第 1 章 緒論

隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人類活動引起的水體污染問題成為了全球最重要的環(huán)境污染問題之一。水體污染嚴(yán)重的影響了人們飲水、環(huán)境和生命安全，同時也限制了水資源的利用[1-6]。點源污染，排放相對比較集中，目前已經(jīng)得到了有效的控制和治理；面源污染，由于其污染物的廣域性、分散性、相對微量性和污染物轉(zhuǎn)移途徑的無序性，成為了治理的難題。農(nóng)業(yè)種植過程中，化肥的過量使用，氮、磷等營養(yǎng)元素的過量流失導(dǎo)致接納水體的污染更加嚴(yán)重了。據(jù)報道，每年有超過 1500 萬噸的氮素從農(nóng)田中流入河流、湖泊、池塘等水體中，導(dǎo)致水體中氮、磷等元素總量的急劇增加，使得水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)象頻頻發(fā)生[7-9]。而這種現(xiàn)象的發(fā)生嚴(yán)重影響了水域系統(tǒng)的生態(tài)平衡，也直接對人類的身體健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[10]。目前，全國大約有 70%多的河流受到了 N 和 P 的污染；30%多的城市河流水體喪失了使用功能[11]。其中，遼河就是受害河流之一。隨著上世紀(jì) 90 年代中期東北老工業(yè)基地的建設(shè)，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，遼河流域水污染情況也在不斷加重，成為排名第二的重污染流域，被列入到國家重點治理的“三河三湖”之中，地方也開始重視遼河流域的水污染治理。所以，我國在當(dāng)前和今后相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，都要把水體污染控制與治理作為重點對象。尤其是農(nóng)業(yè)面源污染，更要有針對性的做出治理。

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第 2 章 遼河保護(hù)區(qū)河岸帶現(xiàn)狀分析

2.1 材料與方法

在選擇的調(diào)查斷面區(qū)段，全面調(diào)查遼河的河岸緩沖帶寬度、坡岸侵蝕狀況、兩岸地形地貌、植被覆蓋度、植被種類分布及生長情況、河岸帶相對寬度、河岸周邊農(nóng)業(yè)利用特征、采用的自然封育措施等因素。在每個樣地采用樣線法進(jìn)行植被調(diào)查，每個調(diào)查區(qū)段內(nèi)選擇典型植被區(qū)域沿著平行于河流流向設(shè)置一條長 20m 的樣線，調(diào)查樣線兩側(cè)各 50m 寬度范圍內(nèi)的植物，記錄植物生長狀況、物種個數(shù)和物種蓋度，其中物種蓋度通過結(jié)合物種在樣線上的分布投影覆蓋情況進(jìn)行估算；在每個調(diào)查斷面隨機(jī)選取 5 個點位，采用測距儀對河床距道路或農(nóng)田的距離進(jìn)行測定，取其平均值記為河岸緩沖帶寬度。

2.2 結(jié)果與分析

遼河保護(hù)區(qū)自 2010 年成立后，為恢復(fù)河流自然生態(tài)系統(tǒng)，遼河保護(hù)區(qū)管理局先后在全河段內(nèi)對河道兩側(cè)農(nóng)田實行了自然封育、農(nóng)田撂荒、退耕還草還林政策。部分河段河岸帶兩側(cè)設(shè)置了鐵絲網(wǎng)圍欄，進(jìn)行了阻隔帶與管理路的建設(shè)，有效制止了人為破壞、牛羊家畜啃食對河岸帶土壤和植被的破壞。河岸帶植被物種多樣性得到了提高，地表植被整體覆蓋狀況也得到明顯改善，遭受人為破壞嚴(yán)重的裸露河灘地在實行封育 2-3 年后也逐漸有一年生草本植物生長。整體上大部分河岸帶植被覆蓋率由封育前的 13.7%提高到現(xiàn)在的 80%以上，如表 2.1 所示。遼河上游植被覆蓋度相對高于中下游區(qū)段。這主要與遼河中下游地區(qū)人口密度大、工農(nóng)業(yè)相對較發(fā)達(dá)有關(guān)，大面積的農(nóng)田開發(fā)及水利設(shè)施建設(shè)致使河岸帶植被被嚴(yán)重破壞。

第 3 章植物對氮磷去除能力研究及河岸緩沖帶植被篩選......................17

3.1 材料與方法.......17

3.2 分析與討論..............................20

3.3 小結(jié).................25
第 4 章河岸植被緩沖帶對氮、磷污染的去除效果...................26
4.1 材料與方法.......26
4.2 分析與討論....................32
4.3 小結(jié)..................50
第 5 章結(jié)論與展望..............51
5.1 結(jié)論..........51
5.2 存在問題和展望..........52

