概率配点法在流域非点源污染不确定性分析中的应用

农业非点源污染的形势十分严峻,流域水环境模型虽能为非点源污染管理提供决策支撑,但显著的不确定性制约着模型的应用效果。系统的不确定性分析十分重要,而传统的基于Monte Carlo模拟的不确定性分析方法存在着计算成本高昂的缺点。因此,尝试将概率配点法（Probabilistic Collocation Method）应用于流域非点源污染的不确定性分析。研究以美国Newport Bay流域的二嗪磷农药非点源污染为案例,利用WARMF模型进行污染模拟。结果表明,在许多情况下,概率配点法可以通过很小的计算成本获得与传统Monte Carlo模拟方法相近的不确定性分析结果,体现出该方法在非点源污染研究中应用的优势。此外,还揭示了管理因素对于非点源污染模拟及其不确定性分析的影响作用。     

农业非点源污染的流域单元划分方法

为了正确地认识不同尺度的农业非点源污染现象的特征，寻找不同尺度之间的联系规律，从流域的尺度效应、流域相似性以及流域的空间单元划分等方面进行了研究，提出了套兼顾尺度效应的以等级系统为基础的流域单元划分方法，同时以辽西下河套小流域为例，进行了具体的应用，进一步充实了农业非点源污染研究的方法论。     

农业非点源污染研究进展和趋势

根据国内外农业非点源污染研究现状,本文在探讨农业非点源污染内涵及其特征的基础上,简要总结了农业非点源污染负荷的估算模型,列举区域农业非点源污染风险评估的手段和方法,从不同角度归纳了农业非点源污染的控制技术,并提出了近期农业非点源污染急需研究的热点和趋势,以期为进一步的农业非点源污染管理和控制提供参考。     

建立在GIS上的湿润地区非点源污染模型

湿地生态系统非常脆弱，容易受到非点源污染。但评估污染物的含量，却常受水文特征及时空分布的不确定性所限制。本文介绍了非点源污染模型的一般特征及模型的有效性，详细论述了以GIS为基础的非点源污染模型的建立及应用。研究证明，在湿润地区应用该模型测定总的污染物含量是可行的。     

国外农业非点源污染(面源污染)研究动态

土壤侵蚀引起的农业非点源污染问题是20年来国际社会普遍关注的热点。从影响农业污染物运移的因素污染物运移定量评价模型，减少污染物运移的措施等方面概述了国外农业非点源污染的研究动态，提出了我国开展面源污染的研究的重点，包括侵蚀过程对非点源污染质运移和水质影响的机理，结合我国水蚀预报模型的研究，研发污染物运移的预报模型，制定全国统一的农业污染物危险性评价的指标体系。     

基于AnnAGNPS模型的千岛湖流域氮、磷输出总量预测

农业非点源污染目前已成为我国水环境恶化和湖泊富营养化的重要因素。运用AnnAGNPS模型对千岛湖流域农业非点源污染物输出总量及时空分布进行预测分析。研究结果表明预测结果与实测结果在一定误差范围内基本一致，表明该模型应用于农业非点源污染负荷估算及评价是可行的。     

太湖流域非点源污染负荷估算系统的设计与应用

非点源污染是太湖流域水环境污染的主要来源,定量研究太湖流域非点源污染负荷,可为非点源污染的预报与防治提供决策依据.传统非点源污染负荷研究中GIS与非点源污染模型松散式结合的方式存在数据管理与转换工作量大的问题,尝试采用嵌合模式设计和开发太湖流域非点源污染负荷估算系统.介绍了系统的结构与功能,分析了系统主要功能模块-SCS模型、USLE模型和非点源污染负荷模型的实现流程.基于该系统进行了无锡市2005年非点源污染TN负荷的估算,结果显示其负荷总量为8 014.43 t.农业生产和生活污水的排放是该区非点源污染的主要来源.系统的应用表明其简化了模型计算的复杂过程,结果能够较客观地反映研究区域的非点源污染状况及其与土地利用的关系,具有较强的实用性.     

