平原河网地区稻麦轮作农田排水与氮素流失特征研究

长江下游稻麦轮作区农田排水是区域面源污染的主要来源,明确农田排水与氮素流失特征对于区域农业生产可持续发展与生态环境保护具有重要意义。现有稻麦轮作农田排水与氮素流失研究中,一般采用农田测筒观测地表径流与深层渗漏量来估算农田氮素流失量,这与农田土壤水分与氮素主要通过侧向径流进入农田排水系统的实际情况存在偏差。本文基于4年的大田监测数据,运用田间水文水质模型DRAINMOD-NⅡ,模拟研究了不同气象条件下稻麦轮作农田排水与氮素流失规律。结果表明,稻麦轮作周年内,由排水造成的氮素流失量多年平均值为28.4 kg/hm²,占施肥量的6.0%,其中大部分集中在稻季,平均为25.6 kg/hm²,麦季氮素流失量仅为2.8 kg/hm²。与现有文献报道值相比,本文模拟得出的排水总量高35.4%,氮素流失总量则低44.6%;差异主要来自麦作期,文献报道平均值(31.8 kg/hm²)是本文的11倍,估算方法不同可能是造成这一差异大的主要原因。结合降雨规律分析发现,农田排水量和氮素流失量与降雨变化关系显著(决定系数R<...     

基于分布式模型的濑溪河流域(泸县境内)农村面源污染模拟

随着点源污染的有效管理和控制,面源污染已成为水环境污染的主要因素。在GIS平台的支持下,将分布式模型SWAT模型应用于濑溪河流域(泸县境内)农村面源污染模拟研究,进行适用性评价及模拟应用分析。径流和氨氮负荷月模拟结果良好,评价指标R2、Ens(Nash-Sutcliffe Efficiency)均在0.8以上,表明SWAT模型应用于研究区农村面源污染模拟的可适用性。结果分析表明氮磷流失受土地利用方式影响显著,营养物流失关键区分布在耕地比重高的地区;农村面源污染是导致水体富营养化的绝对因素,其贡献率高达90%;由人类生产和生活所产生的TN和TP污染负荷,以农业化肥所占比重最大,约为1/2,其次为畜禽养殖,约为1/3,因此农业化肥和畜禽养殖是农村面源污染控制的重点。     

泰州地区非点源污染关键源区识别

非点源污染对水生态、水环境影响很大,识别流域的关键源区并进行整治是控制流域非点源污染的重要方法。以磷指数模型为基础,提出以土地利用类型为源因子、以区域至水体距离为迁移因子的半定量非点源污染流失风险评价模型,结合GIS空间分析技术识别泰州地区非点源污染关键源区。结果表明:泰州地区大部分区域非点源污染流失风险等级为中高风险,低风险区域主要集中在兴化市西北部和和通南地区,非点源污染输出的关键源区分布在城市、建制镇、村庄等人类活动强度大的区域以及主要河道的两侧区域内。对非点源污染输出的关键源区需重点治理,严格控制污染输出。     

鲁北平原（黄河以北）土壤盐渍化环境质量及防治分区研究

【目的】研究鲁北平原(黄河以北)土壤盐渍化现状。【方法】采用二级模糊综合评判法,构造了隶属土壤环境条件、地下水环境条件和自然地理条件3个层面,盐渍土面积占比、土壤盐渍程度、土壤含盐量、包气带岩性、地下水埋深、地下水矿化度、地形地貌与蒸降比8个指标的综合评价指标体系,对鲁北平原(黄河以北)区域进行了土壤盐渍化环境质量评价研究。【结果】(1)将鲁北平原(黄河以北)盐渍化土壤环境质量划分为优等、良好、中等、较差和差5个等级。(2)其中,盐渍化土壤环境质量差区面积5 277.49 km²,盐渍化土壤环境质量较差区面积6 564.76 km²,盐渍化土壤环境质量中等区面积4 383.79 km²,良好区面积5 995.52 km²,盐渍化土壤环境质量优等区面积4 919.29 km²。针对不同的盐渍化环境质量条件。将土壤盐渍化的防治分区划分为3个防治区8个亚区。【结论】鲁北平原(黄河以北)地区土壤盐渍化程度和空间差异较大。本研究可为改善该地区土壤管理措施提供技术支持,促进该地区农业和农村...     

