河岸缓冲带植被配置对径流水中磷的截留效果

[目的]研究不同配置缓冲带对径流水中磷素截留效果的影响,为选择适宜太湖河岸缓冲带和有效治理富营养化提供参考。[方法]以7块大小为20 m×40 m的太湖人工林河岸缓冲带为研究对象,比较不同宽度(15、30、40 m)、不同植被类型(‘南林95’杨、中山杉林、‘南林95’杨-中山杉混交林)、不同林分密度(400、1000、1600株·hm^(−2))的河岸缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的截留效果的差异。[结果](1)冬季缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的拦截效果明显优于春季缓冲带;缓冲带对径流水中可溶性磷的截留率显著高于总磷。(2)不同的河岸缓冲带对宽度的需求不同。对于中山杉林、混交林、400和1000株·hm^(−2)的杨树林而言,15 m宽的河岸缓冲带基本能满足截磷需求;1600株·hm^(−2)的杨树林需要40 m以上的河岸缓冲带宽度才能满足对磷的截留要求(3)对于中山杉林和杨树林缓冲带而言,林分密度为400株·hm^(−2)的缓冲带对径流水中总磷和可溶性磷的截留效果最好。(4)中山杉林缓冲带对径流水中磷素的截留效果优于中山杉-杨树混交林和杨树林缓冲带,中山杉可作为太湖流域河岸缓冲带构建的首选植物。[结论]15 m宽400株·hm^(−2)的中山杉林缓冲带对径流水中磷素的截留能达到最大效果。

两种河岸缓冲带对径流水中磷的截留效果

为更好地了解不同宽度和密度人工林河岸缓冲带对径流水中磷的截留效果,减少污染物进入水体,减缓太湖农业面源污染,以流域6块大小为20 m×40 m的中山杉与杨树人工林河岸缓冲带为研究对象,分析不同宽度(15、30和40 m)和不同林分密度(400、1 000和1 600株·hm^(-2))的河岸缓冲带对径流水中总磷与可溶性磷的截留效果。结果表明:(1)不同的人工林河岸缓冲带具有不同的优化宽度,15 m宽的中山杉林缓冲带和30 m宽的杨树林缓冲带基本能满足截留磷的要求。(2)不同林分密度中山杉林缓冲带对总磷和可溶性磷的平均截留率分别表现为:1 000株·hm^(-2)>400株·hm^(-2)>1 600株·hm^(-2)和1 600株·hm^(-2)>1 000株·hm^(-2)>400株·hm^(-2);林分密度为400株·hm^(-2)的杨树林缓冲带对总磷平均截留率最高,为87.97%;林分密度为1 600株·hm^(-2)的杨树林缓冲带对可溶性磷的平均截留率最高,达到99.42%。(3)不同林分密度下,中山杉林对总磷的截留率均高于杨树林,但差异不显著;1 600株·hm^(-2)的中山杉林缓冲带对可溶性磷的平均截留率显著高于杨树林(P<0.05)。林分密度为400株·hm^(-2)时,杨树林缓冲带对可溶性磷的平均截留率高于中山杉林。15 m宽1 000株·hm^(-2)的中山杉林缓冲带能有效减缓太湖农业面源污染。

河岸带适宜宽度要求与确定方法

根据河岸带结构特征,分析河岸带水文、水动力、生态及溶质迁移等主要动态过程,提出河岸带最小、最大和最优的不同宽度要求。综述了目前国外确定河岸带宽度的定量计算方法,归纳了美国、澳大利亚等国家在河道管理中河岸带宽度的参照值。据此,提出我国在河道建设和管理中河岸带宽度确定的总体思路和方法。

