试论农业养分的非点源污染与管理

非点源污染一旦发生，其控制和治理将非常困难。由物质的不当输入和输出所引起的农业养分污染是最主要的非点源污染形式。本文较系统地阐述了农业养分的四大污染源－农用化肥、畜禽粪便、沉积物、温室气体及其污染现状；并对养分的去向和环境危害机制进行了探讨。同时还提出了当前中国控制养分非点源污染应当采取的对策、措施和研究方向。     

基于SLURP模型和输出系数法的三峡库区非点源氮磷负荷预测

为研究三峡入库非点源污染的变化规律,以输出系数法为基础,引人污染负荷系数,建立了计算三峡库区上游流域非点源氮磷负荷的数学模型.将所建立的非点源负荷模型与分布式SLURP水文模型相结合.借助地理信息系统和遥感技术,对该流域土地利用/土地覆盖和气候特征下的流域水文动态过程,以及水文动态过程下该流域输入三峡库区的非点源氮磷污染负荷进行了相关预测和分析.预测结果显示:2020年由于该流域土地利用的变化,非点源氮磷污染的产生量略有减少,但地表径流量的增加使输入库区的非点源氮磷污染负荷有所增加;未来农田产生的污染物量有所减少,但农田仍然是形成氮磷负荷的最主要来源.     

三峡库区农业化肥流失污染及其成因分析

农业化肥流失是三峡库区最主要的非点源污染源之一,其污染成因分析对有效控制三峡库区非点源污染具有重要的指导意义。通过对三峡库区19个区县化肥用量、施肥强度、品种、比例结构、流失负荷的统计资料分析,明确了库区化肥流失非点源污染的基本情况;接着随机性选取石柱县、开县、宜昌市、兴山县4库区县市12个监测点进行监测分析．同时结合秭归县15个人工模拟降雨试验。得出库区化肥施用强度高,分布不均匀,施用品种单一,重氮肥、磷肥轻钾肥,化肥N,P流失非点源污染有加重的趋势,且化肥N,P的流失量与土壤肥力成正比[N：R2=0.51〉0.468（n=16,95％）;P：R^2=0．68〉0．549（n=19.99％）],与农田地表中粉粒（0．002—0．02mm）和粘粒（〈0．002mm）浓度成正比,与施肥强度呈显著性正相关;降雨强度越大、地表植被越少,化肥N,P流失越大[R^2=0．98 R^2〉765（n=8.99％）]。     

加强非点源污染治理 实现辽河水质达标

非点源排放是辽河流域水污染的重要原因。为实现辽河的水质目标，必须加强非点源污染的治理。非点源污染具有复杂性、模糊性、潜伏性等特点，危害规模大，防治困难。借鉴国内外先进经验，结合实际，采用卫星遥感技术，以水土流失方程、城市径流模型为基础，对辽河流域非点源污染的产生、污染负荷进行研究。     

农业非点源污染环境影响及防治

非点源污染也称面源污染,因其污染的时空范围广,不确定性大,污染严重,对其治理及管理的难度也较大.由于化肥和农药的大量使用,农业非点源已成为中国水环境的主要污染源.文章中对农业非点源污染的特点、来源和危害进行了系统论述,并提出防治农业非点源污染的具体措施建议.     

农业非点源污染监控工作的主要步骤

农业非点源污染监控工作中涉及的重要环节流域的划分、流域农业非点源污染的调查的理论方法进行了较系统、全面的分析、阐述。对农业非点源污染监控工作的开展具有一定的指导和借鉴意义。     

北京密云水库流域非点源污染现状研究

密云水库流域非点源污染现状的初步研究表明 :流域非点污染源主要有化肥损失、畜禽粪便流失、水土流失三种类型。水土流失是最主要、最直接的污染源 ,同时也是其它二种污染的载体 ;不同土地利用类型及耕作方式对污染物流失影响强烈 ,农田流失最严重 ,其中坡耕地形式流失量最大 ;汛期污染物流失量约占全年流失量的 60 % ,表明非点源污染已成为影响水库水质的主要污染源。应推广水土保持技术 ,防止水土流失 ;合理施肥 ,重视畜禽养殖业的环境管理。     

农田生态系统管理与非点源污染控制

随着化肥和农药大量使用,农业非点源污染已经成为全球水污染的主要来源．不同农田管理措施,如免耕、少耕、传统耕作方式,化肥和农药的使用量、使用方式以及使用季节,灌溉的不同方式,如沟灌、淹灌和喷灌等与农业非点源污染形成之间均有密切的关系,通过农田景观设计来控制非点源污染,可望在控制农业非点源污染方面起到指导作用．     

