第35卷第13期2015年7月
DOI ：10．5846/stxb[1**********]0
生态学报ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol．35，No．13
2015Jul．，
2015，35（13）：4326-4337．王鹏，齐述华，陈波．赣江流域土地利用方式对河流水质的影响．生态学报，
Wang P ，Qi S H ，Chen B．Influence of land use on river water quality in the Ganjiang basin．Acta Ecologica Sinica ，2015，35（13）：4326-4337．
赣江流域土地利用方式对河流水质的影响
王
鹏
1，2，*
，齐述华1，陈
波
1
1江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室，南昌3300222江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室，南昌330029
是鄱阳湖水污染物的主要来源，查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境摘要：赣江是鄱阳湖的最大支流，
+
N 、TP 、COD Mn 和DO 浓度的每月测定结果，保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH 4-通过不同空间尺度和土
地类型等级划分，利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明，子流域的土地利用
+
N 的影响在丰水期与缓冲方式对TP 的影响大于缓冲区；对COD Mn 的影响在丰水期大于缓冲区，在枯水期小于缓冲区；对NH 4-
区接近，在枯水期小于缓冲区；DO 受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP 和丰水期COD Mn 的主要来NH 4+-N 和丰水期COD Mn 的主要来源，源；平原水田是枯水期COD Mn 的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP 、农
+
N 、COD Mn 的主要来源。村用地是COD Mn 的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP 和丰水期NH 4-
关键词：赣江；河流水质；土地利用；空间尺度；分类等级
Influence of land use on river water quality in the Ganjiang basin
2，*
WANG Peng 1，，QI Shuhua 1，CHEN Bo 1
1Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Ｒesearch，Ministry of Education ，Jiangxi Normal University ，Nanchang 330022，China 2Jiangxi Provincial Key Laboratory of Soil Erosion and Prevention ，Jiangxi Institute of Soil and Water Conservation ，Nanchang 330029，China
Abstract ：The global transition from undisturbed to human-dominated landscapes has impacted river water quality worldwide and made the quantification of land use a valuable indicator of water pollutant．The Ganjiang Ｒiver，as the largest tributary of the Poyang Lake Basin ，is the main pollution source of the Poyang Lake．Identifying the influence of land use on water quality in the Ganjiang Ｒiverhas great significance for water environment protection in the Poyang Lake．In this study ，we investigated the monthly concentration of NH 4+-N ，TP ，COD Mn and DO in seven major tributaries of the Ganjiang Ｒiverin 2012and analyzed the influence of land use on river water quality by the methods of correlation analysis and redundancy analysis．Two spatial scales ，the sub-basin and buffer zone ，and two levels of land use classification were considered．The first level of land use classification was paddy field ，dry farm ，forest land ，grass land ，water area ，resident construction land and unused land ，resulting from remote sensing image interpretation．The second level of land use classification was obtained from the first level based on different geomorphology ，canopy density ，grass coverage and other factors．The results showed that forest was the largest land use pattern in the study area ，followed by paddy field and dry farm．The concentration of TP had a significant positive correlation with NH 4+-N in wet season ，while NH 4+-N had a significant negative correlation with DO in dry season．The pollution sources of TP both in wet season and dry season were from hill paddy field ，urban land ，reservoir and pond．The pollution sources of COD Mn were from paddy field ，urban land ，
基金项目：国家自然科学基金项目（41201033，41261069）；鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室（江西师范大学）主任开放基金项目（ZK2013009）；江西省土壤侵蚀与防治重点实验室开放研究基金项目（JXSB201302）；江西省重大生态安全问题监控协同创新中心资助项目（JXS-EW-00）
收稿日期：2014-09-22；
网络出版日期：2015-01-27
*通讯作者Corresponding author．E-mail ：wangpengjlu@outlook．com