基于水量水质耦合模型的流域非点源污染模拟精度分析

构建水量水质的耦合模型,改进传统水质模型未能考虑水量对非点源污染影响的局限,并以辽宁中部某流域为研究实例,结合水质监测数据探讨模型对非点源污染模拟的精度。研究表明:构建的水量水质耦合模型适用于区域非点源污染模拟,污染模拟精度较高,模拟的总氮和总磷浓度和水质监测浓度之间相对误差小于20%,月尺度相关系数高于0.75。研究成果可为辽宁中部流域非点源污染模拟提供方法参考。     

基于自记忆原理的非点源污染负荷预测模型

尝试将自记忆原理引入非点源污染负荷的预测研究中,并对一般形式的自记忆模型进行改进,建立了改进的非点源污染负荷自记忆预测模型。采用1976～1999年渭河华县站总氮非点源负荷及与其产生关系密切的径流、泥沙、上游流域降雨资料,前21 a资料用作训练,后3 a资料用作检验,经计算表明,该文所提出的改进的非点源污染负荷自记忆模型预测效果良好,该方法是一种可行的非点源污染负荷预测方法。     

基于SWAT模型的流域土地利用格局变化对面源污染的影响

近年来随着流域经济社会的快速发展,密云水库流域的土地利用格局也发生了明显的改变,作为影响流域非点源污染输出的主要因素,探讨土地利用格局的演变对非点源污染的影响对有效控制非点源污染具有重要的意义。该文以密云水库上游流域为研究区,从土地利用变化与污染过程相互作用的角度出发,开展流域非点源污染过程对土地利用变化的响应研究。基于流域1995年、2000年、2005年3期的土地利用数据,基于SWAT(soil and water assessment tool)模型,模拟评价流域非点源污染负荷分布特征,并应用景观格局指数、典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)和通径分析等方法,从全流域和三级保护区等多空间尺度,量化分析流域土地利用及其格局时空变化对非点源污染负荷的影响。研究结果表明流域的非点源负荷与土地利用格局间存在着密切的联系。格局指数能累积解释流域非点源污染负荷变化的56.3%。污染负荷受土地利用格局的破碎度和形状的影响较大。通径分析的结果表明,耕地、林地面积比例、形状指数和斑块密度是影响研究区非点源污染负荷输出的主要因子,其中形状指数和耕地面积比例对TN、TP负荷的解释能力要明显高于其他指标。从空间尺度上看,各格局因子与非点源污染负荷的关系具有尺度效应,随着空间尺度的递增,格局对负荷的解释程度降低,在较小的尺度范围内,尤其是一级保护区的解释能力最高,达到62.9%,表明离水库越近的区域应是非点源防治高度重视的区域。     

排水沟渠水-底泥-植物协同作用下非点源溶质氮运移模拟研究

沟渠系统"过程拦截"是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段。针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,在简要分析农田排水沟渠水-底泥-植物复合生态结构及其各组分功能特征的基础上,以沟渠中水体为中心,解析了非点源溶质氮在沟渠系统单一介质以及不同介质间的迁移转化过程;考虑到排水沟渠中水体和污染物均以沿沟渠方向线性迁移为主,应用水流连续方程和非保守性污染物迁移扩散方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并结合试验沟渠具体情况进行了适度简化;通过内业可控性监测试验,同时提出了沟渠系统水-底泥-植物不同介质对水体中非点源污染物衰减程度影响的量化计算方法;将所建模型与计算参数应用于野外试验沟渠,以氨态氮和硝酸盐氮为例进行模拟,结果表明模拟结果与实测值结合较好,其中氨态氮模拟效率系数为0.87,硝态氮模拟效率系数0.93,表明所建模型及模拟手段符合试验沟渠实际情况,具有较好的适用性。     

农业非点源污染防治技术的研究现状及进展

随着点源污染的控制水平的提高,非点源污染的治理成为全球环境问题能否得到有效解决的关键,而农业非点源污染作为其中覆盖面最广、隐蔽性最强、治理难度最大的污染类别,自然受到更为广泛的关注.该文介绍了农业非点源污染及其特征,分析了农业非点源污染扩散的方式,总结了导致农业非点源污染的主要原因,以技术防治为切入点,对现阶段国内外农业非点源污染防治技术的研究进行了简要综述,提出了农业非点源污染防治技术研究中存在的问题,并结合存在的问题在化肥等农业生产投入品的新品研发、农业非点源污染情况的实时监控及预警系统的构建、以及可操作性强的决策支持系统的构建等方面对未来农业非点源污染的技术防治进行了展望.     

