石岩水库

作者简介李伟涛（

１９８０－

），男，河北大城人，硕士，讲师，从事空间模型

与区域决策方面的研究。

收稿日期

２００８!０３!１０

非点源污染是重要的生态过程之一［１］。据估计，全世界

３０％～５０％

的地表已经受到非点源污染物的影响［２］。由于非点

源具有分布广、间断性和难以确定的特点，目前研究非点源

污染中的最大难点是影响非点源污染形成的不确定因子太

多，形成过程复杂多变。因此，通过有效的方法识别非点源

污染的关键因子及其空间分布，对于非点源污染的防治、水

源地的保护尤为重要。

１

研究区概况

深圳市干湿季明显，每年

４～１０

月为湿季，降水量占全

年降雨总量的

９０％

，河流众多，大小溪流有

１６０

多条。由于

降水季节差异较大，受地形的影响，深圳市境内河流大都比

较短小，属于雨源型河流，洪峰暴涨暴落，且深圳市域面积

相对较小，经济发展迅速，人口密集，水源地周围人为干扰

严重，极易造成对水源地的造成污染。因此要尽可能地发挥

生态系统的水源涵养功能，合理调整水源汇水区内的景观

布局，以减少汇水区内的非点源污染，最大限度地保护和合

理开发本地水资源。

２

研究方法

非点源污染的发生受土壤、地形、气候、水文、土地利用

和管理方式等众多因素的影响，空间差异性非常显著［３］，根

据非点源污染的发生机理及深圳市的各地理因子特征，最

终确定从土壤侵蚀敏感性和“源”“汇”景观空间分布状况

２

个方面对水源汇水区的非点源污染现状进行评价。

２．１

主要水源汇水区域的提取从水源地的规模、重要性、

数据的完整性等方面确定铁岗水库、石岩水库、西丽水库、

深圳水库、清林径水库和赤坳水库

６

个水源地水库为研究

对象，这

６

个水库为城市的主要供应水源地，而且集水区面

积较大，对水源涵养、控制区域的生态安全格局均具有重要

意义。

利用研究区的比例尺为

１∶５

万、像元大小为

２５ｍ×２５ｍ

的

ＤＥＭ

数据，在

ＥＳＲＩ

公司的

ＡＲＣＶＩＥＷ

软件的集成模块

ＡＶＳＷＡＴ２０００

的支持下，对研究区的

ＤＥＭ

进行流域的水文

分析。

先对

ＤＥＭ

数据进行填洼处理，生成新的“无洼地”

ＤＥＭ

。因该研究只需要对水源的汇水区域进行提取，而且只

对主要的水源地进行研究，因此无需考虑“无洼地”

