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不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 383-391页

作者：张靖雨夏小林汪邦稳张世杰陈磊龙昶宇安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观... 详细信息

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物(TN、TP、COD)的削减效果。结果表明:林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡(3°)处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。

关键词：植被缓冲带农业面源污染径流泥沙氮磷流失

独流减河不同植被缓冲带土壤有机碳的空间分布特征及其季节变化

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环境科学 2024年

作者：张天昱张彦贾琪周爽李天乐李丛笑刘福德天津理工大学环境科学与安全工程学院天津市生态环境科学研究院

不同植被类型会影响土壤有机碳(SOC)的积累和转移特征，但这种影响是否通过枯落物的输入或根系调节土壤环境因子以及溶解性有机质(DOM)以达到有机碳固定的目的尚不清晰.以天津市独流减河生态堤岸上部的乔木林带、中部的混交林带和滨水... 详细信息

不同植被类型会影响土壤有机碳(SOC)的积累和转移特征，但这种影响是否通过枯落物的输入或根系调节土壤环境因子以及溶解性有机质(DOM)以达到有机碳固定的目的尚不清晰.以天津市独流减河生态堤岸上部的乔木林带、中部的混交林带和滨水植物带的土壤为研究对象，研究不同植被带表层土壤(0～10cm)中易氧化有机碳(EOC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和矿物质结合态有机碳(MAOC)的空间分布特征及其季节变化，并结合紫外可见光谱和三维荧光光谱进一步分析土壤DOM组分及其介导作用. 结果表明：①夏季滨水植物带SOC的积累显著高于乔木林带和混交林带，春季则正好相反，这表明夏季土壤中根系的分布是决定SOC积累的关键因素，而春季地上枯落物的输入质量对SOC的固存更重要. ②DOM组分的差异解释了SOC在不同季节的固定和转化方式，春季类腐殖质DOM促进了DOC向POC和MAOC的转化，而夏季微生物来源的DOM推进了EOC在微生物的作用下向MAOC转移的过程. ③土壤理化性质对SOC的直接影响较小，其更倾向于通过调控土壤DOM的成分以及化学结构，从而影响SOC的积累. ④结构方程模型表明含水率(MC)和总磷(TP)直接参与了土壤有机碳的迁移和转化过程，而铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、电导率(EC)、有效磷(AP)、pH、K+和Na+则是通过腐殖质来源和微生物来源的DOM介导间接影响SOC积累. 综上所述，本研究阐释了影响河岸水陆生态交错带这一关键功能区SOC封存的权衡机制，研究结果可为进一步探索入海河流“流域-河口-近海”系统生态廊道的构建方法及其固碳增汇路径提供理论支持.

关键词：独流减河植被缓冲带土壤有机碳(SOC) 溶解性有机质(DOM) 季节变化

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河岸植被缓冲带生态功能调控技术思考

环境保护与循环经济 2024年第4期44卷 43-47页

作者：佟帆福建水利电力职业技术学院福建永安366000

河岸植被缓冲带的生态功能提升是“十四五”流域水生态环境保护修复的主要工作内容。对我国目前河岸植被缓冲带所面临的主要问题进行剖析,提出了关于河岸植被缓冲带生态功能调控技术的一些思考。河岸植被缓冲带目前面临着一些共性问题,... 详细信息

河岸植被缓冲带的生态功能提升是“十四五”流域水生态环境保护修复的主要工作内容。对我国目前河岸植被缓冲带所面临的主要问题进行剖析,提出了关于河岸植被缓冲带生态功能调控技术的一些思考。河岸植被缓冲带目前面临着一些共性问题,但针对具体的流域或河流的不同区段,亟须解决的问题又有所不同,提出在生态功能调控过程中,应遵循“问题分析、空间布局、范围确定、措施选择、维护管理”的技术思路,本着“尊重自然”的原则,坚持系统治理理念,采取适应不同流域的河岸植被缓冲带生态功能提升技术。

关键词：河岸植被缓冲带生态功能调控技术

植被缓冲带径流渗流水量分配及氮磷污染物去除定量化研究

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环境科学 2010年第11期31卷 2607-2612页

作者：王敏黄宇驰吴建强上海市环境科学研究院上海200233

利用构建的缓冲带现场试验基地和设计的径流流量测定装置,对植被缓冲带滞缓径流和农田氮磷污染物去除能力开展定量化试验研究.结果表明,植被缓冲带有效滞缓了径流速度,并显著提高了缓冲带土壤的水力渗透能力,19m长的百慕大、高羊茅、白... 详细信息