高集约化农区投入减量化与环境风险降低潜势的时空分异特征

该文应用氮足迹(nitrogen footprint,N footprint)、灰水足迹(grey water footprint,GWF)理论,以上海市青浦区为案例区,对集约农业土地利用系统的活性氮排放和非点源污染进行分析,运用非期望产出的SBM-Undesirable窗式分析模型,系统解析农业土地利用环境效率时空分异特征,综合评估农业土地利用系统投入减量化趋势与环境风险降低潜势。结果表明:1)在考虑活性氮排放和非点源污染约束下,2006-2013年青浦区农业土地利用环境效率相对较低,2006-2013年均值仅为0.669;2)2006-2013年青浦区年均劳动力、肥料和机械动力的潜在减量比例较高,8 a间潜在年均缩减总量分别为8 10~4人,4 501.59 t,27 928.44 k W;非点源污染灰水足迹的潜在减排比例高于污染氮足迹,潜在减排总量年均分别为52 046.88万m~3和381.04 t。花香桥街道具有最大的潜在投入减量化与环境风险降低比例。白鹤镇、练塘镇等具有较大的潜在缩减规模,应成为青浦区农业投入减量化和污染物减排总量控制的重点区域。该文评价结果可为制定农业可持续发展规划及农业产业政策提供参考。     

不同水肥条件下农业非点源田间产污强度

为揭示灌水量和施肥量对田间产污强度的影响程度,基于已有的农业非点源污染田间产污模型和该项研究监测试验资料,计算分析了不同灌水量、施肥量和施肥方案下水稻田的田间产污强度。结果表明,灌水量与田间产污强度呈指数增长关系,施肥量与田间产污强度呈正相关;其次,即使在施肥量相同的情况下,不同的施肥方案田间产污强度也有较大差别。综合对比其他相关研究成果以及中国现阶段农田灌溉、施肥现状,讨论分析了田间水肥过程对农业非点源污染的影响。最终研究提出,田间水肥过程对农业非点源污染产出具有较大影响,应将开展节水灌溉与科学施肥、合理调整田间水肥过程等作为当前减轻和缓解农业非点源污染的一项重要措施。     

整建制全要素全链条农业面源污染综合防治的思考及实践

加强农业面源污染综合防治是加快推进中国农业发展全面绿色转型,实现乡村全面振兴的重要任务。近年来,在多方的共同努力下,中国生态环境改善取得了一定成效,但重点流域的农业面源污染问题仍然突出。该研究在分析中国农业面源污染现状的基础上,通过资料收集、现场调研、专家座谈等多种方式梳理和分析了农业面源污染综合防治在治理主体、投入要素、技术体系与产业链条方面的瓶颈,解析了整建制全要素全链条农业面源污染综合防治的内涵,阐述了国家农业绿色发展先行区浙江平湖在践行整建制全要素全链条农业面源污染综合防治方面的先进做法及应用效果。总结了典型案例在网格化健全污染综合防治“整建制”、特色化延伸综合防治“全链条”、以及全方位保障污染综合防治“全要素”三个方面开展的相关工作,以期为探索形成农业面源污染综合防治整体解决方案,示范带动农业发展全面绿色转型提供支撑。     

福建省农业经济增长、农业结构与面源污染关系研究

农业面源污染已经成为影响社会经济可持续发展的突出问题,而农业结构被认为在其中发挥了重要的调节作用。本研究在根据曲劳(Truog)的养分平衡法理论测算了农业面源污染的主要来源——过剩氮总量的基础上,运用基于VECM模型的脉冲响应函数和方差分解方法,考察了福建省1998—2017年农业经济增长、农业面源污染、农业结构之间的关系。研究结果表明:1)农业经济增长、农业面源污染、农业结构之间存在长期均衡关系。2)格兰杰检验结果表明:农业面源污染与农业经济增长互为格兰杰原因;农业结构分别是面源污染和农业经济增长的格兰杰原因,农业经济增长是农业结构的格兰杰原因。3)方差分解结果显示:农业经济增长与农业结构对农业面源污染的冲击影响很小,对农业面源污染的预测方差贡献分别仅有4.31%和4.02%。但农业面源污染对农业经济增长的冲击影响较大,向前推进10年,其预测方差中来自农业面源污染的方差贡献达47.02%。为此,福建省应在继续保持对农业面源污染严格治理力度的基础上,重视绿色化农业技术和模式的开发应用,加强农业基础设施建设,制订更加明确精准的绿色农业导向性政策,加强绿色消费观念的引导和培养。     

农业绿色高质量发展期面源污染治理的思考与实践

农业是中国经济平稳发展的基石，在保障了粮食安全的同时也造成了严重的面源污染。过去10 a，中国面源污染治理虽取得一定成效，但农业源的贡献仍居高不下。该研究阐述了新时期农业面源污染治理面临的挑战，结合国家农业绿色发展的重大需求，提出了以"生态循环、流域统筹"为核心的农业面源污染治理新思路；分析了农业面源污染治理的卡脖子技术，提出了以"种养结合、产业链循环"为核心的污染治理实现路径；深入探讨了农业面源污染治理运维机制不通畅的原因，提出以"农民和农业企业为主力军"的多元主体治理及运维机制；结合典型案例，阐述了农业面源污染治理的实现路径和应用效果，以期为推动中国农业农村生态环境治理体系的现代化建设提供支撑。     

