultural watersheds.

Methods

The Longyan watershed， a typical subtropical low-mountain and hilly small watershed in Hunan Province， was selected as the study area. Based on field monitoring and on-site survey data， the SWAT model combined with K-means clustering was used to identify CSAs of non-point source pollution in the watershed. Additionally， according to the characteristics of the CSAs， different management practices were designed， and their application effectiveness was evaluated.

Results

1） Two types of CSAs were identified： total nitrogen CSAs （TN-CSAs） and total phosphorus CSAs （TP-CSAs）. TN-CSAs contributed 48.9% of nitrogen loss in the watershed， primarily driven by fertilizer application intensity. TP-CSAs accounted for 49.6% of phosphorus loss， largely influenced by hydrological and sediment processes. 2） A 30% reduction in chemical fertilizer combined with reduced tillage achieved the best effect on reducing nitrogen loss， with the highest reduction rate reaching 19.5%. Engineering practices had the best effect on reducing phosphorus l

oss， with the highest reduction rate of 35.5%. 3） Precision management based on CSAs significantly enhanced the benefits of the practices （

0.05）. At the scale of CSAs， the reduction rates per unit area for nitrogen and phosphorus reached 5.35 and 6.90 times those at the watershed scale， respectively.

Conclusion

The causes and spatial distribution of CSAs for nitrogen and phosphorus non-point source pollution in the Longyan watershed exhibit distinct characteristics. Differentiated management is an effective pathway for achieving precise prevention and control of non-point source pollution in small agricultural watersheds.

关键词

Keywords

references

杨林章，吴永红 . 农业面源污染防控与水环境保护［J］. 中国科学院院刊， 2018 ， 33 （ 2 ）： 168 - 176 .

YANG L Z ， WU Y H . Prevention and control of agricultural non-point source pollution and aquatic environmental protection ［J］. Bulletin of Chinese Academy of Sciences ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 168 - 176 .

吴一平，宋燕妮，张广创，等 . 流域面源污染研究进展与展望［J］. 农业环境科学学报， 2024 ， 43 （ 4 ）： 711 - 720 .

WU Y P ， SONG Y N ， ZHANG G C ， et al . Progress and prospect of research on watershed nonpoint source pollution ［J］. Journal of Agro-Environment Science ， 2024 ， 43 （ 4 ）： 711 - 720 .

SHARMA S ， BIJUKSHE S ， PUPPALA S S . Monitoring， modeling and planning best management practices （BMPs） in the Atwood and Tappan Lake watersheds with stakeholders engagements ［J］. Water ， 2023 ， 15 （ 17 ）： e3028 .

ISSAKA F ， ZHANG Z ， ZHAO Z Q ， et al . Sustainable conservation tillage improves soil nutrients and reduces nitrogen and phosphorous losses in maize farmland in southern China ［J］. Sustainability ， 2019 ， 11 （ 8 ）： e2397 .

王慧琳，邹民忠，方伟文，等 . 基于SWAT模型的武强溪流域非点源污染关键源区界定与控制策略［J］. 农业工程学报， 2024 ， 40 （ 2 ）： 228 - 238 .

WANG H L ， ZOU M Z ， FANG W W ， et al . Definition and control strategy of the key source areas of non-point source pollution based on SWAT model in Wuqiang River basin， Zhejiang of China ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2024 ， 40 （ 2 ）： 228 - 238 .

AHSAN A ， DAS S K ， KHAN M H R B ， et al . Modeling the impacts of best management practices （BMPs） on pollution reduction in the Yarra River catchment， Australia ［J］. Applied Water Science ， 2023 ， 13 （ 4 ）： e98 .

武淑霞，刘宏斌，刘申，等 . 农业面源污染现状及防控技术［J］. 中国工程科学， 2018 ， 20 （ 5 ）： 23 - 30 .

WU S X ， LIU H B ， LIU S ， et al . Review of current situation of agricultural non-point source pollution and its prevention and control technologies ［J］. Strategic Study of CAE ， 2018 ， 20 （ 5 ）： 23 - 30 .

LIU Y Z ， WANG R Y ， GUO T ， et al . Evaluating efficiencies and cost-effectiveness of best management practices in improving agricultural water quality using integrated SWAT and cost evaluation tool ［J］. Journal of Hydrology ， 2019 ， 577 ： e123965 .

LINTERN A ， MCPHILLIPS L ， WINFREY B ， et al . Best management practices for diffuse nutrient pollution： Wicked problems across urban and agricultural watersheds ［J］. Environmental Science and Technology ， 2020 ， 54 （ 15 ）： 9159 - 9174 .

WANG H ， LIU C ， XIONG L C ， et al . The spatial spillover effect and impact paths of agricultural industry agglomeration on agricultural non-point source pollution： A case study in Yangtze River delta， China ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2023 ， 401 ： e136600 .

SEMENOV M Y ， SILAEV A V ， SEMENOV Y M ， et al . Identifying and characterizing critical source areas of organic and inorganic pollutants in urban agglomeration in lake Baikal watershed ［J］. Sustainability ， 2022 ， 14 （ 22 ）： e14827 .

WANG S H ， WANG Y Q ， WANG Y J ， et al . Assessment of influencing factors on non-point source pollution critical source areas in an agricultural watershed ［J］. Ecological Indicators ， 2022 ， 141 ： e109084 .

ZHOU Y W ， DENG J ， LI Z X ， et al . Targeting the critical source areas of phosphorus based on hydrological sensitive area delineation to control nonpoint source pollution in watersheds ［J］. Frontiers in Environmental Science ， 2022 ， 10 ： e1020336 .

