草本植被过滤带对主要农业面源污染物的拦截效果研究

摘要

化肥的大量使用在提高作物产量的同时，也导致了严重的环境污染。农业面源污染问题越来越受到全社会的重视。草本植被过滤带作为一种生态工程措施在防治农业面源污染方面具有显著效果。本实验分为土槽模拟冲刷实验和径流小区冲刷实验两部分。 土槽模拟冲刷实验，采用锈蚀铁丝段代替草本植物茎秆，模拟其在植被过滤带中的分布，侧重考虑其物理阻滞和机械过滤作用，定量研究了不同宽度模拟植被过滤带对径流及径流中泥沙、氮和磷等污染物的拦截效果。结果表明，在进水流量(0.173 L/s)和流速(0.7 m/s)一定的条件下，模拟植被过滤带的宽度对污染物的拦截效果影响较大。当宽度分别为1m、2m、3m时，模拟植被过滤带对径流的拦截率分别为32％、51％、69％;对泥沙的拦截率分别为78％、88％、92％;对总氮的拦截率分别为65％、75％、84％;对总磷的拦截率分别为80％、93％、95％。 径流小区冲刷实验，研究了以狼尾草构建的植被过滤带在不同坡度和不同宽度下对径流及径流中泥沙、氮和磷等污染物的拦截效果。结果表明，宽度为10.5 m，坡度分别为5％和10％时，狼尾草植被过滤带对径流的拦截率分别为69％和52％;对泥沙的拦截率分别为96％和91％;对总氮的拦截率分别为86％和78％;对总磷的拦截率分别为96％和93％。坡度为5％，宽度分别为3m、5.5m、7.5 m、10.5 m时，狼尾草植被过滤带对径流的拦截率分别为35％、47％、58％、72％;对泥沙的拦截率分别为85％、89％、92％、95％;对总氮的拦截率分别为68％、76％、81％、86％;对总磷的拦截率分别为89％、92％、93％、96％。由此可见，在进水流量和流速一定的条件下，狼尾草植被过滤带拦截污染物的能力随坡度的增加而相应减弱，随宽度的增加而相应增强。即植被过滤带的拦截效果与坡度呈负相关，而与宽度呈正相关。另外，与坡度相比，植被过滤带宽度更敏感。研究表明，5.5 m宽的狼尾草植被过滤带对径流、泥沙、总氮以及总磷的拦截率最高分别可达67％、95％、82％、94％。 研究证实，草本植被过滤带能有效拦截径流、泥沙、总氮、以及总磷，对农田水土流失和农业面源污染具有较好的防治效果，并且具有较为重要的科学和实践意义。另外，研究结果可为植被过滤带技术在我国的应用和推广提供理论依据，进而为改善地表水环境、提高地表水质、保障我国饮用水安全提供帮助。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 农业面源污染的研究现状

1．1．2 植被过滤带的研究现状

1．2 研究目的与意义

2 研究内容、方法与技术路线

2．1 研究内容

2．2 试验设计

2．3 研究方法

2．3．1 土槽模拟冲刷实验

2．3．2 径流小区冲刷实验

2．4 技术路线

3 模拟植被过滤带对农业面源污染的拦截效果

3．1 对径流的拦截效果

3．2 对泥沙的拦截效果

3．3 对径流中总氮的拦截效果

3．4 对径流中总磷的拦截效果

3．5 各因素间相关性分析

3．6 小节

4 不同坡度下植被过滤带对农业面源污染的拦截效果

4．1 对径流的拦截效果

4．2 对泥沙的拦截效果

4．3 对径流中总氮的拦截效果

4．3．1 对径流中总氮浓度的拦截效果

4．3．2 对径流中总氮量的拦截效果

4．4 对径流中总磷的拦截效果

4．4．1 对径流中总磷浓度的拦截效果

4．4．2 对径流中总磷量的拦截效果

4．5 对径流中溴离子的拦截效果

4．6 各因素间相关性分析

4．7 小节

5 不同宽度下植被过滤带对农业面源污染的拦截效果

5．1 对径流的拦截效果

5．2 对泥沙的拦截效果

5．3 对径流中总氮的拦截效果

5．3．1 对径流中总氮浓度的拦截效果

5．3．2 对径流中总氮量的拦截效果

5．4 对径流中总磷的拦截效果

5．4．1 对径流中总磷浓度的拦截效果

5．4．2 对径流中总磷量的拦截效果

5．5 对径流中溴离子的拦截效果

5．6 各因素间相关性分析

5．7 小节

6 讨论与结论

6．1 讨论

6．2 结论

6．3 展望

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果和科研情况

致谢