混播草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

草皮缓冲带作为防治农业面源污染的一种有效技术得到越来越广泛的应用。以去除氮磷效果最佳为目标,提出了将草皮混播技术运用到缓冲带的构建中,并筛选出了合理的草种混播比例。根据豆科牧草和禾本科牧草的相容性,选择扬州本地具有推广价值的草坪草本植物白花三叶草(Trifolium repens)与高羊茅(Festuca arundinacea)作为供试植被,研究不同草种混播比例下草皮缓冲带对农田径流污染物的去除效果。结果表明,在总氮、总磷进水浓度分别为7.78~27.22mg/L和0.47~1.61 mg/L的试验条件下,混播草皮的存在明显提高缓冲带对污染物的去除效果,且对渗流水污染物的去除效果明显高于径流,当白花三叶草与高羊茅混播比例为1∶3时,缓冲带对径流水和渗流水中总氮、总磷的去除效果较好,且植物生长状况良好,具有较好的环境适应性。     

混播草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

草皮缓冲带作为防治农业面源污染的一种有效技术得到越来越广泛的应用。以去除氮磷效果最佳为目标,提出了将草皮混播技术运用到缓冲带的构建中,并筛选出了合理的草种混播比例。根据豆科牧草和禾本科牧草的相容性,选择扬州本地具有推广价值的草坪草本植物白花三叶草(Trifolium repens)与高羊茅(Festuca arundinacea)作为供试植被,研究不同草种混播比例下草皮缓冲带对农田径流污染物的去除效果。结果表明,在总氮、总磷进水浓度分别为7.78²7.22mg/L和0.4727.22mg/L和0.47¹.61 mg/L的试验条件下,混播草皮的存在明显提高缓冲带对污染物的去除效果,且对渗流水污染物的去除效果明显高于径流,当白花三叶草与高羊茅混播比例为1∶3时,缓冲带对径流水和渗流水中总氮、总磷的去除效果较好,且植物生长状况良好,具有较好的环境适应性。     

不同结构草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

通过对流过不同结构型式混播草皮缓冲带径流中污染物迁移影响的分析,研究其对农田径流氮磷的去除效果。结果表明,在TN、TP进水平均浓度分别为17.89 mg/L和1.04 mg/L的试验条件下,混播草皮缓冲带结构对农田径流TN、TP的去除能力具有明显差异,含有生态草沟的混播草皮缓冲带对TN、TP的去除能力明显强于单一缓坡和缓坡-阶梯结构的混播草皮缓冲带,其对径流水TN和渗流水TN的质量浓度削减率分别为51.08%和58.75%,对径流水TP和渗流水TP的质量浓度削减率分别为51.31%和65.29%。     

不同结构草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

通过对流过不同结构型式混播草皮缓冲带径流中污染物迁移影响的分析,研究其对农田径流氮磷的去除效果。结果表明,在TN、TP进水平均浓度分别为17.89 mg/L和1.04 mg/L的试验条件下,混播草皮缓冲带结构对农田径流TN、TP的去除能力具有明显差异,含有生态草沟的混播草皮缓冲带对TN、TP的去除能力明显强于单一缓坡和缓坡-阶梯结构的混播草皮缓冲带,其对径流水TN和渗流水TN的质量浓度削减率分别为51.08%和58.75%,对径流水TP和渗流水TP的质量浓度削减率分别为51.31%和65.29%。     

连续降雨条件下缓冲带对农田径流污染物的去除效果研究

为了摸清连续降雨对缓冲带去除农田径流污染物效果的影响,通过现场人工降雨试验,研究了2次连续降雨条件下草皮缓冲带对氮、磷、悬浮物等径流污染物的净化效果,结果表明:草皮缓冲带对径流污染物具有良好的去除效果,且前端降解速度较快,后端逐渐趋缓,总氮、氨氮的去除和悬浮物的去除呈现正相关性.2次连续降雨条件下悬浮物浓度表现出明显的下降趋势,但第2次降雨悬浮物浓度下降趋缓,下降速率较第1次低,同时悬浮物末端去除率7嗽低于第1次的85%.百慕大草皮缓冲带对渗流途径总氮,总磷具有一定的净化效果,多次连续降雨对渗流途径污染物去除效果影响较小,前后2次连续降雨总氮、总磷浓度变化趋势基本一致.     