河岸带植被对非点源氮、磷以及悬浮颗粒物的截留效应

选取草地河岸带和人工林地河岸带,开展了人工模拟农田施肥和径流污染物截留效果的现场试验。分别采集地表径流和渗透水水样,测定分析了总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4—N)以及固体颗粒物的浓度。结果表明,草地河岸带对地表径流TP的截留效果显著优于林地河岸带,草地和林地河岸带对氮元素的截留效果趋于一致;河岸带对地表径流和渗透水中TN,TP和NH4—N的截留率是相似的;草地河岸带对固体颗粒物的截留效果优于林地河岸带;河岸带越宽,其截污功能越强;人为干扰造成了人工林地河岸带截污能力的减弱。并提出了河岸带管理的相关建议。

基于层次分析法的河湖滨岸缓冲带宽度适宜性评价

在分析河湖滨岸缓冲带宽度确定影响因素的基础上,构建湖滨岸缓冲带宽度适宜性评价指标体系。以南京牛首山河河滨缓冲带为例,运用层次分析法确定各层次评价指标的权重。最后运用距离指数-层次分析综合法对其宽度的适宜性进行评价。结果表明,牛首山河河滨缓冲带的宽度是适宜的。

河岸带不同植被类型及宽度对污染物去除效果的影响

以太湖流域东战备河自然河道为对象，比较分析了4种植被类型及3m和6m宽度河岸带分别对TN、NH4-N、TP和COD等4种面源污染物去除效果的影响。结果表明，不同植被类型对污染物的去除率受季节和污染物种类变化的影响。灌草植被河岸带对面源污染物的去除率在全年内均较高，草本植被对污染物去除率在夏秋季最高而冬季最低，乔灌草植被的去除率高于乔草。不同河岸带宽度对污染物去除率的影响随季节、污染物类型和植被类型而变化，表现为冬季大于夏季，TN大于TP，乔草大于灌草。总体来看，现行条件下4种植被除了对TN的去除率较低，全年仅为20％-40％外，对NH4＋-N、TP和COD的去除率分别达到了20％-70％、50％～90％和40％-80％，去除效果显著。

河岸人工林缓冲带截留磷素能力及适宜宽度

以中山杉林、杨树林、中山杉—杨树林3种太湖人工林缓冲带为研究对象,分析不同缓冲带宽度对富营养物质磷素的截留效果差异,为确定缓冲带适宜宽度提供科学依据。结果表明:3种类型人工林缓冲带径流水中的磷酸根质量浓度没有特定的空间趋势,总磷、可溶性总磷随宽度增加质量浓度减少,研究区人工林缓冲带对径流水中总磷的最大去除率可达78.2%。土壤总磷质量分数随宽度的变化呈极显著正相关(p<0.01)。回归分析得出径流水中的总磷去除率达80%时,最佳人工林缓冲带为43.64 m宽的杨树林带。

辽河保护区河岸带自然生境恢复现状

在辽河保护区选取19个调查断面,通过实地调查的方法对河岸带植被盖度、物种组成、河岸带宽度及土地利用现状进行了调研.结果发现,辽河河岸带植被盖度达到80%以上,但物种相对单一,主要以一年生草本植物为主;河岸带农田用地大量减少,辽河保护区河岸带生境趋于自然恢复状态.认为后期只要采用适宜的管理措施,逐步克服或消除人为的干扰压力,退化河岸带最终会由于生态演替的作用步入健康、良性发展,逐步恢复其自然生态功能.

滨岸缓冲带对面源污染物的净化效果研究

选择百慕大、白花三叶草、高羊茅三种土著植被和2%、3%、4%、5%4个不同坡度构建了缓冲带现场试验基地,开展面源污染防治试验。结果表明,滨岸缓冲带能有效截留径流水中的悬浮物质和降解渗流水中的氮、磷营养物质;植被和坡度的不同对缓冲带污染物净化效果影响显著,19 m长2%坡度缓冲带悬浮物截留率比5%坡度高14%,19 m长百慕大缓冲带悬浮物截留率比高羊茅高11%;进水浓度在10 mg/L以内时,2%坡度百慕大试验带渗流出水TN浓度低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类水标准;进水浓度在0.6 mg/L左右时,百慕大、白花三叶草、高羊茅和2%、3%、4%试验带渗流出水TP浓度均低于GB3838-2002Ⅲ类水标准;计算出缓冲带最佳宽度,2%坡度试验带比5%坡度试验带节约8.6 m,百慕大试验带比高羊茅试验带节约4.3 m。

