川中丘陵地区农业生产与面源污染状况调查及特征分析——以李子口小流域为例

以李子口小流域为例,研究川中丘陵地区的农业生产情况和农业面源污染状况,调查发现该流域农业生产用肥以农家肥为主,耕地类型以早地为主,畜禽养殖以散养为主,该流域水质各项指标状况较好,但是总氮严重超标。分析认为,肥料施用结构和用量的不合理、耕地类型以旱地为主、耕作作物以小麦蔬菜等旱作植物为主、该区域水土流失严重是造成李子口小流域农业面源污染的重要原因。     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明：流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

小流域面源污染减控措施优化管理

以长春市重要饮用水源地石头口门水库的莫家沟小流域为研究区,选择横垄耕作、修建梯田、退耕还林、化肥减施和人工湿地5种措施进行磷素削减处理,共计21个措施组合方案;以实施措施的费用最小为目标函数,以水库水质TP浓度和采用不同措施的土地面积为约束条件,建立小流域出口水质优化管理模型。模拟计算3个阶段的可行性最优方案分别为:2011—2020年,选取措施为施肥量不变,现状梯田面积不变,坡度≤5°的耕地采取横垄耕作,其他退耕还林;2021—2030年,在第一阶段实施方案的基础上,新建人工湿地0.03 km2;2031—2050年,全部农田原位退耕还林,保持人工湿地面积不变,最终实现入库水质ρ(TP)≤0.01 mg.L-1的目标。化肥减施和梯田建设面积是影响方案选择的主要因素。     

华南滨海小流域降雨入渗对地下水的补给分析

以华南滨海小流域——中山大学滨海水循环试验基地(试验基地)作为研究区,在对该流域地下水和雨水分别进行采样、实验分析的基础上,利用氯量平衡法(CMB)与地下水动态法计算了该流域的降雨入渗补给系数与给水度。研究发现,试验基地地下水主要受降雨补给,地下水埋深在雨季(4—9月)、旱季(10—3月)的变动范围大致为0～1.5 m与0～0.5 m。根据CMB计算结果,补给区、中间区雨季降雨入渗补给系数分别为旱季的1.3～1.6倍和1.3～2.0倍,且补给区大于中间区(M5井除外)。利用地下水动态法计算次降雨入渗补给系数,所得雨季、旱季的均值(7.6%和4.6%)与CMB计算结果(7.7%和5.3%)较为接近。给水度、雨强与入渗补给系数均存在一定的线性关系。将地下水埋深分别与降雨入渗补给量及潜水蒸发量进行多项式拟合对比,发现降雨入渗对地下水的最大入渗补给埋深约为2.3 m,当埋深为3.1 m时,地下水可获得最大净补给量。     

生态工程综合治理系统对农业小流域氮磷污染的治理效应

以典型农业小流域——开慧河流域源区为研究对象,基于研究区农业面源污染的主要排放特征,建立以生态湿地为主的小流域面源污染生态工程综合治理系统,重点探讨其对水体氮磷污染物的去除效果.结果表明,畜禽养殖业是开慧河流域源区水体氮磷污染物的主要来源,需要重点防控.组合生态湿地处理工程对农村分散式生活与养殖混合废水总氮(TN)、总磷(TP)的平均去除率为87. 1%和90. 9%;多级人工湿地拦截工程对农田排水与分散式养殖混合废水TN、TP的平均去除率为85. 7%和84. 9%;景观型生态湿地净化工程对末端汇水区水体中TN、TP的去除率在27. 1%～67. 4%和13. 3%～81. 5%之间.整个生态工程综合治理系统对流域TN和TP污染物的总拦截量分别为5 292 kg·a~(-1)和1 054 kg·a~(-1),占研究区农业面源TN、TP总污染负荷的35. 3%和43. 6%.因此,构建的生态工程综合治理系统对流域农业面源氮磷污染具有较好的治理效应,适合在我国南方小流域水环境治理中推广应用.     

辽宁省生态清洁小流域抗生素监测及生态风险评估

于2021年10月对辽宁省生态清洁小流域抗生素的赋存浓度、分布特征进行了调查。采用风险商值法对小流域的抗生素生态风险进行评价。结果表明,辽宁省生态清洁小流域中8种抗生素均有不同程度检出,检出总质量浓度范围为0013～0.313 μg/L,平均值为0.072 μg/L;小流域中抗生素质量浓度均低于我国大部分河流和流域。不同类型抗生素空间分布规律差异明显,检测出的抗生素中,质量浓度最高的是罗红霉素（ROX）,检出率最高的是磺胺甲噁唑（SMX）;各监测点位抗生素组分的占比排序为：SMX＞ROX＞替米考星（TIC）＞氟苯尼考（FFC）;抗生素主要来源是畜禽养殖和生活污水。生态风险评价结果显示,ROX、脱水红霉素（ERY-H₂O）、诺氟沙星（NOR）和SMX存在高风险,其余种类呈现中、低风险。生态清洁小流域水体中暴露出的抗生素生态风险不容忽视,亟待进一步探究环境风险并采取有效的防治措施。     

