河岸缓冲带植被布局对氮流失的影响

河岸缓冲带（Rriver Buffer Strips,RBSs）已被证明能有效拦截水流并去除氮,该研究旨在揭示缓冲带不同配置的脱氮效果的影响。实地布置河岸植被缓冲带,开展地下径流试验。缓冲带设置3种不同植物种类（水曲柳,五叶枫,杨树）,和不同宽度（5、10、20、30 m）,河岸坡度为3%,树木密度为540株/hm2。在此条件下,研究各类河岸植被缓冲带对地下径流铵态氮、硝态氮和总氮的截留效果。结果表明：20 m宽度河岸植被缓冲带能很好地截留各形态氮素。30 m宽度下,河岸植被缓冲带径流水中的铵态氮、硝态氮和总氮的截留率最高,分别为70.4%、67.7%和69.1%。在不同植物种类缓冲带比较中,杨树可显著降低径流铵态氮和总氮浓度,水曲柳可显著降低径流硝态氮浓度。在宽度与不同植物种类的交互关系中,20 m宽度杨树缓冲带对铵态氮和硝态氮的截留率最高,其各自的截留率为71.9%、64.2%,30 m宽度杨树缓冲带对总氮的截留率最高,为62.1%。研究结果可为东北地区中小型河流河岸缓冲设计最大化截留径流氮污染物提供参考。     

植被缓冲带对农业面源污染物的削减效益研究进展

农业面源污染对环境安全的影响已超过城市生活污染和工业污染,成为水污染的最主要来源。植被缓冲带能够有效拦截农业面源污染物,减少污染物向水体的排放。通过搜集国内外学者对缓冲带的研究结果,对缓冲带削减农业面源污染物能力、缓冲带最佳宽度等方面的研究进行总结分析。结果表明:(1)5 m草本缓冲带对污染物的拦截作用最好,当缓冲带宽度超过5 m时,推荐使用灌草缓冲带,而乔灌草缓冲带需要超过30 m才能发挥作用;(2)当缓冲带宽度相同时,悬浮物和磷素相较于氮素更容易被拦截,悬浮物及磷素去除的缓冲带最佳宽度推荐为15 m(削减率70%以上),但去除氮素的最佳宽度推荐为30 m(削减率为80%);(3)植被缓冲带拦截污染物受缓冲带宽度、坡度及植被类型等因素影响,但缓冲带宽度与削减率之间的关系并不总是呈正比例,当缓冲带宽度增加到一定大小时,缓冲带对污染物的削减率将不再有明显改变;缓冲带坡度与削减率之间也并不总呈反比例,轻微的坡度能够促进径流下渗作用从而增加缓冲带的削减率。     

植被缓冲带对地表径流阻控效果调查及模拟

为了定量分析和评价植被缓冲带对地表径流的阻控效果,对大沽河流域两岸典型植被进行了现场调查及取样,并利用VFSMOD模型初步探讨了植被缓冲带的作用。根据实地调查,获得了大沽河8个典型位置的缓冲带参数。结果表明:大沽河流域植被缓冲带主要由杨树、松树等高大乔木,罗布麻、碱蓬等灌木植物和结缕草、野艾蒿等草本植物组成;这些植被对地表覆盖度较高,可有效地拦截泥沙、增加地表粗糙度,对地表径流具有良好的阻控效果。利用VFSMOD模型对北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村和后路家村4个缓冲带的地表径流阻控效果进行了模拟,结果表明:4处植被缓冲带分别可以拦截0.8,0.7,0.7,0.4 mm/min以下降雨强度产生的地表径流;在植被缓冲带宽度和源区宽度同时变化的情况下,4处植被缓冲带宽度分别达到8,20,1,5 m时,对泥沙拦截率达到0.95以上。因此,大沽河两岸现存植被缓冲带可以对泥沙起到较好的阻控作用。     