reservoir and pond ，and rural residential land in wet season ，while from plain paddy field and rural residential land in dry season．The pollution sources of NH 4+-N were from urban land ，reservoir and pond in wet season ，while from urban land ，mountainous dry farm ，riparian forest land and low coverage grassland in dry season．Additionally ，different spatial scales of land use had different impacts on water quality indicators．The land use in sub-basin had more influence on TP and wet seasonal COD Mn than that in buffer zone ，while it had less influence on dry seasonal COD Mn than that in buffer zone．For NH 4+-N ，the land use in sub-basin had similar influence as that in buffer zone in wet season ，while less influence than that in buffer zone in dry season．The impact of land use on DO was not significant．Moreover ，we found that it was more helpful to study the source of the river water pollutant based on the second level of land use classification than the first level of land use classification．Among the paddy field ，hill paddy field was the main source of TP and wet seasonal NH 4+-N ；while plain paddy field was the main source of dry seasonal COD Mn ．Among the residential construction land ，urban land was the main source of TP ，NH 4+-N ，and wet seasonal COD Mn ，while rural residential land was the main source of COD Mn ．Among the water area ，reservoir and pond were the main source of TP ，wet seasonal NH 4+-N and wet seasonal COD Mn ．Key Words ：the Gangjiang Ｒiver；river water quality ；land use ；spatial scale ；classification level
土地利用方式影响污染物的排放和传输过程，对河流水质具有重要影响性和分布格局差异
［3-5］
［1-2］
。但土地利用方式的多尺度
，给基于土地利用方式的河流水质研究带来不确定性。研究表明相对于河岸缓冲区尺
［6-8］
［9-10］
，。土地利用分类也有研究得出相反的结论
度，土地利用类型在子流域尺度上对水质的影响更为显著水质的相关性
［8，11-12］
方式也影响流域土地利用和河流水质的关系，目前研究多是直接分析农田、居民用地等土地利用方式与河流
［13-14］
，，或是在坡地尺度内研究不同地形、植被对水质输出的影响缺乏在流域尺度上分析
居民用地等土地利用方式对河流污染物的影响。不同类型农田、
鄱阳湖是我国第一大淡水湖，也是生态多样性丰富的淡水湿地系统。随着鄱阳湖流域的经济发展，鄱阳面临富营养化的威胁湖近年来水质呈逐年恶化趋势，
［15-16］
。赣江是鄱阳湖的第一大支流，径流量约占鄱阳湖。研究赣江水质的分布特征及其与土地利用方式
水系总径流量的46．6%，是鄱阳湖污染物的主要来源
［17-19］
的关系对赣江流域的水环境保护和鄱阳湖水质的监控具有重要意义。
+
N （氨本次研究通过不同空间尺度划分和土地利用类型划分，分析土地利用方式对赣江流域河流NH 4-
TP （总磷）、COD Mn （高锰酸钾指数）和DO （溶解氧）的影响。氮）、11．1
数据来源与分析数据来源
2012年在赣江主要支流（平江、贡水、桃江、章水、禾水、恩江和锦河）下游设置采样点（各采样点分别用S1，S2，…，S7表示），作为子流域的控制断面。水样在河中心50cm 深度每月采集1次。利用容积4L 有机玻璃采样器采集水样，取出后现场利用便携式水质分析仪（哈纳HI 91410）测定DO 含量，然后将水样装入取样
+
N 测定的水样通过0．45μm 孔径的醋酸纤维瓶，并加H 2SO 4酸化，密封，在0—4ħ 温度下冷藏，其中用于NH 4-+
N 和TP 浓度利用全自动间断化学分析仪（SmartChem 200）测定；COD Mn 通过滴定实验测定。滤膜过滤。NH 4-
基于Aster 30m 精度的DEM 数据，利用Arcgis 的Hydrology 模块划分7个采样点对应的子流域和河流缓
42
采样点的流域控制面积为4．68ˑ 10km ，占赣江流域总面积的56．1%，具有较全面的代表性。冲区（图1），
《环境状赣江流域土地利用数据利用2010年秋季获取的无云Landsat 卫星遥感影像，经过几何纠正，参照（HJ /T192—2006）中土地利用分类方法，况评价技术规范》基于ArcInfo Workstation ，并结合人工目视解译获得。该土地利用体系的一级分类划分为林地、草地、居民建设用地、水域、旱地、水田和未利用地等7种类型，根据地形地貌、林地郁闭度和草地覆盖度等条件建立二级分类体系（图2）。该数据库经过内业校核和外业核
查，一级分类的总体精度达到90%以上，二级分类精度大于85%。1．2
数据分析
为研究不同尺度和土地利用类型划分对河流水质对以下两种分类条件下的土地利用方式分别进的影响，
行Pearson 相关分析和冗余分析计算。
（1）将采样点控制的区域分为子流域和缓冲区两种空间尺度。子流域指某采样点的流域汇水范围；参考相关文献
［6-7，20-21］
缓冲区半径的划分，并考虑流域的实
500、1000、2000、5000际面积，缓冲半径分别设为200、m （图1）。
（2）对比分析一级土地利用分类和二级土地利用分类两种方式下，土地利用类型对河流水质的影响。
利用ArcGIS 统计分析子流域和各缓冲区内土地利用类型面积，并计算百分比；利用SPSS 计算研究区子流
+
N 、TP 、COD Mn 、DO 浓度的域土地利用类型和NH 4-
Pearson 相关系数；利用Canoco for Windows 进行冗余分
+
N 、TP 、COD Mn 和DO 浓度视为物种变将采样点NH 4-析，
图1赣江流域采样点与子流域划分
将相应子流域和缓冲区土地利用类型量（响应变量），
分析结果在Canodraw 比例视为环境变量（解释变量），中生成排序图。
表1
Table 1
一级分类（代码）
First level of land use classification （Code ）水田Paddy 旱地Dryfarm 林地Forest 草地Grass 水域Water
居民建设用地Ｒesident未利用土地Unused
Fig．1Sample sites and sub-basins in the Ganjiang basin （S
basin ）represents sample site ，and Z represents sub-S 表示采样点，Z 表示子流域
土地利用分类及代码
Classifications and codes of Land use
二级分类（代码）
Second level of land use classification （Code ）
山区水田（111），丘陵水田（112），平原水田（113），大于25度坡地水田（114）山区旱地（121），丘陵旱地（122），平原旱地（123），大于25度坡地旱地（124）
有林地（21）：郁闭度＞50%的天然林和人工林，灌木林（22）：郁闭度＞40%、高度在2m 以下的矮林地和灌
，（23）：10%—30%，（24）：、丛林地疏林地郁闭度为其它林地未成林造林地迹地、苗圃及各类园地高覆盖度草地（31）：覆盖度＞50%，中覆盖度草地（32）：覆盖度在20%—50%，低覆盖度草地（33）：覆盖
度在5%—20%
河渠（41），湖泊（42），水库坑塘（43），滩地（46）
城镇用地（51），农村居民用地（52），其它工矿建设用地（53）沼泽地（64），裸土地（65），裸岩石砾地（66）
22．1
结果与讨论土地利用组成
7个子流域以及200、500、1000、2000、5000m 缓冲区的一级土地利用类型和二级土地利用类型所占比例
如图3所示。在子流域一级土地分类中，林地所占比例最高，平均为64．0%；二级分类中有林地面积最多，其次为疏林地、灌林地和其它林地。水田占流域总面积的18．5%，是仅次于林地的土地利用类型；二级分类中丘陵水田面积最大，其次为山区水田、平原水田和坡地水田。旱地面积为第三大土地利用类型，占流域总面积的9．1%；二级分类中丘陵旱地面积最大，其次为山区旱地、平原旱地和坡地旱地。居民建设用地占流域总面
积3．7%，二级分类中独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、采石场、交通道路、机场等其它工矿建设用地面积其次为农村居民用地和城镇用地。水域占总流域最大，
二级分类中湖泊面积最大，其次为河渠、水库的2．5%，
坑塘和滩地。草地占总流域的2．0%，二级分类中以高覆盖度草地为主，其次为中覆盖度草地和低覆盖度草地。
缓冲区土地利用类型与子流域有明显区别，主要体林地和旱地面积较小。随着现在水田和水域面积较大，
