内陆水体在削减氮负荷、保护下游水域方面发挥着重要作用。近年来,气候变化、人口增长和农业集约化不仅增加了流域氮输入,还改变了内陆水体的分布;然而,氮输入与内陆水体动态之间的相互作用及其对水质的具体影响,仍不清晰。
为此,这项研究对我国1995年至2015年的流域氮输入和水体变化进行了分析,发现我国水体总面积变化较为稳定,但是水体数量却经历了快速下降,这种下降主要是小微水体的快速流失所导致。不同规模水体在数量和面积变化上呈现出显著差异,其中,大型水体的数量和面积变化较为稳定,甚至有所增加;而小微水体(面积<10
4.5
m
2
,约3.2公顷)的则显著减少(图1a-c),且主要发生在高氮输入的农业区。
图1 1995年至2015年我国水体变化。(a)全国内陆水体面积和数量变化,(b)不同规模的水体数量变化,(c)不同规模的水体面积变化,(d)水体理论分布(虚线)与潜在流失量(灰色部分)
进一步利用水体潜在流失量(图1d)、水体氮汇模型(Shen et al.,2023,
Water Research
,239,120054)和氮盈余(Shen et al.,2024,
Geography and Sustainability
,5,33-40),开展了水体恢复情景模拟分析,评估了当前和恢复情景下全国水体的氮削减潜能(图2)。2015年,全国水体氮汇潜能约为986千吨;假设恢复全国水体面积的7%:若恢复小微水体,则能额外削减21%的氮负荷,而恢复大型水体只能带来5%的额外氮负荷削减。要达到与恢复小微水体同等氮负荷削减的效果,则需要新建设约800个污水处理厂。因此,在恢复相同的水体面积情况下,恢复小微水体比大型水体能产生更多的氮削减效益,减少潜在经济损失。
这项研究强调了小微水体保护与恢复的重要性。小微水体不仅在全球水文和生物地球化学循环中发挥着关键作用,更在水质改善方面做出了显著贡献,恢复小微水体成为一种既经济又环保的有效解决方案,能够有效减轻现有污水处理设施的负担。
图2 当前和恢复情景下的湿地氮汇潜能。(a)2015年流域尺度单位面积氮汇潜能,(b)大型水体和小微水体氮汇潜能对比,(c)不同水体恢复情景模拟下的流域氮汇潜能
Shen, W., Zhang, L., Ury, E., Li, S., Xia, B., Basu, N. Restoring small water bodies to improve lake and river water quality in China. Nature Communications, 2025, 16, 294. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55714-9