沂蒙山区非点源污染特征及其土地利用优化控制研究

发布时间：2020-06-24 20:34

【摘要】：随着对非点源污染危害认识的深入,其发生机理、模拟评估以及防控措施等科学问题在近年来受到了广泛关注。沂蒙山区土壤侵蚀严重,而侵蚀导致的非点源污染是对该区水环境质量的严重威胁。在总结国内外相关研究的基础上,利用RS和GIS技术,通过室内模拟和野外试验等手段,运用水土保持学、环境科学、统计学及遥感和地理信息系统等多学科交叉的方法,对沂蒙山区非点源主要驱动因子(土壤侵蚀)时空特征及影响因素、坡面非点源氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)污染物输出机制、污染物输出综合风险空间分布以及非点源污染控制的土地利用优化途径等方面进行了研究。主要研究进展与结论如下： 1.在研究区的山地丘陵地带,由于植被的恢复和土地利用结构的改善,1986年1995年和2005年3时期的土壤侵蚀强度总体上呈降低趋势。受人类活动的影响,土地利用因子已成为影响土壤侵蚀空间分布的重要因素之一 2.对不同土地覆被的模拟降雨研究表明,5种覆被径流溶解态氮(Dissolved nitrogen, DN)、磷(Dissolved phosphorus, DP)的平均浓度分别在0.595-1.523 mg.L-1和0.269-0.071 mg.L-1间；而径流DN.DP的平均输出率分别在3.92～35.79 mg·m2·h)-1和0.65～5.89 mg·m2·h)-1间。土壤有机质含量是影响径流DN、DP浓度的重要因子,影响程度均在44%以上；砾石盖度与砂粒含量等是影响径流DN、DP输出率的主要因子。泥沙流失率与其全N、全P流失参量间具有显著地相关关系,土壤结构稳定性通过调节侵蚀产沙进而影响到泥沙中N、P的流失特征,稳定性越高,侵蚀泥沙更易富集N、P污染物,且输出量越低。 3.不同耕作措施(横垄与顺垄)的模拟降雨研究表明,横垄可有效地控制径流并减少径流溶解态无机氮(Dissolved inorganic nitrogen, Inorganic-N)和DP的输出率；雨强增大时,横坡较顺坡垄作控制径流的效果增强,其径流Inorganic-N和DP的输出量也大幅度减少,氮磷比分析表明,两种耕作方式下的径流均存在一定程度的富营养化风险,且风险水平在降雨过程中呈增加趋势,但横坡较顺坡垄作不仅能够明显地延缓这一增加趋势,而且可降低径流的富营养化风险水平,从而相应减轻坡耕地径流对于受纳水体富营养化过程的影响。 4.以代表性山区县为例,对N、P输出负荷及其综合风险的空间分布特征进行模拟与分析,结果表明,耕地是N、P输出的主要策源地。较高级别N、P输出综合风险主要分布在土壤侵蚀严重的地带。各等级N、P输出综合风险中以较低等级的面积最大,随着风险等级的提高,各类风险等级的面积逐渐减少。不同土地覆被类型中,荒地和耕地的N、P输出综合风险最高,林地和村镇最低。 5.综合上述研究成果,通过典型小流域的实例分析,对以土地利用优化为途径的非点源污染控制方法与策略进行了探讨,结果表明：针对污染发生的重点地区逐步开展以小流域为单元,以非点源污染控制为目的的土地利用结构调整,是控制沂蒙山区非点源污染的有效途径。林地是影响优化方案效益的最重要因素,在土地利用结构优化调整中,应对林地面积的统筹给予充分重视。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X502;F301

【参考文献】