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[硕士论文] 孙嘉成
水土保持与荒漠化防治 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:目前,我国的农业面源污染形势非常严峻,对农田面源污染的控制与治理是今后相当长一段时期内的重要任务,我国当前点源污染治理已经初见成效,但面源污染由于其量大面广、变化快等特点决定了其治理难度相当大。国外的研究与实践表明,利用植物体系构建草皮缓冲带,是截留农田面源污染物、改善河道、湖泊水质的有效手段。因此,通过优化草种配置,构建适宜的农田草皮缓冲带,使之具有阻控氮磷污染物、拦蓄泥沙的最佳生态效益,已成为南方红壤区生态环境建设与保护所面临的最紧迫的任务。
  本研究选择南方红壤区常见的6种本土草本植物:豆科白花三叶草、红花三叶草,禾本科狗牙根、高羊茅、百喜草、白茅,以单播和混播的方式构建草皮缓冲带,开展室外模拟径流冲刷实验,通过室外试验和室内测量分析相结合的方式来进行缓冲带对陆源污染物阻控能力的研究,从草种配置、进水污染物浓度、坡度以及缓冲带宽度等角度,来探讨草皮缓冲带对农田面源污染的净化效果。主要结论如下:
  (1)单播试验中,狗牙根缓冲带对径流水中SS、TN平均去除率最高,达到61.88%、31.11%,白花三叶草缓冲带对径流水中TP具有较高的去除率,平均去除率为25.6%。
  (2)在进水污染物浓度一定的情况下,各混播缓冲带对径流SS的净化效果排序为:A2(白三叶25%+狗牙根37.5%+高羊茅37.5%)>A1(白三叶25%+狗牙根37.5%+百喜草37.5%)>B2(狗牙根50%+高羊茅50%)>B1(狗牙根50%+百喜草50%)>A3(白三叶25%+狗牙根37.5%+百喜草37.5%)>B3(百喜草50%+高羊茅50%)>C(无植物空白组),对径流水、渗流水中TN、TP的净化效果依次为:A2>A1>A3>B2>B1>B3>C,其中A2草皮缓冲带对径流SS、径流TN、渗流TN、径流TP、渗流TP污染物去除效果均是最好,去除率分别为66.33%、30.74%、45.26%、27.06%、54.95%。
  (3)对比TN、TP在缓冲带中的去除效果,可以明显看出,混播草皮缓冲带对径流TN的去除效果稍强于径流TP,对渗流TN的去除效果弱于渗流TP。由生物量与径流渗流污染物的拟合关系可知,随着地上生物量的增加,各草皮构建的缓冲带的径流、渗流对污染物的去除率基本呈上升趋势。地下生物量越大,对渗流TN、TP的净化效果越好。
  (4)径流TN、TP污染物去除率随坡度的增大呈现明显的递减趋势,而渗流TN、TP污染物的削减率在坡度为3°、5°、7°时变化并不明显。坡度对径流TN、TP污染物的影响大于对渗流TN、TP污染物的影响。草皮缓冲带对径流SS平均去除率显著(p<0.05)高于C,且沿程阻控效果增强;对渗流TN、TP的平均去除率显著(P<0.05)高于径流TN、TP。
  (5)水淹胁迫实验中,TN、TP的截留主要发生在前3天,在第1天对TN、TP含量影响最大,之后上覆水中氮磷含量变化缓慢,趋于平稳。无论对TN还是TP,植物均是通过打破界面平衡,促进其在界面的交换作用,从而加速污染物进入土壤速度,在其他条件相同时,截留更多TN、TP,增强缓冲带截留面源污染物的能力。
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