缓冲区半径的扩大，各类土地利用类型比例逐渐与子流缓冲区的水田以丘陵域接近。在二级土地利用类型中，
水域以湖泊和河渠为主。随着缓水田和平原水田为主，
冲区半径的扩大，二级土地利用类型比例也逐渐与子流域接近。2．2
水质参数浓度分布特征
图4为S1—S7采样点2012年的水质浓度分布。在所测82个水样中，根据地表水环境质量标准（GB 3838—2002），COD Mn 和DO 浓度均符合Ⅰ类和Ⅱ类水TP 有2个水样为Ⅲ类水，其余为Ⅰ类和Ⅱ类，标准，
NH -N 有3个水样为Ⅲ类水，其余为Ⅰ类和Ⅱ类。赣江7个子流域水质较好，氮磷营养盐为潜在污染物。
+
表2为7个采样点丰水期（4—9月）和枯水期（10—3月）水质的相关矩阵和统计量。丰水期TP 和NH 4-+
N 具有显著正相关关系，N 和DO 有显著负相关关系。NH 4+-N 在丰水期的平均浓度为0．25mg /枯水期NH 4-+
4
图2
Fig．2
赣江流域土地利用类型
Land use patterns in the Ganjiang Basin
图例代码见表1
L ，显著小于枯水期的0．38mg /L（P =0．046）；水体中DO 受温度影响，丰水期DO 显著小于枯水期（P ＜0．000）；TP 和COD Mn 在丰水期的平均浓度分别为0．061mg /L和2．19mg /L，在枯水期分别为0．079mg /L和2．34mg /L，NH 4+-N 浓度的动态变化最没有显著性差异。用变异系数（CV ）描述水质浓度的动态变化程度，大，丰水期和枯水期的Cv 值分别为0．80和0．90，其次为TP ，丰水期和枯水期分别为0．77和0．73；COD Mn 和DO 的动态变化较小，丰水期Cv 值分别为0．35和0．14，枯水期分别为0．33和0．19。
表2
Table 2
参数Parameters TP COD Mn NH 4+-N DO
平均值Mean 变异系数CV
0．0610．77
2．190．35
0．250．80
丰水期和枯水期水质参数的相关矩阵和统计量
Correlation matrix and statistics of water quality parameters in wet season and dry season
丰水期Wet season
TP
COD Mn 0．731．00
NH 4+-N 0．84*0．571．00
DO －0．60－0．05－0．511．006．70．0790．14
2．340．73
0．380．33
8．40．90
0．19
TP 1．00
枯水期Dry season COD Mn 0．501．00
NH 4+-N 0．25－0．311．00
DO －0．480．40－0．76*1．00
1．00
*在0．05水平（双侧）上显著相关
2．3土地利用方式与水质参数的相关分析
赣江7个子流域一级土地利用类型和二级土地利用类型与水质浓度表3和表4分别为丰水期和枯水期，
TP 与草地负相关，的相关性。一级土地利用类型中，与水域正相关。在二级土地利用类型中，丘陵水田与TP
图3Fig．3
子流域土地利用类型特征
Land use characteristics in sub-basins
Z i _200，Z i _500，…，Z i _5000分别表示子流域Z i 中200，500，…，5000m 缓冲区；i =1，2，…，7
显著正相关，是TP 的重要污染来源。地形控制了径流速度和侵蚀能力，对流域污染物的输出具有重要影响
［22］
。坡度大的丘陵地区汇流速度快，形成的地表径流冲刷更强烈，将更多的污染物输入河流，使土地利用
［23］
对河流水质的负效应更突出
。流域内坡地旱地面积较小（图3），对河流污染影响不明显；平原地形平坦，
图4
Fig．4
2012年采样点TP 、COD Mn 、NH 4+-N 和DO 浓度
TP 、COD Mn 、NH 4+-N and DO concentrations of samples in 2012
其中S5采样点在2月和8月数据缺测
TP 在长时间的径流运移中容易被土壤吸附、地表径流冲刷较弱，植被吸收，对河流TP 的影响也不明显；山区TP 与城镇用农田散布于面积广阔的林地间，流失的TP 经林地吸收缓冲后，较少进入河流。居民建设用地中，地显著正相关，与农村居民用地没有显著相关性。水库坑塘与TP 显著正相关，可能是受到了水产养殖的影响。
表3
Table 3
水质参数
Water quality parameters TP
丰水期土地利用类型与水质浓度的相关性
Correlation coefficients between land use pattern and water quality concentration in flood season
一级土地利用类型First level of land use classification
＊
草地－0．79*，水域0．92＊
区域Area 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
二级水地利用类型First level of land use classification
＊
，水库坑塘丘陵水田0．70*，城镇用地0．91＊
＊＊
0．90
水库坑塘0．73*
丘陵水田0．71*，水库坑塘0．86*丘陵水田0．71*，水库坑塘0．86*
草地－0．79*，水域0．92*
＊
水域0．94＊
＊
水田0．74*，草地－0．82*，水域0．92＊
＊＊，水库坑塘0．90＊城镇用地0．91＊
＊
丘陵水田0．77*，水库坑塘0．89＊
COD Mn
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区
山区水田－0．78*，丘陵水田0．82*，城镇用
**
地0．86，水库坑塘0．84疏林地－0．77*农村居民用地0．73*
丘陵水田0．72*，水库坑塘0．81*，农村居民用地0．72*
山区水田－0．78*，丘陵水田0．82*，城镇用
*
地0．86
水田0．77*水田0．82*
水田0．82*，林地－0．71*
水田0．74*，草地－0．82*，水域0．91*
4332
水质参数Water quality parameters
生
一级土地利用类型First level of land use classification
态学报
二级水地利用类型First level of land use classification
丘陵水田0．82*，水库坑塘0．85*城镇用地0．86*城镇用地0．72*水库坑塘0．70*城镇用地0．71*
城镇用地0．86*，水库坑塘0．84*
35卷
区域Area
5000m 缓冲区
林地－0．84*草地－0．78*，水田0．87*，＊
水域0．89＊
NH 4+-N
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
水域0．82*
城镇用地0．78*
＊，水库坑塘－0．88＊城镇用地－0．74*
DO 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
＊＊在0．01水平（双侧）上显著相关；*在0．05水平（双侧）上显著相关
低覆盖度草地0．79*
COD Mn 体现了水体中的有机污染，一级土地利用类型中，子流域范围内，丰水期与水田和水域显著正相关，与草地显著负相关；枯水期只与水田显著正相关。二级土地利用类型中，丰水期与山区水田显著负相关，与丘陵水田、城镇用地和水库坑塘显著正相关；枯水期只存在与平原水田的显著正相关和与山区旱地的显著负相关。子流域土地利用类型在丰水期对COD Mn 的影响大于枯水期。一些研究也表明丰水期土地利用方式对水质的影响大于枯水期
［10，24］
，这与丰水期植被生长旺盛，农业活动较多，以及降雨产流丰沛等原因有关。
NH 4+-N 与土地利用类型的相关性较弱，一级土地利用类型中，在丰水期只有5000m 缓冲区存在与水域的显著正相关，在枯水期只在200m 缓冲区内存在与林地的显著正相关。相对于TP 和COD Mn ，带正电荷的
+
NH 4+更容易被土壤颗粒吸收和植被利用，N 与土地利用类型或在微生物作用下发生反硝化等反应，使NH 4-
的相关性较差。李艳利等
［6］
+
N 与土地利用分析了浑太河流域的土地利用与河流水质相关性，结果显示NH 4-［25］
类型的相关性明显小于TP 和COD Mn 。Huang 等
在九龙江流域建立了土地利用类型与水质的回归模型，认
++
N 。在二级土地利用类型中，N 在子流域和缓冲区内与城为模型对COD Mn 的预测效果好于NH 4-丰水期NH 4-+
N 与土地利用类型的显著相镇用地、水库坑塘显著正相关；枯水期只在200m 和500m 缓冲区内存在NH 4-+
N 在200m 和500m 缓冲区与有林地、关。枯水期NH 4-低覆盖草地显著正相关，体现了林地、草地土壤氮素
流失的影响。
洪超等
［21］
TN 、TP 等营养在江苏北部的灌河流域通过分析不同观测尺度上的土地利用和河流水质发现，
盐浓度多与较大尺度上的土地利用构成相关，而化学需氧量（COD ）与较小尺度上的土地利用构成相关。本次研究中TP 与较大尺度的子流域土地利用方式相关性好于较小尺度的缓冲区；COD Mn 在枯水期与较小尺度
