典型挺水植物应用于湿地生态修复工程污染净化效应差异性研究

以洱海流域北部上游东湖片区库塘湿地中水生植物为研究对象,选取5种主要水生植物,寻求净化湿地水质的最佳植物组合。结果表明:东湖片区库塘湿地水体总磷、总氮、氨氮、化学需氧量分别为0.09~0.23、0.80~3.28、0.18~0.89、12.00~37.00 mg/L,总体符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类要求;综合比较发现,植物组合群落生物量和碳氮磷累积效应优于单一植物;植物组合对水体碳氮磷具有一定的吸收净化作用。

基于安德森模型的洱海流域小农户养老方式选择偏好及影响因素研究

为探索洱海流域小农户养老方式的选择偏好及影响因素,采用多阶段随机抽样方法抽取洱海流域40岁以上的村民290位,进行问卷调查获取数据;基于286份有效问卷运用卡方检验和二元Logistic回归,从40岁以上人员对养老相关问题的看法,分析小农户养老方式选择偏好的差异;以安德森行为模型为理论框架,探究倾向性因素、使能因素、需求性因素对洱海流域小农户养老方式选择偏好的影响。结果显示:洱海流域小农户目前以家庭养老作为主要的养老方式,倾向性因素是养老方式选择偏好最主要的影响因素,需求性因素次之。建议多方主体积极引导当地农户转变传统的养老观念,积极探索适合当地小农户的多元的养老方式,加大养老工作方面资金的投入力度。

洱海流域典型农灌区地下水水文地球化学特征

洱海流域位于澜沧江、金沙江和元江三大水系分水岭地带,属澜沧江—湄公河水系。近年来,流域快速城镇化、农村生活方式改变、高强度种植业增加、环湖旅游业“井喷式”无序发展等因素导致洱海流域污染负荷快速增加(张浩霞,2020)。洱海流域污染主要来源于工业、城镇生活、农村生活、养殖业、农业面源、服务业、水土流失、干湿沉降等(张浩霞,2020)。

洱海流域土壤侵蚀强度时空变化及景观格局分析

采用改进的土壤流失方程(RUSLE)及热点分析研究了洱海流域2000—2020年的土壤侵蚀强度时空变化,并应用Fragstats软件从类型水平与景观水平分析土壤侵蚀影响下的景观格局变化趋势。结果表明:(1)20年间,年平均土壤侵蚀模数持续下降,微度侵蚀类型面积增加,而更强侵蚀类型的面积减少,说明洱海流域土壤侵蚀状况得到改善。(2)随着坡度增大,洱海流域年平均土壤侵蚀模数先增大后减小,在坡度为15°~25°时达到最大。(3)2000—2020年,洱海流域的景观格局也得到了优化。

洱海流域生态沟-库塘湿地系统对农田排水的净化效应

为探讨洱海流域生态沟-库塘湿地系统对农田排水氮、磷去除效应及其应用前景,在流域原位构建生态沟-库塘湿地系统对农田尾水进行了拦截净化,在分析流域雨季、旱季及全年3个时间段内系统进出水水质中化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)及铵态氮(Ammoniumnitrogen,NH_(4)^(+)-N)浓度变化特征基础上,引入改进灰色模式识别模型和综合平均污染指数对系统水质净化效果进行综合评价。结果表明,生态沟-库塘湿地系统对农田排水中TN、NH_(4)^(+)-N、TP和COD起到有效净化作用,全年对TN和COD去除率分别为15.20%~69.59%和4.46%~61.90%,出水最低浓度均可达地表水环境质量Ⅱ类标准;系统出水NH_(4)^(+)-N和TP全年平均分别达到地表水环境质量Ⅱ类和Ⅲ类标准。系统在雨季和旱季2个时间段平均出水分别为地表水环境质量Ⅲ类和Ⅳ类标准,全年平均出水可达地表水环境质量Ⅲ类标准,系统对农田排水中TN和COD的去除是影响出水水质变化的重要因数。该研究表明,生态沟搭配库塘湿地能明显提高对流域农田排水中氮、磷及COD去除效率,系统全年平均出水可达地表水环境质量Ⅲ类标准,同时具有运行稳定和环境经济效益的特点。