北京城区河岸带的物理结构对交通污染物扩散特征影响的模拟

以北京城区北护城河为例,探讨具有不同物理结构的河岸带对交通污染物扩散特征的影响.结果表明,在不同季节,不同物理结构的河岸带对应不同的ρ分布和最大质量浓度落地点xρmax,表现出不同的影响.其中,与线源水平方向上的距离对xρmax的影响最大,但需结合其他因素综合分析xρmax在河岸带或河流中的相对位置;与线源垂直方向上的高度H对ρ和xρmax均有影响.同时,线源源强和气象参数(如大气稳定度和风速)对交通污染物的扩散特征也有影响.

下李林场河岸林林分过渡带宽度划分方法

河岸林过渡带是河岸带的重要组成部分,在保护河岸带生态系统的结构、功能及其生物多样性方面有着重要的作用.河岸林林分过渡带宽度的划分是研究和保护河岸林及其群落的基础,也是河岸带生态系统管理和保护的必要工作.为了探究河岸林林分过渡带宽度划分的方法,采用重要值法对吕梁山西部山区山西省临沧市隰县下李林场的河岸林宽度进行判定.研究结果表明:不同林型的河岸林的过渡带宽度不同;河岸落叶松林过渡带宽度为40 m,河岸油松林过渡带宽度为20 m.

太湖乔木林河岸植被缓冲带截留氮素效率

为研究河岸植被缓冲带对氮素的截留效率,以太湖流域平缓坡地上人工林河岸缓冲带作为研究对象,分析了不同河岸缓冲带宽度(5, 15, 30, 40 m),不同植物类型(‘南林95’杨Populus×euramericana ‘Nanlin 95’林、中山杉Taxodium hybrid ‘Zhongshanshan’林、南林杨95-中山杉混交林)对不同深度径流水及土壤中氮素的截留效果。结果表明:15 m宽的河岸缓冲带即能很好地截留各形态氮素, 40 m缓冲带对径流水中硝态氮、铵态氮、总氮的截留率分别达68.8%, 68.7%和66.0%;同一宽度条件下,缓冲带对40 cm深径流水中铵态氮、总氮的截留率较高,分别达71.4%和69.1%,对20 cm深径流水中硝态氮截留率较高,达70.6%;森林土壤对铵态氮和硝态氮的截留主要在中层土壤,对总氮截留主要在表层土壤;杨树林缓冲带对径流水中铵态氮和硝态氮的截留率较高(P<0.05),达77.4%和66.3%;杨树-中山杉混交林缓冲带对总氮的截留率较高(P<0.05),达73.0%;植物叶片(r=-0.53)全氮和土壤总氮(r=-0.59)均与径流水中总氮呈负相关关系。

大清河河岸缓冲带及其植物群落构建

河岸缓冲带具有截留面源污染、保持水土、调节环境温度和提供动植物生长繁衍环境等生态功能,结构完整的河岸缓冲带拥有更为全面的生态功能。河岸缓冲带的宽度、植物结构与其生态功能之间有着密切的关联。通过恢复大清河河岸缓冲带宽度、构建大清河植物群落,能够因地制宜恢复大清河河岸缓冲带生态功能,对华北地区生态环境保护和经济持续发展具有重要意义。