4种草皮缓冲带对径流污染物去除效果研究

通过试验研究冰草、炸酱草、披碱草、白花三叶草4种草皮缓冲带对径流水中总氮、悬浮固体颗粒物的净化效果。结果表明,4种缓冲带对径流中总氮的平均去除率在30%以上,披碱草缓冲带的全程TN削减量最高,冰草缓冲带的全程TN削减量最低,差值达6.69个百分点。4种缓冲带对悬浮固体颗粒物的平均去除率达73.64%,全程炸酱草缓冲带对SS的削减率最高,白花三叶草最低,差值为12.8个百分点。通过数据拟合的方法计算当悬浮固体颗粒物去除率达60%时4种草皮缓冲带所需的最佳宽度分别为冰草缓冲带9.77m,炸酱草缓冲带10.69m,披碱草缓冲带12.25m,白花三叶草缓冲带15.01m。     

不同草本缓冲带对径流污染物滞留效益及其最佳宽度研究

为营建河岸缓冲带提供依据,研究了冰草、高羊茅、披碱草、紫花苜蓿4种草皮缓冲带对渗流水中总氮、总磷的净化效果。结果表明,4种缓冲带对总氮的平均去除率在60%以上,冰草缓冲带的全程TN削减量最高,紫花苜蓿缓冲带的全程TN削减量最低,相差9.8个百分点。4种缓冲带对总磷的平均去除率达79.31%,高羊茅缓冲带对TP的削减率最高,紫花苜蓿最低,相差13.56个百分点。通过数据拟合的方法计算当总氮去除率达50%时,4种草皮缓冲带所需的最佳宽度,计算结果分别为冰草缓冲带7.17m,高羊茅缓冲带8.08m,披碱草缓冲带6.89m,紫花苜蓿缓冲带8.84m。     

河岸缓冲带水土保持效益研究

以披碱草、高羊茅、紫穗槐、柽柳为试验材料,研究这4种植物不同配比方式构造的缓冲带对地表径流中的固体颗粒污染物、全氮、全磷的去除效果。结果表明,缓冲带前段栽植草本,中段栽植灌木,末段栽植小乔木,并在小乔木林下栽植草本的缓冲带类型(缓冲带3型)对径流中面源污染物的去除效果较佳,建议在实践中推广应用。     

模拟黑麦草植被缓冲带对径流中氮、磷以及悬浮颗粒物的截留效果研究

农业面源污染已成为湖泊和河流的主要污染源之一,河岸植被缓冲带的存在可以对面源污染物进行有效吸收和截留。为阻控径流中农业面源污染物向水体的迁移,以模拟黑麦而麦草植被缓冲带为研究对象,采用模拟径流和降雨试验方法,通过6组模拟试验,分析其对地表径流及渗流中氨氮(NH₄⁺-N)、总磷(TP)、溶解态磷(DP)及悬浮颗粒物(SS)的截留、阻控效果。结果表明:黑麦草植被缓冲带对地表径流及土壤不同深度渗流中氮、磷及SS等面源污染物均具有一定的截留效果。模拟径流和降雨条件下,随着渗流取样深度的增加,黑麦草对各形态氮磷污染物的截留效率逐渐增大。模拟降雨条件下,黑麦草植被缓冲带对40cm渗流中NH₄⁺-N、TP和DP的截留效率高于模拟径流中污染物的截留效率,其最大值分别为28.0%,12.4%和25.6%。植物根系吸收、土壤的入渗以及土壤吸附等作用是黑麦草植被缓冲带对地表径流和渗流中各形态氮磷及SS的截留、阻控作用机制。     

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物（TN、TP、COD）的削减效果。结果表明：林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡（3°）处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。     

不同污泥施用方式下赤红壤坡地水土流失的特征

研究人工模拟降雨条件下,撒施、撒施+草和穴施3种污泥施用方式对赤红壤坡地水土流失的影响.结果表明,污泥施用后的前期(1和18 d)径流中,撒施、穴施与对照(不施污泥)间的径流量差异不明显,撒施颗粒物含量和流失量均达到峰值,分别为5387.7 mg.L-1和82.0 g.m-2,分别是对照和穴施对应峰值的1.1-2.0和1.2-2.0倍,此后撒施径流量、颗粒物含量和流失量均呈不同程度的降低趋势.模拟试验期间,撒施+草处理降低径流量,削减径流颗粒物和悬浮物流失的效果最为显著;撒施降低径流量和削减颗粒物流失的效果仅次于撒施+草处理,但撒施径流悬浮物流失最为严重;穴施径流量和颗粒物流失量是3种污泥施用方式中最高的,而悬浮物流失量则仅次于撒施.     

