农田排水沟渠系统对磷面源污染的控制

排水沟渠是农业区重要的水利工程,其排水功能更是农业安全生产的重要保障,然而农田排水沟渠的生态功能未得到足够重视。随着农业面源污染研究的深入,农田排水沟渠在控制磷面源污染上的作用日益引起人们的关注。针对农业面源磷污染控制问题,简要归纳总结了农田沟渠系统对磷面源污染的迁移转化机理及影响因素,并在此基础上,探讨了排水沟渠控制磷污染的措施,以期为农业面源污染控制和管理提供参考。     

太湖源地区雷竹林氮磷径流输出与拦截控制

农业面源污染是导致水体富营养化的重要原因之一,雷竹生产是临安市的支柱产业之一,而雷竹覆盖技术下的高施肥量容易导致水体污染负荷过高,因此,控制雷竹林氮磷流失极为重要。通过田间原位设置4种不同的生态拦截方法,观测春夏季雷竹林土壤氮磷径流输出,探讨了不同拦截方式对径流中不同形态氮磷的拦截效果。结果表明,4种不同拦截小区中,颗粒物运载的氮是径流损失的主要氮形态,施肥量和雨强是影响氮磷流失量的主要因素。以原生雷竹林作为拦截带的小区氮磷径流损失量最高,分别达到1 006.2和387.6 g/hm2;通过比较,黑麦草对氮磷径流损失通量拦截效果要优于其它拦截带,其氮磷损失通量分别为777.1和228.9 g/hm2;黑麦草+竹炭拦截小区的氮磷流失量分别为827.7和242.1 g/hm2;竹林+竹炭拦截的径流损失量分别为1 098.6和366.5 g/hm2,竹炭对竹林的氮磷拦截效果不佳。雷竹林地氮磷径流损失风险不大,其中氮的流失量要远高于磷。4种不同拦截小区中,生态拦截草带对控制雷竹林地土壤氮磷的径流迁移效果最佳。     

基于“4R”技术的紫色丘陵区农业面源污染防治体系

紫色丘陵区坡耕地是长江中上游地区水土流失最为严重的土地利用类型,它是三峡库区最主要的农业面源污染来源。基于农村面源污染治理的"4R"理论,系统总结了紫色丘陵区农业面源污染防治的技术体系。"4R"技术包括源头减量、过程阻断、养分再利用及生态修复。源头减量技术是农业面源防治最优对策,包括平衡施肥、氮肥运筹优化等减少肥料用量技术与节水灌溉、保水抗旱保护性耕作等减少排水量技术;过程阻断技术包括坡地农林复合经营系统、生物篱技术等农田内部的拦截技术和人工湿地塘、生态拦截沟渠等面源污染物离开农田后拦截技术;循环利用技术主要包括秸秆直接或间接还田技术,畜禽粪便农肥化技术,基于稻田湿地生活污水工程尾水净化技术等;生态修复技术包括水体修复的生态浮床技术及水生植物恢复技术等,河岸带修复的生态护坡技术及生物隔离技术等。该研究可为紫色丘陵区农业面源污染防治提供技术支持。     

生态沟渠对小流域农田排水中氮磷的拦截效果研究

农田养分大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究自然降雨排水条件下生态沟渠对稻作区小流域农田排水中氮(N)、磷(P)的拦截效应具有重要意义。以流入湘北津市市毛里湖区的生态沟渠为研究对象,连续2年系统研究多级植物组合截留后N、P的沿程变化规律及拦截效率。结果表明:生态沟渠对稻作区小流域农田排水中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP均有一定的拦截净化作用。2016年和2017年生态沟渠对农田排水中TN平均拦截率分别为58.49%、47.61%,对NH_4~+-N平均拦截率分别为77.29%、69.72%,对NO_3~--N平均拦截率分别为58.77%、47.79%,对TP平均拦截率分别为67.07%、54.47%。总体认为,生态沟渠能有效拦截农田排水中N、P,减轻周围环境受纳水体的污染负荷。     

汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应

[目的]研究汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应,为农业非点源污染的控制提供重要参考和依据。[方法]设置生态沟渠在不同时间对不同断面水体进行监测。[结果]同段沟渠内,侧面外来水对沟渠径流氮浓度变化影响比磷浓度变化明显;径流TN,NO3-N浓度在上游、中游和下游断面变异系数分别达到19.81%~31.88%,9.57%~16.73%和32.14%~42.81%;NH+4-N和TP在4个断面变异系数在33.33%~88.46%范围内变化;生态沟渠断面之间,水草拦截净化沟渠段氮、磷含量降低幅度在9.52%~31.11%。[结论]沟渠生态拦截对径流氮素净化效果较明显,同时适当布局拦沙工程可以削减磷素流失。     

蔬菜地面源污染生态拦截系统与效果

针对蔬菜种植业面源污染日益严重的现状,该文选取浙江省太湖流域典型的蔬菜集约化种植区为研究对象,以因地制宜、实用高效、维护便捷、成本合理为原则,在研究区域构建了农田生态沟渠-生态消纳塘水肥一体化-过滤型主排水渠生态拦截系统,并对拦截系统效果进行综合分析研究,探索高效实用的农田面源污染生态拦截技术。结果表明,与2010年相比,工程建成运行后2011年、2012年总氮去除率分别达33%～52%、43%～67%,总磷去除率达23%～59%、43%～82%,在雨季6-9月间,去除效果最佳,且2012年效果优于2011年。该系统有效削减了菜地废水氮、磷等营养元素的排放,达到改善水质、美化景观、提升经济的综合效果,为蔬菜种植区面源污染控制提供技术工程示范,具有典型的推广应用价值。该文可为农田面源污染拦截技术研究及应用提供参考。     

农林复合措施保土保肥试验分析

在安徽省开展了4组农林复合间作试验.结果表明,等高种植和棉花可明显降低径流中氮、磷的流失,其中等高种植山芋的径流中全氮、全磷分别为10.481mg/L和0.122mg/L,顺坡种植山芋的径流中全氮、全磷则分别为43.112mg/L和0.285mg/L;等高种植棉花的径流中全氮、全磷分别为3.779mg/L和0.109mg/L,顺坡种植棉花的径流中全氮全磷则分别为38.980mg/L和0.288mg/L.沟渠拦截了径流和泥沙,也拦截了水土携带的氮、磷,观察期间,沟渠拦截1号至4号地块径流中氮素总量分别为575.09,631.18,199.45,710.05 mg,磷素总量分别为54.54,21.42,23.24,30.13 mg;沟渠拦截1号至4号地块流失泥沙中氮素总量分别为3.00,2.95,1.07,3.35 g,磷素总量分别为0.80,0.67,0.21,0.69 g.山芋-杨树-棉花-杨树复合间作明显降低了农田水土和氮、磷流失量,观察期间,山芋-杨树-棉花-杨树复合间作的径流量和流失泥沙盆分别为2 623 cm3/m2和17.31 g/m2,而单一山芋种植下为3 138 cm3/m2和19.76 g/m2,单一棉花种植下为2 658 cm3 /m2和17.87 g/m;山芋和棉花单位面积产生径流中氮磷平均值分别为17.88 mg/m2和0.25 mg/m2,泥沙中氮磷平均值分别为21.30 mg/m2和5.24 mg/m2,而山芋-杨树-棉花-杨树复合间作的对应径流和泥沙中氮磷值分别为14.23,0.22,20.08,4.85 mg/m2.农林复合生产与沟渠拦截对保土保肥和防控农业面源污染,具有重要的作用.     

农田排水氮磷拦截潜流坝的设计与运行

为控制太湖流域农业面源污染,设计了一种可以有效减少农田排水氮磷含量、控制水头的氮磷拦截潜流坝。该文介绍了该潜流坝的结构特点、建造方法及工作原理,并根据设计构建了实体氮磷拦截潜流坝,同时进行了数据监测。结果表明该氮磷拦截潜流坝运行稳定、控制农业面源污染效果良好。其中水体铵态氮的平均去除率较不建造潜流坝提高了8.3%;总氮的去除率平均提高了7.2%;总磷的去除率平均提高了17%。因此,该氮磷拦截潜流坝可作为农业面源污染氮磷拦截系统中的重要部分。     

