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。     

赣江上游小流域农业非点源污染生态防治技术研究

水土流失所导致的农业非点源污染已经成为赣江上游水污染的主要原因之一。以赣江上游的左马小流域为研究区,采用野外试验与问卷调查相结合的方法,进行了以小流域为单元的农业非点源污染源调查。在此基础上,针对赣江上游地区水土流失所导致的农业非点源污染的特征,结合当地实际情况,讨论了小流域农业非点源污染的生态防治措施,主要包括村落非点源污染生态控制技术、坡耕地非点源污染生态控制技术以及水系径流生态处理与生态修复技术等,这些技术的有机结合可形成赣江流域农业非点源污染控制与管理措施体系。     

三峡库区典型小流域非点源氮磷污染的来源与负荷

选择三峡库区典型小流域——忠县石宝镇石盘丘小流域,通过对其2007—2009年主要土地利用类型降雨径流中氮磷流失形态与含量进行连续监测,研究三峡库区非点源氮磷污染的来源与负荷。结果表明,三峡库区非点源氮磷污染的来源主要是居民点、柑橘果园和坡耕地,三者累计贡献了76%以上的小流域氮磷污染负荷,因此非点源污染控制的关键是拦截居民点、柑橘果园和坡耕地的暴雨径流。水稻田作为三峡库区主要的农耕地,对径流、泥沙和养分具有显著的截留和净化作用,对来自居民点的氮磷去除效率都在56%~98%之间,因此水稻田合理管理与化肥高效利用是三峡库区非点源污染负荷减控的重要途径。     

基于小流域划分的拉林河流域农业非点源污染物入河量估算

针对拉林河流域土地利用类型及气候特点,将输出系数模型和GIS技术相结合,以小流域为计算单元,对拉林河流域的非点源污染负荷进行了计算。计算结果表明:流域内COD负荷为16 454.83 t/a、TP负荷为668.80 t/a、TN负荷为1 319.08 t/a;灌区退水对流域内非点源污染负荷的贡献相对较大,由灌区退水导致的COD负荷占总量的69.37%、TP负荷占总量的85.33%;子流域2、5、7、15是流域内水土流失非点源污染整治的重点区域。     

基于SWAT模型的小流域非点源氮磷迁移规律研究

非点源污染是影响农业水土环境的重要因素。在GIS平台的支持下,运用SWAT模型,以长江下游岔河小流域为研究对象,分析了氮磷流失时空分布规律,并模拟不同灌溉方式下非点源氮磷流失变化。结果表明:率定后的模型适用于小流域非点源污染的模拟;降雨量与径流及有机氮磷流失具有明显的相关关系,汛期(6-9月)的径流量占全年径流量的56.40%,有机氮磷流失量分别占到64.89%和59.70%;在空间尺度上,有机氮与有机磷负荷空间分布相似,呈现出随地表径流向岔河主河道逐渐汇聚的分布特征,大豆和水稻田是非点源污染的主要贡献地区;通过情景模拟发现,不同灌溉方式对小流域氮磷流失影响显著,对水稻田实行优化灌溉,采取浅灌高蓄的控制方法,可以有效改善小流域农业水土环境。     

农业非点源污染预测模型研究进展

农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程，因此, 模型化研究一直是非点源污染研究领域的一个核心内容。该文回顾了农业非点源污染预测模型的发展，简要阐述了国外农田尺度和流域规模尺度农业非点源污染模拟模型的功能和研究进展，对中国非点源污染预测、模型发展及存在问题进行了论述，提出从农业生产和水环境保护的角度去探讨污染物运移特征和定量预测模型，结合3S技术，并考虑非点源污染的不确定性将是今后非点源污染模型研究的主要内容之一。     

丹江口库区典型小流域农业非点源污染物输出特征

非点源污染是影响水源地水质的重要原因。研究以丹江口库区五龙池小流域为研究区,基于2014年相关数据,利用输出系数模型,借助地理信息技术,对该小流域农业非点源污染进行模拟,分析流域非点源污染的空间分布特征,解析其主要污染源,以深入理解丹江口水源地农业小流域的非点源输出特征。研究表明,2014年流域内农业非点源总氮污染负荷为5.674 t,流域内平均负荷强度为2.96 t km-2;农业非点源总氮负荷总量主要分布在耕地和居民地,农业用地是主要污染源,贡献率为47.9;人畜粪便农业非点源总氮负荷强度为39.2 t km-2,是流域平均负荷强度的13倍;缓坡区具有较高的非点源输出风险;改变粗放的农业管理模式,合理处理畜禽排泄物和农村生活污水是流域非点源治理的有效措施。     