城市化影响下区域水文要素演变特征研究

城市经济的发展和城市化进程的加快,使得地表硬化面积增加,加之城市建筑群密度增加,改变了区域水文循环和能量循环特征。为进一步摸清城市化影响下区域水文要素演变特征,选取北京市城区作为研究区域,在实测资料的基础上,采用数理统计方法,结合ArcGIS软件,分析1980-2018年间土地利用变化特征;探索在城市化影响下区域降水、气温的变化及相关性。主要得出以下结论：在土地利用方面,1980-1990年北京市城区土地利用类型变化不大,说明该时期土地利用开发较为平稳。1990年以后进入城市化发展的快速时期,土地开发活动较为活跃,土地利用类型变化剧烈,耕地面积和建设用地面积变化明显,主要表现为耕地面积大幅减少,建筑面积显著增加,绿地面积和水面面积略有增加。其中,耕地面积由635 km²缩减到137 km²,面积减少了498 km²,占总面积比重由46.1%减少到9.9%,总变幅为78.4%;建设用地面积由563 km²增加到1 049 km²,面积增加了486 km²,占...     

水源农业面源污染风险防控区划定方法研究

农业面源污染具有随机性、潜伏性、广泛性,已成为威胁饮用水水源安全的重要因素之一。本着预防为主的原则,探讨农业面源对水源的污染风险十分必要。采用指标法,分析污染物的危害性、排放方式、迁移途径等多种因素,开展水源农业面源污染风险分级评估。以双峰寺水库水源为例,从农村生活、农业种植、畜禽养殖等方面,分别计算了农业面源污染负荷,结合污染排放特征,开展了水库面源污染风险评价,划定了双峰寺水库农业面源污染风险防控区,并提出了污染防控建议。     

改进的输出系数模型在缺资料地区面源综合评价

【目的】解决缺资料地区面源污染精确定量评估问题,以期为缺资料地区水环境治理提供理论依据。【方法】提出了一个综合考虑降雨和地形影响的改进的输出系数模型,并通过借助ArcGIS和等标污染负荷法,选取农村生活污水、农田地表径流、畜禽养殖、城镇地表径流、城镇生活污水和工业污染6大污染源和TN、TP 2大污染物对渠县境内流域农业面源污染进行了估算。【结果】研究区主要污染为面源污染;其TN、TP输出负荷分别为503.84、53.85 t/a,且空间分布基本一致;居民生活污水为主要污染来源占总污染的49.39%;涌兴镇、三汇镇为研究区重点治理乡镇。改进后的输出系数模型验证结果显示TN、TP的相对误差分别为10.87%和13.86%,模型结果验证良好。【结论】改进后的模型适用于缺资料地区面源综合评价。     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

基于“源-汇”理论的汾河太原段非点源污染识别

““源”“汇”景观格局是指既能促进非点源污染过程的正向演变，又能阻止/延缓生态过程的景观类型或单元。采用2020年太原市高分辨率遥感影像分类提取研究区景观格局分布信息，基于“源”“汇”理论和洛伦兹曲线分析景观空间分布对非点源污染的影响，并提出非点源污染防治的景观格局优化建议。结果表明：太原市非点源污染风险总体较高，“源”景观为主导作用的景观单元占62.87%。太原市中部非点源污染风险较高、东西山区较低。以“源”景观为主的景观类型位于太原市中部汾河两岸的建设用地，为极高风险区，占整体区域面积的17.69%，而太原市东西两侧山体以“汇”景观类型（主要是林地）为主，污染风险较小。基于坡度因子和河道距离因子的“源”“汇”景观污染负荷之比均大于1，在坡度要素中“汇”景观广泛分布于高坡度区，景观布局合理；河道距离要素中“源”景观分布在距河道近的区域，易导致非点源污染。     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

