近年來，水環(huán)境問題日益突出，土地利用作為人類生活的產(chǎn)物，對水環(huán)境具有重要影響。研究土地利用與水質參數(shù)之間的關系，對優(yōu)化土地利用結構和水資源的可持續(xù)利用具有重要意義。目前，已經(jīng)有很多學者對土地利用和水質參數(shù)進行了研究，發(fā)現(xiàn)不同土地利用類型對水質參數(shù)的影響不同，不同空間尺度的土地利用方式對水質參數(shù)的影響也不同。

有很多學者從流域尺度和河岸帶緩沖區(qū)尺度對土地利用與水質參數(shù)進行了研究，發(fā)現(xiàn)小流域尺度的土地利用方式對水質參數(shù)的影響大于緩沖區(qū)。蔡瑩等通過對河岸帶建立不同尺度緩沖區(qū)來研究土地利用對河流水質的影響，發(fā)現(xiàn)100m緩沖區(qū)尺度的土地利用方式對水質的影響最為顯著，且水域和建設用地對水質的影響最為顯著。隨著數(shù)學統(tǒng)計方法的運用，單因素方差分析、多維尺度分析、模糊綜合評價、判別分析等多元統(tǒng)計方法也為土地利用與水質參數(shù)的多角度分析提供了科學依據(jù)。

然而，不同地區(qū)由于自然屬性不同，土地利用結構對水質參數(shù)的影響仍存在很多不確定性。今基于全國水質監(jiān)測站點和Landsat8OLI數(shù)據(jù)來研究全國地表水水質狀況和不同尺度緩沖區(qū)內土地利用對水質參數(shù)的響應情況，為水環(huán)境的保護和管理，以及土地利用的開發(fā)提供參考依據(jù)。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1數(shù)據(jù)源

采用中國環(huán)境監(jiān)測總站每天實時公布的國家地表水水質自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括pH值、高錳酸鹽指數(shù)(IMn)、溶解氧(DO)和氨氮(NH3-N)4項水質參數(shù)指標和水質類別信息。時間為2018年11月—2019年4月，共選用50個水質監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)，主要分布在海河、黃河、松花江、長江、淮河、遼河、珠江等水系。遙感影像數(shù)據(jù)為2019年Landsat8OLI數(shù)據(jù)，下載于美國地質勘探局(http://glovis.usgs.gov)。由于土地利用變化相對緩慢，文中選取的影像基本能反映水質數(shù)據(jù)選取時間段內的土地利用結構特征。

1.2研究方法

先對水質數(shù)據(jù)作異常值剔除和統(tǒng)計，研究各個站點水質參數(shù)的時空變化特征。水質類別評價以《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838—2002)為依據(jù)。根據(jù)水質數(shù)據(jù)的分析結果選取10個水質監(jiān)測站點建立不同尺度緩沖區(qū)。對遙感影像做輻射定標、大氣校正，利用最大似然分類法進行解譯。土地利用類型分為建設用地、農(nóng)業(yè)用地、水域、林地和其他5類，并對分類結果作精度評價。其分類Kappa系數(shù)均在0.9以上，總分類精度均在90%以上。然后提取不同尺度緩沖區(qū)內各土地利用類型的面積，并計算面積大小，分析各站點土地利用特征，最后對土地利用與水質參數(shù)作相關性分析。通過趨勢對應分析和梯度計算發(fā)現(xiàn)，排序軸最大梯度值＜3，故選用線性排序模型冗余分析方法來探討土地利用方式對多個水質參數(shù)變異的解釋能力。

2結果與討論

2.1水質參數(shù)

時空變化特征圖1(a)—(d)為研究期間50個水質站點4項水質參數(shù)質量濃度分布。由于個別站點IMn和NH3-N數(shù)據(jù)缺失，為了保證一致性，缺失數(shù)據(jù)用0表示，且不參與討論。由圖1可見，pH值除了個別站點的最大值、最小值超標外，其余均處于6～9標準范圍內，遼寧營口遼河公園箱體和四分位線最長。大部分站點IMn指標屬于Ⅱ、Ⅲ類，湖北宜昌南津關除最大值外，其余值均低于Ⅰ類限值，遼寧盤錦IMn指標為Ⅳ、Ⅴ類，其箱體和四分位線最長，變異程度比較大。

除了浙江嘉興王江涇DO指標高于Ⅱ類外，其余站點基本均在Ⅰ～Ⅱ類之間，其中遼寧撫順大伙房水庫、黑龍江同江、江蘇泗洪大屈、安徽安慶皖河口、安徽滁州小柳巷、湖北宜昌南津關、四川瀘州沱江二橋、山東濟南濼口、河南濟源小浪底、湖北武漢宗關站點DO平均值包括最小值都高于Ⅰ類限值，內蒙古呼倫貝爾黑山頭、浙江嘉興王江涇、安徽亳州顏集、河南駐馬店班臺DO最小值屬于Ⅴ類，遼寧盤錦興安箱體最長，變異程度相對較大。大部分站點NH3-N指標屬于Ⅱ類，遼寧盤錦興安、遼寧營口遼河公園、浙江嘉興王江涇、安徽阜南王家壩、江西南昌滁槎、河南信陽淮濱水文站、河南駐馬店班臺站點NH3-N指標為Ⅲ類或高于Ⅲ類，除遼寧營口遼河公園外，其余站點箱體和四分位線均比較集中，變異程度較小?？傮w來說，4項水質參數(shù)的中位值與平均值比較吻合。

個別站點的箱體和四分位線較長、數(shù)據(jù)較分散、中位值與平均值不吻合，原因可能是由于該類站點存在相對于整個箱體而言較大的最大值，使得平均值遠超過中位值。統(tǒng)計180d的水質類別數(shù)據(jù)，各站點5類水質類別的天數(shù)占比見圖2。由圖2可見，水質最好的站點是四川攀枝花龍洞，Ⅰ類達到80%以上，Ⅱ類在10%左右;其次是廣西桂林陽朔，Ⅰ類達到65%，Ⅱ類為30%左右;其余大部分站點Ⅱ類占主要部分，Ⅲ、Ⅳ類占一小部分，Ⅴ類幾乎沒有。內蒙古呼倫貝爾黑山頭、黑龍江同江、江蘇盱眙、浙江嘉興王江涇、江西南昌滁槎、山東臨沂澇溝橋、河南永城黃口、河南周口鹿邑付橋閘、河南駐馬店班臺和安徽的大部分站點水質相對較差，以Ⅲ、Ⅳ類為主，其中河南永城黃口Ⅳ類高達50%以上，浙江嘉興王江涇Ⅳ類達到40%。遼寧盤錦興安和遼寧營口遼河公園水質最差，Ⅴ類占50%左右。

計算全國50個水質監(jiān)測站點IMn、DO和NH3-N6個月的質量濃度平均值并判別其所屬的水質類別。從空間分布來看，3種水質參數(shù)濃度在全國分布比較均勻，DO指標基本處于Ⅰ類，IMn和NH3-N指標基本處于Ⅰ、Ⅱ類，水質狀況良好。僅淮河流域安徽與河南省界交匯處IMn濃度較高，屬于Ⅲ類水質，遼河入?？谔嶪Mn和NH3-N濃度最高，屬于Ⅳ類水質。

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