安徽省兆河流域非点源污染模拟及最佳管理措施

[目的] 识别兆河流域非点源污染分布特征及其关键源区,为流域污染控制和清洁小流域建设提供科学参考。[方法] 通过建立流域非点源污染控制模型,模拟研究该流域在现状年和规划年的非点源污染分布特征。采用单元负荷指数法识别流域的关键污染源区,预测不同非点源污染控制措施对流域污染负荷量的削减效果。[结果] 兆河流域规划年的氮磷负荷量比现状年分别增加45.3%和8.0%;县河、失曹河、裴河、盛桥河及环圩河子流域为流域非点源污染关键区;通过设置合理的工程措施和耕种管理措施可有效控制流域非点源污染。[结论] 合适的非点源管控措施有助于削减流域氮磷污染负荷量。耕种管理措施加工程措施为最佳管理措施,可以有效控制流域总氮和总磷的非点源污染。     

密云水库流域非点源污染研究概述

密云水库是现阶段首都北京惟一的地表饮用水源地,非点源污染是影响水库水质的主要因素.为明晰密云水库流域非点源污染的基本特征及其研究进展,本文总结了近20年来对水库流域非点源污染的研究成果,从非点源污染调查、非点源污染的负荷与预测评价、非点源污染物的影响因素与机理、非点源污染的控制管理等4个方面进行了概述.初步明确了密云水库流域非点源污染的基本特征,包括非点源污染主要来自于水土流失、化肥农药的施用、山区养殖产生的畜禽粪便、水产养殖等,其污染负荷随年度降雨变化较大,对水库污染总负荷的贡献COD约70%、BOD,约70%、NH,-N约90%、TN约70%、TP约90%等.预测了水库流域非点源的发展趋势.评价了非点源污染治理各项技术措施和政策管理措施的效果,并从非点源污染具体来源、污染途径和机理、研究尺度等方面提出了现阶段非点源污染研究存在的问题和需要进一步研究的方向.     

珠海正坑小流域土壤与氮、磷养分流失估算

土壤及土壤养分流失是农业非点源污染的主要形式。选择珠江三角洲地区典型小流域——正坑小流域为研究区,在GIS技术支持下,建立流域数字高程模型并获取下垫面相关参数,采用通用土壤流失方程、固态污染物负荷方程,进行小流域农业非点源污染负荷估算与分析。结果表明,正坑小流域年土壤流失量为455061.60kg,旱坡地和果园两类土地利用景观类型具有相对较高的侵蚀模数;土壤N、P养分流失年负荷量分别为6335.32,1150.35kg,不同土地利用类型对非点源污染负荷的贡献率不同,水田中氮、磷流失对非点源污染负荷有重要影响。     

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。     

节水防污型农田水利系统构建及其效果分析

不合理的农田水肥管理是造成农业面源污染的主要原因之一。为了探寻灌区水稻节水、增产和减污相统一的措施,提出运用由田间、草沟、塘堰湿地和骨干沟"四道防线"组成的系统净化农田排水,并在广西桂林市青狮潭灌区及广西灌溉试验中心站开展了系统的试验研究。通过站内不同水肥处理下对田间节水、水稻增产、氮磷流失减少指标的分析,优选水稻田间最优水肥管理模式,即采用间歇灌溉模式、施氮肥总量不变、适当减少氮肥基肥增加追肥用量;在站外根据现有的水系分布构建"四道防线"系统,分析了各道防线对农田排水的净化效果以及提高净化效果的主要措施。由"四道防线"构成的节水防污型农田水利系统对农田氮磷排放具有良好的净化效果,实现了减少农田面源污染和修复农田水环境的目的。     