河岸水稻缓冲带宽度对排水中氮磷流失的影响

研究表明，在正常条件下，可溶态P、NH4-N和NO3-N在稻田水平方向的扩散距离较短，一般小于10m；扩散距离：可溶态P〈NH4-N〈NO3-N。缓冲带宽度（0～90m）对排水中可溶态P、NH4-N和NO3-N的浓度有很大的影响，但这种影响随施肥后时间的延长而减小。宽度大于15m的水稻缓冲带可显著地降低排水中氮磷的流失，因此在沿河用不施肥的水稻带也可有效地控制氮、磷的流失，替代一般的缓冲带，其机理与湿地相似。     

不同植被缓冲带对坡耕地地表径流中氮磷的拦截效果

植被缓冲带是一种控制非点源污染的新型生态工程措施,采用坡地小区试验方法,在构建等高植物篱的坡耕地低处进行了不同植被缓冲带对径流污染物的拦截试验,其处理分别为：（a）普通施肥结合紫穗槐和三叶草;（b）平衡施肥结合紫穗槐和三叶草;（c）普通施肥结合三叶草;（d）平衡施肥结合紫穗槐。结果表明,夏玉米生长期,植被缓冲带对径流量及侵蚀量的拦截作用显著,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,其径流量分别减少98.0%、97.5%、97.2%和97.5%,侵蚀量分别减少98.8%、98.7%、97.9%和98.0%;植被缓冲带对N、P的拦截效果不同,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,对NH4＋-N的平均拦截率分别为48.2%、86.2%、90.6%和95.1%,对TP的平均拦截率分别为49.2%、42.4%、41.3%和36.4%。试验结果对山区坡耕地面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。     

太湖地区稻田缓冲带在减少养分流失中的作用

选取苏南太湖地区宜兴市和常熟市的水稻田为试验点,研究了不同施肥水平下缓冲带降低稻田田面水、渗漏水、灌溉水中N、P浓度的效果,以及对水稻产量的影响。结果表明:缓冲带与施肥处理的水稻产量差异不显著;稻季缓冲带拦截N、P径流损失效果明显,总氮净拦截量在20.6~51.8 kg hm-2之间,占田面水中总氮的31.7%~50.9%,总磷净拦截量在4.7~5.1 kg hm-2之间,占田面水中总磷的1/2多,缓冲带对渗漏水中N、P的水平迁移具有同样明显的拦截效果,减少了N、P向水体的输入量;土壤剖面中N、P养分呈上高下低的趋势,稻田生态系统能净化灌溉水中的磷。     

不同类型河岸缓冲带水质净化效果研究

以广东省杨溪河灌草、竹林植被岸坡两种类型河岸带为研究对象,对河岸带2 m、4 m和6 m宽度情况下的TP、TN和COD等面源污染物质去除效果进行研究。研究结果表明,不同类型河岸缓冲带及宽度对污染物的截污能力有所不同,总体来看灌草缓冲带对污染物的去除率最高,为55%~87%,其次为竹林缓冲带为56%~80%。从缓冲带去除TN、TP和COD的角度出发,同时考虑土地占用问题,宽度为6 m的两种类型缓冲带是较佳的河岸缓冲带设置宽度。研究结果可为缓冲带的构建提供有益的参考。     

