山东省南四湖流域农业面源污染评价及分类控制

为明确山东省南四湖流域农业面源污染状况,有针对性地采取合理的污染控制对策,采用排污系数法核算了山东省南四湖流域农业面源COD、TN和TP的污染负荷。运用等标污染负荷法、聚类分析、GIS技术对其污染物排放量、排放强度、敏感性和空间特征以及污染物分类进行分析。结果表明:2012年山东省南四湖流域农业面源COD、TN和TP的排放量分别为254574.06、116976.87和15554.42 t,排放强度分别为88.18、40.52和5.39kg·hm-2;流域最主要的污染源为畜禽养殖,最主要的污染物为TN。COD、TN和TP排放强度最高的地区分别为兖州市、梁山县和鱼台县,而排放强度最低的地区均为山亭区;兖州市、汶上县、梁山县、定陶县和滕州市为整个流域农业面源污染的高度敏感区和优先控制区,畜禽养殖是流域优先控制区的重点污染源。农村生活污染型和综合污染型分别是流域污染贡献率最高和治理难度大的污染类型。     

淮河流域奎濉河典型小流域农业面源污染调查与评价

通过对奎濉河典型小流域进行实地调研, 应用等标污染负荷法进行综合分析, 结果表明: 小流域内农业面源污染排放源中, 生活源污染负荷率最大, 达到57.32%, 污染物排放总量达到75874.04 kg, 其中COD为主要污染物, 排放量达到39812.58 kg; 养殖业污染负荷率为35.33%, 达到18741.73 kg, 种植业污染负荷率为7.35%。在3个评价因子COD, TN, TP中, 以COD的污染负荷率最高, 达77.17%; 其次为TN, 污染负荷率为16.83%; TP的污染负荷率为6.00%。农村生活和畜禽养殖污染是小流域内农业面源污染物主要来源, 应是该地区农业面源污染防控的重点。     

湖北省三峡库区畜禽养殖污染现状评价

采用畜禽产排污系数估算出湖北省三峡库区2001—2014年畜禽粪便总量及COD、TN、TP的产生量,分析畜禽粪便对环境污染的情况,并对湖北省三峡库区的畜禽养殖的环境容量和污染风险进行评估。结果表明:(1)湖北省三峡库区的畜禽粪便主要来源于生猪。(2)2001—2014年湖北省三峡库区的畜禽粪便的猪粪当量和COD产生量均呈增长趋势,至2014年分别为316.2万t和28.0万t。(3)2001—2014年畜禽粪便TN和TP产生量均呈缓慢上升趋势,2014年的TN、TP耕地负荷分别为281.2、44.1 kg·hm~(-2)·a~(-1),远高于欧盟的限量标准。(4)2001—2014各年湖北省三峡库区的实际养殖量均超过当年其环境容量的50%。2014年巴东县、夷陵区、兴山县和秭归县的实际养殖猪当量远超出其环境容量的50%,这些地区应严格控制畜禽养殖数量。     

海南新村港和黎安港非点源污染负荷估算

海南新村港和黎安港是海南省重要的渔港和海水养殖区, 也是重要的海草保护区, 其水环境质量对于社会经济和海洋生态都有重要影响。利用遥感和 GIS 的方法, 结合经验模型估算新村港和黎安港非点源污染的年均负荷量,为水环境管理提供理论依据。使用 GIS 技术划分汇水区和模拟河网, 获得分别流入新村港和黎安港的汇水区范围, 结合遥感解译获得的土地利用现状图, 进一步使用径流曲线模型(SCS-CN)以及输出系数方法对非点源污染负荷量进行估算。结果表明, 新村港化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的年负荷量为 565.55 吨、 89.68 吨、 9.55 吨; 黎安港的化学需氧量、总氮、总磷的年负荷量为 113.48 吨、 20.91 吨、 2.44 吨。污染物来源主要是海水养殖、生活污染和降雨径流污染。     

