GIS在农业非点源污染研究中的应用

结合国内外GIS在农业非点源污染研究中的利用现状和实例,分析了GIS在农业非点源污染研究中应用的必要性,阐述了其应用的基本方法和形式并介绍了应用现状,探讨了GIS在此领域应用的未来发展趋势。     

GIS技术在农业非点源污染中的应用研究

介绍了农业非点源污染的特点、影响因素及地理信息系统(GIS)的功能特点,阐述了基于GIS技术的环境地理信息系统在我国农业非点源污染预测模型、时空分析、污染风险评估及土地利用污染中的应用,并提出了相应的建议。     

农业非点源污染研究

农业非点源污染逐渐发展成为最重要且分布最为广泛的非点源污染。以农业发展效益较好、农民人均纯收入较高的太湖流域农村为研究对象,对农业非点源污染的污染特征、污染物来源、污染危害进行了分析,并提出相应的防治对策。     

流域农业非点源污染研究概况

本文对有关非点源污染的概念作了简要介绍,并从流域内非点源污染物浓度与负荷、影响因素及机理、预测与评价、模型化以及控制与管理等方面,介绍了以流域为单位的农业非点源污染研究概况。     

农业非点源污染预测模型研究进展

农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程，因此, 模型化研究一直是非点源污染研究领域的一个核心内容。该文回顾了农业非点源污染预测模型的发展，简要阐述了国外农田尺度和流域规模尺度农业非点源污染模拟模型的功能和研究进展，对中国非点源污染预测、模型发展及存在问题进行了论述，提出从农业生产和水环境保护的角度去探讨污染物运移特征和定量预测模型，结合3S技术，并考虑非点源污染的不确定性将是今后非点源污染模型研究的主要内容之一。     

湿地对农业非点源污染的去除效应

综合论述了湿地去除农业非点源污染的机理及影响营养物质净化的因素，指出农业非点源污染是引起地表水富营养化的主要因素，湿地生态系统作为农田与水体之间的一个过渡地带，可通过土壤吸附、植物吸收、微生物转化等一系列物理、化学和生物学作用降解地表径流中的氮磷营养物质，减轻地表水的污染。     

农业活动非点源污染与地下水的污染与防治

农业活动造成的非点源污染与地下水污染的关系十分密切。污染的原因是多方面的，污染途径也各有不同，在详细分析由农业非点源污染造成地下水污染的原因与污染途径的基础上提出了地下水系统污染的防治措施。     

RS和GIS支持下农业非点源污染模型研究评述

农业非点源污染主要由降雨径流、土壤侵蚀、地表溶质溶出和土壤溶质渗漏4个过程形成。从数据获取和数据处理两方面分析了农业非点源污染模型研究中引入RS和G IS技术的必要性和可行性,总结了模型与RS、G IS的集成主要表现为3个层次,在此基础上提出引入空间决策支持系统是集成研究的发展方向,将目前模型与RS、G IS集成方式概括为松散集成、紧密集成和完全集成3种,阐述了每种集成方式的实现方法和难易程度。综合叙述和展望了国内外农业非点源污染模型与RS、G IS集成研究取得的成果和最新研究进展,分析了集成研究面临的问题,对其中的主要问题如模型验证、运算效率以及模型与G IS匹配问题进行了深入探讨并且提出了解决的办法。     

宁夏水环境保护与农业非点源污染

宁夏的地表、地下水环境同农业活动的非点源污染关系十分密切。污染的原因是多方面的,污染途径也各有不同,在详细分析宁夏水环境质量与农业非点源污染关系的基础上,提出宁夏的水环境保护必须首先控制农业活动的非点源污染。     