不同轮作模式对大理烤烟生产的影响

在大理州土地流转区域内,结合气候和土壤特点以烟草为中心作物,研究轮作周期内作物养分供应技术对植烟土壤及烤烟生产的影响。研究结果表明:(1)洱海流域烤烟—豌豆(莴笋)—水稻—豌豆(莴笋)—烤烟的轮作模式下,前作为豌豆时,2年4茬作物采收后的土壤pH值下降了0.11个单位,有机质含量增加0.14%,碱解性氮含量下降了14.17%,有效磷含量下降了49.96%,速效钾含量下降了63.79%;前作为莴笋时,土壤pH值下降了0.05单位,有机质含量增加0.11%,碱解性氮含量下降了40.79%、有效磷含量下降了21.82%、速效钾含量下降了52.81%;前作为豌豆,后作烤烟(红花大金元)的产量、产值、上等烟比例、中上等烟比例分别为228.5 kg/667 m^(2)、6900.70元/667 m^(2)、64.6%、91.5%,较前作为莴笋分别增加4.05%、3.36%、3.3个百分点、0.9个百分点,且中部烟叶的化学成分协调性良好;(2)非洱海流域烤烟—豌豆(大蒜)—水稻—豌豆(大蒜)—烤烟轮作模式下,前作为豌豆的2年4茬作物采收后的土壤pH值下降了0.07个单位,有机质含量增加1.22%,碱解性氮含量增加16.15%,有效磷含量下降了13.70%,速效钾含量增加84.76%;前作为大蒜的土壤pH值下降了0.8个单位,有机质含量减少1.00%,碱解性氮含量增加42.19%,有效磷含量增加216.07%,速效钾含量增加118.94%;前作为豌豆,后作烤烟(云烟87)的产量、产值、上等烟比例、中上等烟比例分别为223.4 kg/667 m^(2)、6474.00元/667 m^(2)、70.5%、90.8%,较前作为大蒜分别增加4.68%、9.96%、2.0个百分点、2.3个百分点;(3)整体而言,以豌豆和水稻构建的大理州特色烤烟轮作模式,对烤烟生产、烟农收入、环境保护等方面均具有积极的影响。

基于土地利用动态变化的洱海流域上游生态系统服务价值分析

为探究洱海流域上游土地利用动态变化趋势及其与生态系统服务价值(ESV)的关系,以Landsat TM/OLI遥感影像为基础,解译得到2000年、2005年、2010年、2015年和2019年共计5期土地利用数据,运用转移矩阵、土地利用动态度、改进的生态系统服务价值当量因子等方法,分析洱海流域上游土地利用变化规律、生态系统服务价值动态趋势及其相互影响。结果显示:(1)耕地、林地和草地是研究区主要的土地利用类型和土地转换类型,其他用地动态度最高(13.76%),草地最低(-2.17%);(2)运用改进的价值当量因子核算研究区ESV,其一级服务功能为调节服务>支持服务>供给服务>文化服务,二级服务功能中,水文调节的ESV最高,维持养分循环最低;(3)20 a洱海流域上游林地和草地的ESV最高,总体呈上升趋势,林地、草地和水域是主要的贡献因子和敏感因子。林地、草地和水域分别在2000-2005年、2010-2015年、2015-2019年生态贡献率最高,为62.62%、64.12%、53.66%;(4)各地类转入转出变化与其ESV变化呈线性关系,林地、草地和水域面积的转入和转出是影响洱海流域上游ESV变化的主要原因。研究表明,洱海流域上游总体土地利用开发需求相对较低,生态环境不断改善,ESV呈现不断上升趋势。

洱海流域高肥力土壤的碳磷比特征及调控途径

为提高高肥力土壤磷素安全可持续利用,探究高肥力土壤碳磷比特征。选取洱海流域3种典型作物类型(粮食作物—玉米、地方特色高值经济作物—烤烟和高值高投入作物—蔬菜)作为研究对象,采集27个样点土壤,测定土壤碳磷含量并计算碳磷比。结果表明:(1)土壤有机碳(SOC)含量为31.91 g/kg,种植不同作物类型土壤SOC含量无显著差异;(2)土壤有效态无机磷(NaHCO_(3)提取态无机磷,简称NaHCO_(3)-Pi)含量为156.7 mg/kg,有效态有机磷(NaHCO_(3)提取态有机磷,简称NaHCO_(3)-Po)含量为63.43 mg/kg,种植不同作物类型的土壤有效态无机磷/有机磷含量(NaHCO_(3)-Pi/NaHCO_(3)-Po)无显著差异,均表现为蔬菜地>烤烟地>玉米地;(3)洱海流域农田土壤C/NaHCO_(3)-Pi比为321.42,C/NaHCO_(3)-Po比为1138.25,土壤C/NaHCO_(3)-Pi比显著低于全国和西南地区,种植不同作物类型土壤中,蔬菜地碳磷比(C/NaHCO_(3)-Pi)显著低于玉米地。综上所述,洱海流域土壤碳磷含量较高,尤其磷含量高,造成土壤碳磷比显著降低,投入高的蔬菜地碳磷比显著低于玉米地,影响土壤微生物对磷的转化,同时也带来磷污染问题。因此,可通过调控碳磷比实现高肥力土壤中磷素的安全可持续利用,添加高碳磷比物料以提高土壤碳磷比,增加微生物对土壤磷的固持,将土壤磷储存在微生物磷库中,减少土壤磷素向水体的流失。