基于REMM的浙江平原乡村河岸带宽度补偿与优化

河岸带宽度影响着河岸带削减面源污染,改善河流水质的功能,但在一些乡村地区,由于土地利用、房屋建筑、道路建设等原因,河岸带区域被占据,河流水质逐渐恶化。本文对浙江省桐乡市白马塘村的3条河流进行了调查,将3条河流按土地利用方式和断面划分为6个河段(T1、T2、T3、T4、T5、T6),采用河岸带生态系统管理模型(REMM)计算各河段河岸带的总氮去除率。结果表明:研究区内河段T6的总氮去除率最大,为76%,其他5个河段的总氮去除率均<75%。在实际情况下,5个河段河岸带以外的土地一直用作农田或宅基地,河岸带宽度无法增加。为弥补宽度缺陷,在T1、T2、T3、T4、T5河段分别设置5个试验小区,分别采用混凝土扇形砖、生态混凝土球、混凝土砌块、五丰砌块和生态袋复合措施进行建设。试验表明:生态混凝土球和生态袋复合措施的总氮去除率分别提高到76.07%和79.71%,补偿宽度分别为10.34和11.64 m。但其他3种措施的总氮去除率仍低于75%,对宽度补偿效果不明显。因此,采用生态混凝土球或生态袋复合措施脱氮效果较好。同时,这些措施可以有效补偿现有宽度,以达到改善水质的目的。此外,本文给出了优化宽度的拟合方程,为河流修复与管理中河岸带宽度的确定提供依据。

不同技术措施对河岸带治理效果的研究

为更好地保护牤牛河两岸林地资源,开展了“生物技术+简易工程技术”相结合的生态治理技术体系研究,结果表明:2.0 m和3.0 m宽的梯形缓坡简易坝体对河岸有效防护率较对照分别提高119.5%和136.6%,林木成活率和有效防护率均在90%以上;2.0 m和3.0 m宽的坝体树木成活率、有效防护率、平均淤积深度、冲淤量均极显著高于对照和1.0 m坝体宽度。“生物技术+简易工程技术”比其他两项技术平均淤积深度分别提高了0.29 m和0.96 m,治理效果显著,其平均淤积深度和冲淤量极显著高于其他两项措施。通过应用“生物技术+简易工程技术”对河岸带进行治理,4年间累计冲淤深度1.51 m,冲淤量20.14万m^(3)。

河岸缓冲带宽度确定方法研究综述

河岸缓冲带的滞缓径流、沉降泥沙和控制面源污染等功能存在着明显的宽度效应。在简述国外河岸缓冲带政策和管理的基础上,重点综述了基于复杂数学模型、简单数学模型的河岸缓冲带宽度确定方法和其他确定方法,介绍了这些方法的原理和参数,评述了它们的优缺点;对中国河岸缓冲带的研究方向进行了展望,以期为中国河流滨岸带生态系统管理、缓冲带规划和建设提供参考和借鉴。

利用河岸缓冲带去除径流水中氮的研究

2015年5月7日、7月13日和9月10日,以太湖流域构建的平缓坡度人工林河岸缓冲带为研究对象,比较了不同宽度(5 m、15 m、30 m和40 m)、不同植物类型(杨树林、中山杉林和杨树中山杉混交林)、不同植物密度(400株/hm2、1 000株/hm2和1 600株/hm2)的河岸缓冲带对不同深度径流水中总氮(TN)、铵态氮(NH4+—N)和硝态氮(NO3-—N)的去除率。研究结果表明,随着缓冲带宽度的增加,对径流水中各形态氮的去除率增大。15 m宽的河岸缓冲带已经能很好地去除各种形态的氮。在同一宽度和植物类型条件下,缓冲带对40 cm深度的径流水中的铵态氮和硝态氮的去除率较大,对20 cm深度的径流水中的总氮的去除率较大。种植混交林的缓冲带对总氮的去除率较高,种植杨树林的缓冲带对铵态氮的去除率较高。不同植物密度的缓冲带对各形态氮的去除率差异不显著。