+
N 在枯水期也与较小尺度的缓冲区土地利用方式相的缓冲区土地利用方式相关性更好，丰水期则相反；NH 4-
关性更好，丰水期在子流域和缓冲区的差别不大，与洪超等
［21］
研究中的TN 与土地利用的相关性有明显区别。
DO 与土地利用类型的相关性很弱。一级土地利用类型中只在枯水期2000m 缓冲区存在水域与DO 的显著负相关；二级分类中土地利用类型与DO 的相关性也较差。DO 与土地利用类型的弱相关性可能是由于流域水质较好，水体DO 消耗后可以很快从大气中得到补充，受土地利用类型的影响较小。在4个水质参数DO 在丰水期和枯水期的动态变化（Cv 值）最小（表2）也体现了这点。中，2．4
土地利用方式与水质参数的冗余分析
可以直观反映图5和图6分别为一级土地利用类型和二级土地利用类型与水质参数冗余分析的排序图，
出两者的相关性。排序图中土地利用类型箭头的长度表示各土地利用方式对水质指标的影响程度，箭头越长
影响越大；土地利用类型箭头方向与水质指标浓度方向夹角的余弦代表两者的相关程度。
表4
Table 4
水质参数Water quality parameters TP
枯水期土地利用类型与水质浓度的相关性
Correlation coefficients between land use pattern and water quality concentration in flood season
一级土地利用类型First level of land use classification
＊
草地－0．80*，水域0．95＊
区域Area 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
二级水地利用类型First level of land use classification
＊
，水库坑塘0．93*丘陵水田0．73*，城镇用地0．95＊
丘陵水田0．71*
丘陵水田0．75*，水库坑塘0．86*
＊
丘陵水田0．77*，水库坑塘0．90＊
水域0．86*
＊
水域0．96＊
＊
丘陵水田0．81*，水库坑塘0．91＊＊
丘陵水田0．81*，水库坑塘0．93＊
COD Mn
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
水田0．71*
＊
，林地－0．74*水田0．96＊
＊
，林地－0．86*水田0．96＊
＊
，林地－0．87*水田0．95＊
山区旱地－0．76*疏林地－0．81*
平原水田0．76*，有林地－0．73*，疏林地－0．77*平原水田0．82*，山区旱地－0．80*平原水田0．81*山区旱地－0．87*平原水田0．75*，山区旱地－0．85*
水田0．88*，林地－0．78*
＊
，林地－0．78*水田0．90＊
NH 4+-N
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
林地0．78*
城镇用地0．73*，有林地0．82*，低覆盖度草地0．85*城镇用地0．71*，有林地0．73*
DO 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
水域－0．75*
平原水田0．87*
＊
，农村居民用地山区旱地－0．81*，城镇用地－0．89＊
*
0．79
山区旱地－0．79*，城镇用地－0．74*
COD Mn 和NH 4+-N 都为负相关关系，林地在丰水期与TP 、体现了林地对各污染物的“汇”作用。枯水期林
+
COD Mn 仍为负相关关系，N 有较弱的正相关性，地与TP 、但与NH 4-并且随缓冲区半径的减小正相关增强。在
二级分类中，灌木林和包含园地的其它林地正相关性明显，体现了林地土壤氮的流失。草地也对各污染物主“汇”要起的作用，但在缓冲区内，草地对水质参数的影响较小，在枯水期还存在高覆盖草地和低覆盖草地与
［4，26-28］［29］
NH 4+-N 的正相关性。多数研究结果显示林地、，草地对污染物起“汇”的作用但于松延等在北洛河+
N 与草地呈显著正相关关系，流域发现NH 4-并认为是由于流域草地管理不当引起土壤侵蚀所致。水域在丰+
COD Mn 和NH 4+-N 都为正相关关系，COD Mn 正相关，N 只在1000m 缓冲区枯水期仍与TP 、与NH 4-水期与TP 、
COD Mn 和NH 4+-N 的重要污染来源。李艳利等［6］在浑太河流域的研究显示正相关，表明水域是赣江流域TP 、
+
N 、TP 分别为较弱的正相关和负相关关系，水域在缓冲区内与COD Mn 显著正相关，与NH 4-在子流域范围内都
为较弱的负相关关系；黄金良等
［9］
在九龙江流域研究发现水体与COD Mn 在部分缓冲区内有显著相关性，与
NH 4+-N 、TP 没有显著相关性。与浑太河流域和九龙江流域相比，赣江流域水域对河流水质的污染更为严重，可能与大量存在的渔业养殖有关。
COD Mn 和NH 4+-N 都为正相关关系，水田在丰水期与TP 、并且水田与COD Mn 的相关性明显高于与TP 、
图5
Fig．5
一级土地利用类型与水质浓度冗余分析排序图
ＲDAordination plot of the first classification of land use and water quality concentration
NH 4+-N 的相关性。二级分类中丘陵水田与TP 、COD Mn 和NH 4+-N 都为正相关关系；平原水田与COD Mn 正相关，
+NH 4+-N 相关性很弱。枯水期水田仍与TP 、COD Mn 正相关，N 没有正相关性。二级分类中丘与TP 、但与NH 4-++COD Mn 正相关，N 相关性很弱；平原水田与COD Mn 正相关，N 负陵水田TP 、与NH 4-与TP 相关性很弱，与NH 4-
COD Mn 和NH 4+-N 的重要污染来源。旱地在丰水期与TP 、COD Mn 相关。水田，特别是丘陵水田是赣江流域TP 、
++N 相关性较弱，N 正相关，和NH 4-或呈负相关关系；枯水期与NH 4-与COD Mn 和TP 负相关。二级分类中山区+［30］
N 正相关关系比较明显。与水田相比，旱地与NH 4-旱地对河流污染的贡献明显偏少。於梦秋等分析太湖
图6
Fig．6
二级土地利用类型与水质浓度冗余分析排序图
ＲDAordination plot of the second classification of land use and water quality concentration
TOC （总有机碳）和NH 4+-N 显著正相关，流域土地利用类型对水质的影响时发现，水田与TP 、旱地则与TP 、
［9］
TOC 和NH 4+-N 显著负相关，与本次研究结果相近。黄金良等在福建九龙江流域的研究结果显示耕地与［31］
NO 3－-N 、NH 4+-N 和COD Mn 都为负相关关系，没有体现出农业对河流水质的污染；赵鹏等在广州淡水河流域
也得到类似结论；这可能与研究中没有将耕地细分为水田和旱地有关。
+
N 负相关或相关性很弱；丰水期居民建设用地与TP 为负相关关居民建设用地与COD Mn 正相关，与NH 4-
系，枯水期在子流域和200m 缓冲区内与TP 负相关，在500—5000m 缓冲区内与TP 正相关。二级土地利用NH 4+-N 的相关性大于农村居民用地，分类中，城镇用地与TP 、这是由于城镇多不透水地面，污水通过排水管
NH 4+-N 的重要来源；农村生活污水中的TP 、NH 4+-N 在运移过程中容易被土壤网直接进入河流，成为河流TP 、
植被吸附利用，进入河流的量较少。与张殷俊等［23］［31］、Huang 等［25］的研究结果不同，赵鹏等、本次研究中居
+N 的污染，这可能与研究区城镇用地面积相对较少有关。丰民建设用地没有明显体现出对河流TP 和NH 4-
水期城镇用地和农村居民用地都与COD Mn 呈正相关关系，枯水期则是农村居民用地的影响大于城镇用地。Wang 等［32］模拟了长江流域污染物的输入负荷，认为农村地区的牲畜养殖是流域COD 负荷的主要来源。丰水期城市降雨径流由于对地表和排水系统的冲刷含有较多的COD 负荷
重要来源。
3结论
（1）空间尺度的土地利用方式划分对不同水质指标相关性的影响具有较大差异。子流域的土地利用对TP 的影响大于缓冲区；丰水期子流域土地利用对COD Mn 的影响大于缓冲区，枯水期则是缓冲区大于子流域；
+N 的影响差别不大，丰水期子流域和缓冲区内土地利用对NH 4-枯水期则是缓冲区大于子流域。［33-34］，城镇用地也成为COD 污染物的
（2）较细的土地利用类型分类可更好的体现土地利用类型对河流水质的影响。水田中的丘陵水田是赣江水体中TP 和丰水期COD Mn 的主要污染源；平原水田是枯水期COD Mn 的主要污染源。居民建设用地中的城
NH 4+-N 和丰水期COD Mn 的主要来源，农村用地是COD Mn 的主要来源。镇用地是赣江水体TP 、
（3）赣江TP 的污染源主要为丘陵水田、城镇用地和水库坑塘；COD Mn 的污染源在丰水期主要为丘陵水田、
+N 在丰水期的主要污染源城镇用地、水库坑塘、农村居民用地，枯水期主要为平原水田、农村居民用地；NH 4-
枯水期主要为城镇用地、山区旱地、河岸两侧有林地和低覆盖度草地。为城镇用地和水库坑塘，
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第35卷第13期2015年7月
DOI ：10．5846/stxb[1**********]0
生态学报ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol．35，No．13
2015Jul．，
2015，35（13）：4326-4337．王鹏，齐述华，陈波．赣江流域土地利用方式对河流水质的影响．生态学报，
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赣江流域土地利用方式对河流水质的影响
王
鹏
1，2，*
，齐述华1，陈
波
1
1江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室，南昌3300222江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室，南昌330029
是鄱阳湖水污染物的主要来源，查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境摘要：赣江是鄱阳湖的最大支流，
+
N 、TP 、COD Mn 和DO 浓度的每月测定结果，保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH 4-通过不同空间尺度和土
地类型等级划分，利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明，子流域的土地利用
+
N 的影响在丰水期与缓冲方式对TP 的影响大于缓冲区；对COD Mn 的影响在丰水期大于缓冲区，在枯水期小于缓冲区；对NH 4-
区接近，在枯水期小于缓冲区；DO 受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP 和丰水期COD Mn 的主要来NH 4+-N 和丰水期COD Mn 的主要来源，源；平原水田是枯水期COD Mn 的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP 、农
+
N 、COD Mn 的主要来源。村用地是COD Mn 的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP 和丰水期NH 4-
关键词：赣江；河流水质；土地利用；空间尺度；分类等级
Influence of land use on river water quality in the Ganjiang basin
2，*
WANG Peng 1，，QI Shuhua 1，CHEN Bo 1
1Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Ｒesearch，Ministry of Education ，Jiangxi Normal University ，Nanchang 330022，China 2Jiangxi Provincial Key Laboratory of Soil Erosion and Prevention ，Jiangxi Institute of Soil and Water Conservation ，Nanchang 330029，China
Abstract ：The global transition from undisturbed to human-dominated landscapes has impacted river water quality worldwide and made the quantification of land use a valuable indicator of water pollutant．The Ganjiang Ｒiver，as the largest tributary of the Poyang Lake Basin ，is the main pollution source of the Poyang Lake．Identifying the influence of land use on water quality in the Ganjiang Ｒiverhas great significance for water environment protection in the Poyang Lake．In this study ，we investigated the monthly concentration of NH 4+-N ，TP ，COD Mn and DO in seven major tributaries of the Ganjiang Ｒiverin 2012and analyzed the influence of land use on river water quality by the methods of correlation analysis and redundancy analysis．Two spatial scales ，the sub-basin and buffer zone ，and two levels of land use classification were considered．The first level of land use classification was paddy field ，dry farm ，forest land ，grass land ，water area ，resident construction land and unused land ，resulting from remote sensing image interpretation．The second level of land use classification was obtained from the first level based on different geomorphology ，canopy density ，grass coverage and other factors．The results showed that forest was the largest land use pattern in the study area ，followed by paddy field and dry farm．The concentration of TP had a significant positive correlation with NH 4+-N in wet season ，while NH 4+-N had a significant negative correlation with DO in dry season．The pollution sources of TP both in wet season and dry season were from hill paddy field ，urban land ，reservoir and pond．The pollution sources of COD Mn were from paddy field ，urban land ，
基金项目：国家自然科学基金项目（41201033，41261069）；鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室（江西师范大学）主任开放基金项目（ZK2013009）；江西省土壤侵蚀与防治重点实验室开放研究基金项目（JXSB201302）；江西省重大生态安全问题监控协同创新中心资助项目（JXS-EW-00）
收稿日期：2014-09-22；
网络出版日期：2015-01-27
*通讯作者Corresponding author．E-mail ：wangpengjlu@outlook．com
