植被过滤带阻控农业径流污染特性与机制进展

植被过滤带作为一种防治农业面源污染的有效措施,在截留泥沙侵蚀、保护河道水质等方面效果显著。该文主要综述分析了国外中试实验(小区实验)研究过滤带截留农业径流污染物(沉积物、N、P营养物、农药等)的效能与机制及其有效运行的影响因素,介绍了污染物在过滤带中迁移转化的数学模型;探讨分析了小区实验与实际田间过滤带的差异;概述了国内过滤带的研究情况。结合目前过滤带的研究不足点以及国内研究现状提出了今后的重点研究方向。     

植被过滤带对泥沙和磷削减效率及VFSMOD-W模型模拟

植被过滤带是有效削减面源污染的生态管理措施,其削减效果受很多因素的影响。该文通过植被过滤带试验,探讨不同坡度和浅层地下水埋深对植被过滤带削减地表径流、泥沙和磷的影响,结合VFSMOD-W模型和简单磷运移经验模型评估污染物在植被过滤带的传输。结果表明,植被过滤带对地表径流、泥沙和TP的削减效率范围分别为25%～72%、43%～82%和39%～80%。在同一浅层地下水埋深条件下,当过滤带坡度分别为2%、5%和15%时,坡度越缓,植被过滤带削减效率越高。在同一坡度条件下,当浅层地下水埋深分别为0.08、0.22和0.36 m时,浅层地下水埋深越深,植被过滤带的削减效率越高。VFSMOD-W模型模拟结果显示,该模型能够较好地模拟地表径流和泥沙在植被过滤带的传输。VFSMOD-W模型结合简单磷运移经验模型对削减效果进行模拟评估,发现整体拟合效果较好(C_eff>0.85)。VFSMOD-W能较好地用于预测地表径流、泥沙和磷在植被过滤带的传输。     

农业流域“汇”型景观结构对径流调控及磷污染物截留作用的研究

选取天津于桥水库北岸桃花寺流域作为实验流域,进行了流域景观格局对生态水文及磷污染物迁移转化过程影响的野外实验研究.研究结果表明,流域中广泛分布于季节性河流附近的汇型景观结构(石坝、植草水道、植被过滤带、干塘、缓冲区等),通过滞留/缓冲功能,对地表径流的流速及流量具有双重调控作用,延长了养分物质在流域内部的滞留时间,对产生于不同源区的面源污染径流具有截留、吸纳、贮存作用,使径流中泥沙和磷素浓度逐渐得到降低,减少了养分对下游水体的负荷输出.多次降雨径流的监测结果表明,无论在大暴雨下的连续流事件还是在小雨下的间断流事件中,汇型景观结构均能表现出良好的养分持留功能.在2003年6月22日连续径流事件中,地表径流的流速可由系统入口处的37.2 cm·s-1降至系统出口处的11.1 cm·s-1,污染径流体积可削减50.2%,TSS、TP、TDP、DRP的持留率分别可达72.7%,69.3%,59.8%和57.9%.在间断径流事件中,污染径流全部为汇型景观结构所截留,泥沙和磷素的持留率更高.对21场降雨-径流事件的统计分析结果表明,干塘和植被过滤带是本实验流域控制污染物输出较为稳定的两种结构.     

滇池流域荒台地植被恢复工程控制面源污染生态机理

利用标准径流小区技术研究了滇池流域荒台地植被恢复工程对水土及氮磷面源污染物控制效应,用枝叶吸附水量和土壤入渗特征指标评价了恢复的植被树冠截留和径流控制能力,分析了植物枝叶形态特征差异与树冠截留,人工植被恢复与径流调控的关系.结果表明,圣诞树、旱冬瓜和香根草对地表径流、土壤侵蚀及氮磷流失具有良好的控制作用.树冠截留能力强、土壤水库容量大的人工植被系统将导致地表径流、土壤侵蚀、氮磷流失显著减少.叶子小、无角质化、表面粗糙、有表皮毛、含水量低、生物量高,枝表面呈中等粗糙、不分泌脂类物质的植物,具有较高的鲜重吸附水率,能增加人工植被树冠截留.整地过程、植物根系生长和林隙灌草丛的自然恢复改善了荒台地土壤入渗性能,减少了地表径流,最终减轻了面源污染负荷.     

