不同宽度模拟植被过滤带对农田径流、泥沙以及氮磷的拦截效果

化肥的大量使用在提高作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了模拟植被过滤带对径流、泥沙、总氮、以及总磷的拦截效果。结果表明,在进水流量(0.173 L·s-1)和流速(0.7 m·s-1)一定的条件下,模拟植被过滤带的宽度对污染物的拦截效果影响较大。当宽度分别为1、2、3 m时,模拟植被过滤带对径流的拦截率分别为32%、51%、69%;对泥沙的拦截率分别为78%、88%、92%;对总氮的拦截率分别为65%、75%、84%;对总磷的拦截率分别为80%、93%、95%。同时,3种宽度下的泥沙量、总氮量、总磷量均与径流量呈显著线性正相关关系(泥沙量:r1=0.69,r2=0.84,r3=0.63;总氮量:r1=0.98,r2=0.89,r3=0.95;总磷量:r1=0.62,r2=0.47,r3=0.41),表明径流量在一定程度上决定了流经植被过滤带后出流的泥沙量、总氮量以及总磷量。研究证实,茎秆密集的草本植被过滤带能有效拦截径流、泥沙、总氮以及总磷,对农田水土流失和农业面源污染具有较好的防治效果。     

植被过滤带拦截径流和泥沙效果的模型研究

植被过滤带可显著减少农田径流及其携带的污染物,是流域农业面源污染治理的最佳管理措施,而数学模型是设计植被过滤带的有效工具。本研究通过浑水模拟冲刷试验研究了不同宽度(1 m、2 m、3 m)和不同坡度(3.3%、6.7%、10%)的草本植被过滤带对径流和泥沙的拦截效果,并对VFSMOD模型的适用性进行了验证,最后基于该模型对植被过滤带拦截效果中坡度和宽度二因素的敏感性进行了分析。结果表明,VFSMOD模型对径流和泥沙浓度的模拟偏差在8%和12%以内,Nash-Sutcliffe-Effi ciency系数分别为0.85和0.93,表明该模型可对植被过滤带拦截径流和泥沙的效果进行较好的模拟;同时,模拟结果显示植被过带宽度与其径流和泥沙的拦截率成线性正相关关系(径流:R12=0.992、R22=0.994、R32=0.993;泥沙:R12=0.366、R22=0.374、R32=0.379),植被过滤带坡度与其径流和泥沙的拦截率成线性负相关关系(径流:R12=0.720、R22=0.761、R32=0.709;泥沙:R12=0.771、R22=0.804、R32=0.7 78)。与坡度相比,植被过滤带宽度因素对于植被过滤带拦截径流和泥沙的效果更为敏感,是植被过滤带设计中应着重考虑的因素。     

保护性耕作与等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失研究

坡耕地是水土流失和农业面源污染物的重要来源,同时也是当前治理的薄弱环节。本文以北京地区坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨方法,研究了保护性耕作和等高草篱措施在不同坡度条件下对水土及氮磷流失的防治效果。结果表明:保护性耕作和等高草篱措施均能有效降低坡耕地水土及氮磷养分流失,4种处理的降低效果由大到小依次为:保护性耕作+草篱>传统耕作+草篱>保护性耕作+无草篱>传统耕作+无草篱。与传统耕作+无草篱相比,传统耕作+草篱、保护性耕作+无草篱、保护性耕作+草篱分别减少56%、44%和68%的径流流失,66%、49%和82%的土壤流失,以及56%、43%和66%的总氮流失和54%、40%和70%的总磷流失。同时,等高草篱和保护性耕作措施的防治效果与坡度呈负相关关系,即随着坡度增加其作用效果逐渐减弱。回归分析结果表明,保护性耕作和等高草篱措施是控制坡耕地水土及氮磷流失的最关键因素。