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。     

内蒙古河套灌区粮食生产灰水足迹评价

随着面源污染和土壤盐渍化成为重要的环境污染源和粮食安全的制约要素,如何评价和量化农业生产的负面效应,成为亟需解决的问题。水足迹理论的出现使该负面效应的量化成为可能,水足迹包括蓝水、绿水和灰水足迹,灰水足迹可以表征不同类型负面效应的大小,粮食生产灰水足迹反映了单位粮食产量的负面效应。该文应用水足迹理论,以内蒙古河套灌区为研究区,给出粮食生产灰水足迹的计算方法,选取环境最大允许浓度Cmax和本底浓度Cnat,逐项计算各项灰水足迹,并根据短板原理得出总灰水足迹,计算分析河套灌区粮食生产灰水足迹。结果表明:2005-2008年面源污染的灰水足迹为0.55~0.58亿m3;积盐的灰水足迹从2005年的4.570亿m3减少到2008年的1.825亿m3。总灰水足迹从2006年的5.872亿m3,减少到2008年的1.825亿m3,总灰水足迹在总水足迹中比例小于10%,有逐年降低的趋势。2005-2008年粮食生产灰水足迹分别为0.129、0.159、0.062和0.043 m3/kg,粮食生产灰水足迹有逐年降低的趋势,2008年的粮食生产灰水足迹仅相当于2006年的27.04%。节水灌溉等新技术的推广是其主要原因,节水灌溉可以减少无效灌溉水量和水分的无效蒸发量,从而减小粮食生产灰水足迹。在此基础上,给出减少粮食生产灰水足迹的措施,即节水灌溉、种植业结构调整、合理确定地下水位和合理使用化肥、农药。研究成果较好地量化了大型灌区粮食生产的负面效应和粮食生产灰水足迹,可为其他粮食主产区农业可持续发展及制定农业产业政策提供参考。     

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。     

江川灌区旱田改水田加剧水体氮磷污染

黑龙江省江川灌区实施旱田改水田后,粮食产量持续上升,同时也暴露了以总氮和总磷为主的非点源污染问题。该文在GIS平台的支持下,运用SWAT模型,建立了模型所需的空间数据库和属性数据库,并运用实测资料对模型参数进行了率定。最后,设置了不同的情景,在耕地面积不变的情况下,改变水田比例为现状的70%、50%,从而研究农业非点源污染输出变化。研究表明:水田面积为70%和50%的情况下,月平均径流深比现状减少20.95、41.37 mm,总氮负荷减少27.84、48.16 t/a,总磷负荷减少1.66、2.89 t/a,说明旱田改水田将会对水环境产生不利影响。通过情景模拟发现,减少施肥量和节水灌溉均可以在一定程度上控制污染物输出,施肥量减少50%后,总氮输出减少25.23%,总磷减少16.32%。在实际生产生活中,为保证粮食产量,可以通过改变施肥方式或设置人工湿地等方法减少农业面源污染。     

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.     

青铜峡灌区水稻田三氮变化特征试验研究

以宁夏青铜峡灌区水稻田三氮（总氮、氨氮、硝氮）作为研究对象,从田间运移、土壤剖面中的变化以及在排水沟内受到的消解作用方面进行了分析。结果表明：（1）水稻田间,排水中总氮浓度大于其在引水中浓度;5、6月份田间积水中总氮浓度小于其在引水、排水中浓度,7、8月份刚好相反。引水中氨氮浓度小于其在田间积水、排水中浓度。5—7月排水中硝氮浓度〉其在引水中浓度〉其在田间积水中浓度,8月份变化没有明显规律。（2）土壤剖面中0-20 cm土层三氮含量最高,随着土壤剖面加深,呈递减趋势,总氮在灌溉后的含量高于灌溉期间,氨氮、硝氮灌溉后的含量低于灌溉期间。（3）排水沟内三氮均受到消解作用,消解幅度呈氨氮〉总氮〉硝氮的趋势,且与植被覆盖度、沟道长度、水流速度等因素关系密切。     

灌区水资源高效利用调控理论与技术研究进展

灌区水资源高效利用调控理论与技术研究，对提高灌区水、肥资源利用率，防止涝渍、盐渍灾害，控制农田面源污染，修复生态环境，促进农业节水与水资源可持续利用具有重大意义。该文在总结国内外研究成果的基础上，系统分析了灌区水资源高效利用调控理论和技术两方面的研究现状，并指出了该项研究需进一步探讨和解决的问题。