河岸草本缓冲带对模拟径流中污染物的净化

选择华北地区3种常见草本植物——狗牙根、虎尾草和天堂草,通过人工配水模拟地表径流,在北京潮白河河岸设置径流试验,研究河岸带宽度、水力负荷和进水浓度对不同缓冲带截污能力的影响。结果表明:模拟径流中污染物均随缓冲带沿程距离增加有降低趋势,且前段下降较快,后段下降逐渐趋缓。SS的去除主要发生在沿程前3 m,TP和COD的去除主要发生在前6 m,TN的去除主要发生在9 m以内。若缓冲带的宽度设置受限,为保证一定的截污效果,宽度不应小于9 m。狗牙根、虎尾草和天堂草缓冲带在沿程15 m处对NH_4^+-N的去除率分别为50.6%、32.0%和40.4%,总体上狗牙根和天堂草对N、P的去除能力优于虎尾草。不同水力负荷和进水浓度下,草本缓冲带均能有效截留径流中的SS,去除率均在70%以上,而NH_4^+-N的去除受进水浓度的影响较大。由于模拟径流中NO_3^--N和溶解性磷(DP)进水浓度低于1 mg/L,缓冲带对两者的去除效果较差,特别是虎尾草缓冲带,出现了出水浓度高于进水的情况。

河岸杨树人工林缓冲带对径流水中磷素截留效果的研究

【目的】河岸植被缓冲带可以有效截留和吸收地表径流水中的磷素,从而减少进入湖泊水体中的磷。笔者在平缓坡地上构建适宜的植被缓冲带并研究其生态效果,为减缓农业面源污染、生态修复富营养化湖泊提供参考。【方法】选定太湖流域4块大小为20 m×50 m不同密度的杨树林河岸缓冲带为研究对象,在缓冲带不同宽度处地面下不同深度(20、40和60 cm)处平行埋设PVC管,每个宽度分别设置3组淋溶管作为重复,每组3个,作为地表径流水的收集装置。分别于4、5、6、7、9月强降雨后采集水样,低温保存并测定其中磷素质量浓度。分析不同季节各宽度和密度的杨树林缓冲带截留径流水中磷素的差异,以确定适宜的河岸人工林缓冲带。【结果】①7月径流水中可溶性磷(DP)、总磷(TP)去除率达到最大值(36.91%、26.50%),PO■去除率在6月达到63.30%,4、9月3种不同形态磷的去除率相比6、7月有所下降,不同月份PO■、DP、TP质量浓度呈显著性差异(P<0.05,F=2.382,2.052,2.758,df=180),去除率与时间呈极显著相关(P<0.01;F=3.464,3.265,3.279;df=180)。②径流水中污染物去除率与缓冲带密度并不呈简单的正比例关系。稀植杨树林河岸缓冲带杨树数量稀少,截留污染物能力不足;密植杨树林河岸缓冲带由于栽植密度较大,不利于杨树自由生长,吸收含磷污染物效果不佳。栽植密度并非越大越好,而是存在一个适宜栽植密度阈值。③随着河岸缓冲带宽度的增加,径流水中PO■、DP、TP质量浓度呈现下降趋势,截留率呈现上升趋势。河岸缓冲带对PO■的去除率最高,其次是TP,DP效果最差。不同宽度的缓冲带对20 cm深度径流水中PO■、DP的去除率较高,对40 cm深度的径流水中TP去除率总体高于20 cm深度的,60 cm深度径流水中PO■、DP、TP的去除率最低。在不同深度径流水中的3种磷素质量浓度在杨树缓冲带前15 m宽度变化差异显著(P<0.05;F=3.232,2.808,2.175;df=180);之后随着宽度增加径流水中PO■、DP、TP的质量浓度变化不显著。15 m宽度的缓冲带对径流水中磷素平均去除率接近50 m宽度缓冲带的,说明15 m宽度的缓冲带基本能满足截污需求。【结论】杨树人工林河岸缓冲带在夏季对径流水中磷素的截留效果较好;中等密度人工林缓冲带对径流水中磷素有较高去除率,但不同密度杨树林对于径流水中磷素截留差异并不显著;15 m宽度的河岸缓冲带可以有效去除径流水中的各形态磷。含磷污染物只是造成湖泊湿地富营养化因素之一,合理的河岸缓冲带还应考虑对于其他污染物的截留作用。由于磷能促进植物苗期根系生长,因此在植物生长初期对磷的去除率较大。随着植物的生长和植物群落演替,磷素截留效率的动态变化尚有待长期的观测研究,以利于更为准确地评价其截留磷的能力。