ＤＥＭ

中

可能存在的平坦区域或河道［４］。此外汇水区的边界和集水面

积阈值的取值只是随阈值的减小将大的汇水区域分割细化

的关系，因此分别取

１００

、

５００

、

８００

、

１５００ｈｍ２进行试验，并

在数据分析过程中根据影像资料解译的深圳市河流水库分

布图，对已确定的水库的集水点的位置进行调整，最终确定

研究区主要水源地的汇水区域（图

１

）。

２．２

土壤侵蚀敏感性评价

２．２．１

评价指标和分级标准。到目前为止，通用土壤侵蚀方

程（

ＵＳＬＥ

）是计算土壤侵蚀敏感性最广泛的经验模型，该模

型建立在土壤侵蚀理论及大量实地观测数据统计分析的基

础上，认为土壤侵蚀敏感性与降水侵蚀力、坡度坡向、土壤

质地、植被覆盖有关。模型表达式如下：

Ａ＝Ｒ

・

Ｋ

・

ＬＳ

・

Ｃ

・

Ｐ

式中，

Ａ

为土壤侵蚀量；

Ｒ

为降水侵蚀力因子；

Ｋ

为土壤质地

因子；

ＬＳ

为地形起伏度因子；

Ｃ

为地表植被覆盖因子；

Ｐ

为

农业措施因子。由于深圳的地域较小，区域内降水差异不

大，因此在该研究中忽略了降水侵蚀力因子

Ｒ

，此外，农业

ＧＩＳ

支持下的水源汇水区非点源污染关键因子识别———以深圳市为例

李伟涛１，王秋龙１，张磊２

（

１．

滁州学院国土信息工程系，安徽滁州

２３９０００

，

２．

安顺学院环境资源系，贵州安顺

５６１０００

）

摘要利用

ＧＩＳ

和非点源污染模型

ＳＷＡＴ

分析出深圳市的主要水源地水库的汇水区域，根据收集的专题数据，在

ＧＩＳ

软件的支持

下，从土壤侵蚀敏感性和“源”“汇”景观空间分布状况

２

个方面对水源汇水区的非点源污染现状进行了评价，得出了深圳市

６

个主要

水库水源地的非点源污染的关键因子，并提出了一些汇水区内生态环境的保护措施。

关键词汇水区；

ＧＩＳ

；非点源污染；“源”“汇”景观；关键因子

中图分类号

Ｘ８２４

文献标识码

Ａ

文章编号

０５１７－６６１１

（

２００８

）

１４－０６０４０－０３

ＫｅｙＦａｃｔｏｒＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆＮｏｎ

!

ｐｏｉｎｔＳｏｕｒｃｅＰｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎＷａｔｅｒＣａｔｃｈｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＧＩＳ

ＬＩＷｅｉ

!

ｔａｏｅｔａｌ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｕｚｈｏｕ，Ａｎｈｕｉ２３９０００）

ＡｂｓｔｒａｃｔＣａｔｃｈｍｅｎｔｓｉｎｍａｉｎｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎＳｈｅｎｚｈｅｎＣｉｔｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎＧＩＳａｎｄｎｏｎ

!

ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎＳＷＡＴ．

Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｇａｔｈｅｒｅｄｓｐｅｃｉａｌｄａｔａ，ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｏｆＧＩＳｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅａｃｔｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎｏｎ

!

ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｃａｔｃｈｍｅｎｔｗａｓ

ｅｖａｌｕａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆ＂ｓｏｕｒｃｅ＂ａｎｄ＂ｓｉｎｋ＂ｌａｎｄｓｃａｐｅ．Ｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｏｆｎｏｎ

!

ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅ

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｓｏｆｓｉｘｍａｉｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎＳｈｅｎｚｈｅｎＣｉｔｙｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｗａｔｅｒ

ｃａｔｃｈｍｅｎｔｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．

ＫｅｙｗｏｒｄｓＷａｔｅｒｃａｔｃｈｍｅｎｔ；ＧＩＳ；Ｎｏｎ

!

ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；＂Ｓｏｕｒｃｅ＂ａｎｄ＂Ｓｉｎｋ＂ｌａｎｄｓｃａｐｅ；Ｋｅｙｆａｃｔｏｒ

图

１

主要水源地汇水区分布示意

Ｆｉｇ．１Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｔｃｈｍｅｎｔｓｏｆｍａｊｏｒｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｓ

安徽农业科学

，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００８，３６（１４）：６０４０－６０４２，６０５９

责任编辑王淼责任校对况玲玲

２．２．２

数据处理。该研究中利用了深圳市比例尺为

１∶５

万

的土壤分布矢量图，比例尺为

１∶５

万的

２００３

年土地利用现

状图以及比例尺为

１∶５

万的

ＤＥＭ

数据。

（

１

）土壤质地因子

Ｋ

。根据土壤质地矢量图中的土壤属

性，根据各土壤的质地特征在属性表中为斑块重新赋值，并

根据重新分级赋值项将土壤质地矢量图转化为像元大小为

２５ｍ×２５ｍ

的栅格图，从而获得土壤质地因子敏感性分级

赋值图。

（

２

）植被覆盖因子

Ｃ

。植被覆盖分级赋值图是根据深圳

市

２００３

年

１∶５

万土地利用现状图转化而来的。首先依据表

１

，对土地利用现状图中的各土地利用属性进行分级赋值，

然后将赋值完毕的土地利用现状图依据重新分级赋值项转

化为像元大小为

２５ｍ×２５ｍ

的栅格图。

（

３

）地形坡度因子。首先将深圳市

１∶５

万的

ＤＥＭ

数据

转化为像元大小为

２５ｍ×２５ｍ

的坡度图，然后再利用

ＡＲＣＧＩＳ

中的

３ＤＡｎａｌｙｓｔ

模块中的工具并依据表

１

中的分

级赋值要求对坡度进行赋值。

２．２．３

土壤侵蚀敏感性评价。土壤侵蚀敏感性综合评价采

用各专题因子相乘的无量纲计算如下：

ＳＳ

ｊ

＝

３

ｉ＝１

!Ｃ

ｉ

式中，

ＳＳ

ｊ

为

ｊ

空间单元土壤侵蚀敏感性指数，国内对土壤侵

蚀敏感性综合评价的研究多采用集合平均数法计算，笔者以

为，在得出结果后对

ＳＳ

ｊ

的分级标准缺乏更为详尽的研究，在

该研究中笔者发现

ＳＳ

ｊ

的值的个数是非常有限的，利用排列

组合方法便能得出

ＳＳ

ｊ

的值的个数，而

ＳＳ

ｊ

的值实际上就是

研究中涉及到的几个敏感因子在不同级别条件下的组合，

综合各种组合情况。该研究中采取的

ＳＳ

ｊ

的分级标准：

ＳＳ

为

１～９

，不敏感；

ＳＳ

为

２８～６４

，轻度敏感；

ＳＳ

为

８１～１９６

，中度敏

感；

ＳＳ

为

２５２

以上，高度敏感；

Ｃ

ｉ

为

ｉ

因素敏感性等级值［７］。

在各单项影响因子分析的前提下，利用地理信息系统

软件中的空间叠加分析功能，按上式综合敏感性的分级计

算和评价方法，生成土壤侵蚀综合敏感性图，且得到各主要

水源地汇水区不同土壤侵蚀敏感度的面积占各汇水区域面

积的百分比（表

２

）。

２．２．４

评价结果分析。依据土壤侵蚀敏感性评价方法和土

壤侵蚀敏感性的分级标准，并利用

ＧＩＳ

的叠加分析和面积

汇总功能，得出了研究区各水库土壤侵蚀敏感等级分布结

果（表

２

）。结果表明，位于深圳市西南部的西丽水库、铁岗

水库、石岩水库的土壤侵蚀敏感程度低于位于深圳市中部、

东部和东北部的深圳水库、赤坳水库和清林径水库。其中赤

坳水库和清林径水库的高度敏感区分别占到了各自汇水区

面积的

１２．２９％

和

１５．５６％

。综合土壤分布图、坡度分布图、土

地利用现状图等专题地图发现，研究对象中的

６

个水库均

位于海拔较高、坡度较陡的山地丘陵地带，同时根据土地利

用现状图显示发现

６

个水库的植被覆盖程度均保护较好，

而造成赤坳水库和清林径水库

２

个水库汇水区域土壤侵蚀

敏感性强的主要原因是由于其周围均广布水土流失较敏感

的砂页岩赤红壤和侵蚀赤红壤。

分析结果表明应进一步加强赤坳水库和清林径水库汇

水区域的环境保护，并适当的扩大

２

个水库的水源涵养保

护区的范围尤其是核心区的范围。此外，通过研究发现，防

治土壤侵蚀的重点还是应加强水源汇水区内的植被保护、

增强植被覆盖的密蔽度，并调整优化植被结构，保持汇水区

内的生物多样性，从而促进生态平衡和增强生态安全建设。

２．３

“源”

／

“汇”景观空间分布状况分析

２．３．１

“源

－

汇”理论概述。“源

－

汇”理论是指在非点源污染

形成过程中流域中一些景观类型起到了“源”的作用即产生

污染物；一些景观类型起到了“汇”的作用即消纳污染物；同

时一些景观起到了传输的作用。如果流域中“源”“汇”景观

在空间分布上达到平衡状态，形成合理的空间分布格局，流

域将会产生较少的非点源污染物；反之，如果流域景观格局

分布不合理，并有较多的“源”景观分布在靠近流域出口的

地方将会有较多的非点源污染物产生。

“源”