黄土坡耕地玉米作物的防蚀作用研究

【目的】研究10°坡耕地上玉米的防蚀作用,为评价农作物的水土保持功能提供参考。【方法】采用人工模拟降雨的方法,以裸地为对照,分析了10°坡耕地上不同生育期（幼苗期、拔节初期、拔节中期、抽雄前期和抽雄后期）玉米完整植株及其根系对坡面产流产沙量和过程的影响。【结果】在幼苗期、拔节初期、拔节中期、抽雄前期和抽雄后期,整株玉米和仅保留根系玉米的径流模数和侵蚀模数均呈逐渐降低的趋势;在玉米的同一生育阶段,径流模数和侵蚀模数均表现为裸地最高,只保留根系玉米次之,整株玉米最小。在产流产沙过程中,与裸地相比,整株玉米和只保留根系玉米均可有效地延迟产流产沙时刻、峰值出现的时刻以及平和产流和产沙过程,但只保留根系玉米平和产流产沙过程的作用较弱。【结论】只保留根系玉米与整株玉米的防蚀作用相似,都可有效地减少土壤侵蚀,但其对产流产沙过程的调控作用相对较弱。     

鄱阳湖区赣北棉田地表径流氮磷流失特征研究

为明确鄱阳湖生态区赣北棉田地表径流氮磷流失特征,探究氮肥减施和部分有机肥替代化肥对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在自然降雨条件下,连续4年进行定位监测。结果表明,试验区域暴雨主要出现在5～7月,该时期为径流发生的高风险期;棉田总氮和总磷年度累积流失量分别为7.59～22.49 kg·hm^-2和0.43～1.61 kg·hm^-2,地表径流以颗粒态氮和可溶性磷为主,硝态氮是无机氮流失的主要成分。地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性;在常规施肥处理下,径流量和氮、磷流失量呈极显著的幂函数相关。与常规施肥相比,减氮20%基础上配施部分（10%）有机肥的施肥措施有利于减少地表径流、降低径流系数、减少氮流失,且对磷的流失和棉花产量无显著影响。     

坝缘山地陡坡地不同水保措施土壤流失量对比——以张家口市沽源县红旗滩小流域为例

在沽源县红旗滩小流域陡坡地,选取地貌、土壤、植被等自然条件具有较强代表性的红泥滩村北山坡为研究地,设置未治理坡面径流小区、水平沟治理坡面径流小区、鱼鳞坑治理坡面径流小区3个观测小区。于2007～2009年的雨季连续监测、对比各径流小区的土壤流失量。结果表明：在坡度、坡向、植被盖度和降水特征等要素基本一致的条件下,水土保持措施效果由好到差依次是水平沟治理坡面径流小区、鱼鳞坑治理坡面径流小区、未治理坡面径流小区。坝缘山地陡坡地水土流失治理应提倡使用水平沟治理方式。     

鲁中南降雨因子对不同种植下坡耕地产流产沙影响的灰色关联分析

[目的]探讨鲁中南山区影响不同种植下坡耕地产流产沙的主要降雨因子。[方法]通过对鲁中南山区不同种植下降雨因子与径流泥沙量的灰色关联分析,研究不同种植下不同降雨因子对径流量、泥沙量影响的主次关系。[结果]不同种植类型下,不同降雨因子对径流量和泥沙量影响的关联序并不一致。降雨量是影响径流量的主导因子,而在自然草地径流小区,PI30对径流量的影响最大;降雨强度是影响泥沙量的主要因子,而在沙打旺径流小区,PI对泥沙量的影响最大。在花生径流小区和自然草地径流小区,复合因子对径流量、泥沙量的影响最小;在沙打旺径流小区,降雨强度对径流量的影响最小,而复合因子对泥沙量的影响最小。[结论]该研究为当地坡面水土流失综合治理以及土地的优化利用和可持续发展提供了理论依据。     

太湖地区小流域水文过程对氮素迁移的影响

分析了太湖地区农业小流域逐日降雨径流和暴雨事件对氮素营养物输出的影响规律。结果表明：总氮、铵态氮和硝态氮流失日平均浓度随降雨量和径流量的增大而增大,总氮最大,硝态氮次之,铵态氮最小。暴雨事件中,径流起涨初期氮素浓度迅速升高,之后逐渐降低,在退水时期会有所反弹。暴雨事件中的瞬时流量与氮素输出浓度关系按流量大小可分为3段：在小流量段,氯素浓度低且数量平稳;中流量段,各态氮素流失浓度变化大;高流量段,总氮和铵态氮流失浓度显著降低并逐渐平稳,硝态氮浓度略为降低但变化较大。     