沣河水污染特征及非点源污染负荷估算分析

沣河流域的主要污染指标为COD、BOD5、NH4+-N等,非点源污染负荷的定量化对流域水污染控制和水环境综合治理意义重大。结合沣河1986-2009年水量、含沙量及水质状况监测数据进行有机污染综合指数及相关分析,并采用平均浓度法对流域的非点源污染负荷和点源污染负荷进行了研究。结果表明:(1)有机污染综合指数(A值)呈抛物线趋势,径流量与沣河水质呈负相关性,含沙量与沣河水质呈正相关性。通过产业结构调整等措施,近年来沣河水质有明显改善;(2)沣河的污染负荷大部分来自降雨径流引起的非点源污染,在沣河水污染中TN的非点源污染负荷比例在56%以上,TP的非点源污染负荷比例在68%以上,NH4+-N的非点源污染负荷比例在63%以上,比重较大,非点源污染对沣河水质的影响不容忽视,而且TP受到的影响相对最大,可通过合理配置水土保持措施,有效防治非点源污染。     

千岛湖区域农业面源污染及其控制对策

随着对点源污染管理力度的增大，农业面源污染已逐渐成为千岛湖区域的主要污染源之一。以千岛湖区域为研究对象，从畜牧养殖、种植耕作、水产养殖和农村居民生活产生的废物等4个方面系统地分析了千岛湖区域农业面源污染现状，并从控制畜禽养殖污染、水产养殖污染、秸秆和农膜污染、农药与化肥污染、农村居民生活废弃物污染等方面系统地提出了千岛湖区域农业面源污染的应对对策。     

GIS支持下非点源污染模型应用分析

地理信息系统(GIS)具有强大的空间数据分析和可视化能力,可以反映非点源污染空间分布特性,将它与非点源污染模型结合可大大减轻非点源污染模拟难度。介绍了国内外非点源污染的研究现状,结合USEPA开发的BASINS系统及PLOAD模型,从数据的输入、模型参数的提取、结果的可视化3个方面分析了GIS在流域非点源污染研究中的应用,并以浙江省剡江流域为试验区进行了模拟,为此方面的研究提供了一定的借鉴。     

考虑非点源影响的水源地水库水质预测研究

联合应用流域非点源AnnAGNPS模型和水库水质CE-QUAL-W2模型,研究了非点源污染对陕西省金盆水库水质影响。利用AnnAGNPS模型输出黑河流域非点源污染负荷,将其转化为金盆水库入库浓度作为CE-QUAL-W2模型的输入,对黑河金盆水质进行预测。结果表明:(1)非点源污染在洪水期时对金盆水库水质有较大影响,而在非洪水期时非点源污染对水库水质影响不显著;(2)非点源污染对水库纵向和垂向水质的影响存在差异性;(3)林地对流域非点源污染的削减起到很大作用;(4)在对水库水质进行预测时,应对洪水期和非洪水期的非点源污染区别对待。     

基于SWAT模型的图们江流域氮磷营养物非点源污染研究

运用数学模型模拟非点源污染物的空间分布及其输移转化机制,是当前农业非点源污染研究中的重要手段和途径之一。流域尺度长时段分布式水文模型SWAT（soil and water assessment tool）应用于我国南方许多流域的非点源污染模拟上都取得了较好的结果。利用SWAT模型建立了东北图们江流域非点源污染数据库,对该流域（中国一侧）划分为5个小流域46个水文单元,分别进行了水文模拟、降雨径流和土壤侵蚀量计算。结果表明,图们江流域农业非点源污染主要的发生区在流域中部,海兰河和布尔哈通河交界的区域内。该区内有机氮和有机磷的非点源污染负荷明显高于其他地区,推测认为该区域为延边州首府延吉市所在地,城市建设和经济发展带来了繁荣,也造成了局部地区的植被破坏、土地裸露,水保能力下降,因此水土流失现象比较严重。另外,通过分析流域内有机氮和有机磷的时空变化特征发现,2007年延吉、龙井地区为氮磷营养物非点源污染最大发生区（有机氮9.76t.a-1,有机磷1.24t.a-1）,而2008年除延吉、龙井地区外,珲春地区有机氮和有机磷非点源污染均有加重的趋势（分别由1.39t.a-1上升到3.82t.a-1,0.17t.a-1上升到0.48t.a-1）;氮磷营养物的空间分布特征表明,2007年与2008年除了延吉、龙井一带为最大发生区外,珲春地区有机氮流失有所加重（从1.39t.a-1上升到3.81t.a-1）,有机磷流失也有所加重（0.17t.a-1上升到0.48t.a-1）,而安图等地区则有所减轻。     