GIRI S ， QIU Z Y ， PRATO T ， et al . An integrated approach for targeting critical source areas to control nonpoint source pollution in watersheds ［J］. Water Resources Management ， 2016 ， 30 （ 14 ）： 5087 - 5100 .

李华林，张守红，于佩丹，等 . 基于改进输出系数模型的非点源污染评估及关键源区识别：以北运河上游流域为例［J］. 环境科学， 2023 ， 44 （ 11 ）： 6194 - 6204 .

LI H L ， ZHANG S H ， YU P D ， et al . Estimation and critical source area identification of non-point source pollution based on improved export coefficient models： A case study of the upper Beiyun River basin ［J］. Environmental Science ， 2023 ， 44 （ 11 ）： 6194 - 6204 .

易绍荣，冯雪娇，王宗伟，等 . 基于SWAT的河套灌区氮磷面源污染时空变化研究［J］. 农业环境科学学报， 2023 ， 42 （ 11 ）： 2550 - 2559 .

YI S R ， FENG X J ， WANG Z W ， et al . Spatial-temporal changes of nitrogen and phosphorus non-point source pollution in Hetao Irrigation District based on SWAT ［J］. Journal of Agro-Environment Science ， 2023 ， 42 （ 11 ）： 2550 - 2559 .

YAMINI P R ， MANJULA R . A review for comparing SWAT and SWAT coupled models and its applications ［J］. Materials Today： Proceedings ， 2021 ， 45 ： 7190 - 7194 .

DING W L ， XIA J ， SHE D X ， et al . Assessing multivariate effect of best management practices on non-point source pollution management using the coupled Copula-SWAT model ［J］. Ecological Indicators ， 2023 ， 153 ： e110393 .

汪栩志，张克强，沈修卿，等 . 基于SWAT模型的洱海流域面源污染最佳管理措施研究［J］. 中国生态农业学报（中英文）， 2025 ， 33 （ 2 ）： 240 - 251 .

WANG X Z ， ZHANG K Q ， SHEN X Q ， et al . Simulation of the best management practices for agricultural non-point source pollution in the Erhai Lake basin based on SWAT model ［J］. Chinese Journal of Eco-Agriculture ， 2025 ， 33 （ 2 ）： 240 - 251 .

KNOBEN W J M ， FREER J E ， WOODS R A . Technical note： Inherent benchmark or not？ Comparing Nash-Sutcliffe and Kling-Gupta efficiency scores ［J］. Hydrology and Earth System Sciences ， 2019 ， 23 （ 10 ）： 4323 - 4331 .

HU C C ， WU Q X ， LIU G D ， et al . Nitrogen and phosphorus non-point source pollution in the upper Wujiang River karst basin： Critical source areas identification and influencing factors ［J］. Ecological Indicators ， 2025 ， 170 ： e112989 .

邱业，曲芝旭，韩玉国，等 . 模拟降雨条件下肥料类型对坡面磷素流失的影响［J］. 水土保持研究， 2023 ， 30 （ 5 ）： 106 - 112 .

QIU Y ， QU Z X ， HAN Y G ， et al . Effect of fertilizer types on phosphorus loss on slope under simulated rainfall ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 30 （ 5 ）： 106 - 112 .

杨柳，马克明，郭青海，等 . 城市化对水体非点源污染的影响［J］. 环境科学， 2004 ， 25 （ 6 ）： 32 - 39 .

YANG L ， MA K M ， GUO Q H ， et al . Impacts of the urbanization on waters non-point source pollution ［J］. Environmental Science ， 2004 ， 25 （ 6 ）： 32 - 39 .

ROSENZWEIG S T ， SCHIPANSKI M E ， KAYE J P . Rhizosphere priming and plant-mediated cover crop decomposition ［J］. Plant and Soil ， 2017 ， 417 （ 1 ）： 127 - 139 .

GU B J ， ZHANG X M ， LAM S K ， et al . Cost-effective mitigation of nitrogen pollution from global croplands ［J］. Nature ， 2023 ， 613 （ 7942 ）： 77 - 84 .

YANG C L ， HU Y X ， LI Z W ， et al . Relating rainfall， runoff， and sediment to phosphorus loss in northern rocky mountainous area of China ［J］. Catena ， 2024 ， 247 ： e108504 .

CALVO C ， RODRÍGUEZ-GALLEGO L ， DE LEÓN G ， et al . Potential of different buffer zones as nature-based solutions to mitigate agricultural runoff nutrients in the subtropics ［J］. Ecological Engineering ， 2024 ， 207 ： e107354 .

HINA N S . Global meta-analysis of nitrate leaching vulnerability in synthetic and organic fertilizers over the past four decades ［J］. Water ， 2024 ， 16 （ 3 ）： e457 .

WU H ， ZHU A X ， LIU J Z ， et al . Best management practices optimization at watershed scale： Incorporating spatial topology among fields ［J］. Water Resources Management ， 2018 ， 32 （ 1 ）： 155 - 177 .

桑灿，李兆华，冯学高，等 . 白莲河流域总磷关键源区识别与最佳管理措施（BMPs）研究［J］. 长江流域资源与环境， 2024 ， 33 （ 2 ）： 374 - 386 .

SANG C ， LI Z H ， FENG X G ， et al . Identification of phosphorus emission critical source areas and evaluation of best management practices in Bailian River basin based on SWAT model ［J］. Resources and Environment in the Yangtze Basin ， 2024 ， 33 （ 2 ）： 374 - 386 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

聚丙烯酰胺调控地表氮素流失最佳管理措施研究

等高反坡阶对昆明市松华坝水源区坡耕地氮、磷流失的影响