辽河保护区植被缓冲带对 N、P 的污染阻控作用研究

发布时间：2016-07-22 21:42

第 1 章 绪论

随着科技的进步，工业和农业的发展，人类活动引起的水体污染问题成为了全球最重要的环境污染问题之一。水体污染严重的影响了人们饮水、环境和生命安全，同时也限制了水资源的利用[1-6]。点源污染，排放相对比较集中，目前已经得到了有效的控制和治理；面源污染，由于其污染物的广域性、分散性、相对微量性和污染物转移途径的无序性，成为了治理的难题。农业种植过程中，化肥的过量使用，氮、磷等营养元素的过量流失导致接纳水体的污染更加严重了。据报道，每年有超过 1500 万吨的氮素从农田中流入河流、湖泊、池塘等水体中，导致水体中氮、磷等元素总量的急剧增加，使得水体富营养化的现象频频发生[7-9]。而这种现象的发生严重影响了水域系统的生态平衡，也直接对人类的身体健康构成了严重的威胁[10]。目前，全国大约有 70%多的河流受到了 N 和 P 的污染；30%多的城市河流水体丧失了使用功能[11]。其中，辽河就是受害河流之一。随着上世纪 90 年代中期东北老工业基地的建设，在经济快速发展的同时，辽河流域水污染情况也在不断加重，成为排名第二的重污染流域，被列入到国家重点治理的“三河三湖”之中，地方也开始重视辽河流域的水污染治理。所以，我国在当前和今后相当长的一段时期内，都要把水体污染控制与治理作为重点对象。尤其是农业面源污染，更要有针对性的做出治理。

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第 2 章 辽河保护区河岸带现状分析

2.1 材料与方法

在选择的调查断面区段，全面调查辽河的河岸缓冲带宽度、坡岸侵蚀状况、两岸地形地貌、植被覆盖度、植被种类分布及生长情况、河岸带相对宽度、河岸周边农业利用特征、采用的自然封育措施等因素。在每个样地采用样线法进行植被调查，每个调查区段内选择典型植被区域沿着平行于河流流向设置一条长 20m 的样线，调查样线两侧各 50m 宽度范围内的植物，记录植物生长状况、物种个数和物种盖度，其中物种盖度通过结合物种在样线上的分布投影覆盖情况进行估算；在每个调查断面随机选取 5 个点位，采用测距仪对河床距道路或农田的距离进行测定，取其平均值记为河岸缓冲带宽度。

2.2 结果与分析

辽河保护区自 2010 年成立后，为恢复河流自然生态系统，辽河保护区管理局先后在全河段内对河道两侧农田实行了自然封育、农田撂荒、退耕还草还林政策。部分河段河岸带两侧设置了铁丝网围栏，进行了阻隔带与管理路的建设，有效制止了人为破坏、牛羊家畜啃食对河岸带土壤和植被的破坏。河岸带植被物种多样性得到了提高，地表植被整体覆盖状况也得到明显改善，遭受人为破坏严重的裸露河滩地在实行封育 2-3 年后也逐渐有一年生草本植物生长。整体上大部分河岸带植被覆盖率由封育前的 13.7%提高到现在的 80%以上，如表 2.1 所示。辽河上游植被覆盖度相对高于中下游区段。这主要与辽河中下游地区人口密度大、工农业相对较发达有关，大面积的农田开发及水利设施建设致使河岸带植被被严重破坏。

第 3 章植物对氮磷去除能力研究及河岸缓冲带植被筛选......................17

3.1 材料与方法.......17

3.2 分析与讨论..............................20

3.3 小结.................25
第 4 章河岸植被缓冲带对氮、磷污染的去除效果...................26
4.1 材料与方法.......26
4.2 分析与讨论....................32
4.3 小结..................50
第 5 章结论与展望..............51
5.1 结论..........51
5.2 存在问题和展望..........52