黑龙江省地表水灌溉水质评价分析

【目的】合理制定管理策略改善灌溉水质。【方法】以黑龙江省2017年5—8月295个测点的16项水质监测指标为基础,以《地表水水质评价标准》(GB 3838—2002)和《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)为依据进行等级分类,采用Office以及ArcGIS软件分析了黑龙江省灌溉水质(主要指地表水)指标时空变化特征。【结果】①黑龙江省灌溉用水的主要污染物为有机污染物类(BOD5、COD和高锰酸盐指数)和面源污染类(氨氮、TN和TP)指标,其中仅有60.9%～76.7%和68.6%～78.3%测点的灌溉水质中COD和高锰酸盐指数能够达到III类标准以上;而面源污染类指标的表现较差,且TN和TP指标的超标问题较为严重;②时间变化方面,随着生育季的进行,有机物和面源污染类指标的劣类水测点均呈现逐渐增多趋势,且这一现象在TN和TP指标上表现更为明显;③空间变化方面,农业面源污染类指标的高风险区主要集中在佳木斯和七台河市,涉及的灌区主要包括鹤立河灌区、金沙灌区、三合灌区、孟家岗灌区和万家灌区。【结论】黑龙江省灌溉水质主要受农业面源污染类指标影响,且以TN、TP为主。制定合理的水肥管理策略是改善黑龙江省灌溉水质的重要手段。     

清水河流域农业非点源污染模拟及特征分析

为探讨冬奥核心区所在的清水河流域农业非点源污染特征,利用SWAT模型对清水河流域进行污染模拟及特征分析.通过前期对流域内河流水质监测和评价分析可知,该流域农业非点源是重要污染来源,且降雨和径流会对水质影响较大.借助ArcGIS平台构建清水河流域SWAT非点源污染模型,并利用实测径流数据对模型进行了率定和验证,结果表明S...     

节水防污型农田水利系统方案设计及应用研究

鉴于我国传统的灌排模式及粗放型水稻种植方式,未经任何处理的稻田排水携带高浓度氮磷元素直接排入下游,引起水质恶化,造成水稻灌区严重的农业面源污染。基于农业面源污染的研究现状,构建了由田间水肥综合调控-田间草沟-湿地-骨干生态沟"四道防线"组成的净化农田排水的节水防污型农田水利系统,为验证该系统的净化效果,在广西桂林市青狮潭灌区及桂林灌溉试验中心站开展对比试验研究。试验表明,氮磷排放负荷指标沿程逐级下降,通过"四道防线"后,总氮、铵态氮、总磷负荷分别削减了70.4%、83.5%、61.0%,净化效果明显。研究内容不仅丰富了农业面源污染治理的控制方法和管理措施,也对我国南方水稻灌区面源污染治理具有现实意义。     

三峡库区小流域工程措施对农业非点源氮磷的截留效应

为研究工程措施对小流域农业面源污染的综合治理作用,在三峡库区典型小流域内进行土地整理方面的工程布设,研究了工程措施对农业非点源氮磷的截留效应。结果表明:工程措施能够对三峡库区小流域内氮磷的流失起到截留作用,对径流和泥沙中全氮和总磷的截留作用显著。工程措施对径流全氮的截留强度为3.43 kghm2,总磷的截留强度为0.098 kghm2;对泥沙全氮的截留强度为6.73 ghm2,总磷的截留强度为1.24 ghm2。工程措施对氮的截留效果好于磷。研究结果为从工程方面治理三峡库区小流域农业面源污染提供了理论依据。      

厦门市小流域综合治理与“美丽乡村”建设整合研究——以过芸溪为例

流域综合治理是当前环境可持续发展的热点问题。近年来,我国经济的快速发展带动了农村各项产业的发展,但同时也带来一系列的流域面源污染问题。探索中国流域水污染治理新模式,找到解决流域农业面源污染新路径迫在眉睫。国家在2012年底提出了“美丽乡村”建设战略,给乡村建设带来了新的机遇,也对乡村自然环境的改善带来积极的推动作用。以福建省厦门市海沧区过芸溪流域为研究案例,基于该流域的水质监测数据进行分析,讨论该流域“美丽乡村”建设对水质改善,尤其是改善流域农业面源污染状况方面所起的积极作用,分析“美丽乡村”建设与流域综合治理有效整合的关系,探讨其结合的可行性与保障措施。研究认为,“美丽乡村”建设可以“百姓富,生态美”为总体原则,变流域周边的生态环境资源为发展之本,在保护流域自然生态环境可持续发展的同时,推进流域综合治理、村民生活生产水平的提高。      