reservoir and pond ，and rural residential land in wet season ，while from plain paddy field and rural residential land in dry season．The pollution sources of NH 4+-N were from urban land ，reservoir and pond in wet season ，while from urban land ，mountainous dry farm ，riparian forest land and low coverage grassland in dry season．Additionally ，different spatial scales of land use had different impacts on water quality indicators．The land use in sub-basin had more influence on TP and wet seasonal COD Mn than that in buffer zone ，while it had less influence on dry seasonal COD Mn than that in buffer zone．For NH 4+-N ，the land use in sub-basin had similar influence as that in buffer zone in wet season ，while less influence than that in buffer zone in dry season．The impact of land use on DO was not significant．Moreover ，we found that it was more helpful to study the source of the river water pollutant based on the second level of land use classification than the first level of land use classification．Among the paddy field ，hill paddy field was the main source of TP and wet seasonal NH 4+-N ；while plain paddy field was the main source of dry seasonal COD Mn ．Among the residential construction land ，urban land was the main source of TP ，NH 4+-N ，and wet seasonal COD Mn ，while rural residential land was the main source of COD Mn ．Among the water area ，reservoir and pond were the main source of TP ，wet seasonal NH 4+-N and wet seasonal COD Mn ．Key Words ：the Gangjiang Ｒiver；river water quality ；land use ；spatial scale ；classification level
土地利用方式影响污染物的排放和传输过程，对河流水质具有重要影响性和分布格局差异
［3-5］
［1-2］
。但土地利用方式的多尺度
，给基于土地利用方式的河流水质研究带来不确定性。研究表明相对于河岸缓冲区尺
［6-8］
［9-10］
，。土地利用分类也有研究得出相反的结论
度，土地利用类型在子流域尺度上对水质的影响更为显著水质的相关性
［8，11-12］
方式也影响流域土地利用和河流水质的关系，目前研究多是直接分析农田、居民用地等土地利用方式与河流
［13-14］
，，或是在坡地尺度内研究不同地形、植被对水质输出的影响缺乏在流域尺度上分析
居民用地等土地利用方式对河流污染物的影响。不同类型农田、
鄱阳湖是我国第一大淡水湖，也是生态多样性丰富的淡水湿地系统。随着鄱阳湖流域的经济发展，鄱阳面临富营养化的威胁湖近年来水质呈逐年恶化趋势，
［15-16］
。赣江是鄱阳湖的第一大支流，径流量约占鄱阳湖。研究赣江水质的分布特征及其与土地利用方式
水系总径流量的46．6%，是鄱阳湖污染物的主要来源
［17-19］
的关系对赣江流域的水环境保护和鄱阳湖水质的监控具有重要意义。
+
N （氨本次研究通过不同空间尺度划分和土地利用类型划分，分析土地利用方式对赣江流域河流NH 4-
TP （总磷）、COD Mn （高锰酸钾指数）和DO （溶解氧）的影响。氮）、11．1
数据来源与分析数据来源
2012年在赣江主要支流（平江、贡水、桃江、章水、禾水、恩江和锦河）下游设置采样点（各采样点分别用S1，S2，…，S7表示），作为子流域的控制断面。水样在河中心50cm 深度每月采集1次。利用容积4L 有机玻璃采样器采集水样，取出后现场利用便携式水质分析仪（哈纳HI 91410）测定DO 含量，然后将水样装入取样
+
N 测定的水样通过0．45μm 孔径的醋酸纤维瓶，并加H 2SO 4酸化，密封，在0—4ħ 温度下冷藏，其中用于NH 4-+
N 和TP 浓度利用全自动间断化学分析仪（SmartChem 200）测定；COD Mn 通过滴定实验测定。滤膜过滤。NH 4-
基于Aster 30m 精度的DEM 数据，利用Arcgis 的Hydrology 模块划分7个采样点对应的子流域和河流缓
42
采样点的流域控制面积为4．68ˑ 10km ，占赣江流域总面积的56．1%，具有较全面的代表性。冲区（图1），
《环境状赣江流域土地利用数据利用2010年秋季获取的无云Landsat 卫星遥感影像，经过几何纠正，参照（HJ /T192—2006）中土地利用分类方法，况评价技术规范》基于ArcInfo Workstation ，并结合人工目视解译获得。该土地利用体系的一级分类划分为林地、草地、居民建设用地、水域、旱地、水田和未利用地等7种类型，根据地形地貌、林地郁闭度和草地覆盖度等条件建立二级分类体系（图2）。该数据库经过内业校核和外业核
查，一级分类的总体精度达到90%以上，二级分类精度大于85%。1．2
数据分析
为研究不同尺度和土地利用类型划分对河流水质对以下两种分类条件下的土地利用方式分别进的影响，
行Pearson 相关分析和冗余分析计算。
（1）将采样点控制的区域分为子流域和缓冲区两种空间尺度。子流域指某采样点的流域汇水范围；参考相关文献
［6-7，20-21］
缓冲区半径的划分，并考虑流域的实
500、1000、2000、5000际面积，缓冲半径分别设为200、m （图1）。
（2）对比分析一级土地利用分类和二级土地利用分类两种方式下，土地利用类型对河流水质的影响。
利用ArcGIS 统计分析子流域和各缓冲区内土地利用类型面积，并计算百分比；利用SPSS 计算研究区子流
+
N 、TP 、COD Mn 、DO 浓度的域土地利用类型和NH 4-
Pearson 相关系数；利用Canoco for Windows 进行冗余分
+
N 、TP 、COD Mn 和DO 浓度视为物种变将采样点NH 4-析，
图1赣江流域采样点与子流域划分
将相应子流域和缓冲区土地利用类型量（响应变量），
分析结果在Canodraw 比例视为环境变量（解释变量），中生成排序图。
表1
Table 1
一级分类（代码）
First level of land use classification （Code ）水田Paddy 旱地Dryfarm 林地Forest 草地Grass 水域Water
居民建设用地Ｒesident未利用土地Unused
Fig．1Sample sites and sub-basins in the Ganjiang basin （S
basin ）represents sample site ，and Z represents sub-S 表示采样点，Z 表示子流域
土地利用分类及代码
Classifications and codes of Land use
二级分类（代码）
Second level of land use classification （Code ）
山区水田（111），丘陵水田（112），平原水田（113），大于25度坡地水田（114）山区旱地（121），丘陵旱地（122），平原旱地（123），大于25度坡地旱地（124）
有林地（21）：郁闭度＞50%的天然林和人工林，灌木林（22）：郁闭度＞40%、高度在2m 以下的矮林地和灌
，（23）：10%—30%，（24）：、丛林地疏林地郁闭度为其它林地未成林造林地迹地、苗圃及各类园地高覆盖度草地（31）：覆盖度＞50%，中覆盖度草地（32）：覆盖度在20%—50%，低覆盖度草地（33）：覆盖
度在5%—20%
河渠（41），湖泊（42），水库坑塘（43），滩地（46）
城镇用地（51），农村居民用地（52），其它工矿建设用地（53）沼泽地（64），裸土地（65），裸岩石砾地（66）
22．1
结果与讨论土地利用组成
7个子流域以及200、500、1000、2000、5000m 缓冲区的一级土地利用类型和二级土地利用类型所占比例
如图3所示。在子流域一级土地分类中，林地所占比例最高，平均为64．0%；二级分类中有林地面积最多，其次为疏林地、灌林地和其它林地。水田占流域总面积的18．5%，是仅次于林地的土地利用类型；二级分类中丘陵水田面积最大，其次为山区水田、平原水田和坡地水田。旱地面积为第三大土地利用类型，占流域总面积的9．1%；二级分类中丘陵旱地面积最大，其次为山区旱地、平原旱地和坡地旱地。居民建设用地占流域总面
积3．7%，二级分类中独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、采石场、交通道路、机场等其它工矿建设用地面积其次为农村居民用地和城镇用地。水域占总流域最大，
二级分类中湖泊面积最大，其次为河渠、水库的2．5%，
坑塘和滩地。草地占总流域的2．0%，二级分类中以高覆盖度草地为主，其次为中覆盖度草地和低覆盖度草地。
缓冲区土地利用类型与子流域有明显区别，主要体林地和旱地面积较小。随着现在水田和水域面积较大，