湖滨林草复合缓冲带对泥沙和氮磷的拦截效果

通过田间试验设置3种林分密度的杨树-草复合缓冲带,即杨树株行距分别为:2 m×5 m(T1)、4m×5m(T2)、6m×5m(T3),研究了不同林分密度杨树-草复合缓冲带在自然降雨条件下对地表径流中泥沙和氮磷的拦截效果。结果表明,杨树-草复合缓冲带能显著减少地表径流量以及泥沙和氮磷的径流流失通量,且流失通量随林分密度的增加而减少;林冠截留量随林分密度的增加而增大;缓冲带减少了47.1%~58.7%的地表径流量,拦截了径流中74.4%~86.3%的泥沙,54.5%~68.1%的总氮和62.3%~77.5%的总磷;缓冲带T1对径流中泥沙和颗粒态氮磷的截留效率明显高于缓冲带T2和T3,而对径流中NH4+-N、NO3--N和PO43--P的截留效率与缓冲带T2相比差异不显著;降雨强度对缓冲带截留效率的影响要比降雨量大。这表明缓冲带植被栽植密度对其截留效率的影响与污染物的类型和形态有关,即对泥沙和颗粒态氮磷的影响要大于对可溶态氮磷的影响,且林分密度对缓冲带截留效率的影响主要归因于林冠的截留作用。     

玉米秸秆覆盖缓冲带对细沟侵蚀及其水动力学特征的影响

玉米秸秆覆盖缓冲带是一项有效的坡面水土保持措施,为探究其减少细沟侵蚀的效果及水动力学机理,在室内人工模拟连续降雨条件下,选取黄土高原高强度侵蚀性降雨标准和细沟发育活跃的典型坡度,根据细沟发育的不同阶段,研究了不同布设部位(坡面中部5 m和坡面下部7 m)的秸秆覆盖缓冲带对细沟侵蚀及其水动力学特征的影响。结果表明:与裸露处理相比,玉米秸秆覆盖缓冲带可以减少坡面侵蚀量27.2%~54.8%,减少细沟侵蚀量40.8%~59.2%,减小细沟侵蚀量对坡面总侵蚀量的贡献率。对于细沟形态,缓冲带可减少细沟割裂度23.0%~32.0%,减少细沟平均深度6.7%~10.5%。比较2种布设部位,在坡面细沟发育后期,坡面下部7 m处布设的秸秆缓冲带可以取得更好地减少侵蚀和约束细沟形态变化的效果。对于单条细沟,裸露坡面上的细沟宽度沿坡长方向呈现约1.2 m长的周期性变化规律,而秸秆缓冲带改变了细沟宽度沿坡长方向的周期性变化趋势,此外还通过拦截淤积上方来沙减小了布设位置细沟侵蚀深度,通过拦截径流保护下方有限长度内的细沟。分析其水动力学原因可知,玉米秸秆覆盖缓冲带可使细沟水流向缓层流流态方向延伸,与缓冲带上方相比,秸秆缓冲带下方的细沟水流流速显著减小19.6%~21.9%,雷诺数和佛汝德数分别减少了29.6%~37.9%和8.3%~18.5%,而通过秸秆缓冲带后,细沟水流Darcy-weisbach阻力系数增加了22.4%~43.3%,水流剪切力、单位水流功率和断面单位能量分别减小13.6%~21.5%、20.0~21.0%和9.5%~21.0%,径流能量和侵蚀能力的降低最终导致了坡面总侵蚀量的减小。因此,在坡面上每隔5~7 m布设缓冲带可以有效的削弱坡面径流侵蚀能力,减少坡面细沟侵蚀量和总侵蚀量。该研究结果可为类似地形条件下的坡面水土保持措施合理配置提供理论基础。     

植被缓冲带对乌梁素海区域农业面源污染的削减效果

通过在内蒙古乌拉特前旗乌梁素海九排干岸边构建湖滨植被缓冲带,研究不同盐生植物种类和配置对农业面源污染削减效果的影响。结果表明:无植物空白对照带对径流和渗流水中TN、TP和COD无明显削减规律,芦苇、碱蓬、柽柳和芦苇—碱蓬混播缓冲带随着缓冲带宽度的增加削减率呈先增加后减缓的趋势,渗流水中污染物质的削减效果优于径流水。其中,芦苇对径流和渗流水中TN、TP的削减效果最好,削减率分别为53.56%,79.17%和62.37%,83.25%;碱蓬对径流和渗流水中COD的削减效果最好,削减率分别为50.53%,67.34%。通过计算得到4种植被缓冲带的最佳宽度为19~29 m,其中,碱蓬缓冲带宽度为19 m。综合考虑,可以选择真盐生植物碱蓬作为乌梁素海盐渍化湖滨带植被重建的首选植物,并将植被缓冲带在该地区扩展研究,推广应用。     