关于抽渭灌区农田表面源污染对渭河水体的影响

本文在介绍农田生态环境系统的同时，以关中灌区为例重点研究了农田非点源污染对渭河水体的影响以及污染防治对策。建立了灌区农田生态系统农田排水中氮磷排泄量的数学模型，并对灌区化肥流失量进行了实际计算。结果表明，抽渭灌区每年流失的氮素约为6076吨，从而提示了农田生态系统面源污染的严重性。     

基于GIS和模型的流域非点源污染控制区划

采用GIS技术和USLE,SCS-CN,污染物流失经验模型及AnnAGNPS机理模型相结合,对农业集约化程度较高的南方中等尺度流域进行农业非点源污染控制区划.结果表明:利用GIS和经验模型回答了流域农业非点源污染氮磷来源与贡献,标识了农业非点源污染氮磷等污染物的关键源区,发挥了经验模型所需模型参数少、研究尺度较大、效率较高的优点,通过GIS的栅格数据空间分析功能,实现了流域非点源污染的分布式模拟,识别了NPS的关键源区.借助AnnAGNPS机理模型,在模型得以校验的前提下,模拟了非点源污染管理措施方案.以模型和GIS的定量结果为依据,对九龙江流域农业非点源污染控制进行了区划,共划分了水土流失控制区、生猪养殖+水土流失控制区、化肥施用+生猪养殖控制区、水土流失+化肥施用控制区及化肥施用+水土流失控制区5类控制单元.      

Reductions in non-point source pollution through different management practices for an agricultural watershed in the Three Gorges Reservoir Area

Non-point source water pollution generated by agricultural production is considered a major environmental issue in the Three Gorges Reservoir Area(TGRA) of China.The Annualised Agricultural Non-Point Source Pollution(AnnAGNPS) model was selected to assess the impact of the application of various management treats,including seven crops,five fertilizer levels and three-group management practice scenarios,on water quality from Heigou River Watershed in TGRA.The scenario subsets include conservation tillage practice(CTP),conservation reserve program(CRP) and conversion of cropland into forestland program(CCFP).Results indicated that tea can not be replaced by other crops because comparatively tea resulted in a higher sediment yield.CTP with no-tillage was more effective to reduce sediment yield,but could increased nutrient loss.CRP reduced sediment yield significantly,but slightly benefited on nutrient loss.CCFP reduced not only sediment yield but also the nutrient loss significantly.The conversion of cropland with a slope greater than 10 ° into forestland was found to be the best scenario as the sediment yield export is less than 5 tons/ha and nutrient loss is within the permissible limit.     

三峡库区非点源污染氮磷负荷时空变化及其来源解析

三峡库区是我国重要水源保护区,也是长江流域经济迅速发展区域之一.非点源污染是库区水环境恶化的主要原因,因此研究库区非点源污染状况对于区域的生态安全以及可持续发展具有重要意义.研究采用改进输出系数模型,估算库区1990~2015年的非点源氮磷污染负荷总量,分析非点源氮磷污染的时空变化特征,并通过计算各污染源的贡献率确定主要污染来源.结果表明,氮磷污染负荷量在空间上均呈现库区腹地高,库尾次之,库首最低的分布特征;氮磷污染负荷总量在时间上均呈现先增加后降低的趋势,在2000年达到最高值,2015年降到最低值;各污染源对氮磷污染负荷量的贡献率按从大到小依此为：土地利用、农村生活以及畜禽养殖;其中,旱地这种土地利用类型是非点源氮磷污染的主要来源.     

Development and application of a water pollution emergency response system for the Three Gorges Reservoir in the Yangtze River, China

There are many watercraft and production accidents in the Three Gorges Reservoir Area (TGRA) of the Yangtze River in China every year. Accidents threaten the water quality of the 1085 km2 surface area of the TGRA and millions of local people if oil and chemical leakage were to occur. A water pollution management system for emergency response (WPMS ER) was therefore designed for the management of pollution in this area. An integrated geographic information system (GIS)-based water pollution management information system for the TGRA, called WPMS ER TGRA, was developed in this study. ArcGIS engine was used as the system development platform, and Visual Basic as the programming language. The models for hydraulic and water quality simulation and the generation of body-fitted coordinates were developed and programmed as a dynamically linked library file using Visual Basic, and they can be launched by other computer programs. Subsequently, the GIS-based information system was applied to the emergency water pollution management of a shipwreck releasing 10 tons of phenol into the Yangtze River during two hours. The results showed that WPMS ER TGRA can assist with emergency water pollution management and simulate the transfer and di usion of accidental pollutants in the river. Furthermore, it can quickly identify the a ected area and how it will change over time within a few minutes of an accident occurring.     