晋江流域非点源氮磷负荷及污染源解析

计算流域非点源氮磷负荷并以此开展源解析对于水体污染控制具有重要意义。基于DEM数据,运用GIS工具划分子流域,提取土地利用和土壤类型等空间相关资料,通过调查及小区试验获取模型参数,建立晋江流域非点源氮磷污染负荷模型;利用SLURP模型和输出系数模型分别核算流域内不同景观类型土地输出径流和农村污染溶解态氮磷负荷,利用修正的USLE土壤侵蚀通用方程核算吸附态氮磷负荷,并进行污染源解析。结果表明:晋江流域非点源氮负荷为12298.95t/a,大部分为溶解态氮,占到了94.13%,主要来自畜禽养殖、农田径流和农村生活污水,其源贡献率分别为31.72%、26.38%和17.44%;非点源磷负荷为667.04t/a,溶解态磷和吸附态磷对流域总磷负荷贡献比例相当,分别为56.73%和43.27%,主要来自土壤侵蚀、农田径流和农村生活污水,其贡献率分别为43.27%、21.10%和12.25%。总体分析表明,土壤侵蚀、农田径流和畜禽养殖是影响晋江流域非点源氮磷负荷的主要污染源,亟待优先控制。     

面源污染减排增汇措施下的农业生态经济系统耦合状态分析--以三峡库区忠县为例

三峡库区是国家生态环境建设重点治理区,实现农业经济发展和控制农业面源污染是该区域当前面临的两大难题。为明确库区面源污染减排增汇政策与措施下的农业生态经济系统耦合态势,以三峡库区典型面源污染治理区的忠县为例,利用生态农业发展和面源污染治理相关方面的数据,构建结构方程模型,考察三峡库区忠县农业面源污染减排增汇政策与措施背景下的农业资源利用、农业发展与农业生态经济耦合系统中各要素的相互关系与作用路径。通过设定面源污染减排增汇政策与措施、农业资源利用、农业发展、耦合状态的4个潜变量及其所对应的观测变量,根据对研究区农业生态经济系统耦合关系的感性认识,提出了6个基本假设,在此基础上设计农业生态经济系统耦合关系模型。实证结果表明:农业面源污染减排增汇措施与农业资源利用之间具有相互影响的关系,其路径系数为0.79,说明政府的农业面源污染减排增汇措施促进了农业资源的合理利用;农业面源污染减排增汇措施与农业发展之间具有相互影响的关系,其路径系数为0.80,说明面源污染的减排措施与政策对农业发展具有较强的激励作用;农业发展与农业资源利用具有相互影响的关系,其路径系数为0.77,说明农业经济的发展建立在农业资源合理利用的基础上;农业面源污染减排增汇措施对农业生态经济系统耦合态势具有正向作用,路径系数为0.85,说明研究区面源污染减排措施对耦合态势具有明显改善作用;农业资源利用和农业发展对农业生态经济系统耦合态势具有正向作用且作用较大,其路径系数分别为0.91和0.89,说明农业产业与农业资源系统的耦合符合其本质的运行规律发展。综合考虑上述潜变量之间的结构关系,发现农业面源污染减排增汇下的农业资源与农业经济发展成为影响系统耦合的关键,这是理解系统耦合的一个有效视角。     

洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险及脱钩效应

[目的]推动实现农业经济增长与化肥面源污染生态环境风险的脱钩,为有效治理耕地面源污染和耕地可持续利用提供理论支持。[方法]基于生态环境风险评价模型,从县域尺度评价洞庭湖平原各地区化肥面源污染生态环境风险程度,采用非参数核密度估计洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险区域差异,进而采用脱钩模型进一步分析了洞庭湖平原农业经济增长与耕地化肥面源污染生态环境风险的脱钩关系。[结果](1) 2009—2019年洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险指数呈现先升后降的趋势,化肥面源污染生态环境风险指数先由2009年的0.749升至2014年的0.762,然后降至2019年的0.732,经历了由中度风险转为高度风险,后又降为中度风险的过程;中部地区污染更严重;(2)化肥面源污染生态环境风险区域差异明显,呈现两极分散化集聚特征,内部差距先扩大后缩小;(3)洞庭湖平原农业经济增长与化肥面源污染生态环境风险的脱钩关系呈现出明显的阶段性特征：第一阶段为波动期(2009—2013年),第二阶段为强脱钩期(2014—2019年)。[结论]在面源污染治理工作的推进下,洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险经历了先上升后下降的...