利用构建的缓冲带现场试验基地和设计的径流流量测定装置,对植被缓冲带滞缓径流和农田氮磷污染物去除能力开展定量化试验研究.结果表明,植被缓冲带有效滞缓了径流速度,并显著提高了缓冲带土壤的水力渗透能力,19m长的百慕大、高羊茅、白花三叶草缓冲带径流出水时间分别是空白对照的2.46倍、1.72倍和2.03倍,渗流水量分别是空白对照的3.01倍、2.16倍和2.45倍;植被缓冲带能有效去除农田径流氮磷污染物,百慕大、高羊茅、白花三叶草缓冲带对NH4+-N、TN、TP的总去除率分别比空白对照提高了237%、268%和274%;植被缓冲带渗流对氮磷污染物的去除能力显著高于径流,渗流水量越大,缓冲带氮磷污染物的总去除率和单位面积去除负荷越高,试验各植被缓冲带TN、NH4+-N、TP渗流去除量与径流去除量的比值分别达到2.79、2.02和2.83.

关键词：植被缓冲带径流渗流水量分配污染物定量化

植被缓冲带对农业面源污染物的削减效益研究进展

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水土保持学报 2019年第2期33卷 1-8页

作者：付婧王云琦马超王玉杰梁丹北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京市水土保持工程技术研究中心北京100083

农业面源污染对环境安全的影响已超过城市生活污染和工业污染,成为水污染的最主要来源。植被缓冲带能够有效拦截农业面源污染物,减少污染物向水体的排放。通过搜集国内外学者对缓冲带的研究结果,对缓冲带削减农业面源污染物能力、缓冲... 详细信息

农业面源污染对环境安全的影响已超过城市生活污染和工业污染,成为水污染的最主要来源。植被缓冲带能够有效拦截农业面源污染物,减少污染物向水体的排放。通过搜集国内外学者对缓冲带的研究结果,对缓冲带削减农业面源污染物能力、缓冲带最佳宽度等方面的研究进行总结分析。结果表明:(1)5 m草本缓冲带对污染物的拦截作用最好,当缓冲带宽度超过5 m时,推荐使用灌草缓冲带,而乔灌草缓冲带需要超过30 m才能发挥作用;(2)当缓冲带宽度相同时,悬浮物和磷素相较于氮素更容易被拦截,悬浮物及磷素去除的缓冲带最佳宽度推荐为15 m(削减率70%以上),但去除氮素的最佳宽度推荐为30 m(削减率为80%);(3)植被缓冲带拦截污染物受缓冲带宽度、坡度及植被类型等因素影响,但缓冲带宽度与削减率之间的关系并不总是呈正比例,当缓冲带宽度增加到一定大小时,缓冲带对污染物的削减率将不再有明显改变;缓冲带坡度与削减率之间也并不总呈反比例,轻微的坡度能够促进径流下渗作用从而增加缓冲带的削减率。

关键词：植被缓冲带农业面源污染物削减率植被缓冲带最佳宽度

植被缓冲带对乌梁素海区域农业面源污染的削减效果

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水土保持学报 2022年第3期36卷 51-56页

作者：史中奇王猛谭军丁胜利贾冰冰刁风伟罗俊清侯亚州王立新郭伟内蒙古大学生态与环境学院蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室草原生态安全省部共建协同创新中心内蒙古自治区环境污染控制与废物资源化重点实验室呼和浩特010070 内蒙古河套灌区水利发展中心乌拉特分中心内蒙古巴彦淖尔014400 内蒙古河套灌区水利发展中心乌拉特分中心九排干沟排水所内蒙古巴彦淖尔014400

通过在内蒙古乌拉特前旗乌梁素海九排干岸边构建湖滨植被缓冲带,研究不同盐生植物种类和配置对农业面源污染削减效果的影响。结果表明:无植物空白对照带对径流和渗流水中TN、TP和COD无明显削减规律,芦苇、碱蓬、柽柳和芦苇—碱蓬混播缓... 详细信息

