国际期刊《Science of The Total Environment》刊登了课题组题为“极端降水对莱州湾沿海流域非点源氮污染的影响（Impact of extreme rainfall on non-point source nitrogen loss in coastal basins of Laizhou Bay, China）”的研究论文，论文第一作者为硕士研究生姜梦，通讯作者为彭辉副教授。
极端降雨通常会导致流域内大量的氮损失，为研究极端降雨对莱州湾沿海流域非点源氮流失的影响，本研究通过SWAT （Soil and Water Assessment Tool）模型，结合气象、地形、土地利用等多源数据，系统分析了在台风“温比亚”（2018）和“利奇马”（2019）事件中莱州湾沿海流域有机氮ON （Organic Nitrogen）和无机氮IN （Inorganic Nitrogen）流失的时空特征及其驱动机制。结果表明，SWAT模型在日径流量和台风期总氮通量的模拟中R2（coefficient of determination）均大于0.6，NSE (Nash–sutcliffe efficiency)均大于0.5，表现出高水平的准确率，表明模型能再现台风期所观测的径流和水质变化特征。模拟结果显示极端降雨会显著加剧氮通量的流失，在两次台风期间输送至海湾的总氮通量分别占全年总量通量的41%和43%，其中有机氮通量占比分别高达57%和69%，远超常规暴雨事件（温比亚期间的ON/IN比值为0.11，利奇马期间的ON/IN比值为0.28，强降雨期间的ON/IN比值为0.07），且氮通量与径流量呈正相关。其次，研究发现地形与土地利用对氮流失形态具有显著影响。坡度大于15°的自然植被区（森林、灌木）是有机氮流失热点区域，在两次台风期间森林中有机氮单位面积流失强度分别达1.29 kg/(ha·d)和0.99 kg/(hm2·d)；而无机氮流失集中于坡度5-10°的耕地（分别占IN总流失量的64%和57%），且以地下径流为主要迁移途径（贡献量是地表径流的14.1倍）。研究还探讨了在此类极端降雨事件中最佳管理实践（BMP）对控制氮损失的作用。如果在坡度大于10°的区域设置5米、10米和15米过滤带，可以有效截留有机氮（削减率在36%-62%），但对无机氮的削减效果有限（0.3%-9.3%），说明陡坡的植被恢复可以有效控制有机氮的流失。研究结果为定量揭示了极端降雨下氮素输移的时空分异规律，为海岸带生态工程设计与台风适应性管理提供了科学依据。
Jiang, M., Peng, H., Liang, S., Wang, S., Kalin, L., Baltaci, E., Liu, Y., 2023. Impact of extreme rainfall on non-point source nitrogen loss in coastal basins of Laizhou Bay, China. Science of The Total Environment 881, 163427.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163427
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