河岸带植被对非点源氮、磷以及悬浮颗粒物的截留效应

选取草地河岸带和人工林地河岸带,开展了人工模拟农田施肥和径流污染物截留效果的现场试验。分别采集地表径流和渗透水水样,测定分析了总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4—N)以及固体颗粒物的浓度。结果表明,草地河岸带对地表径流TP的截留效果显著优于林地河岸带,草地和林地河岸带对氮元素的截留效果趋于一致;河岸带对地表径流和渗透水中TN,TP和NH4—N的截留率是相似的;草地河岸带对固体颗粒物的截留效果优于林地河岸带;河岸带越宽,其截污功能越强;人为干扰造成了人工林地河岸带截污能力的减弱。并提出了河岸带管理的相关建议。     

沈阳地区河岸植被缓冲带对氮、磷的削减效果研究

为充分了解河岸植被缓冲带对地表径流污染物的去除效果, 本研究选取辽宁省沈阳市两条典型河流——浑河与蒲河为对象, 研究其滨水不同河岸植被缓冲带对地表径流氮、磷污染物的削减效果。结果表明: 在6 种河岸植被带中, 人工林草地对氮的削减效果最好, 对总氮、硝态氮和铵态氮的平均削减率分别为47%、36%和31%; 人工林地对磷的削减效果较好, 平均削减率为74%; 而人工林地对氮以及人工草地对磷的削减效果较差。随长度增加, 河岸植被缓冲带对地表径流污染物的削减效果基本呈增强趋势。以上研究结果说明不同河岸植被缓冲带对地表径流中氮、磷的削减各有优点。在对遭受污染的河流进行生态修复时, 应考虑环境污染特点和地表特征, 以充分发挥河岸植被缓冲带对污染物的削减优势。     

不同宽度草皮缓冲带对农田径流氮磷去除效果研究

在前期调查及试验研究的基础上,通过设置不同宽度的混播草皮缓冲带,研究其对农田径流总氮、总磷的去除效果。结果表明:在总氮、总磷进水平均浓度分别为17.89,1.04 mg/L的试验条件下,3～12 m宽度的混播草皮缓冲带对总氮、总磷具有一定的去除效果,且随着缓冲带宽度的增加而不断提高,其中对渗流水总氮、总磷的去除效果优于地表径流水,当草皮缓冲带宽度为12 m时,对农田径流中总氮、总磷的去除率可达80%。最后通过数值拟合的方法计算当总氮、总磷去除率均达70%时,混播草皮缓冲带所需的适宜宽度。     

宜兴地区不同利用方式下土壤氮、磷含量分布特性研究

采用地理信息系统(GIS)和地统计学方法,研究了太湖流域宜兴地区不同土地利用方式下土壤氮、磷的空间变异特性。结果表明,研究区土壤全氮、速效磷含量均处于I级水平,不同利用方式的土壤全氮变异系数在30%左右,速效磷处于25%~65%间,空间分布不均匀。与1982年监测结果相比,土壤全氮、速效磷含量均得到提高,其中速效磷含量提高226%,增幅十分显著。水稻田的全氮含量、菜园土的速效磷含量均显著高于其他土壤,达到极显著水平。菜园土全氮和速效磷半方差函数模型的块基比分别为44.87%和58.82%,空间相关性最弱,而人工管理措施最少的果园土其空间相关性最强,块基比分别为26.45%和21.88%。宜兴地区土壤氮磷含量分布不均,与种植制度、肥料施用量等农业管理措施有关。土壤全氮、速效磷含量分布特性与其利用方式关系密切,不同利用方式下土壤的空间相关性有明显差异。宜兴境内太湖沿岸区域土壤氮磷含量过高,需要控制肥料的施加量,提高利用率,减少农业面源污染。     