／

“汇”景观单元在空间上的分布特征及其与非点

源污染的关系，可以从

３

个方面进行描述，即景观单元相对

分级

Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ

土壤质地

Ｋ

Ｓｏｉｌｔｅｘｔｕｒｅ

地形坡度

Ｌａｎｄｆｏｒｍａｎｄｓｌｏｐｅ∥°

土地利用状况

Ｌａｎｄｕｓｅｓｔａｔｕｓ

分级赋值

Ｃ

ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎＣ

一般地区石砾、沙

７

以下

５０

以上

居民用地、公交建设用地、独立工矿用地、裸

岩石砾地、湿地、水域

１

轻度敏感粗砂、细砂土、黏土

７～１５

３５～５０

有林地、疏林地、灌木林地、园地、其他园地

４

中度敏感面砂土、壤土、砂壤土

１５～２５

耕地、荒草地

７

高度敏感粉黏土、壤黏土、砂粉土、粉土

２５～３５

裸土地

９

表

１

土壤侵蚀敏感性影响因子的分级

Ｔａｂｌｅ１Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ

类别

Ｔｙｐｅｓ

不敏感

Ｎｏｔ

ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ

弱敏感

Ｗｅａｋ

ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ

中度敏感

Ｍｉｄｄｌｅ

ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ

高度敏感

Ｈｉｇｈ

ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ

深圳水库

Ｓｈｅｎｚｈｅｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒ３１．６５％４８．６２％１９．７７％５．３２％

清林径水库

Ｑｉｎｇｌｉｎｊｉｎｇｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

１８．２０％５１．４５％２４．０５％１５．５６％

赤坳水库

Ｃｈｉ＇ａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒ６．７１％５７．４７％３０．２８％１２．２９％

西丽水库

Ｘｉｌｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ３２．７２％６８．５６％１１．５２％０．００％

铁岗水库

Ｔｉｅｇａｎｇｒｅｓｅｒｖｏｉｒ３８．２８％６４．５５％６．５６％０．５１％

石岩水库

Ｓｈｉｙａｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒ３８．８６％５６．３６％１１．７６％０．５４％

表

２

各水库土壤侵蚀敏感等级分布结果

Ｔａｂｌｅ２Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅｇｒａｄｅｓｏｆ

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ

措施因子（

Ｐ

）是与人类活动密切相关的因子，与生态系统的

自然敏感性关系不大，在该研究中也不做考虑［５］。

在参照国内专家对土壤侵蚀敏感性评价的研究成果的

基础上，针对深圳市的自然环境特征，确定主要影响因子评

价指标的敏感性等级（表

１

）。地形起伏度是影响土壤侵蚀

的一个重要因素，它反映了坡长、坡度等地形因子对土壤侵

蚀的综合影响，对于大尺度的分析用地形起伏度实用且有

效，但对于深圳市而言，用坡度数据分析比用地形起伏度分

析效果更好［６］。因此该研究中地形起伏度因子用地形坡度因

子来取代。

李伟涛等

ＧＩＳ

支持下的水源汇水区非点源污染关键因子识别

３６

卷

１４

期

６０４１

离范围内的“源”

／

“汇”景观单元的面积进行统计并得出比

例关系（表

３

）。

２．３．３

统计结果分析。从表

４

可以看出，在所选的

６

个水库

的汇水区中，赤坳水库的“源”

／

“汇”景观单元面积比例关系

最有利于减弱水库汇水区内的水土流失、农药、化肥及其他

方面的面状污染。深圳水库景观布局尚需改善。处于深圳西

部的铁岗水库、西丽水库、石岩水库汇水区内“源”