非点源污染输出对土地利用和社会经济变化响应的案例研究

为研究三峡库区(重庆段)自2006年10月蓄水(156m)以来,非点源污染输出对土地利用及社会经济背景变化响应的时空分异特征,综合考虑库区典型土地利用变化模式及社会经济背景,选取三峡库区腹地奉节县、忠县、库尾江津区及主城沙坪坝区为研究对象,使用动态输出系数模型法,以2007年、2010年和2013年3期遥感影像为数据源,分析了研究区2007年到2013年非点源污染TN、TP负荷量随土地利用类型改变及社会经济的发展而产生的时空变化特征。研究表明,6年间,研究区污染物TN从2007年的12126.9t上升到2013年的12692.3t,TP从2007年的394.6t上升到2013年的407.2t。就各典型区县而言,城市发展新区江津区非点源污染负荷呈上升趋势,TN、TP负荷量涨幅分别达到了28.6%和24.1%;而库尾城市快速扩展的沙坪坝区则呈现下降趋势,非点源污染TN、TP负荷量分别下降了48.8%和68.9%;仍保持传统农业的奉节县和忠县变化不大。     

太湖上游不同类型过境水氮素污染状况

利用GPS定位,在春、夏、秋、冬4个季节,对地处太湖上游宜兴地区受农田径流、农村生活污水、水产养殖和畜禽养殖污水污染的过境水体氮素污染状况进行了调查,对不同类型水体中不同形态氮浓度的季节性变化特征进行了分析,比较了不同类型水体的15N自然丰度.结果表明:不同类型过境水氮素污染严重,人为影响强烈,不同的农业生产和人类活动具有不同的污染特征;受农田径流影响的河流,水体受铵态氮污染的风险较小,受硝态氮的污染较重;农村居民区河流主要受农村生活污水影响,水体铵态氮负荷较高;畜禽养殖场附近的河流受养殖污水的影响,水体的氮素污染最为严重,尤其是铵态氮负荷最高;相比之下,养殖鱼塘水体总氮最低,主要以有机氮为主;水体氮素污染受河流季节性环境演变的影响,表现为夏季浓度最低,冬季浓度最高;农田施肥是太湖氮污染的主要来源,但在丰水期生活污水和畜禽养殖废水也会成为太湖重要的污染源.     

有机肥施用对土壤环境潜在风险研究进展

施用有机肥是培肥地力、改良土壤的重要方式, 有机肥在提高土壤供肥能力和作物产量、改良作物根际生态环境、改善作物的营养品质及抑制病虫害发生等方面具有重要作用, 但施用有机肥也会带来一定的土壤环境风险。对规模化养殖来源为主的有机肥施用带来的土壤环境的风险进行了综述。未腐熟的有机肥施入农田易出现烧苗、病虫害等问题, 对农田作物环境造成不利的影响; 规模化养殖场畜禽粪便生产的有机肥存在重金属、抗生素和激素残留的现象, 施入农田具有一定的重金属和有机污染物污染的风险; 此外, 有机肥的不合理的施用还存在农田氮磷流失, 可能会对水体造成富营养化的风险。通过分析有机肥对土壤肥力及环境风险的影响, 为农业生产中有机肥的合理施用提供借鉴, 在降低环境风险的同时达到培肥土壤与提高作物产量和品质的目的。     

坡改梯工程对胡家山小流域非点源污染负荷时空变化的影响

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总氮(TN)负荷的时空变化及其影响因素.结果表明: 由于坡改梯工程的实施,流域内坡度15°以上区域的耕地面积明显增加,林地和荒地面积有所减少.流域非点源污染TN负荷由工程实施前的63028 kg增加到2010年的72778 kg ,实施后则降低到46876 kg.其中,农村生活的贡献率较高,3期平均贡献率为53.5%,但呈逐年减少趋势;土地利用的贡献率平均为45%,呈逐年增加趋势;畜禽养殖贡献率始终较低.流域非点源氮素负荷强度的空间分布在工程实施前后发生了较为明显的变化.实施前,高负荷强度区主要集中在5°～15°坡度区间,实施后高负荷强度区集中在15°～35°区间,5°～8°区间成为低负荷强度区;在时间变化上,0°～8°坡度区间的TN负荷强度随时间的变化较小,8°以上坡度区间,表现为先增加后减少的趋势.随着村落污水、垃圾和畜禽粪便得到治理,居民生活、畜禽养殖非点源氮素输出明显减少;由于坡改梯工程的实施,耕地面积增加了31%.     