绍兴茶园小流域的3种农药生态风险评价

虫螨腈、联苯菊酯和溴氰菊酯是茶叶生产中较为常见的3种杀虫剂,但其对茶园小流域内生态环境影响的相关研究较少。为评价其生态风险,选取我国浙江绍兴茶园小流域内主要溪流及湖库采集水体样品,采用气相色谱-质谱法对样品中3种农药进行残留检测;基于美国生态毒理数据库(ECOTOX)收集了3种农药对我国常见水生生物的毒性数据,利用BITSSD软件平台构建了物种敏感度分布(species sensitivity distribution, SSD)曲线,结合研究区实测数据开展3种农药对绍兴茶园小流域的生态风险评价研究。结果表明：(1)无脊椎动物和节肢动物对3种农药的敏感度高于鱼类,营养级越高其敏感度越低;(2)根据SSD模拟结果,为保护该流域95%的物种,联苯菊酯和溴氰菊酯浓度需<0.001μg·L^(-1),虫螨腈为0.4μg·L(-1),虫螨腈为0.4μg·L^(-1);(3)农药喷施后,虫螨腈、溴氰菊酯和联苯菊酯在茶园溪流中的残留浓度最高分别影响22%、50%和66%的物种,联苯菊酯是生态风险的主要贡献者,但在喷施1个月后,茶园流域水溪及河湖水环境中的农药残留基本均未检出。这说明3种农药施用对茶园小流域物种的影响较小,所带来的生态风险尚在可控范围之内。     

三峡库区小流域水体硝态氮含量及与土地利用的关系

通过对三峡库区宝塔河与曲溪两小流域内土地利用结构和施肥状况的调查,以及对流域水体中硝态氮含量连续3年的监测,探讨了土地利用结构和施肥状况等对水体中硝态氮含量的影响。结果表明:①不同流域水体中硝态氮含量存在很大差异,曲溪流域变化范围是0.4~14.6mg/l,平均为6.96mg/l;宝塔河流域变化范围是0.2~6.8mg/l,平均为2.41mg/l,耕地和林地面积所占的比例对流域水体中硝态氮含量有很重要的影响;②曲溪流域水体硝态氮含量的季节性变化表现为春季<夏季<秋季<冬季,这一变化与降雨量的大小有一定关系,也与季节性的农事活动有关;宝塔河流域受居民非农业活动影响显著,其水体硝态氮含量的季节性变化规律不明显,年度变化表现为2005年略高于2004年,但2006年却略为下降,农业耕作对水体硝酸盐的含量影响比曲溪弱。     

密云水库上游石匣小流域水土流失综合治理范式研究

水土资源合理利用及生态环境可持续发展是当前水土流失综合治理研究的热点问题。论文以密云县石匣小流域近10年水土流失综合治理的数据为基础,综合探讨了石匣小流域水土流失综合治理措施的结构和功能,分析了水保效益及经济效益。研究表明,工程措施及生物措施合理布置是控制水土流失的关键,在北方地区,由于降雨量偏少,水分是影响植被措施的关键,研究表明阴坡的水分要好于阳坡,植被封郁度也好于阳坡,因此在实施生物措施时应该考虑阴坡、阳坡对植被的影响,在实施生物措施时必须结合工程措施;土地利用结构的调整,是控制水土流失最有效的途径,石匣小流域土地利用经过十几年调整,森林覆盖度显著增加,已有治理初期的44%增加目前的80%以上,土壤侵蚀面积已经由1992年的32.22km²下降到1999年的0.1763 km²,土壤侵蚀模数降至422t/(km²·a),相当于治理前的16.9%,同时收到很好的社会经济效益,人均年收入已经由1991年的670元增加至2001年底的2 830元左右;目前石匣小流域综合治理范式已经达到可持续发展程度,这种范式的总结为密云县水土流失综合治理乃至整个北方土石山区水土流失的实施提供了借鉴作用及样板。     

鄂西长江小流域土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响

探究土地利用方式对长江中游小流域土壤团聚体稳定性的影响,为鄂西地区土地合理利用与管理以及土壤结构改良提供借鉴.以下牢溪小流域5种不同土地利用方式(柏树林、蔬菜地、石坎农田、撂荒地、天然林)土壤为研究对象,对比分析各土地利用方式间土壤团聚体粒径组成及稳定性差异.结果 表明:(1)柏树林、石坎农田、撂荒地和天然林土壤团聚体以＞2 mm为优势粒级,平均为57.66％,蔬菜地以＜0.25 mm微粒径团聚体为主,均值为60.86％;(2)林地(柏树林和天然林)土壤稳定性和抗蚀性要优于农用地(石坎农田和蔬菜地),耕地撂荒提升团聚体稳定性;(3)分形维数D与破坏率PAD、可蚀性K呈正相关,与团聚体直径(MWD和GMD)和水稳性大团聚体WR0.25呈负相关,分形维数较好反映小流域土壤团聚体的稳定性和抗侵蚀性.对流域内林区的封育是提升土壤结构稳定性的最优管理方式.