排水沟塘分布特性及与农田水力联系对水质净化能力的影响

湿地是一种能够有效治理农业非点源污染的生态设施;在一些无法建设人工湿地的地区,现存的排水沟塘系统具有类似湿地的水质净化效果。为研究排水沟塘的分布以及其与农田水力联系对其水质净化能力的影响,该文以扬州市江都区昭关灌区为例,首先通过实地调查,明确研究区不同形式沟塘的分布规律,确定沟塘与农田逐级详细水力联系,然后建立理论分析模型,分别计算考虑与不考虑水力联系2种情况下,沟塘的污染物去除能力。结果表明,考虑水力联系后,污染物去除能力为不考虑水力联系的70%~84%;水质净化作用主要集中在一些面积较大的支沟和池塘。从农田排水的角度考虑,尺寸较大沟塘会出现一定的水力冗余,但是从水质改善的角度看,则有必要保留。研究区可通过较为简单的工程措施来优化水力联系,提高其污染物的去除能力。     

塘堰湿地减少农田面源污染的试验研究

为研究塘堰湿地对农田氮磷污染的去除效应和规律,在湖北省漳河灌区选取1座典型塘堰并进行改造,于2009年5-9月水稻生育期在塘堰采集水样进行氮磷浓度化验分析。结果表明,塘堰湿地对总氮、总磷整体去除率分别为45.88%、44.20%,取得了良好的降解作用。湿地3个处理单元的对比试验表明,优化了植物种植密度的单元,降解氮的能力显著增强,说明湿地植物对氮素的吸收是湿地去除农田面源污染中氮素的一个重要途径。单元Ⅲ(对湿地底泥进行了疏浚,回填新的底泥,然后重新调整种植密度)比单元Ⅱ(对湿地植物密度进行了优化)的磷的去除效果好,说明底泥对磷的吸附在湿地降解磷素中起重要作用。该研究为以后的湿地研究提供参考。     

单养模式下罗非鱼亲本培育塘的沉积物产污系数初探

采用试验塘养殖方法研究了单养模式下罗非鱼（Oreochromis niloticus）亲本培育塘的沉积物污染物含量及沉积物产污系数。结果表明,单养模式下罗非鱼亲本培育塘的沉积物含水率、总有机质、TN、TP和有效磷的含量以及表层沉积物的氮磷比分别在61.07%～68.87%、5.42%～6.82%、2.12～3.18 mg.g^-1、0.34～0.45 mg.g^-1、15.39～24.92μg.g-1和5.74～7.85之间,上述指标在池塘水平分布上没有表现出变化的规律性。面积法和产量法计算得到的湿泥、干泥、总氮、总磷、有效磷、有机质的产污系数分别变化在5.60～15.13 kg.m-2、1.81～5.08 kg.m-2、7.24～23.86 g.m^-2、1.13～3.08 g.m^-2、0.06～0.18 g.m^-2、161.76～526.85 g.m-2和7.89～30.35 kg.kg^-1、2.55～10.19 kg.kg-1、10.43～47.86 g.kg^-1、1.59～6.18 g.kg^-1、0.08～0.36 g.kg^-1、256.37～1 004.69 g.kg^-1。同时,面积法计算显示,两试验塘的湿泥、干泥、总氮、总磷、有效磷、有机质的产污系数均差异不显著（P〉0.05）;而产量法计算显示,除底泥有效磷的产污系数差异不显著外（P〉0.05）,两试验塘的湿泥、干泥、总氮、总磷、有机质的产污系数均差异显著（P〈0.05）。这表明,当养殖模式、养殖技术、放养密度、投喂饲料等要素基本一致时,用面积法测定的沉积物产污系数比用产量法测定的稳定。     

复合生态沟渠对池塘养殖尾水和稻田退水的净化效果

[目的] 研究复合生态沟渠系统中的水质沿程变化以及其净化效果,以期为稻渔共作循环水养殖模式的合理构建和绿色发展提供科学参考。 [方法] 通过构建一种由不同类型生态沟渠联通耦合的复合生态沟渠系统,于2020年和2021年对沿程水体进行采样监测,研究复合生态沟渠对池塘养殖尾水和稻田退水的净化效果。 [结果] 2020年池塘养殖尾水磷酸盐去除率为96.21%,亚硝酸盐氮去除率为91.27%,氨氮去除率为94.75%。2021年池塘养殖尾水磷酸盐去除率为68.96%,亚硝酸盐氮去除率为61.36%,氨氮去除率为51.92%;稻田退水净化后达到《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》的Ⅳ类标准。 [结论] 复合生态沟渠应用于池塘养殖尾水和稻田退水的净化和循环利用,效果显著,具有广阔的前景。     