基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征

农业面源污染已成为我国河流污染的主要来源。三峡库区是典型的生态脆弱区,水资源安全已越来越受到关注。以三峡库区重庆段21个区县为实例,在区县级尺度上,研究了2005-2011年农业面源污染化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、全氮（TN）、全磷（TP）所导致的水质的变化。并借助地统计学中的空间插值方法,对30个水质监测站点的数据进行插值分析,最后利用内梅罗综合水质指数,通过核算和实测的数据来研究三峡库区重庆段水质的时空变化。结果表明：1）从库区平均水质浓度分析得出,2005、2008、2011年3个时间断面的TN、TP的浓度已经超过地表水环境质量三级标准。2）从核算数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为2.48、2.51、2.88,均处于中度污染状态,而2011年甚至逼近严重污染状态。在空间分布上,三峡库区重庆段库中和库区腹地的区县整体的水质状况在下降,而位于库尾的核心都市区水质状况则有所提升。3）从监测数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为1.26、1.38、2.14,2005和2008年属于轻污染状态,而2011年则为中度污染状态。在空间分布上,和核算数据的空间分布呈现出相似的地方。4）通过河流水体断面的监测数据与理论核算数据的对比看出,两者呈现出较好的吻合度。     

矿山复垦土壤典型元素时空变化研究

在抚顺矿区矸石回填复垦还田生态重建试验区,利用网格布点取样法采集不同覆土类 型、不同土壤深度、不同覆土时间的土壤样品,对矿山复垦土壤的营养元素和重金属元素的 时空变化进行了研究.结果表明,矸石回填覆土后,营养元素含量在覆土初期恢复较快,覆土中 重金属元素含量呈逐年递减趋势;施(培)肥造成了重金属元素和营养元素含量表层高于30cm 层和60cm层;覆土中重金属元素主要来源于外界输入; 矸石母质中的重金属不存在对覆土耕 作层的污染问题.     

基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

中德合作中国西部干旱地区磴口县有机农业发展项目初步研究报告

本文按照磴口县生态环境特点，分析了本地区发展有机农业的条件，测定了该县有机农业发展区域土壤的养分含量状况以及污染元素、微量元素含量和农药残留量，认为在内蒙古巴盟河套地区发展有机农业是可行的。通过初步的研究结论，项目实施有机农业栽培技术后，改善了土壤环境质量和农田生态环境状况，提供了农民的收入，项目区社会、经济效益良好，为在本地区发展有机农业，生产高品质和安全的有机食品奠定了基础。     

三峡库区重庆段农村面源污染时空格局演变特征

论文以三峡库区重庆段21 个区县为实例,利用空间自相关及冷热点分析方法,在区县级尺度上,研究了化学肥料施用、有机肥施用、农作物秸秆、畜禽养殖、水产养殖、农村生活污水、生活垃圾和农田土壤侵蚀等8 个来源中农业面源污染化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、全氮(TN)、全磷(TP)的时空变化特征,结果表明:① 从Moran's I 值判断,2005-2011年间,三峡库区重庆段的COD、BOD5、TN、TP在区域上一直处于较高的集聚状态,2005-2008年集聚减弱,2008-2011 年集聚增强。② 从COD、BOD5、TN、TP排放总量来看,由农业面源污染引起的COD、BOD5、TN、TP 绝对排放量,2005 年分别为15.85×10⁴、7.35×10⁴、5.50×10⁴ 和0.97×10⁴ t·a^-1;2008 年分别为10.93×10⁴、6.45×10⁴、5.60×10⁴ 和1.04×10⁴ t·a^-1;2011 年分别为14.67×10⁴、8.68×10⁴、6.94×10⁴和1.14×10⁴ t·a^-1。COD、BOD5 绝对排放总量经历了先降后升的趋势,TN和TP绝对排放总量则一直处于增长的态势。③ 从冷热点分析结果来看,三峡库区腹地是热点区域的集中区,而三峡库区库尾都市核心区是冷点区域集中区。     

Phosphorus export by runoff from agricultural field plots with different crop cover in Lake Taihu watershed

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷａｔｅｒｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｇｌｏｂａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ ,ａｎｄａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｎｏｎｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｇｉｖｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄａｔｔｅｎｔｉｏｎ (Ｓｈａｒｐｌｅｙ ,1994 ;Ｈａｒｒｉｓ ,1995;Ｔｉｅｓｓｅｎ ,1995;Ｔｏｎｄｅｒｓｋｉ,1996;Ｄａｎｉｅｌ,1998) .Ｌａｋｅｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｓａｃｒｉｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｕｒ…