亚热带流域氮磷排放与养殖业环境承载力实例研究

畜禽养殖业粪便排放已经成为我国农村地区主要的农业面源污染源之一,也是制约养殖业良性发展的主要瓶颈.本文以湖南省长沙县典型亚热带流域为研究单元,基于流域水环境定位观测、耕地氮(N)磷(P)消纳能力以及养殖业调查和土壤分析资料,初步分析了亚热带丘陵区的面源污染现状及畜禽养殖业的环境承载力.结果表明,研究区金井河流域134.4 km2范围内N、P年负荷分别为N 2.72 t·km-2和P0.11t·km-2,其中养殖粪便对水体总氮(TN)、总磷(TP)负荷的贡献率分别约为42.2％和62.0％.区内平均畜禽养殖密度为3.46 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪24.39万头),显著高于现有化肥用量条件下流域的实际承载力1.13 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪6.35万头),因此养殖密度过高是导致研究区水体NP负荷较高的主要原因.区内N、P盈余量分别为N 35.8 kg·hm-2、P 18.61 kg·hm-2.研究区基本不施用化肥条件下畜禽养殖业的最大环境承载力为7.26 AU·hm-2,在有机肥占合理施肥量30％条件下,当地畜禽养殖业的环境承载力为2.74AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪19.50万头).降低养殖密度、调整养殖业空间布局以及提高养殖废弃物的资源化利用率是防治当前面源污染的有效途径.     

Factors influencing the contents of metals and As in soils around the watershed of Guanting Reservoir, China

Topsoil samples from 61 sites around the Guanting Reservoir,China,were measured for Cu,Zn,Cr,Ni,Cd,Pb and As concentrations.The mean concentrations of Cu,Zn,Cr,Ni,Cd,Pb and As were 16.8,59.4,37.8,18.3,0.32,20.1 and 8.67 mg/kg dry weight,respectively.Factors that influence the dynamics of these metals in soils around the watersheds of Beijing reservoirs were examined.The influence of atmospheric deposition,land use,soil texture,soil type and soil chemical parameters on metal contents in soils was investigated.Atmospheric deposition,land use and soil texture were the important factors affecting heavy metal residues.Soil type and soil chemical parameters were also involved in heavy metal retention in soils.The data provided in this study are considered crucial for reservoir remediation,especially since the Guanting Reservoir will serve as one of the main drinking water sources for Beijing in the foreseeable future.     

陕北水蚀风蚀交错区小流域苔藓结皮的空间特征及其影响因子

生物结皮是旱区普遍存在的活性地被物,在生态系统中发挥重要的生态功能,研究其发育特征与形成机理是有效管理和利用该资源的基础。退耕还林（草）工程实施以来,黄土高原地区生物结皮大面积发育,但相比荒漠地区,相关的研究工作还较薄弱。生物结皮的发育具有过程的复杂性和空间的分异性,诸多荒漠地区的研究结果不能直接外推至黄土高原地区。鉴于此,论文选择黄土高原典型小流域,通过全面调查和测算分析,应用GIS 软件,探讨了生物结皮的空间特征及其影响因子。结果表明：①流域内藓类共有2 科8 属13 种,狭网真藓、真藓、尖叶对齿藓分布最广;②苔藓结皮占绝对优势,面积为4.18 km²,占流域面积的60.7%,主要分布在干扰少、侵蚀弱、水分好的梁峁坡或梁峁顶上;③土壤、植被、坡向均对苔藓结皮的发育有显著影响。同黄土地相比,沙地苔藓结皮的覆盖度高、呈连片分布。乔、灌植被下的生物结皮发育优于草本群落,植被盖度对苔藓结皮产生先促进后抑制的作用（拐点约在覆盖度30%处）。总体上,阴坡生物结皮的覆盖度、厚度均高于阳坡。     

干旱地区森林对流域径流的影响

森林对流域径流的影响包括森林对流域径流形成机制的影响、森林对流域径流量的调节以及森林对流域径流水质的影响3个方面。论文根据作者在黄土高原和北京土石山区多年研究的结果，并结合国内同行在森林水文方面的研究成果，就干旱地区森林对流域年总径流量、洪峰流量、枯水径流以及径流水质等方面的影响作了概括。结果表明，在干旱地区随着森林植被覆盖率的增加，流域年总径流量减少；森林植被可以大幅度地减小小流域的暴雨洪峰流量；森林植被覆盖率越高，枯水径流量随之增加；森林可以在很大程度上改善流域径流水质。根据干旱地区森林植被可以减少流域年径流总量的研究结果，初步估算目前我国干旱地区林业生态工程建设（包括天然林）的生态用水量为160亿m3左右。由于森林植被对流域径流影响的复杂性和尺度依赖性，森林在区域（或大流域）尺度的水文功能评价仍有待于进一步深入研究。     