不同入流条件下草本缓冲带对污染物削减作用

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对泥沙削减效果最好,对总磷削减效果最差,白三叶对污染物的削减能力总体较黑麦草强。径流量对草本缓冲带总氮、总磷削减率影响较大,对泥沙削减率影响较小;当流量从0.08 L/s增加至0.24 L/s时,草本缓冲带对总氮、总磷削减率减少至9%和6%,而泥沙削减率为34%。随着放水冲刷时间增加,出流总氮、总磷、泥沙浓度不断降低并逐渐达到稳定,流量增大至0.24 L/s时,总氮、总磷浓度范围为11.5~24.7,1.6~2.3 mg/L,泥沙浓度在不同流量下无明显差异。草本缓冲带对总氮、总磷去除作用受流量影响较大,在大流量时缓冲带对总氮、总磷基本无去除作用,但缓冲带对泥沙去除作用受流量影响较小。     

三峡库区消落带典型草被对氮磷污染物迁移的影响

为明确三峡库区消落带草被对农业面源污染防治的作用,采用野外放水冲刷试验,分析草带对地表径流中氮磷的拦截率和冲刷前后氮磷含量在土壤内的空间变化,研究消落带典型草被对氮磷污染物迁移的影响。结果表明:(1)草带拦截污染物的效率总体较好,对NO_3~--N的拦截率最高,达93.5%～99.3%。拦截率与草带宽度成正比,与冲刷强度成反比。(2)冲刷前后TN、TP、NO_3~--N和NH_4~+-N污染物含量的变化率最大值分别为2.30,1.96,5.01,4.75,均出现在小区下坡。随着草带宽度增加以及冲刷强度的减弱,污染物含量的变化率增大。(3)各氮磷污染物在0—10 cm土层的变化率较大,变化范围为0.91～5.01。TN、TP和NH_4~+-N在10—30 cm土层的变化率普遍接近1,而NO_3~--N在该土层依然存在较大的变化率。(4)RDA结果显示,影响冲刷前后污染物变化最大的因子是土层深度,其次是坡位、草带宽度、冲刷强度。综上,消落带草被能够有效拦截污染物并促进其向土壤内部迁移,在消落带草本植物恢复及面源污染防治过程中应注意增加消落带草被覆盖宽度,减小高强度降雨径流的影响,促进污染物在上坡位被拦截并进一步向土壤内部迁移,降低污染物向上覆水释放的风险,为三峡库区消落带草本植被恢复及农业面源污染防治提供理论依据。     

几种挺水植物净化生活污水总氮和总磷效果的研究

研究了石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3种不同植被系统、基质为河砂的潜流型人工湿地净化生活污水总氮和总磷的效果,并同无植被系统、相同基质的潜流型人工湿地净化效果进行了比较,结果表明:在较低浓度范围里无植被的人工湿地和3种有植被的人工湿地对污水中总氮有较好的去除作用,随着污水中总氮浓度的增加,虽然无植被的人工湿地和有植被的人工湿地去除总氮的效果均有下降的趋势,但有植被的人工湿地仍然能维持较高的总氮去除水平,无植被的人工湿地总氮去除效果则下降较快。在有植被的人工湿地中,以石菖蒲植被人工湿地氮素净化能力最强,其次为灯心草和蝴蝶花,这与植被自身吸收同化污水中氮素水平以及植物根系微生物作用有关。对于污水中总磷的去除,本研究中由于污水中磷素浓度较低,无植被和有植被的人工湿地对污水中磷素均有很好的去除作用,没有明显差异,但不同的植物体中磷素仍有明显的吸收同化富集现象,其中石菖蒲吸收同化磷素能力最强,其次为蝴蝶花和灯心草,植被在人工湿地系统中对于污水中总氮和总磷的去除起着重要的作用。