通过在内蒙古乌拉特前旗乌梁素海九排干岸边构建湖滨植被缓冲带,研究不同盐生植物种类和配置对农业面源污染削减效果的影响。结果表明:无植物空白对照带对径流和渗流水中TN、TP和COD无明显削减规律,芦苇、碱蓬、柽柳和芦苇—碱蓬混播缓冲带随着缓冲带宽度的增加削减率呈先增加后减缓的趋势,渗流水中污染物质的削减效果优于径流水。其中,芦苇对径流和渗流水中TN、TP的削减效果最好,削减率分别为53.56%,79.17%和62.37%,83.25%;碱蓬对径流和渗流水中COD的削减效果最好,削减率分别为50.53%,67.34%。通过计算得到4种植被缓冲带的最佳宽度为19~29 m,其中,碱蓬缓冲带宽度为19 m。综合考虑,可以选择真盐生植物碱蓬作为乌梁素海盐渍化湖滨带植被重建的首选植物,并将植被缓冲带在该地区扩展研究,推广应用。

关键词：植被缓冲带农业面源污染乌梁素海植物种类最佳宽度

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植被缓冲带对地表径流阻控效果调查及模拟

水土保持研究 2022年第2期29卷 36-42页

作者：张禹洋聂世豪蔡国强孙政宗全利青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109

为了定量分析和评价植被缓冲带对地表径流的阻控效果,对大沽河流域两岸典型植被进行了现场调查及取样,并利用VFSMOD模型初步探讨了植被缓冲带的作用。根据实地调查,获得了大沽河8个典型位置的缓冲带参数。结果表明:大沽河流域植被缓冲... 详细信息

为了定量分析和评价植被缓冲带对地表径流的阻控效果,对大沽河流域两岸典型植被进行了现场调查及取样,并利用VFSMOD模型初步探讨了植被缓冲带的作用。根据实地调查,获得了大沽河8个典型位置的缓冲带参数。结果表明:大沽河流域植被缓冲带主要由杨树、松树等高大乔木,罗布麻、碱蓬等灌木植物和结缕草、野艾蒿等草本植物组成;这些植被对地表覆盖度较高,可有效地拦截泥沙、增加地表粗糙度,对地表径流具有良好的阻控效果。利用VFSMOD模型对北岔河村、仁兆镇拦河闸、程家小里村和后路家村4个缓冲带的地表径流阻控效果进行了模拟,结果表明:4处植被缓冲带分别可以拦截0.8,0.7,0.7,0.4 mm/min以下降雨强度产生的地表径流;在植被缓冲带宽度和源区宽度同时变化的情况下,4处植被缓冲带宽度分别达到8,20,1,5 m时,对泥沙拦截率达到0.95以上。因此,大沽河两岸现存植被缓冲带可以对泥沙起到较好的阻控作用。

关键词：植被缓冲带大沽河 VFSMOD模型地表径流

辽河河岸植被缓冲带构建及其对固体颗粒物和氮阻控能力

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生态学杂志 2020年第7期39卷 2185-2192页

作者：张鸿龄李天娇赵志芳马国峰陈苏孙丽娜沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室沈阳110044 沈阳大学科技创新研究院沈阳110044

农田中氮向河流水体的迁移不但造成化肥利用率低,而且加重水体污染和富营养化。在河流水体与农田间构建合理的植被缓冲带对于水生态保护具有重要意义。本研究在辽河保护区干流近农田处设置了蒿草(CK)、黑麦草(LP)、紫穗槐+黑麦草(AL)和... 详细信息

农田中氮向河流水体的迁移不但造成化肥利用率低,而且加重水体污染和富营养化。在河流水体与农田间构建合理的植被缓冲带对于水生态保护具有重要意义。本研究在辽河保护区干流近农田处设置了蒿草(CK)、黑麦草(LP)、紫穗槐+黑麦草(AL)和杞柳+黑麦草(SL)4种植被缓冲带。自然降雨后采集地表径流和土壤渗流液,对植被带阻控径流量、固体悬浮物及NO3--N、NH4+-N和TN效果进行了测定。结果表明:随着河岸植被带宽度的增加,农田地表径流量、固体悬浮颗粒物(SS)和径流中氮阻控率逐渐增大;5 m宽黑麦草植被带可有效阻控径流中69.1%的固体颗粒物,黑麦草+紫穗槐植被带可有效阻控56.7%的NO3--N;而13 m宽植被带则平均可阻控95.6%、91.3%、75.9%、82.9%的固体悬浮颗粒物、NH4+-N、NO3--N、TN;植被带对土壤渗流液中各形态氮的阻控率显著低于径流,其中渗流液中NO3--N和TN的阻控率在前5 m甚至出现负值,说明植被带的存在加强了径流中氮的下渗作用;4种植被缓冲带中,紫穗槐与黑麦草组合带(AL)对农田径流和渗流液中氮的去除效果均最好。

关键词：辽河保护区植被缓冲带降雨径流非点源氮阻控率

植被缓冲带修复设计策略研究——以新津白鹤滩湿地公园杨柳河段为例

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植被缓冲带修复设计策略研究——以新津白鹤滩湿地公园杨柳河段为...