纳版河自然保护区橡胶和农作物种植对畜禽养殖数量的影响

为评价纳版河流域国家级自然保护区橡胶和农作物种植对畜禽养殖数量的影响,选取13个村寨、207户农户为调查对象,从种植业和养殖业两个方面进行了系统调查.结果表明:纳版河保护区饲养的畜禽主要是本地水牛、黄牛、滇南小耳猪、茶花鸡和少量版纳斗鸡,外来品种极少.1991-2008年,纳版河保护区橡胶种植面积逐年上升,影响了玉米、水稻和其他经济作物的种植和畜禽养殖数量.橡胶种植对水牛和滇南小耳猪养殖数量影响显著,未种植橡胶的家庭水牛和滇南小耳猪养殖数量显著高于种植橡胶的家庭;玉米、水稻和其他经济作物种植面积对水牛、黄牛和滇南小耳猪养殖数量产生积极影响;总种植面积对水牛和茶花鸡养殖数量有着积极的影响.橡胶的发展导致纳版河保护区土地利用方式发生明显改变,种植模式对畜禽养殖数量产生显著影响,随着橡胶种植面积的逐年上升,当地的畜牧业受到抑制.     

水网平原地区不同种植类型农田氮磷流失特征

采用田间径流小区定位研究方法,在浙江省绍兴县选择27块农田,研究了自然降雨条件下水网平原地区7种种植类型农田N、P的径流流失特征、负荷及影响因素.结果表明： 农田径流总P（TP）、水溶态P（DP）和颗粒态P（PP）的年流失量平均分别为4.75、0.74和4.01 kg·hm^-2;PP占TP的比例高于DP.径流总N（TN）、水溶态总N（DTN）、水溶态有机N（DON）、NH₄⁺-N和NO₃^--N的年流失量平均分别为21.87、17.19、0.61、3.63和12.95 kg·hm^-2;流失的DTN各组分以NO₃^--N为主,其次为NH₄⁺-N,DON的比例较低.不同种植类型农田径流TN、DTN、DON和NO₃^--N的流失量由低至高依次为：休闲地<苗木地<单季晚稻农田<双季稻农田<油菜(或小麦)-单季水稻农田<小麦-早稻-晚稻农田<蔬菜地,而径流TP和PP的流失量依次为：休闲地<苗木地<单季晚稻、双季稻农田<小麦-早稻-晚稻农田<油菜(或小麦)-单季水稻农田<蔬菜地,不同种植类型间的DP流失量差异较小.N、P流失主要发生在作物生产期间,TN和TP的流失比例随作物复种指数的提高而增加.TN、DTN和NO₃^--N流失量主要与N肥施用量有关,土壤中NO₃^--N含量对TN和DTN流失量也有明显影响;农田DON的流失除与N肥施用量有关外,还受土壤全N和有机质积累的影响;NH₄⁺-N的流失量主要与土壤NH₄⁺-N水平有关,受N肥施用量的影响不明显;径流TP和PP的流失量受P肥施用量、土壤P积累的共同影响,而DP的流失与施P量关系不大,但与土壤全P和有效P都存在显著相关关系.     

种植方式和裸岩率对喀斯特洼地土壤养分空间分异特征的影响

选取桂西北典型喀斯特洼地，研究了种植方式和裸岩率对土壤养分空间分布的影响.结果表明:种植方式对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和C/N有显著影响；裸岩率对SOC、TN、TP、TK、AN、AK和C/N有显著影响，对SOC、TN、TP和AN的影响程度大于种植制度的影响，这主要与农户在裸岩率较低的地段耕作强度较大有关；木豆 板栗地的SOC、TN、TP、TK、AN、AK等含量显著高于其它种植方式，说明退耕在一定程度上有利于土壤养分的积累；受地形地貌特征和土地利用结构的影响，SOC的空间分布表现为坡脚大于洼地;AP的空间分布与SOC不同，主要受施肥影响，表现为洼地高于坡脚.     

