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國外農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染研究

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國外農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染研究

1影響污染物運(yùn)移的因素分析

在影響因子分析中,主要評(píng)價(jià)了土壤中化學(xué)元素(尤其是磷素和氮素)形態(tài)、有機(jī)肥和化肥施用和管理方式、降雨和灌溉、地形、近地表水文條件、作物和耕作管理等對(duì)化學(xué)污染物運(yùn)移的影響。其主要結(jié)果表現(xiàn)為:(1)水土保持耕作法(少耕、免耕)可以減少土壤流失量和顆粒形態(tài)的養(yǎng)分流失,但不能減少可溶性養(yǎng)分的流失;另一方面,殘?jiān)采w物在增加土壤有機(jī)物、改善土壤結(jié)構(gòu)的同時(shí),殘?jiān)癄€分解部分也增加了徑流中的養(yǎng)分濃度[2~6]。因此,需要尋找有效的防治措施,使其具有防治侵蝕和減少非點(diǎn)源污染物的雙重功能。(2)農(nóng)地過度施肥、尤其是大量過度施用有機(jī)肥(家畜、家禽)使土壤中養(yǎng)分積累是引起污染物流失和地表水富養(yǎng)化的根源[7~13]。(3)流域內(nèi)養(yǎng)分流失的敏感區(qū)集中在流域下游接近河床的土壤水分飽和區(qū)[14~16]。(4)近期鄭粉莉和合作者在美國國家土壤侵蝕研究實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明,近地表土壤水分條件對(duì)化學(xué)物質(zhì)運(yùn)移和地表水質(zhì)的影響,壤中流(土壤水分飽和且飽和土壤水從土體表面排出)條件下地表徑流硝態(tài)氮濃度和速效磷濃度分別是土壤水自由下滲條件下的1000多倍和7倍,說明壤中流對(duì)侵蝕泥沙搬運(yùn)和農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染有重要貢獻(xiàn)。因此,控制坡面壤中流的形成是減少農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的關(guān)鍵所在。

2預(yù)報(bào)模型

目前預(yù)報(bào)非點(diǎn)源化學(xué)污染物運(yùn)移的模型主要有ANSWERS(AreaNonpointSourceWatershedEnvironmentResponseSimulation)[17]、GREAMS(ChemicalsRunoff,andErosionfromAgriculturalManagementSystem)[18,19]和AGNPS(AGriculturalNonPointSource)[20,21]等模型。ANSWERS模型用于預(yù)報(bào)次降雨條件下的表面徑流量和土壤侵蝕量和污染物流失量。ANSWERS模型是針對(duì)歐洲平原地區(qū)的模型。因此,如何合理地確定ANSWERS模型參數(shù),使ANSWERS模型在我國水土流失應(yīng)用尚需要做大量的研究工作。GREAMS模型是由土壤侵蝕子模型、水文子模型、化學(xué)物質(zhì)侵蝕子模型組成,用于評(píng)價(jià)田間尺度多種耕作措施下土壤侵蝕和水質(zhì)狀況。模型中將表面徑流和洪峰流量統(tǒng)一在徑流流路的基礎(chǔ),并能實(shí)現(xiàn)流域不同地塊的侵蝕模擬。該模型適合于地塊內(nèi)面積約5hm2左右的典型小流域,不適用于復(fù)雜的地貌狀況;在外部參數(shù)輸入方面缺乏降雨過程信息,對(duì)侵蝕產(chǎn)沙過程考慮不夠。近年來對(duì)GREAMS模型進(jìn)行了改進(jìn),并建立了GLEAMS模型,改進(jìn)后的模型共由4個(gè)子模型組成:水動(dòng)力子模型、侵蝕子模型、養(yǎng)分子模型和農(nóng)藥子模型。AGNPS模型是一個(gè)基于方格框架組成的流域框架的分布模型,由柵格采集模型參數(shù),用以模擬次暴雨徑流和侵蝕產(chǎn)沙過程,徑流采用美國水土保持局的徑流曲線數(shù)法(curvenumber)進(jìn)行預(yù)測(cè),產(chǎn)沙量用USLE直接計(jì)算,同時(shí)可以模擬計(jì)算土壤養(yǎng)分的流失。

3防治污染物流失的戰(zhàn)略與對(duì)策研究

有關(guān)如何有效的減少污染物輸移的研究主要集中在以下5個(gè)方面[22~25]:(1)優(yōu)化施肥方案(包括肥料類型、施肥量和時(shí)間、施肥方式等);(2)鑒別流域內(nèi)污染物流失的敏感區(qū);(3)確定污染物在流域內(nèi)運(yùn)移的路徑;(4)研發(fā)和實(shí)施最佳的管理措施;(5)建立不同污染物危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。

4我國開展非點(diǎn)源污染研究的重點(diǎn)

我國在農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染方面的研究十分薄弱。而近10多年來土壤侵蝕引起水體富養(yǎng)化現(xiàn)象呈明顯的上升趨勢(shì)。如1978~1980年對(duì)我國34個(gè)湖泊和水庫的調(diào)查資料表明,富養(yǎng)化的水體占14.7%;而1987~1989年調(diào)查的22個(gè)湖泊中富養(yǎng)化的已達(dá)63%。因此,迫切需要開展這方面的研究工作。建議近期研究的重點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面:

(1)土壤侵蝕對(duì)非點(diǎn)源污染質(zhì)運(yùn)移和水質(zhì)影響的過程及其機(jī)理。通過對(duì)地表徑流和侵蝕泥沙中農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)(主要為硝態(tài)氮、氨態(tài)氮、速效磷及有害重金屬)的分析測(cè)試,闡明侵蝕過程對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物運(yùn)移的影響及其污染物運(yùn)移對(duì)水質(zhì)的影響,并從理論上對(duì)影響機(jī)理進(jìn)行深入剖析。

(2)結(jié)合我國水蝕預(yù)報(bào)模型的研發(fā),研發(fā)污染物運(yùn)移的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。非點(diǎn)源污染物運(yùn)移的載體是徑流和泥沙。因此,建議將我國水蝕預(yù)報(bào)模型的研究與非點(diǎn)源污染物運(yùn)移的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究相結(jié)合。國外這方面的成功經(jīng)驗(yàn)可供我們借鑒。

(3)制定全國統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)污染物危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。結(jié)合全國水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)格建設(shè),建立我國農(nóng)業(yè)非污染物運(yùn)移的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上,建立適合中國國情的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的數(shù)據(jù)庫及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,為國家決策和宏觀管理提供支撐。

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