第 4 章 河岸植被緩沖帶對氮、磷污染的去除效果

4.1 材料與方法

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和土壤的特性，在河岸緩沖帶試驗區(qū)域設(shè)置 10 個土壤采樣點，每個采樣點間隔 50m 以上，分別采集表層土（0-20cm）和深層土（20-40cm）進(jìn)行理化性質(zhì)分析，結(jié)果顯示，河岸緩沖帶土壤呈弱堿性，有機(jī)質(zhì)含量較低，表明土壤的保水保肥能力較差；由于受周邊農(nóng)田施肥條件的影響，，土壤中 TN、TP 含量相對較高，分別為 1624 mg/kg 和 485mg/kg，而且速效磷含量達(dá)到 39mg/kg，一般認(rèn)為土壤中速效磷的含量>10mg/kg 時，土壤就屬于高肥力水平，其較高含量的有效態(tài)氮、磷對水體富營養(yǎng)化污染脅迫較大。見表 4.1。

4.2 分析與討論

河岸緩沖帶的植被種類、配置模式、寬度、坡度都將影響到緩沖帶對污染物的阻控效果。不同木本植物、草本植物、以及草木混合帶對農(nóng)業(yè)氮、磷的阻控作用有多大，多寬距離的河岸緩沖帶才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的去除效率，目前仍然存在著爭議。劉燕等研究發(fā)現(xiàn)，混合草本對 TN、TP 的去除率可達(dá)到 39.35%和 50.89%，高于單一草本的去除效果，Roxane 等人的研究表明，大部分氮、磷素的去除主要發(fā)生在前 35-90 英寸（即 10.7-27.5m）。

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第 5 章 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

本文對遼河保護(hù)區(qū)河岸帶現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研分析，根據(jù)其河岸地形地貌、流經(jīng)區(qū)域農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)及氣候特征等實際條件，選取中上游流域內(nèi)的一處試點樣地（雙安橋）進(jìn)行現(xiàn)場模擬實驗。在不破壞原有生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，人工構(gòu)建河岸緩沖帶，通過人工模擬降雨的方式，對河岸帶植被組合模式及寬度對農(nóng)業(yè)面源氮、磷污染阻控效果的影響進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)論：（1）遼河保護(hù)區(qū)內(nèi)河岸緩沖帶的相對寬度介于 30-70m 之間，大部分河岸帶植被覆蓋率達(dá)到 80%以上，但植被類型相對單一，以中生植物群落為主；（2）通過實地考察、查閱相關(guān)文獻(xiàn)，選取小冠花、草木樨、黑麥草和紫花苜蓿4 種草本植物進(jìn)行水培試驗，試驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，草木樨對氮、磷的整體去除率最好，TN 和 TP 的平均去除率分別為 69.73%和 51.85%。草木樨為豆科屬性植物，根系對氮、磷有很好的固定和吸收作用，且適應(yīng)性極強，比較適合作為試驗現(xiàn)場種植的草本植被；（3）人工構(gòu)建的不同植被模式的河岸緩沖帶對污水中各形態(tài)氮、磷的阻控效果不盡相同，草/木混合種植模式的河岸緩沖帶對氮、磷的阻控效果明顯高于單一草本植被種植的河岸緩沖帶。六種不同植被模式的河岸緩沖帶中，以杞柳+草木樨混合植物種植條帶的阻控效果最好，TN、NO3--N、NH4+-N、TP、PO43-的平均去除率分別為64.8%、47.9%、53.2%、36.0%、41.4%；

5.2 存在問題和展望

本研究擬探索遼河流域河岸緩沖帶對農(nóng)業(yè)面源污染阻控的有效措施，通過現(xiàn)場模擬試驗研究，提出河岸緩沖帶對寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染阻控的最佳組合模式以及寬度對農(nóng)業(yè)面源氮、磷污染阻控效果的影響。由于開展的是野外現(xiàn)場試驗，與實驗室研究相比，其不可控因素諸多，如天氣變化、地形地貌、放牧、人力、能源、設(shè)備等，均會對試驗過程和試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。河岸緩沖帶對氮、磷阻控作用的研究并不是一個短期的科研課題，需長期堅持，開展定位研究，以便更好的揭示河岸緩沖帶對氮、磷遷移轉(zhuǎn)化的機(jī)理。希望在日后的研究中，在定點試驗區(qū)域建設(shè)試驗站，由工作人員對現(xiàn)場進(jìn)行看護(hù)和管理，避免試驗區(qū)域遭到人為的破壞，影響試驗效果，以便更加準(zhǔn)確的研究出新的理論結(jié)晶，為后續(xù)工作的開展提供堅實的基礎(chǔ)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：75270