／

“汇”景

观单元面积比例关系平均不超过

１．００∶０．２５

，这在对水库的

水源涵养、保持生态平衡及削弱面状污染等方面都是极为不

利的。然而通过研究发现，果园在铁岗水库、西丽水库、石岩

水库汇水区内的“源”景观的构成中占了相当高的比例。由表

４

可以得出，西丽水库、铁岗水库、石岩水库的“源”景观主

要由果园构成，而且，距离水库水面距离最近的圈层果园面

积占“源”景观面积的比例是最高的，因此，农药、化肥等污

染是这

３

个水库面状污染的主要来源。

３

结论与讨论

（

１

）在选区的深圳市

６

个水库中，清林径水库、赤坳水

库的面状污染源治理重点为防止土壤侵蚀造成水土流失的

治理，主要措施就是加强水源汇水区内的植被保护、增强植

被覆盖的密蔽度。西丽水库、铁岗水库、石岩水库地处深圳

市城区的包围之中，由于经济因素的驱动，造成水库周围人

为干扰因素大，“汇”景观单元面积所占比例很小，尽管从表

面上看库区周围植被覆盖度较高，但由于果园属于经济作物

种类，会诱发农药和化肥的使用，从而造成库区的水体污染。

因此要调整水库周围的土地利用结构，倡导、培植环保性种

植、养殖业，减少农业、化肥施用量，推广综合防治和生物防

治措施，大力发展无公害农、果业，防止农业氮、磷及农药残

毒对环境的影响［８］，最大程度地减轻农业对水源区的污染。

（

２

）在研究中，尽管对于土壤侵蚀敏感性评价结果的分

级采用了依据土壤侵蚀敏感构成因子的等级而确定土壤侵

蚀敏感级的标准的方法，但在整个研究过程中仍缺乏比较

系统的研究，对于各因子对土壤侵蚀的影响度仍需更多的

实际勘测和研究来确定。此外在“源”

／

“汇”景观单元空间分

布状况统计中仅仅考虑了距离因子，并将土地利用类型简

单的划分为“源”、“汇”

２

类景观单元，并未对不同景观单元

对于面状污染的影响度作更为细致的分析，这些都会对分

析结果造成一定的影响。

（

３

）按

２００３

年统计深圳市常住人为口

５５７．４１

万人，则

深圳市人均拥有水资源量

３２８ｍ３，仅为全国的

１４．９％

和广

东省的

１５．６％

，远低于水资源拥有量国际公认的用水紧张线

（

１７５０ｍ３）、贫水警戒线（

１０００ｍ３）和严重缺水线（

５００ｍ３），

（下转第

６０５９

页）

距离

Ｄｉｓｔａｎｃｅ

０

～４００ｍ１∶０．７４１∶１．９３１∶１３．１５１∶０．１４１∶０．５８１∶０．０８

４００～８００ｍ１∶０．９２１∶１．０５１∶５．６２１∶０．０５１∶０．３０１∶０．０６

８００

～１２００ｍ１∶０．８５１∶１．７９１∶２．８１１∶０．０１１∶０．１３１∶０．１８

１２００～１６００ｍ１∶０．８３１∶２．７５１∶２．２６１∶０．０３１∶０．０７１∶０．２１

１６００～２０００ｍ１∶０．８６１∶２．１８１∶４．００１∶０．１６１∶０．１４１∶０．３４

深圳水库

Ｓｈｅｎｚｈｅｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

清林径水库

Ｑｉｎｇｌｉｎｊｉｎｇｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

赤坳水库

Ｃｈｉ＇ａｏｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

西丽水库

Ｘｉｌｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

铁岗水库

Ｔｉｅｇａｎｇｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

石岩水库

Ｓｈｉｙａｎｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

表

３

汇水区不同距离范围内“源”

／

“汇”景观单元面积比例统计

Ｔａｂｌｅ３Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｉｔａｒｅａｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆ＂ｓｏｕｒｃｅ＂／＂ｓｉｎｋ＂ｌａｎｄｓｃａｐｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｔａｎｔｒａｎｇｅｓｏｆｃａｔｃｈｍｅｎｔｒｅｇｉｏｎｓ

于流域出口（监测点）的距离、相对高度和坡度。一般认为，

“源”景观相对于监测点的距离越近，那么它可能对该监测

点的贡献越大，反之它对监测点的贡献越小；相对于监测点

的高度越小，它对监测点的贡献越大，相反越小；然而对于

坡度来说，“源”景观单元分布的地区坡度越小，养分发生流

失的危险性越小，那么它对监测点的贡献相对越小，反之其

贡献越大。但对“汇”景观类型来说，其对监测点所起的作用

恰恰与“源”景观相反［１］。

２．３．２

基于距离因子的“源”

／

“汇”景观单元空间分布状况

统计。在基于“源

－

汇”理论的基础上，国内部分学者提出了

景观空间负荷对比指数的概念和计算方法，但笔者认为该

数值体现的信息较模糊，不直观，而且计算过程较繁复，因

此在计算过程中采用了用各水库汇水区内水面周边各距离

范围内“源”