基于AnnAGNPS模型四岭水库小流域氮磷流失特征的模拟研究

采用流域尺度的农业非点源污染模型——AnnAGNPS模拟预测苕溪流域四岭水库小流域氮磷流失情况,分析氮磷流失空间分布特征.结果表明,单位面积总氮、总磷流失量在空间分布上有一定的相似性,均呈现出南部大于北部,西部高于东部的特点.以竹林地为主的林地是氮磷输出的最主要来源,其对氮、磷流失总量的贡献率在90%以上.设定不施肥处理(CK)、适地养分管理(SSNM)、当地高产竹农普遍采用的施肥方法(FFP)这3种施肥方式对林地主要植被类型竹林进行情景分析,模拟结果表明,与FFP相比,SSNM在一定程度上减少了氮磷输出,其中溶解性氮和颗粒态氮流失量分别削减8.17%、4.33%,溶性磷和颗粒态磷流失量依次减少9.08%、1.02%.     

流域系统动力学模型的全耦合问题研究进展

从系统分析的视角出发,对流域系统动力学建模过程、方法进行总结。综述了国内外系统动力学模型(简称SD模型)在社会经济发展与流域水资源承载力、流域水环境承载和流域水生态承载力耦合关系的研究。从简单的零维模型发展到复杂的社会经济综合模型和OO-SD模型(即Objective-Optimization SD模型),国内SD模型耦合关系研究主要集中在叶尔羌河、洱海、滇池等流域,SD模型在监测、数据共享和模型结构、参数选取和不确定性分析等方面还存在不足,有待改进。     

流域水质时空分布特征及其影响因素初析

选取闽东南九龙江流域21个典型小流域开展2010年丰(8月)、平(11月)、枯(2月)3个水期的基流水质监测,并借助GIS、多元统计分析方法识别流域水质的时空分布特征及其影响因素,为九龙江流域水质监测、管理与控制提供依据.结果表明,九龙江水质枯水期最差,平水期次之,丰水期水质较好.表征生活污水、工业废水的污染因子对水质变化的贡献率为45.58%,表征农业污染的主成分的贡献率为21.28%.NH4+-N、SRP、高锰酸盐指数、K+、Cl-、Mg2+、Na+浓度与建设用地比例、人口密度呈显著的正相关,NO3--N浓度与耕地比例有显著的正相关,自然用地面积比例与NO3--N、K+、Cl-、Na+浓度有显著的负相关.建设用地比例较大、人口较密集的小流域NH4+-N、SRP、高锰酸盐指数、K+、Cl-的浓度较高,耕地比例较大的小流域NO3--N浓度则较高.在流域水质管理上,建议提高污水处理率,并重视由于化肥施用导致的农业非点源污染对水质的影响.     

治理修复型水生态补偿问题分析

流域生态补偿已成为水文水资源领域的一个热门研究课题,也是解决水资源开发利用过程中区域用水矛盾、生态破坏的一种有效途径。从流域生态破坏的不同层面和根源出发,结合流域整体协调发展的管理策略和行动计划,给出流域治理修复型水生态补偿的实施目标。从双方自由博弈纳什均衡的层面出发,进行实施流域水生态补偿的经济最优条件分析;结合生态补偿产生的经济学原理,给出影响流域水生态补偿实施的相关性分析。针对流域生态治理中遇到的实际问题,阐述影响流域治理修复型水生态补偿的实施细节。     

东辽河流域土地利用变化对非点源污染的影响研究

采用国际前沿的SWAT模型及CLUE-S模型,基于3S技术和统计分析方法,分析了吉林省东辽河流域土地利用2000~2005年的土地利用动态变化,并借助于Logistic回归结果探讨了2000~2005年土地利用变化的驱动力空间特征;运用2000年和2005年土地利用数据,结合CLUE-S模型,模拟不同预测方案下东辽河流域未来20a土地利用变化情况.在此基础上,应用SWAT模型分别对研究区2025年2种情景下非点源污染负荷进行模拟.结果表明:不同的土地利用条件下,情景2比情景1的多年平均径流减少了12.26mm、泥沙减少了8.4×103t、溶解态氮减少了8.29kg、有机氮减少了9.49kg、总氮减少了8.4kg、溶解态磷减少了8.61kg、有机磷减少了7.18kg、总磷减少了7.18kg,情景2比情景1更能有效的控制非点源污染.     

西庄河流域土地利用方式对土壤肥力影响的研究

采用野外调查、取样和实验分析相结合的方法对云南省保山市西庄河山地流域内4种主要土地利用方式（林地、耕地、茶园、灌丛）的土壤理化性质进行对比研究,讨论了不同土地利用方式对土壤肥力的影响,结果表明,不同的土地利用方式对土壤肥力具有比较明显的影响：土壤有机质和全氮质量分数变化从大到小依次为灌丛＞林地＞茶园＞耕地;磷、钾元素表现为耕地＞茶园＞林地＞灌丛;土壤阳离子交换量表现为耕地＞茶园＞灌丛＞林地;盐基饱和度表现为耕地＞灌丛＞林地＞茶园;农业耕作活动对表层土壤物理性质影响明显。