小流域农业面源污染阻力评价及"源-汇"风险空间格局

识别评价影响农业面源污染的"源-汇"风险格局,对小流域的农业面源污染防治规划有着重要的现实意义,为此,该文以三峡库区典型农业区王家沟小流域为研究区,借助最小累计阻力模型评价小流域农业面源污染阻力和识别"源-汇"风险。首先,通过土地利用解译数据确定"源"地的分级,在获取地形、距离、土地利用和氮磷等自然影响因子的基础上,构建氮和磷的阻力基面评价指标体系,并测算氮、磷和总阻力面,以此判定影响小流域农业面源污染的阻力空间分布趋势;同时借助阻力阈值,对阻力面进行等级划分,以此识别影响库区小流域农业面源污染的"源-汇"风险格局。结果表明:1)影响农业面源污染的不同阻力因子,其空间分布存在明显差异,由此奠定了阻力基面的空间异质性;阻力基面反映了影响三峡库区小流域农业面源污染的"源-汇"景观空间差异,表现为"源"景观类型的阻力基面小于"汇"景观类型;氮和磷的阻力面总体上围绕"源"地向外呈现不断增大的空间变化特征;2)划定了影响王家沟小流域农业面源污染的"源-汇"风险区:极高风险区(0.297 7 km~2)高风险区(0.154 4 km~2)中风险区(0.147 5 km~2)低风险区(0.147 4 km~2)极低风险区(0.016 0 km~2);影响整个小流域农业面源污染的"源-汇"风险偏高,但小流域内仍有一定范围的低风险区,能确保流域内的氮磷流失得到有效拦截。研究结果有助于从影响农业面源污染的"源-汇"景观和空间阻力角度识别评价"源-汇"风险格局,为科学防范和治理农业面源污染提供决策依据。     

不同植被过滤带对农田径流泥沙和氮磷拦截效果与途径

在我国农业面源污染已经成为水环境质量恶化和湖泊富营养化的重要原因,其中氮磷对地表水富营养化的贡献超过了50%。通过浑水冲刷试验,研究了3种禾本科植被过滤带((黑麦草Lolium perenne Linn.)、偃麦草((京草2号)Elytrigia repens(L.)Nevski)、无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)对径流、泥沙以及氮磷的拦截效果,同时分析了3种植被过滤带拦截氮磷的主要途径。结果表明:(1)与裸地相比,3种植被过滤带均能显著提高径流与氮磷的拦截率。3种植被过滤带之间对径流、氮磷拦截率没有显著差异。黑麦草过滤带泥沙流失量显著低于无芒雀麦过滤带;同时径流、泥沙与氮磷拦截率之间存在显著正相关关系,表明植被对径流和泥沙的拦截一定程度上决定对氮磷的拦截量;(2)径流过程中磷的流失量均低于氮的流失量。氮的流失主要以溶解态氮为主,占总氮流失量的90%以上;磷的流失则主要以颗粒态磷为主;(3)植被过滤带拦截氮磷的途径不同,氮主要通过增加土壤入渗的途径来拦截,磷则主要通过植物茎秆基部进行物理拦截;(4)京草2号对氮的拦截效果优于黑麦草和无芒雀麦,而黑麦草则在磷的拦截方面表现突出。因此在植被过滤带的优化设计方面可以考虑黑麦草与京草2号2者混播以达到最佳的拦截吸附效果。     

不同植被过滤带对农田径流中泥沙和氮磷的拦截效果与途径

在我国农业面源污染已经成为水环境质量恶化和湖泊富营养化的重要原因,其中氮磷对地表水富营养化的贡献超过了50%。通过浑水冲刷试验,研究了3种禾本科植被过滤带((黑麦草Lolium perenne Linn.)、偃麦草((京草2号)Elytrigia repens(L.)Nevski)、无芒雀麦(Bromus inermis Leyss.)对径流、泥沙以及氮磷的拦截效果,同时分析了3种植被过滤带拦截氮磷的主要途径。结果表明:(1)与裸地相比,3种植被过滤带均能显著提高径流与氮磷的拦截率。3种植被过滤带之间对径流、氮磷拦截率没有显著差异。黑麦草过滤带泥沙流失量显著低于无芒雀麦过滤带;同时径流、泥沙与氮磷拦截率之间存在显著正相关关系,表明植被对径流和泥沙的拦截一定程度上决定对氮磷的拦截量;(2)径流过程中磷的流失量均低于氮的流失量。氮的流失主要以溶解态氮为主,占总氮流失量的90%以上;磷的流失则主要以颗粒态磷为主;(3)植被过滤带拦截氮磷的途径不同,氮主要通过增加土壤入渗的途径来拦截,磷则主要通过植物茎秆基部进行物理拦截;(4)京草2号对氮的拦截效果优于黑麦草和无芒雀麦,而黑麦草则在磷的拦截方面表现突出。因此在植被过滤带的优化设计方面可以考虑黑麦草与京草2号2者混播以达到最佳的拦截吸附效果。     

沟渠在控制农业面源污染中的作用

农业面源污染日益严重,其中的N、P是造成农田附近水体富营养化的重要成因。沟渠是农田系统中的重要组成部分,它具有重要的水文功能和生态功能。将沟渠改建为生态沟渠,发挥它的截留沉淀、植物吸收、沉积物吸附和微生物降解作用,对去除农业面源污染中的N、P具有重要意义。沟渠可以单独的沟渠形式或与水塘等其它处理方式组成复合系统,实现对农业面源污染的控制。     

我国农业面源污染治理技术研究进展

随着我国经济社会的进一步发展,农业面源污染已经成为造成我国环境污染尤其是水环境污染的主要因素,农业面源污染治理技术的研究也越来越得到政府和科技工作者的重视。本文重点介绍了当前我国农业面源污染的状况、农业面源污染的成因及特征,并从农村生活污水的治理技术、农村生活垃圾的处理处置技术、农田径流生态拦截技术以及包括化肥减量化技术和农药减量化与残留控制技术为主的农业化学品减量使用技术等方面介绍了我国农业面源污染治理研究的发展现状,提出未来我国农业面源污染治理的系统控制思想和相关技术研究的趋势,包括系统控制与区域治理结合、技术研发与工程示范结合、面源污染控制与管理结合及建立健全国家级农业面源污染监测评价与预警体系等。     

江苏省苏州市示范点太湖流域水质保护与生态补偿实践

<正>在苏州市相城区望亭镇新埂村开展"太湖水环境综合治理项目"面源氮磷流失生态拦截工程示范,建设内容包括改造建设生态沟渠、生态塘1.2万m2,全部种植菱白、水芹、荸荠、茨菰等水生作物。补偿措施:采取财政转移支付、设立生态补偿专项基金等补偿途径,配套政策保障机制,针对太湖流域水污染治理实施农田生态沟渠、生态塘等生态拦截工程改造建设提供专项资金补贴,补贴标准约为每平方米30元。     

洱海流域坡耕地面源污染治理技术与模式研究

针对洱海流域坡耕地氮、磷流失的现状,选择代表性较强的洱源县德源山生态基地,实施坡耕地面源污染治理技术模式研究,旨在为坡耕地面源污染治理提供技术支撑。     

关于沟渠生态拦截氮磷的研究

为研究沟渠拦截氮磷的效果,在不同时间对沟渠不同断面水体进行了监测。结果显示,河水自然净化和水生植物拦截净化作用,都会降低沟渠水中的氮磷含量,并且全氮、全磷含量的降低幅度一般要高于铵态氮、硝态氮以及可溶磷的变化幅度;相对河水自然净化而言,水生植物拦截净化能力明显更强,几种形态养分含量的降低幅度在5.7%～32.9%之间,明显高于降低幅度在0.30%～6.6%之间的河水自然净化。结果还显示,在降雨结束以后,沟渠水中全氮、铵态氮含量都呈现先增加后降低的变化趋势,全磷、可溶磷、硝态氮含量总体呈现波动渐增的变化趋势。     

中国农业面源污染防控研究进展与工程案例

农业面源污染具有发生分散、随机，排放不确定性，污染物浓度波动大、类型复杂，污染面广量大的特点，其综合防治一直是世界性难题。当前，我国面源污染防控首要的问题为污染“家底”不清，不同部门或研究学者对农业面源污染负荷估算差别大。基于几十年定位、全程的科学观测数据，本研究认为，虽然国家污染普查数据和很多学者的估算数据，均高估了种植业源排放量占面源污染总量的比例，但种植业源排放总量仍然很高，必须给予充分的重视和防控。结合中国30多年的面源污染防控经验，中国科学院南京土壤研究所学者提出了农业面源污染控制的3R（“减源—拦截—修复”）和4R策略（“源头减量—生态拦截—循环利用—生态修复”），并伴随着防控技术升级和组合优化、技术产品化和装备化，逐渐完善扩展为4R+，为我国农业面源污染防控提供了理论支撑和应用指导，在一些典型地区进行工程化实施后，形成了农业面源污染防控的成功经验和案例。然而，农业面源污染防控的工作仍然面临着许多挑战，深入了解土壤与污染物之间的相互作用机制将尤为关键。此外，为实现资源的高效循环使用，还必须进一步提高氮、磷等关键污染物的净化与回收效率，确保在增加农业产值的同时降低对环境的污染...     

基于生态化学计量方法识别农业面源污染防控重点区域

基于柴河流域汇水区内不同景观单元土壤与径流中氮、磷养分含量,分析了土壤与径流中污染物的生态化学计量特征,并综合评价了面源污染物的"源—流"过程,进而确定汇水区内面源污染防控的重点区域。结果表明:(1)汇水区内的坝平地、大棚种植区和柴河河道的土壤或底泥具有较高的氮磷比,其径流中溶解态氮磷比也较高,而磷矿区和富磷区林地土壤及径流中溶解态氮磷比较低;(2)土壤氮、磷养分与径流中氮、磷污染物之间未发现显著相关性(p0.05);(3)与其他景观类型相比,柴河底泥与大棚种植区的污染物"源"强较高,而大棚种植区和磷矿区污染物的"流"失风险较高,因此,大棚种植区由于其高"源"强和高"流"失性是该汇水区面源污染重点防控区域;(4)单个景观类型下,通过对比"源""流"过程在总流失风险中的比例确定磷矿区的流失、富磷区林地和河道底泥的污染物"源"是各自景观类型下面源污染防控的重点环节;而农业种植区(坡耕地、坝平地和大棚区)需同时在减"源"和控"流"上进行综合防控。     

植被缓冲带在水源地面源污染治理中的作用

在山地丘陵区遭遇高强度降雨时,常常发生水土流失;水流携带泥沙下泄,过量施入农田的肥料、农药等化学物质随之进入河流、水库、湖泊等地表水和地下水水体,进而造成水体富营养化等面源污染,危害水源地安全。为梳理植被缓冲带能够控制水土流失、阻控污染物移动、解决水源地面源污染问题,明确该项技术措施减少和治理水源地面源污染的机制,为水源地面源污染防治和水环境改善提供参考。在概括介绍植被缓冲带的类型、功能的基础上,对该项技术措施减少和治理水源地面源污染的机制进行讨论。植被缓冲带治理水源地面源污染的机制主要有:①植物在生长过程中自身对氮磷等物质的吸收;②利用植被固结土壤,减少水土流失;③植被覆盖、拦蓄能够延长径流在地面的停留时间而增加水分入渗、减少氮磷等物质随地表径流流失;④植物根系参与土壤中多种物理、化学和生物过程,加速碳、氮、磷等物质的形态转化。针对水源地面源污染特点和植被缓冲带的建设技术及其应用要点,提出相关建议,并对今后该技术的发展进行了展望。     

植物修复农田退水氮、磷污染研究进展

水环境污染是造成全球水资源水质性紧缺非常重要的因素。农业面源污染则是继工业源污染实施清洁生产得到有效治理之后水体污染主要的贡献者,特别是地表水中过量氮、磷的主要来源,受到越来越多的关注和重视。植物修复技术因其可以对受污染水体进行原位修复和避免二次污染等特点,逐渐被人们应用到污染水体的治理中。本文从植物修复农田退水氮、磷污染视角,综述了农田退水氮、磷在主要去除途径与影响因素方面所取得的研究进展,并针对植物修复农田退水实践中存在的问题,提出了继续强化植物组合对水污染负荷消减能力的研究,进一步扩展对植物的经济利用价值、生态景观价值和社会效益开展研究,以及深化植物修复从室内模拟到野外小区域示范、再到大区域的推广应用研究等建议,以期为进一步提升治理农田面源污染效果提供技术支撑。