／

“汇”景观单元的面积比例来评估各水库汇水

区景观格局现状，并提出存在的问题。

从非点源污染的发生性质，并参考国内学者的一些文

章，该研究最终将农田、菜地、果园、建设用地等用地类型定

为“源”作用的景观单元；将林地、灌木林地、草地、沼泽地等

用地类型定为“汇”作用的景观单元。然后根据定义将深圳

市

２００３

年土地利用现状图中的各类相关用地类型在属性

表中进行赋值。此外，综合深圳市的自然条件及国内关于水

源涵养保护区的相关法规内容，最终确定在分析过程中，利

用

ＡＲＣＧＩＳ

软件在矢量图中的水库水面周围做

５

个以

４００ｍ

的距离为单位

ｂｕｆｆｅｒ

（图

２

）。制作这些

ｂｕｆｆｅｒ

的目的即是将

水库周围的景观单元按距离分级，将距离因子融入到“源”

／

“汇”景观单元的面积统计之中。然后通过

ＧＩＳ

软件对各距

图

２

水库外围景观单元距离分类示意

Ｆｉｇ．２Ｕｎｉｔｄｉｓｔａｎｃｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｌａｎｄｓｃａｐｅｏｆ

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

距离

Ｄｉｓｔａｎｃｅ

０

～４００ｍ３８．７８８２．３４８２．０７７８．４６

４００～８００ｍ２９．５０７０．５０７３．６５６０．７１

８００～１２００ｍ１６．７４８１．０９６７．５６３９．９１

１２００

～１６００ｍ１９．３３７９．４７６６．０４３９．８３

１６００～２０００ｍ２２．４３８４．７７６１．８８２７．７８

深圳水库

Ｓｈｅｎｚｈｅｎ

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

西丽水库

Ｘｉｌｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

铁岗水库

Ｔｉｅｇａｎｇ

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

石岩水库

Ｓｈｉｙａｎ

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ

表

４

部分水库汇水区内果园占“源”景观面积的比例

Ｔａｂｌｅ４Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｏｒｃｈａｒｄｓｉｎ＂ｓｏｕｒｃｅ＂ｌａｎｄｓｃａｐｅａｒｅａａｔｓｏｍｅ

ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｃａｔｃｈｍｅｎｔｓ％

安徽农业科学

２００８

年

６０４２

（上接第

６０４２

页）

属于水资源严重匮乏的城市。而且深圳市地处香港、广州、

惠州、东莞等发达城市的包围之中，区域人口密度高、经济

发展迅猛、水资源需求量巨大。从深圳市现有的情况看，境

外水源的可使用量在未来几年内不会有较大增加。因此，要

尽可能地发挥生态系统的水源涵养功能，保护汇水区内的

生态环境，增强库区汇水区内面状污染源的防治，最大限度

保护和合理开发本地水资源。

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源添加单一重金属

Ｐｂ

含量的增加的变化趋势，作散点图

（图

１

）。由图

１

可知，在

Ｐｂ

浓度小于

２００ｍｇ／ｋｇ

土时，外源

添加单一

Ｐｂ

对旱地红壤脱氢酶活性有一定的促进作用，且

在

１００ｍｇ／ｋｇ

土时脱氢酶活性最强；当

Ｐｂ

浓度超过

２００ｍｇ／ｋｇ

土时才表现出对脱氢酶的抑制作用，其中，

Ｐｂ

浓度越大对红

壤脱氢酶活性抑制作用越明显。总体上，随

Ｐｂ

处理浓度的

变化呈现出低浓度时起促进作用而高浓度时起抑制作用。

低浓度的促进作用可能是由于在低浓度

Ｐｂ

作用下微生物

分泌对

Ｐｂ

亲和力强的物质或直接吸收和累积

Ｐｂ

所致；

Ｐｂ

对脱氢酶的这种刺激作用，可能是

Ｐｂ

对土壤微生物表现为

激活作用的一个原因或者

Ｐｂ

的这种激活作用与土壤理化

性质、

Ｐｂ

存在形态、

Ｐｂ

污染程度以及

Ｐｂ

与土壤酶作用机制

等有关［６］。高浓度抑制作用的机理可能是

Ｐｂ

与酶分子的活

性部位相结合，形成较稳定的络合物，产生了与底物的竞争

性抑制作用［７－８］；或者可能由于

Ｐｂ

通过抑制土壤微生物生长

和繁殖，减少体内酶的合成和分泌，导致土壤酶活性下降。

在多种重金属中，

Ｐｂ

对微生物的毒害作用较小，且

Ｐｂ

在多

数情况下对微生物存在显著刺激的浓度范围。而酶活性又

与微生物数量、种类密切相关。此外，土壤

ｐＨ

值也决定酶

主要生成者的数量和组成，并决定底物的移动性和溶解性。

由于旱地红壤呈酸性，因此红壤脱氢酶活性还与土壤的酸

碱程度有关。

随培养时间的变化，单一

Ｐｂ

对土壤脱氢酶活性有不同

程度的影响。随着时间的递增，先表现出一定的激活作用，

然后表现出逐步抑制作用，即培养

３～１０ｄ

，有较大程度的激

活作用，培养

１０～６０ｄ

，脱氢酶活性逐渐受到抑制。在培养第

１０

天时，激活作用最强，在培养第

３

天时脱氢酶活性最弱。

这主要是由于短时间微生物对外来的突然环境变化的一种

急促的抗性反应，其后随着浓度加大毒性加强，微生物的抗

性逐渐减弱，数量逐渐下降，使得脱氢酶活性随时间变化而

与微生物数量随时间变化趋于一致。

３

结论与讨论

（

１

）土壤重金属污染物的生理、生态效应既是制定土壤

质量标准，也是确定土壤环境容量的重要依据。该研究通过

外源添加不同浓度的

Ｐｂ

研究其对红壤地区旱地土壤脱氢

酶活性的影响，观察其酶活性对重金属

Ｐｂ

的开始抗性浓度

与时间，将其作为临界浓度和时间的阈值和确定依据，从土

壤酶学的角度探讨土壤重金属

Ｐｂ

对微生物的生理效应及

其临界含量。研究结果显示，

２００ｍｇ／ｋｇ

土的

Ｐｂ

浓度可作为

Ｐｂ

对脱氢酶活性影响的临界浓度。培养第

１０

天左右可作

为脱氢酶受

Ｐｂ

胁迫的临界期。

（

２

）土壤脱氢酶是一种蛋白质，对重金属

Ｐｂ

污染的敏

感性较强，所以利用土壤脱氢酶活性可以监测重金属

Ｐｂ

污

染区的污染状况。该研究中，在重金属

Ｐｂ

污染的旱地红壤

中，脱氢酶活性可以作为判别和评价红壤

Ｐｂ

污染程度的主

要生化指标，为土壤环境质量评价提供生物学指标依据。

（

３

）在环境科学中，研究土壤酶学及其应用是近年来

出现的新领域。国内外对此已有过一些研究。该研究仅局限

于单一重金属

Ｐｂ

对旱地红壤脱氢酶活性的影响，而实际中

土壤往往呈现多种重金属造成的复合污染现象。尤其是随

着工矿业的迅速发展，土壤重金属复合污染日趋严重。因

此，研究重金属复合污染对土壤脱氢酶活性的影响十分必

要，有待于进一步深入研究［６］。这对于土壤环境质量评价和

土壤重金属复合污染防治都有重要的理论和实际意义。

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培养

３ｄＲｎｃｕｄａｔｉｏｎｆｏｒ３ｄ

培养

１０ｄＲｎｃｕｄａｔｉｏｎｆｏｒ１０ｄ

培养

２０ｄＲｎｃｕｄａｔｉｏｎｆｏｒ２０ｄ

培养

４０ｄＲｎｃｕｄａｔｉｏｎｆｏｒ４０ｄ

培养

６０ｄＲｎｃｕｄａｔｉｏｎｆｏｒ６０ｄ

０．２

０．１

０．３

０．４

０

２００４００６００

８００

图

１Ｐｂ

浓度对土壤脱氢酶活性的影响

Ｆｉｇ．１ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＰｂｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ

Ｔ

Ｆ

∥

μｇ／

ｇ

浓度

Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ∥ｍｇ／ｋｇ

罗运阔等铅对旱地红壤脱氢酶活性的影响

３６

卷

１４

期

６０５９