哈尔滨市主城区河流污染物入河量初步估算与来源分析

【目的】了解哈尔滨市主城区河流污染物来源结构组成及污染特征。【方法】以典型河流马家沟、何家沟、运粮河及发生渠为研究对象,根据地理位置、水文特征和经济发展状况将其划分为控制单元;利用源强系数法估算目标污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的年排放量;在考虑空间结构特征对污染物入河过程影响的基础上,利用入河系数初步估算污染物的入河量;并应用Monte Carlo模拟方法,分析了入河量估算的不确定性以及各环境主控因子的敏感性。【结果】研究区域COD、TN和TP的年排放总量分别为5 857.96、2 479.62和340.96 t,其年入河总量分别为2 331.97、624.00和64.50 t;COD、TN和TP年入河量与监测数据均显著相关(p<0.01);污染物的空间分布呈现城郊地区>农村地区>城市地区的特征(p<0.05);农村生活源和农田面源是研究区域河流污染物的主要来源,其贡献率分别为49%和31%。【结论】哈尔滨市主城区河流污染主要集中在城郊地区,污染物主要来自农村生活源和农田面源,该区域河流污染治理的工作重点应主要集中于农村生活及生产的控源减排。     

保水材料对河套灌区土壤硝态氮和铵态氮动态变化的影响

为了研究内蒙古河套灌区农业化肥面源污染检测和治理措施,采用大田土壤淋溶试验,分析了河套灌区农田在保水材料处理下,玉米生育期内土壤硝态氮、铵态氮累积量及动态变化特征。结果表明,与CK相比,保水材料处理玉米苗期土壤NO_3~--N累积量平均提高20.49%,收获期平均降低13.98%;苗期土壤NH_4~+-N累积量平均提高35.21%,收获期平均降低28.93%。保水材料有效地抑制了氮素的淋溶损失,提高了氮素利用率,同时保证了玉米生育后期有效氮的供应,避免短时间内氮素的大量累积,在一定程度上减少了化肥面源污染,为农业面源污染治理提供有力措施。     

塘堰调控对未来气候变化下典型灌区氮负荷排放的影响

基于SWAT模型建立了适用于漳河灌区杨树垱小流域水量平衡和面源污染模拟分布式水文模型,利用模型模拟分析了未来气候变化对灌区氮负荷排放的影响,以及增加塘堰汇流面积对未来气候变化下氮负荷的调控作用。结果表明,未来气候情景下,灌区氮负荷排放量明显增加;增加塘堰汇流面积,灌区产流量减少,并且氮负荷排放量能与现状条件下的持平甚至减少。增加塘堰汇流面积是未来气候情景下提高灌区水肥利用效率,削减氮污染排放的有效措施;为使总氮排放负荷不增加,未来气候情景下研究区塘堰汇流面积的合理增幅为30%。     

汾河水库流域非点源污染模拟与研究

以汾河水库流域为研究对象,采用实测数据对SWAT模型进行参数率定与验证,进而定量估算了该流域2000—2010年径流、泥沙、氮、磷负荷,以揭示流域非点源污染负荷时空分布规律,识别污染关键区。结果表明,模型对研究区具有较好的适用性;丰水年氮、磷负荷量分别为139.34、0.92 kg/hm~2,是平水年的1.2、1.5倍,是枯水年的1.3、2.0倍;氮、磷负荷量主要集中在汛期(6—10月),分别占全年的68.81%、68.53%,非点源污染的时间变化与降雨发生的规律有很高的相关性;有机氮、硝酸氮、有机磷、溶解态磷排放强度分别为0.25~10.00、1~270、0.03~1.50、0.002~0.25 kg/hm~2,非点源污染的空间变化因降水分布、地形坡度、土地利用及土壤类型等的差异性呈现较强的区域性分布。岚县、静乐县是非点源N、P污染负荷控制的关键区。     

浅谈畜禽粪污堆肥发酵技术及装备

当前畜禽粪污是造成农业面源污染的重要原因，其中畜禽粪便中的氮磷钾资源含量占同期化肥消耗量的比例较高，具备较好的代替化肥的潜力。结合现状种养结合是解决畜禽粪便污染问题的理想方案，通过全量还田和堆肥还田结合的处理方式，能加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化，有效治理好农业面源污和改善人居环境。