温室甲鱼养殖废水蔬菜浮床处理效能及影响因素研究

温室甲鱼养殖业是我国长三角地区村镇经济的重要产业, 但高氮磷含量温室甲鱼养殖废水的无序排放已严重影响了居民生活和生产用水质量与安全。采用静态蔬菜浮床系统处理温室甲鱼养殖废水, 并考察曝气和蔬菜种类对污染物去除的影响, 设置空白、空白+曝气、空心菜、空心菜+曝气、根达菜及根达菜+曝气等6 个处理, 经过46 d 的试验, 各系统对NH4+-N、TN、TP 和COD 的平均去除率分别为99.0%、67.7%、35.3%和87.5%, 对氮素和COD 的去除具有重要作用, 但对TP 的去除率较低, 但系统表现出较强的自净作用。通过曝气, 系统对TP 和COD 的去除能力显著增加, 但未增加对TN 的去除; 同时, 蔬菜种植显著增加了TN、TP 和COD 的去除, 种植空心菜具有更高的TP 和TN 去除效能, 但COD 的去除率却略低于种植根达菜。试验结果为植物浮床处理温室甲鱼养殖废水技术的应用和推广提供了技术支撑。     

滇池流域居民-农田混合区面源污染控制集成技术

以滇池流域六甲乡金家村为研究对象,该区为城郊典型的居民-农田混合区,总面积14万m²,其中居民区面积为7.7万m²,常驻人口780口,区内有一家约120头的养猪场,一个具有9家洗涤企业的金家村工业园区,居民区和养殖、工业废水直接排向就近的90%种植韭菜的农田区。针对该区村庄-小企业-农田-养殖业呈复区分布,污染源复杂,雨污混流污染严重,污水管网建设滞后,化肥施用过量,沟渠湿地系统破碎等现状,研发出兼顾水质净化和农田排灌的居民-农田混合区面源污染控制集成技术,包括改良化粪池与组合基质床,生态支沟,生态干渠,A/O生物处理系统,复合人工湿地等污水处理技术,以及农田内部的节氮控磷技术,如精确施肥,施用硝化抑制剂抑制氮向水体迁移,垄沟内浮萍的氮磷滞留与养分循环利用。通过12个月的连续监测表明:在非降雨日负荷为500m³/d的工况下,改良化粪池与组合基质床对COD,TP,TN的去除率分别为61.3%,50.50%,44.4%;A/O生物处理系统对COD,TP,TN的去除率分别为65.8%,55.2%,55.2%;生态支沟由于进水量小浓度高,水力停留时间长,其对COD,TP,TN的去除率均比生态干渠的高,分别高29.0%,17.5%,28.4%;系统末端复合人工湿地对污染物质的去除效果分别为COD 50.6%,TP44.9%,TN36.4%。一年内依托集成技术建设的生态工程去除污染物的总量为COD 143.71t,TP2.43t和TN16.99t,对氮磷的去除量相当于一座负荷为350～620m³/d 的市政污水处理厂去除的量。经济效益分析得出,整个系统日耗电量18度,由一名工人即可管护。传统施肥减量20%+叶面肥,每年每公顷可减少氮肥投入约2400元,增加叶面肥投入约500元,减少收入约1300元,合计增收3200元。浮萍滞留与养分循环利用,每年每公顷韭菜地相当于少施用151kg尿素和93kg过磷酸钙的氮磷含量。施用DCD和元素硫,淋溶水中硝态氮的浓度降低了59.2%,测渗水中则降低了62.2%。可见,居民-农田混合区面源污染控制集成技术不但可以有效去除污染物,而且在保证产量的情况下,增加农民收益。技术适用于城市郊区、城乡结合部及广大农村等城市污水管网未覆盖地区推广使用,具有巨大的推广潜力。     