作者：杨渊四川农业大学

学位级别：硕士

植被缓冲带是河岸水陆交界区域的重要组成部分,对河流水质保护具有重大意义,且一直被认为是控制农业非点源污染的“最佳管理措施”之一。当前滨水生境破坏、水质恶化、水生生态系统的退化的现象日趋严重,植被缓冲带的生境与生态功能也... 详细信息

植被缓冲带是河岸水陆交界区域的重要组成部分,对河流水质保护具有重大意义,且一直被认为是控制农业非点源污染的“最佳管理措施”之一。当前滨水生境破坏、水质恶化、水生生态系统的退化的现象日趋严重,植被缓冲带的生境与生态功能也呈现不同程度的退化趋势,开展其修复设计策略研究研究具有现实意义。本文在大量阅读国内外相关文献的基础上,梳理和总结出植被缓冲带相关的研究进展;运用图文结合的方法系统地构建出植被缓冲带的修复设计策略;通过现场调研对新津白鹤滩湿地公园杨柳河段沿岸60m范围内的植被缓冲带现状进行了综合分析,并以此为基础进行了植被缓冲带的修复设计,为河流生境保护提供理论与实践参考。研究结论如下:(1)提出4种不同的植被缓冲带类型。包括自然原型(N型)、近自然生态型(E型)、综合型(C型)和人工复育型(A型),并从植被缓冲带修复与构建的目的或功能、植被结构与类型、植被原生程度、岸坡形式、景观设施建设率及生态脆弱性等方面总结出定量化的特征。(2)提出农业非点源污染的预处理措施。以减排和资源化为处理要点,选择农药喷洒与灌溉时间控制技术、有机化肥和环保农药的使用进行农业生产污染源的处理,选择垃圾分类、蚯蚓生物处理技术和人工湿地进行日常生活与畜禽养殖污染源的处理。(3)提出植被缓冲带适宜类型与空间布局的确定方法。以农业非点源污染、植被缓冲带结构与植物群落等现状调查,以及对植被缓冲带类型与生态脆弱性的分析为基础确定适宜类型;植被缓冲带空间布局则依据河流两岸线型、河流两岸等高线,以及对现有植被缓冲带的保留和优化来确定。(4)以减速分流、渗透吸收、固土净化、效应强化为功能切入点,将植被类型、河岸地形(坡度、宽度)、驳岸、近岸水域等作为主要因素,从植被缓冲带的前端、中端、末端和近岸水域4个空间层次出发,构建出植被缓冲带结构的优化技术体系。前端散流结构包括草地过滤带、梢捆、灌木树篱和石头堰4种优化技术;中端渗透系统包括不同土质的植物选型、微盆地、梯级地形3种优化技术;末端驳岸形式包括“草本+灌木”型、“活枝柴笼+灌丛垫”型、“植物+石块”型3种优化技术;近岸水域辅助装置为各种类型的生态浮岛。(5)提出植被缓冲带植物群落的优化策略。以研究区内常见的植物种类和生长状况良好的自然或近自然植物群落为依据,结合结构优化技术的植物选型,构建不同类型植被缓冲带的植被参照系。(6)以新津白鹤滩湿地公园杨柳河段为植被缓冲带修复设计范围,首先进行了现状调查,结果表明植被缓冲带受到较大的农业非点源污染风险的威胁,植被缓冲带生境退化严重且生态效应不断下降,现状植被缓冲带结构形式有9种,常见植物种类51种,有典型自然与近自然陆生植物群落4种、水生植物群落6种。(7)在现状调查的基础上,依据植被缓冲带结构优化技术体系,完成了研究区适宜的自然原型、近自然生态型和综合型植被缓冲带的修复设计,同时提出了农业非点源污染的预处理措施,并对设计范围内的科研监测体系、道路设施、标识系统、基础服务设施系统、照明系统进行了规划设计。

关键词：植被缓冲带散流结构渗透系统驳岸形式生态浮岛