不同毛沟布置方式下农田次降雨氮素流失特性分析

为了研究田间工程对农田氮素随径流流失的影响,该文通过设置不同排水毛沟布置方式下农田对比试验,观测研究了农田出口的降雨径流特征以及氮素流失特征,结果表明：与毛沟布置多的处理相比,毛沟布置少的处理径流对雨强变化敏感度相对较小,其径流峰值滞后,且高峰径流量持续时间长,但总氮输出负荷减少7.44%;2个处理之间铵态氮和硝态氮的流失量均差异显著;在径流初始及峰值阶段铵态氮占总氮的比例显著高于径流消减阶段,硝态氮的比例全过程变化不大;硝态氮、铵态氮、总氮的输出负荷与径流量呈线性正相关。研究表明：汇水面积小,毛沟布置多的处理减少农田涝渍效果明显,而汇水面积大,毛沟布置少的处理能有效降低总氮的输出负荷。     

黑河中上游典型地区草地植被退化遥感动态监测

选择黑河中上游草地植被的典型区域,利用卫星遥感、GIS以及GPS定位测量技术,结合实地调查和采样测定,构造基于地面实测数据的草地植被退化指数,建立草地植被退化的遥感监测模型,并利用研究期2003年TM影像GPS定位点所对应的灰度数据,对1986年TM影像进行辐射特征标准化处理,监测草地植被退化的时空变化规律,旨在探讨通过TM影像数据结合野外样方数据,简单而快速评价草地植被退化的定量方法。结果表明：利用卫星遥感数据和地面草地样方实测数据,分析草地植被退化地面评价指标与遥感评价指标之间的关系,建立草地植被退化的遥感评价模型,能够较为快速、准确地监测和评价区域尺度的草地植被退化。研究区1986年轻度、中度和重度退化的面积分别为499.86、772.67和916.74 km2,2003年轻度、中度和重度退化的面积分别为322.23、815.20和1 015.84 km2。从草地植被的变化幅度、变化趋势和变化强度方面对比分析1986年和2003年的草地植被退化情况表明草地植被退化过程是一种慢速的渐变过程,重度退化、中度退化的比例较高而且呈增长趋势,总体态势仍旧呈现退化加剧、局部改善、整体恶化的变化格局。草场退化呈现由草原草场向荒漠化草原草场再向荒漠化草场演替的趋势。     

生物砖排水沟在开发建设项目水土保持中的应用

生物砖排水沟是一项新型水土保持工程型生物措施。该技术将水土保持植物措施和工程措施结合于一体,具有“施工简便、成本经济、生态效果良好”的突出特点,目前正在逐步推广应用于深圳市各类开发建设项目的水土保持工程和水土保持生态建设中。重点介绍了生物砖排水沟的结构、特点、适用范围及应用效果。     

长期深窄沟排渍对冷浸田地下水位、土壤化学特性及水稻籽粒品质的影响

以福建省顺昌县持续运行约30年的石砌深窄沟为平台,连续3年监测长期深窄沟排渍对冷浸田地下水位、土壤化学特性及水稻籽粒品质的影响。结果表明,距沟75 m(CK)、25 m、15 m、5 m的冷浸田的土壤类型逐渐呈现由深脚烂泥田→浅脚烂泥田→青泥田→青底灰泥田的方向演变。距沟75 m、25 m、15 m、5 m位点的常年平均地下水位分别为5.0 cm、8.3 cm、-5.4 cm、-16.7 cm,其中距沟5 m位点地下水位常年变幅为-62~13 cm,变幅最大。距沟越近,耕层土壤还原性物质则越低,而碱解氮、速效磷与速效钾则越高,其中距沟5 m的还原性物质总量较CK平均降低62.6%,而碱解氮、速效磷和速效钾平均分别增加40.7%、38.8%和184.5%。距沟5 m、15 m与25 m位点的水稻籽粒氨基酸含量均显著高于CK。籽粒氨基酸含量与土壤还原性物质呈显著负相关,而与土壤碱解氮、速效磷等显著正相关,籽粒淀粉含量也与土壤活性还原性物质呈显著负相关。长期深窄沟排水改善了土壤理化性状,提高了籽粒氨基酸品质。石砌深窄沟对15 m以内的土壤脱潜效果明显。     

长期深窄沟排水对冷浸田土壤脱潜特性及水稻产量的影响

冷浸田为江南稻区广泛分布的一种中低产田。以福建省顺昌县持续运行约30年的石砌深窄沟为监测平台,通过田间土壤速测与室内检验,研究长期深窄沟排水对离沟不同距离冷浸田土壤脱潜特性及水稻产量的影响。结果表明:冷浸田经过长期深窄沟排水,在离沟25 m范围内,与典型冷浸田(离沟75 m位点)土壤相比,土壤Eh提高幅度为288.2%~323.4%,土壤水分下降幅度为7.5%~36.2%,土壤还原性物质总量、Fe~(2+)、Mn~(2+)等含量均有不同降低,并表现为离沟越近,提高或降幅越大的趋势。开沟后0~25 m范围内,土壤p H降低0.13~0.69个单位,土壤微生物生物量碳、氮分别提高66.0%~99.0%、77.0%~275.1%,土壤有效养分含量提高,土壤耕性得到明显改善,离沟15 m以内位点可以实现机耕。开沟后,25 m范围内作物产量可提高6.6%~20.7%,且离沟越近增幅越大。在冷浸田特殊的环境下,土壤还原强度大小是制约作物产量的主要因素。长期开沟排水促进了土壤有机质矿化,增强了土壤微生物活性,产量提升明显。从综合改造效果看,距沟15~20 m以内对土壤理化性质改良与产量提升效果较为明显。     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程的排水设计

[目的]针对黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程新造地排水困难而引发的土地不均匀沉降、盐碱化、坝体管涌等灾害问题,探索沟道土地整治工程的排水设计方式,为今后相关领域的排水设计提供参考。[方法]以陕西省延安市羊圈沟子流域为研究对象,基于小流域暴雨设计标准,结合室内试验结果和相关设计规范,设计一种碎石与盲沟相结合的排水方式,并通过后期原型观测验证工程设计。[结果]①新造地排水设计3条截面均为1 m×0.5 m,长度分别为60,30,30 m,坡降为6%～10%的地下盲沟。盲沟用粒径50～80 mm的碎石填充,并用无纺土工布包裹,盲沟排水通过挡土坝收集于下游水窖并进行利用;②野外初步监测表明,在次降雨54.2 mm的情况下,对比无工程措施的沟道新造地,碎石盲沟排水工程可分别使新造地土壤含水率和电导率的增幅相对降低46.81%和3.61%。[结论]碎石盲沟排水设计可有效缓解沟道新造地土壤的蓄水和盐碱化程度,从而提升沟道新造地的风险响应能力。     

太湖地区高效除氮浮萍品种的筛选及其除氮机理的初步研究

农业面源污染是引起太湖水体富营养化的重要因素,而植物生态工程技术在面源污染的治理中起到了很大的作用。本文调查和收集了太湖地区13个稻田浮萍种质资源,研究了不同浮萍品种对低浓度稻田排水中氮（N）素的去除效果及其初步除N机理。结果表明,在实验营养条件下,4种浮萍品种中紫背浮萍（Spirodela polyrrhiza）具有最高的N去除效率,其次是少根紫萍（Spirodela oligorrhiza）或稀脉浮萍（Lemna perpusilla）,而除N效果最低的品种是青萍（Lemna minor）。供试材料对水体中总N的去除率范围为57.3% ~ 85.2%,其中紫背浮萍HZ1具有最高的去除效果,15天后总N去除率可达到85%,青萍WX3去除效果最低,15天后去除率仅为57%。两个浮萍品种进行比较发现,HZ1生物量增长速度慢,鲜重和干重平均倍增时间分别为7.96天和7.82天,而WX3的鲜重和干重倍增时间分别为5.20天和4.73天。另一方面,HZ1和WX3的含N量分别为4.9% 和5.7%。由此可以推知,紫背浮萍HZ1高效除N的主要机理不是通过生物体吸收,而更可能是微生物或化学作用共同引起。