宁夏农业面源污染及其影响因子解析

为探明宁夏农业面源污染特征及其主要影响因子,运用等标污染负荷法、主成分分析法、灰关联分析法,以地级市为单元研究宁夏种植业、养殖业、农村生活等农业面源污染来源化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的负荷、特征以及主要影响因素。结果表明,宁夏农业面源污染最主要污染源为畜禽养殖,其等标污染负荷比达到30.38%,最主要污染物为TN,其等标污染负荷比达到61.67%。农业面源污染程度银川市、吴忠市为严重污染,中卫市为中度污染,石嘴山市、固原市为轻度污染。宁夏农业面源污染的主要影响因子依次为畜牧业产值、农业产值、农业耗水量、有效灌溉比例、农民人均收入、秸秆利用率、人均农业产值、农业人口、化肥施用量和耕地面积。     

上海市都市农业区域地下水磷素非点源污染特征研究

为研究都市农业区域非点源磷污染对地下水的影响,选择上海市南汇区新场镇果园村的地下水为研究对象,并于2009年7月到9月雨季对该区域地下水进行连续监测。研究结果表明:该区域地下水中磷的形态以水溶性有机磷为主,水溶性总磷含量介于0.75～1.97mg/L之间,平均浓度为1.31mg/L,磷酸盐浓度在0.22～0.62mg/L之间,平均浓度为0.42mg/L。水质低于地表水Ⅴ类标准(0.4mg/L),地下水污染水平已严重超标,不宜饮用。地下水中非点源磷的迁移与土地利用类型相关,果园旁地下水中磷素浓度在降雨前后变化明显。同时,降雨时地表径流加剧磷素流失,农田施肥、水体渗漏均会加剧地下水磷素非点源污染。     

基于有限资料的水土流失区非点源污染负荷估算

依据多沙河流的非点源污染特点,结合河流床沙中的污染物含量与流域内表层土壤污染物含量间的关系,提出了基于有限资料条件下的水土流失区非点源污染负荷估算方法,并以渭河流域华县断面为例进行了实际应用,结果表明：该法简单易行,资料需求程度不高,计算结果合理,可用于水土流失区非点源污染的初步估算;渭河流域华县断面非点源污染总磷负荷与汛期输沙量相关程度最高,达到0.91,而氨氮和硝酸盐氮分别为0.77和0.75,相对较弱;渭河流域华县断面丰沙年输出氨氮53 304 t、硝酸盐氮18 878 t、总磷237 387 t;而平沙年、枯沙年分别输出氨氮26 796 t,9 204 t,硝酸盐氮10 444 t,4 847 t,总磷144 431 t,82 740 t。     

土地利用和农业管理对丹江流域非点源氮污染的影响

为研究土地利用和农业管理对流域非点源氮污染的影响,选择南水北调中线的重要水源地丹江流域作为研究区,应用SWAT模型模拟了流域地表水硝酸盐氮和氨氮负荷,揭示了土地利用变化和不同施肥灌溉措施对氮污染负荷的贡献。结果表明:(1)流域内全年氮污染分布不均,硝酸盐氮和氨氮污染较为严重的时段集中在每年7—9月,输出量分别为734.32,735.36 t,占全年硝酸盐氮和氨氮输出量的50%以上;(2)硝酸盐氮和氨氮的输出量具有较大的空间差异,自上游至下游逐渐加重,污染较为严重的子流域主要集中在丹凤县和商南县;(3)通过设置情景模拟,当坡度大于15°和25°的耕地退耕还林时,流域硝酸盐氮负荷分别减少59.83%和45.89%,氨氮负荷分别减少48.91%和35.78%。当流域内施肥量和灌溉量分别降低20%时,流域硝酸盐氮负荷分别减少3.63%和13.26%,氨氮负荷分别减少0.12%和15.65%;(4)耕地是流域氮污染的主要来源,降低流域施肥灌溉量和陡坡地退耕还林是控制流域非点源氮污染的关键。