植被过滤带模式对内蒙农牧交错区截流减沙的影响及优选

为了提高农牧业交错带禾本植被过滤带截流减沙效果,在内蒙古中部巨宝庄试验基地设置过滤带茎间距(0.9cm、1.2cm、1.7cm)和宽度(3m、6m、9m)2个因素,包括空白对照共10个处理.研究了植被过滤带茎间距和宽度对截流减沙的响应,并运用熵权TOPSIS模型评价了不同植被过滤带模式的综合效益,筛选该地区禾本植被过滤带适宜茎间距和宽度.结果显示,在相同植被过滤带茎间距条件下,增加过滤带宽度显著降低径流与泥沙出流量,过滤带宽度为9m与6m处理比3m处理在过滤带末端平均泥沙含量分别减少了80.97%和60.66%,平均径流量分别降低了62.14%、33.59%,并分别推迟水沙出流时间7min和2min.在相同过滤带宽度下,减少植被茎间距有效提高截流减沙效果,其中过滤带茎间距为0.9cm处理比1.2cm与1.7cm处理在过滤带末端平均泥沙含量分别减少了35.4%和48.28%;平均径流量分别降低了16.5%和18.26%.茎间距与宽度对径流、泥沙拦截量影响极显著,过滤带宽度对径流影响更大,且两者交互作用对泥沙拦截量影响极显著.通过熵权TOPSIS评价得出过滤带宽度为9m,茎间距为0.9cm的禾本植被过滤带模式综合评分最高,经济与截流减沙综合效益最优,研究结果对当地植被过滤带建设有重要指导意义.     

东新开河岸边植被缓冲带对雨水径流中典型污染物截留效果试验

通过对东新开河岸边不同配置植被缓冲带径流中污染物迁移影响分析,研究其对两岸缓冲带典型污染物氮、磷的去除效果,优选缓冲带植物配置结构。结果表明:优化配置的植被缓冲带较原生植被缓冲带对氮、磷污染物的截留效果具有明显优势,针对氨氮和总氮有明显削减效果,几种修复样地综合来看,S3（紫花苜蓿）样地对NH₃-N、TN、TP的削减率分别在30%、30%、25%以上,较其他植被配置样地有很好的截留效果,且根系扎实,有较强的适应能力,种植成本较低;植物不同生长期对缓冲带氮、磷的截留效果不同,成熟期的植被缓冲带对TN、TP的削减率分别在30%和25%以上,较分蘖期对氮、磷的削减率提高了80%以上。     

不同植被带的人工生态系统对集雨水污染物消减作用研究

西北干旱半干旱地区地表水和地下水极端缺乏,集雨水是唯一有潜力的水资源。采用人工生态系统模拟紫花苜蓿、红豆草、冰草三种不同植被带对集雨水径流污染物的消减作用,通过对降雨过程中三种植被带在不同长度上对污染物去除率的分析,确定了植被带的最佳长度;比较三种植被带对集雨水污染物的去除率,得出冰草植被带的去除效果最好。     

不同草皮缓冲带对径流污染物的去除效果试验研究

选择上海地区常见的5种草皮植被,利用自行设计的试验装置构建草皮缓冲带,模拟上海地区农业面源污染和降雨特征,进行缓冲带污染物净化效果试验研究。结果表明,草皮的存在明显提高缓冲带对污染物的净化效果,并且能增强缓冲带土壤的渗透能力;百慕大缓冲带对径流SS的截留能力最强,平均去除率达到71.86%;草皮缓冲带对渗流水营养物质的净化效果明显高于径流,渗流水TN、TP平均去除率以白花三叶草最高,分别为58.27%和60.49%;综合考虑降雨特征和污染物净化效果等因素,百慕大、白花三叶草和高羊茅等3种草皮,可以作为上海地区缓冲带草皮植被的优先选择种类。     

河岸植被土壤系统对面源污染的削减和净化研究

具有一定群落结构的河岸植被土壤系统内部具有较大的生物生存空间和相互作用区域,其间生物地球化学联合机制,可以减缓径流,捕获泥沙,截断或去除地表径流、壤中流或渗漏水及浅层地下水中的氮磷等元素。各种污染物的净化效果受系统内部和外部条件影响,主要包括：污染负荷、系统宽度、植被类型、水文地质、土壤条件等因素。     

河岸植被土壤系统对面源污染的削减和净化研究

具有一定群落结构的河岸植被土壤系统内部具有较大的生物生存空间和相互作用区域,其间生物地球化学联合机制,可以减缓径流,捕获泥沙,截断或去除地表径流、壤中流或渗漏水及浅层地下水中的氮磷等元素。各种污染物的净化效果受系统内部和外部条件影响,主要包括:污染负荷、系统宽度、植被类型、水文地质、土壤条件等因素。