基于GIS的浙江省水稻遥感估产最佳时相选择

水稻遥感估产最佳时相选择应包括水稻种植面积估算最佳时相和水稻产量预报最佳时相两部分。在水稻遥感估产最佳时相选择中,由于首次引入GIS技术提取水稻可能种植区域,缩小了研究范围,植被种类也较简单一,因此仅用农作物物候历即可确定水稻种植面积估算最佳时相,而不需要考虑所有的植被类型。利用盆栽试验和小区试验研究水稻产量与不同时期的农学参数、农学参数与植被指数及水稻产量与植被指数的关系,结果表明,水稻产量与农业参数、农学参数与光谱变量的关系均以孕穗以抽穗期最好,水稻产量与光谱变量的关系则从分蘖盛期到抽穗期的极显著。因此,以孕穗期到抽穗期作为建立水稻遥感估产模型的最佳时期。再利用1998年各地的水稻发育期观测资料,确定各区水稻产量遥感最佳时相。     

大理西湖湿地景观中水体富营养化及截留功能的季节变化

科学评估湖泊型湿地水体富营养化及截留功能在季节及空间的变化规律对评价湖泊水环境质量、分析污染来源、改善湖泊水体富营养化和湿地/流域生态可持续具有重要意义。以大理洱海流域源区的西湖湿地4种景观分区下的水体为对象,分别于2019年4月(旱季末期)和10月(雨季末期)各采集32个水样,测定其总磷(TP)、总氮(TN)浓度,以截留量和水体富营养化综合指数(PI)评价大理西湖湿地的水体富营养化水平和截留功能。结果表明:农田水样TP、TN浓度均高于其他各类水样。富营养化评价表明:大理西湖湿地水体富营养化表现为旱季高于雨季,其中湿地类型中以农田水为最高(PI=3.45);景观分区中以农田区最高(PI=3.35);农业种植是导致该区域水体富营养化的主要原因。TP、TN截留量评价显示,湖滨湿地截留量(0.04、1.38 mg·L^-1)最高,具有明显的截留功能。由于研究区磷、氮外源输入大且海拔高差较小,大理西湖湿地对于水体中TP、TN的截留效应不明显,造成西湖水体的富营养化。研究结果为大理西湖湿地的水体富营养化控制和洱海生态保护提供了参考依据。     

氮磷负荷比对浅水湖泊初级生产者的影响

为研究氮磷营养负荷比值(N︰P)的升高对浅水湖泊初级生产者的影响, 在种植刺苦草的模拟系统中, 保证磷(P)负荷不变, 不断增加氮(N)负荷, 设置三种N︰P 比(0︰1、20︰1 和40︰1), 比较不同N︰P 负荷条件下, 浮游植物、附着藻类和沉水植物的生长情况。研究结果表明: 三种不同的N︰P 负荷条件下, 上覆水中总氮(TN)和硝态氮(NO3 – -N)含量随着N︰P 的升高呈现增加的趋势, 总磷(TP)则下降。浮游植物和附着藻类生物量在N︰P 比为20︰1 时出现最大值,显著高于其它两个处理组; 刺苦草的生物量在实验结束时显著增加, 但各处理间没有显著差异。以上结果表明, N︰P 升高能够促进浮游植物与附着藻类的生长, 但超过20︰1 会抑制其生长, 而N︰P 的变化对沉水植物没有显著影响。     