喀斯特区石桥小流域不同条件的坡面径流的产流特征分析

[目的]研究喀斯特区石桥小流域不同条件的坡面径流的产流特征。[方法]在喀斯特区石桥小流域水土流失综合治理试验区,按不同治理措施条件设置了23个径流小区、3个固定植物群落样地,通过长期定位观测,收集了小流域2005年以来的基础数据和2006至2009年小流域综合治理实施后的监测数据,分析不同条件下坡面径流的产流产沙特征。[结果]不同坡度对径流深的影响依次为:坡度为5°时径流深为392 mm<坡度10°的404 mm<坡度15°的423 mm=坡度20°的423 mm<坡度25°的424 mm<坡度30°的438 mm<坡度40°的442 mm;不同坡度对土壤侵蚀模数影响依次为:坡度5°时土壤侵蚀模数为38.08 t/km2.a<坡度10°时的83.90 t/km2.a<坡度15°时的120.50 t/km2.a<坡度20°时的136.21 t/km2.a<坡度25°时的210.50 t/km2.a<坡度30°时的272.71 t/km2.a<坡度40°时的308.08 t/km2.a。[结论]径流深和土壤侵蚀模数均随坡度增加而增大;坡长与径流深密切相关。     

气候变化与人类活动对博斯腾湖入湖径流影响的定量分析

[目的]研究气候变化和人类活动对新疆博斯腾湖流域的影响,将有助于提高气候变化条件下对水文过程的认识,对探讨流域资源的综合开发利用和开展建设节水型社会等都具有重要意义.[方法]基于博斯腾湖流域49年(1960～2008年)的入湖流量、温度、降水和大山口径流资料,利用Mann - Kendall秩次相关法进行趋势检验,同时应用滑动T检验及YAMAMOTO检验信噪比突变点检测方法对入湖径流量近49年的实测径流量进行突变点分析.[结果]研究发现流域降水、温度和大山口径流量增加趋势显著,而入湖径流量呈现不显著的增加趋势;1960～2008年间有两次突变发生,分别在1973年和1987年;将1973年之前作为基准期,并以之为界分为两部分,利用1960 ～ 1972年资料建立气候因子与径流量的多元回归关系,同时利用1973年之后的气象数据代入该关系式就能得到天然情况的径流序列,进而定量分离气候变化和人类活动对径流的影响并评估其强度.分析表明,人类活动对博斯腾湖流域的入湖径流量的影响强度呈增加趋势.[结论]为保证流域农业生态环境和入湖径流的稳定及可持续发展,应合理分配地表水资源,减少人类活动对地表径流的影响,确保人湖径流量.     

90%盖度狗牙根草地对次降雨径流削减作用

利用人工模拟降雨试验研究了不同降雨强度和坡度条件下,90%盖度狗牙根草地(以裸地为对照)对次降雨地表径流产生过程的影响以及对径流总量的削减作用。结果表明:1)与裸地相比,狗牙根草地对初始产流时间延长效果明显,最小延长4′2″,最大延长29′8″;对裸地径流总量的削减率最高达59.04%,平均削减率为47.76%,削减效果显著;2)狗牙根草地相比裸地能够很好地延缓峰现时间。随着坡度和降雨强度的增加,狗牙根草地和裸地产流速率趋于稳定所需时间也在缩短,狗牙根草地和裸地的稳定产流速率也在不断增大; 3)随着坡度的增大,狗牙根草地和裸地稳定产流速率之间的差距逐渐缩小,狗牙根草地对总径流量的削减是呈减弱的趋势;4)拟合了径流削减率与降雨强度、坡度的方程,E=I－0.23(1－sin θ)0.58×e4.93×100%,双侧统计相关性显著。      

植被过滤带水土保持和水质净化效益研究

植被过滤带是水土保持和面源污染防控的重要措施之一。本研究于2016年8月在鹫峰人工降雨大厅通过土槽植草冲刷试验,观测不同宽度和坡度的植被过滤带(高羊茅)对地表径流、总悬浮物(TSS)以及污染物(TN、TP、K)的削减效果,定量分析植被过滤带宽度、坡度及入流流量大小等因素对植被过滤带径流拦蓄、TSS拦截和水质净化效益的影响。结果表明:植被过滤带的宽度对径流拦蓄效益影响较大,宽度为1、3和5 m植被过滤带的径流削减率分别为25.9%、79.6%、79.7%;污染物(TN、TP、K)削减率随着宽度逐渐增大,分别为51.7%~92.9%、44.4%~98.8%、31.7%~97.9%;TSS削减率分别为97.6%、99.4%和77.4%。随着坡度的增加(3°、7°和10°),径流和TSS的削减率呈逐渐减小趋势。对于同一个植被过滤带而言,较小的入流流量所对应的径流和TSS削减率较大,而污染物负荷削减率较小。研究表明,植被过滤带能有效拦蓄径流、拦截悬浮固体等污染物质,具有较好水土保持和水质净化效益。