第 4 章 河岸植被缓冲带对氮、磷污染的去除效果

4.1 材料与方法

根据现场实际情况和土壤的特性，在河岸缓冲带试验区域设置 10 个土壤采样点，每个采样点间隔 50m 以上，分别采集表层土（0-20cm）和深层土（20-40cm）进行理化性质分析，结果显示，河岸缓冲带土壤呈弱碱性，有机质含量较低，表明土壤的保水保肥能力较差；由于受周边农田施肥条件的影响，，土壤中 TN、TP 含量相对较高，分别为 1624 mg/kg 和 485mg/kg，而且速效磷含量达到 39mg/kg，一般认为土壤中速效磷的含量>10mg/kg 时，土壤就属于高肥力水平，其较高含量的有效态氮、磷对水体富营养化污染胁迫较大。见表 4.1。

4.2 分析与讨论

河岸缓冲带的植被种类、配置模式、宽度、坡度都将影响到缓冲带对污染物的阻控效果。不同木本植物、草本植物、以及草木混合带对农业氮、磷的阻控作用有多大，多宽距离的河岸缓冲带才能达到经济有效的去除效率，目前仍然存在着争议。刘燕等研究发现，混合草本对 TN、TP 的去除率可达到 39.35%和 50.89%，高于单一草本的去除效果，Roxane 等人的研究表明，大部分氮、磷素的去除主要发生在前 35-90 英寸（即 10.7-27.5m）。

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第 5 章 结论与展望

5.1 结论

本文对辽河保护区河岸带现状进行调研分析，根据其河岸地形地貌、流经区域农业、经济及气候特征等实际条件，选取中上游流域内的一处试点样地（双安桥）进行现场模拟实验。在不破坏原有生态环境的基础上，人工构建河岸缓冲带，通过人工模拟降雨的方式，对河岸带植被组合模式及宽度对农业面源氮、磷污染阻控效果的影响进行了研究，得到以下结论：（1）辽河保护区内河岸缓冲带的相对宽度介于 30-70m 之间，大部分河岸带植被覆盖率达到 80%以上，但植被类型相对单一，以中生植物群落为主；（2）通过实地考察、查阅相关文献，选取小冠花、草木樨、黑麦草和紫花苜蓿4 种草本植物进行水培试验，试验的结果发现，草木樨对氮、磷的整体去除率最好，TN 和 TP 的平均去除率分别为 69.73%和 51.85%。草木樨为豆科属性植物，根系对氮、磷有很好的固定和吸收作用，且适应性极强，比较适合作为试验现场种植的草本植被；（3）人工构建的不同植被模式的河岸缓冲带对污水中各形态氮、磷的阻控效果不尽相同，草/木混合种植模式的河岸缓冲带对氮、磷的阻控效果明显高于单一草本植被种植的河岸缓冲带。六种不同植被模式的河岸缓冲带中，以杞柳+草木樨混合植物种植条带的阻控效果最好，TN、NO3--N、NH4+-N、TP、PO43-的平均去除率分别为64.8%、47.9%、53.2%、36.0%、41.4%；

5.2 存在问题和展望

本研究拟探索辽河流域河岸缓冲带对农业面源污染阻控的有效措施，通过现场模拟试验研究，提出河岸缓冲带对寒冷地区农业面源污染阻控的最佳组合模式以及宽度对农业面源氮、磷污染阻控效果的影响。由于开展的是野外现场试验，与实验室研究相比，其不可控因素诸多，如天气变化、地形地貌、放牧、人力、能源、设备等，均会对试验过程和试验结果产生影响。河岸缓冲带对氮、磷阻控作用的研究并不是一个短期的科研课题，需长期坚持，开展定位研究，以便更好的揭示河岸缓冲带对氮、磷迁移转化的机理。希望在日后的研究中，在定点试验区域建设试验站，由工作人员对现场进行看护和管理，避免试验区域遭到人为的破坏，影响试验效果，以便更加准确的研究出新的理论结晶，为后续工作的开展提供坚实的基础。

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参考文献（略）

本文编号：75270