缓冲区半径的扩大，各类土地利用类型比例逐渐与子流缓冲区的水田以丘陵域接近。在二级土地利用类型中，
水域以湖泊和河渠为主。随着缓水田和平原水田为主，
冲区半径的扩大，二级土地利用类型比例也逐渐与子流域接近。2．2
水质参数浓度分布特征
图4为S1—S7采样点2012年的水质浓度分布。在所测82个水样中，根据地表水环境质量标准（GB 3838—2002），COD Mn 和DO 浓度均符合Ⅰ类和Ⅱ类水TP 有2个水样为Ⅲ类水，其余为Ⅰ类和Ⅱ类，标准，
NH -N 有3个水样为Ⅲ类水，其余为Ⅰ类和Ⅱ类。赣江7个子流域水质较好，氮磷营养盐为潜在污染物。
+
表2为7个采样点丰水期（4—9月）和枯水期（10—3月）水质的相关矩阵和统计量。丰水期TP 和NH 4-+
N 具有显著正相关关系，N 和DO 有显著负相关关系。NH 4+-N 在丰水期的平均浓度为0．25mg /枯水期NH 4-+
4
图2
Fig．2
赣江流域土地利用类型
Land use patterns in the Ganjiang Basin
图例代码见表1
L ，显著小于枯水期的0．38mg /L（P =0．046）；水体中DO 受温度影响，丰水期DO 显著小于枯水期（P ＜0．000）；TP 和COD Mn 在丰水期的平均浓度分别为0．061mg /L和2．19mg /L，在枯水期分别为0．079mg /L和2．34mg /L，NH 4+-N 浓度的动态变化最没有显著性差异。用变异系数（CV ）描述水质浓度的动态变化程度，大，丰水期和枯水期的Cv 值分别为0．80和0．90，其次为TP ，丰水期和枯水期分别为0．77和0．73；COD Mn 和DO 的动态变化较小，丰水期Cv 值分别为0．35和0．14，枯水期分别为0．33和0．19。
表2
Table 2
参数Parameters TP COD Mn NH 4+-N DO
平均值Mean 变异系数CV
0．0610．77
2．190．35
0．250．80
丰水期和枯水期水质参数的相关矩阵和统计量
Correlation matrix and statistics of water quality parameters in wet season and dry season
丰水期Wet season
TP
COD Mn 0．731．00
NH 4+-N 0．84*0．571．00
DO －0．60－0．05－0．511．006．70．0790．14
2．340．73
0．380．33
8．40．90
0．19
TP 1．00
枯水期Dry season COD Mn 0．501．00
NH 4+-N 0．25－0．311．00
DO －0．480．40－0．76*1．00
1．00
*在0．05水平（双侧）上显著相关
2．3土地利用方式与水质参数的相关分析
赣江7个子流域一级土地利用类型和二级土地利用类型与水质浓度表3和表4分别为丰水期和枯水期，
TP 与草地负相关，的相关性。一级土地利用类型中，与水域正相关。在二级土地利用类型中，丘陵水田与TP
图3Fig．3
子流域土地利用类型特征
Land use characteristics in sub-basins
Z i _200，Z i _500，…，Z i _5000分别表示子流域Z i 中200，500，…，5000m 缓冲区；i =1，2，…，7
显著正相关，是TP 的重要污染来源。地形控制了径流速度和侵蚀能力，对流域污染物的输出具有重要影响
［22］
。坡度大的丘陵地区汇流速度快，形成的地表径流冲刷更强烈，将更多的污染物输入河流，使土地利用
［23］
对河流水质的负效应更突出
。流域内坡地旱地面积较小（图3），对河流污染影响不明显；平原地形平坦，
图4
Fig．4
2012年采样点TP 、COD Mn 、NH 4+-N 和DO 浓度
TP 、COD Mn 、NH 4+-N and DO concentrations of samples in 2012
其中S5采样点在2月和8月数据缺测
TP 在长时间的径流运移中容易被土壤吸附、地表径流冲刷较弱，植被吸收，对河流TP 的影响也不明显；山区TP 与城镇用农田散布于面积广阔的林地间，流失的TP 经林地吸收缓冲后，较少进入河流。居民建设用地中，地显著正相关，与农村居民用地没有显著相关性。水库坑塘与TP 显著正相关，可能是受到了水产养殖的影响。
表3
Table 3
水质参数
Water quality parameters TP
丰水期土地利用类型与水质浓度的相关性
Correlation coefficients between land use pattern and water quality concentration in flood season
一级土地利用类型First level of land use classification
＊
草地－0．79*，水域0．92＊
区域Area 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
二级水地利用类型First level of land use classification
＊
，水库坑塘丘陵水田0．70*，城镇用地0．91＊
＊＊
0．90
水库坑塘0．73*
丘陵水田0．71*，水库坑塘0．86*丘陵水田0．71*，水库坑塘0．86*
草地－0．79*，水域0．92*
＊
水域0．94＊
＊
水田0．74*，草地－0．82*，水域0．92＊
＊＊，水库坑塘0．90＊城镇用地0．91＊
＊
丘陵水田0．77*，水库坑塘0．89＊
COD Mn
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区
山区水田－0．78*，丘陵水田0．82*，城镇用
**
地0．86，水库坑塘0．84疏林地－0．77*农村居民用地0．73*
丘陵水田0．72*，水库坑塘0．81*，农村居民用地0．72*
山区水田－0．78*，丘陵水田0．82*，城镇用
*
地0．86
水田0．77*水田0．82*
水田0．82*，林地－0．71*
水田0．74*，草地－0．82*，水域0．91*
4332
水质参数Water quality parameters
生
一级土地利用类型First level of land use classification
态学报
二级水地利用类型First level of land use classification
丘陵水田0．82*，水库坑塘0．85*城镇用地0．86*城镇用地0．72*水库坑塘0．70*城镇用地0．71*
城镇用地0．86*，水库坑塘0．84*
35卷
区域Area
5000m 缓冲区
林地－0．84*草地－0．78*，水田0．87*，＊
水域0．89＊
NH 4+-N
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
水域0．82*
城镇用地0．78*
＊，水库坑塘－0．88＊城镇用地－0．74*
DO 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
＊＊在0．01水平（双侧）上显著相关；*在0．05水平（双侧）上显著相关
低覆盖度草地0．79*
COD Mn 体现了水体中的有机污染，一级土地利用类型中，子流域范围内，丰水期与水田和水域显著正相关，与草地显著负相关；枯水期只与水田显著正相关。二级土地利用类型中，丰水期与山区水田显著负相关，与丘陵水田、城镇用地和水库坑塘显著正相关；枯水期只存在与平原水田的显著正相关和与山区旱地的显著负相关。子流域土地利用类型在丰水期对COD Mn 的影响大于枯水期。一些研究也表明丰水期土地利用方式对水质的影响大于枯水期
［10，24］
，这与丰水期植被生长旺盛，农业活动较多，以及降雨产流丰沛等原因有关。
NH 4+-N 与土地利用类型的相关性较弱，一级土地利用类型中，在丰水期只有5000m 缓冲区存在与水域的显著正相关，在枯水期只在200m 缓冲区内存在与林地的显著正相关。相对于TP 和COD Mn ，带正电荷的
+
NH 4+更容易被土壤颗粒吸收和植被利用，N 与土地利用类型或在微生物作用下发生反硝化等反应，使NH 4-
的相关性较差。李艳利等
［6］
+
N 与土地利用分析了浑太河流域的土地利用与河流水质相关性，结果显示NH 4-［25］
类型的相关性明显小于TP 和COD Mn 。Huang 等
在九龙江流域建立了土地利用类型与水质的回归模型，认
++
N 。在二级土地利用类型中，N 在子流域和缓冲区内与城为模型对COD Mn 的预测效果好于NH 4-丰水期NH 4-+
N 与土地利用类型的显著相镇用地、水库坑塘显著正相关；枯水期只在200m 和500m 缓冲区内存在NH 4-+
N 在200m 和500m 缓冲区与有林地、关。枯水期NH 4-低覆盖草地显著正相关，体现了林地、草地土壤氮素
流失的影响。
洪超等
［21］
TN 、TP 等营养在江苏北部的灌河流域通过分析不同观测尺度上的土地利用和河流水质发现，
盐浓度多与较大尺度上的土地利用构成相关，而化学需氧量（COD ）与较小尺度上的土地利用构成相关。本次研究中TP 与较大尺度的子流域土地利用方式相关性好于较小尺度的缓冲区；COD Mn 在枯水期与较小尺度
+