黄河流域农业生产活性氮排放及减排对策

人口增长和城市化进程促使粮食和肉禽奶类食品需求不断增加,由此带来的农业生产活性氮(Nr)大量排放对生态环境及人类健康的影响日益加剧。黄河流域作为中国的粮食主产区,农业生产活动强度高,为研究其Nr排放规律,采用排放因子法估算2000、2005及2010年黄河流域内9省(区)农业生产不同形态Nr的排放源。结果表明：(1)黄河流域9省(区)中,农业生产Nr排放量最大的为河南省,最小的为四川省,河南省Nr排放量是四川的8倍。(2)4种形态Nr排放量从大到小依次为Nr-wp(排放到水体的Nr)、NH₃、N₂O和NO_x。化学氮肥施用和畜禽散养是NH₃排放的最主要贡献源,其次是规模化养殖和放牧饲养,四者贡献率达85%以上。农田作物系统径流、淋洗以及畜禽养殖流失淋洗对Nr-wp排放的贡献率各占1/3左右。四季非蔬菜旱地和畜禽养殖是N₂O排放的主要来源,其贡献率之和大于66%。(3)黄河流域内9省(区)单位农业GDP、单位耕地面积、单位农村人口Nr排放强度最大的均为青海省,单位农业GDP和单位农...     

作物光能利用效率和收获指数时空变化研究进展

1972年Monteith提出的光能利用效率模型是当前大多数作物生长和产量形成模拟研究以及遥感估产所采用的主要方法.光能利用效率(radiation use efficiency, RUE)和收获指数(harvest index, HI)是其中的两个基本参量.鉴于目前作物RUE和HI研究与应用中仍存在着一些问题,本文综述了相关研究进展,总结了不同尺度上作物RUE和HI的研究方法;介绍了当前遥感估产应用中对RUE和HI两个关键参数的处置概况;建议今后研究应在点尺度开展作物RUE和HI研究的基础上,寻求其在区域尺度上定量评估的可行性途径,切实有效地发挥作物RUE和HI研究在作物实际生产管理中和遥感产量估算方面的应用价值及潜力.     

鼎湖山3种演替阶段森林土壤C、N、P现状及动态

为探讨森林演替过程中土壤C、N、P的变化,通过测定鼎湖山3种演替阶段的森林土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量,对他们的化学计量进行分析。结果表明,鼎湖山3种森林土壤SOC和TN随演替阶段而增加,演替中后期表层土壤(0~20 cm)与演替初期的差异达到显著水平(P0.05),在土壤剖面上的分布都呈现显著的表层富集现象,且表层土壤与其他土层均有显著差异(P0.05)。土壤TP含量随演替阶段没有呈现出有规律的变化,不同演替阶段间也没有显著差异,但不同演替阶段土壤TP在土壤剖面上的分布表现不同,演替前期土壤TP含量随着土层深度增加而增加,演替后期土壤TP随土层深度的增加而降低,而演替中期土壤TP含量在各土层间没有显著差异。土壤C∶N不受土层深度和演替进程的影响,而土壤C∶P和N∶P均表现为随演替阶段而增加,随土层加深而降低。这些揭示了森林土壤SOC、TN和TP含量随演替进展及其在土壤剖面上的分布取决于土壤C、N、P的来源方式。     

内蒙古包头黄河湿地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量学特征

为探究内蒙古包头黄河湿地土壤空间分布特征、生态化学计量学特征及其指示意义,以黄河包头段沿线从东到西的3种典型类型共6块湿地为研究对象,对其不同土层土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量特征及环境因素进行研究分析。结果表明:1)SOC、TN和TP平均值分别为11.20、0.42、0.98 g/kg,SOC、TN含量随土层深度增加而垂直波动减小,TP含量垂直方向上差异不显著。2)土壤C/N、C/P、N/P平均值分别为25.39、9.26、0.37,与中国淋溶土、干旱土和沼泽湿地土壤相比,包头市黄河湿地土壤TN含量、C/P和N/P较低,TP含量较高。3)相关性分析结果显示,土壤TN与SOC、TP、N/P和C/P具极显著正相关(P<0.01),与C/N相关性不显著;土壤TP与SOC、TN、C/N和C/P呈极显著正相关(P<0.01),与N/P相关性不显著,TP含量高但有效性较低,TN含量及其有效性可能是限制包头黄河湿地土壤碳、氮、磷等元素循环及其生态化学计量特征的关键因子。研究结果将为包头黄河湿地的植被重建、生态修复和科学管理提供理论依据。