N 在枯水期也与较小尺度的缓冲区土地利用方式相的缓冲区土地利用方式相关性更好，丰水期则相反；NH 4-
关性更好，丰水期在子流域和缓冲区的差别不大，与洪超等
［21］
研究中的TN 与土地利用的相关性有明显区别。
DO 与土地利用类型的相关性很弱。一级土地利用类型中只在枯水期2000m 缓冲区存在水域与DO 的显著负相关；二级分类中土地利用类型与DO 的相关性也较差。DO 与土地利用类型的弱相关性可能是由于流域水质较好，水体DO 消耗后可以很快从大气中得到补充，受土地利用类型的影响较小。在4个水质参数DO 在丰水期和枯水期的动态变化（Cv 值）最小（表2）也体现了这点。中，2．4
土地利用方式与水质参数的冗余分析
可以直观反映图5和图6分别为一级土地利用类型和二级土地利用类型与水质参数冗余分析的排序图，
出两者的相关性。排序图中土地利用类型箭头的长度表示各土地利用方式对水质指标的影响程度，箭头越长
影响越大；土地利用类型箭头方向与水质指标浓度方向夹角的余弦代表两者的相关程度。
表4
Table 4
水质参数Water quality parameters TP
枯水期土地利用类型与水质浓度的相关性
Correlation coefficients between land use pattern and water quality concentration in flood season
一级土地利用类型First level of land use classification
＊
草地－0．80*，水域0．95＊
区域Area 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
二级水地利用类型First level of land use classification
＊
，水库坑塘0．93*丘陵水田0．73*，城镇用地0．95＊
丘陵水田0．71*
丘陵水田0．75*，水库坑塘0．86*
＊
丘陵水田0．77*，水库坑塘0．90＊
水域0．86*
＊
水域0．96＊
＊
丘陵水田0．81*，水库坑塘0．91＊＊
丘陵水田0．81*，水库坑塘0．93＊
COD Mn
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
水田0．71*
＊
，林地－0．74*水田0．96＊
＊
，林地－0．86*水田0．96＊
＊
，林地－0．87*水田0．95＊
山区旱地－0．76*疏林地－0．81*
平原水田0．76*，有林地－0．73*，疏林地－0．77*平原水田0．82*，山区旱地－0．80*平原水田0．81*山区旱地－0．87*平原水田0．75*，山区旱地－0．85*
水田0．88*，林地－0．78*
＊
，林地－0．78*水田0．90＊
NH 4+-N
子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
林地0．78*
城镇用地0．73*，有林地0．82*，低覆盖度草地0．85*城镇用地0．71*，有林地0．73*
DO 子流域200m 缓冲区500m 缓冲区1000m 缓冲区2000m 缓冲区5000m 缓冲区
水域－0．75*
平原水田0．87*
＊
，农村居民用地山区旱地－0．81*，城镇用地－0．89＊
*
0．79
山区旱地－0．79*，城镇用地－0．74*
COD Mn 和NH 4+-N 都为负相关关系，林地在丰水期与TP 、体现了林地对各污染物的“汇”作用。枯水期林
+
COD Mn 仍为负相关关系，N 有较弱的正相关性，地与TP 、但与NH 4-并且随缓冲区半径的减小正相关增强。在
二级分类中，灌木林和包含园地的其它林地正相关性明显，体现了林地土壤氮的流失。草地也对各污染物主“汇”要起的作用，但在缓冲区内，草地对水质参数的影响较小，在枯水期还存在高覆盖草地和低覆盖草地与
［4，26-28］［29］
NH 4+-N 的正相关性。多数研究结果显示林地、，草地对污染物起“汇”的作用但于松延等在北洛河+
N 与草地呈显著正相关关系，流域发现NH 4-并认为是由于流域草地管理不当引起土壤侵蚀所致。水域在丰+
COD Mn 和NH 4+-N 都为正相关关系，COD Mn 正相关，N 只在1000m 缓冲区枯水期仍与TP 、与NH 4-水期与TP 、
COD Mn 和NH 4+-N 的重要污染来源。李艳利等［6］在浑太河流域的研究显示正相关，表明水域是赣江流域TP 、
+
N 、TP 分别为较弱的正相关和负相关关系，水域在缓冲区内与COD Mn 显著正相关，与NH 4-在子流域范围内都
为较弱的负相关关系；黄金良等
［9］
在九龙江流域研究发现水体与COD Mn 在部分缓冲区内有显著相关性，与
NH 4+-N 、TP 没有显著相关性。与浑太河流域和九龙江流域相比，赣江流域水域对河流水质的污染更为严重，可能与大量存在的渔业养殖有关。
COD Mn 和NH 4+-N 都为正相关关系，水田在丰水期与TP 、并且水田与COD Mn 的相关性明显高于与TP 、
图5
Fig．5
一级土地利用类型与水质浓度冗余分析排序图
ＲDAordination plot of the first classification of land use and water quality concentration
NH 4+-N 的相关性。二级分类中丘陵水田与TP 、COD Mn 和NH 4+-N 都为正相关关系；平原水田与COD Mn 正相关，
+NH 4+-N 相关性很弱。枯水期水田仍与TP 、COD Mn 正相关，N 没有正相关性。二级分类中丘与TP 、但与NH 4-++COD Mn 正相关，N 相关性很弱；平原水田与COD Mn 正相关，N 负陵水田TP 、与NH 4-与TP 相关性很弱，与NH 4-
COD Mn 和NH 4+-N 的重要污染来源。旱地在丰水期与TP 、COD Mn 相关。水田，特别是丘陵水田是赣江流域TP 、
++N 相关性较弱，N 正相关，和NH 4-或呈负相关关系；枯水期与NH 4-与COD Mn 和TP 负相关。二级分类中山区+［30］
N 正相关关系比较明显。与水田相比，旱地与NH 4-旱地对河流污染的贡献明显偏少。於梦秋等分析太湖
图6
Fig．6
二级土地利用类型与水质浓度冗余分析排序图
ＲDAordination plot of the second classification of land use and water quality concentration
TOC （总有机碳）和NH 4+-N 显著正相关，流域土地利用类型对水质的影响时发现，水田与TP 、旱地则与TP 、
［9］
TOC 和NH 4+-N 显著负相关，与本次研究结果相近。黄金良等在福建九龙江流域的研究结果显示耕地与［31］
NO 3－-N 、NH 4+-N 和COD Mn 都为负相关关系，没有体现出农业对河流水质的污染；赵鹏等在广州淡水河流域
也得到类似结论；这可能与研究中没有将耕地细分为水田和旱地有关。
+
N 负相关或相关性很弱；丰水期居民建设用地与TP 为负相关关居民建设用地与COD Mn 正相关，与NH 4-
系，枯水期在子流域和200m 缓冲区内与TP 负相关，在500—5000m 缓冲区内与TP 正相关。二级土地利用NH 4+-N 的相关性大于农村居民用地，分类中，城镇用地与TP 、这是由于城镇多不透水地面，污水通过排水管
NH 4+-N 的重要来源；农村生活污水中的TP 、NH 4+-N 在运移过程中容易被土壤网直接进入河流，成为河流TP 、
植被吸附利用，进入河流的量较少。与张殷俊等［23］［31］、Huang 等［25］的研究结果不同，赵鹏等、本次研究中居
+N 的污染，这可能与研究区城镇用地面积相对较少有关。丰民建设用地没有明显体现出对河流TP 和NH 4-
水期城镇用地和农村居民用地都与COD Mn 呈正相关关系，枯水期则是农村居民用地的影响大于城镇用地。Wang 等［32］模拟了长江流域污染物的输入负荷，认为农村地区的牲畜养殖是流域COD 负荷的主要来源。丰水期城市降雨径流由于对地表和排水系统的冲刷含有较多的COD 负荷
重要来源。
3结论
（1）空间尺度的土地利用方式划分对不同水质指标相关性的影响具有较大差异。子流域的土地利用对TP 的影响大于缓冲区；丰水期子流域土地利用对COD Mn 的影响大于缓冲区，枯水期则是缓冲区大于子流域；
+N 的影响差别不大，丰水期子流域和缓冲区内土地利用对NH 4-枯水期则是缓冲区大于子流域。［33-34］，城镇用地也成为COD 污染物的
（2）较细的土地利用类型分类可更好的体现土地利用类型对河流水质的影响。水田中的丘陵水田是赣江水体中TP 和丰水期COD Mn 的主要污染源；平原水田是枯水期COD Mn 的主要污染源。居民建设用地中的城
NH 4+-N 和丰水期COD Mn 的主要来源，农村用地是COD Mn 的主要来源。镇用地是赣江水体TP 、
（3）赣江TP 的污染源主要为丘陵水田、城镇用地和水库坑塘；COD Mn 的污染源在丰水期主要为丘陵水田、
+N 在丰水期的主要污染源城镇用地、水库坑塘、农村居民用地，枯水期主要为平原水田、农村居民用地；NH 4-
枯水期主要为城镇用地、山区旱地、河岸两侧有林地和低覆盖度草地。为城镇用地和水库坑塘，
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