施肥管理对洱海流域烤烟产质量及氮磷养分径流损失的影响

优化施肥管理措施,实现洱海流域植烟区农田氮磷养分资源高效利用,有利于协同提升烤烟的经济、品质和环境效益。通过在不同类型烟田(洱海西部银桥镇和洱海北部三营镇)设置径流收集装置,明确了洱海流域烤烟K326和红花大金元品种在不同处理(不施肥-CK、有机肥-FP、复合肥-CF和有机无机肥配施-OAI)下烟叶品质、产值、肥料利用率、氮磷养分径流损失量以及土壤无机氮动态等指标,明确协同实现高产出与低径流损失的施肥种类及用量。结果表明:洱海流域烟田径流量与降水量间均有显著线性正相关关系(P<0.05)。无机氮素流失的主要形态是硝态氮,磷素流失的主要形态是可溶性磷。与FP处理相比,OAI处理在银桥分别减少总氮、总磷径流流失量42.61%、4.81%,在三营减少总氮、总磷流失量30.17%、25.00%。并且OAI处理在各项经济性状和内在品质指标上均表现较优,在洱海西部银桥烤烟的产量、产值获得最大值,分别高于FP处理3.61%、12.85%;在洱海北部三营,产量、产值分别高于FP处理4.30%、14.87%。同时,银桥和三营OAI处理成熟期表层土壤(0~20 cm)无机氮残留分别低于FP处理50.39%和15.75%,有效降低养分资源浪费。本试验结果为实现洱海流域植烟区面源污染防治和农田养分资源高效利用提供了理论基础和技术途径。

不同种类有机肥替代化肥对烟田氮、磷养分流失及烤烟生长的影响

采用田间原位实时收集水样方法,探究了不同前作(大蒜和蚕豆)条件下施用不同有机肥种类替代化肥对烤烟生长和烟叶的产量、产值、内在品质以及烟田氮磷养分流失等的影响。结果表明:牛粪和油枯有机肥配合有机液体肥处理的烟草农艺性状均优于化肥处理。2种有机肥处理的烟草产量和产值较化肥处理显著增加,其产量增幅分别为10.95%~13.91%和8.58%~10.99%,产值增幅分别为16.22%~22.18%和12.51%~20.54%,烟叶化学成分含量均较为适宜。2种有机肥处理的径流水和渗漏水的总氮、总磷、硝态氮等流失量均显著低于化肥处理,但其径流水和渗漏水的铵态氮流失量与化肥处理之间差异不显著。因此,洱海流域采用牛粪或油枯有机肥配合有机液体肥替代化肥,能促进烤烟的生长,提升烟叶的产量、产值及其内在品质,可降低烟田氮磷养分的流失,减少洱海流域的面源污染。

洱海流域坝区马铃薯绿色高效栽培技术

马铃薯是耐旱、耐贫瘠作物,是落实洱海保护、农业转型发展、发展绿色生态农业和有效控制农业面源污染的可行作物。近年来,经过政府部门、农业科技人员及薯农的不断探索和实践,在大理白族自治州洱海流域坝区形成了一套比较成熟的马铃薯绿色高效栽培技术。文章对洱海流域坝区马铃薯生产情况、品种及种薯选择、整地及播种、田间管理和适时收获五个方面进行了详细介绍,旨在为洱海流域坝区马铃薯生产提供技术指导,并供相似地区参考。

高原淡水湖泊农业循环经济发展模式研究

洱海流域作为我国西南生态安全屏障的重要组成部分,其农业发展面临着生态治理约束与产业转型的双重困境。文章通过对云南顺丰洱海环保科技股份有限公司以政府支持与标准化体系建设、废物回收与资源化循环利用、多方参与产业化融合发展为核心的农业循环经济发展模式进行解析,提出洱海流域农业循环经济发展应以农业循环经济理论为指导,立足于生态、产业与技术优势,构建乡村生态产业体系,推动产业发展由消耗生态向反哺生态转变。

基于Sentinel-2A影像的复合轮作种植结构提取

【目的】利用遥感技术探索云南大理洱海流域复合轮作种植结构提取方法,为流域作物种植结构的调整和管理提供理论参考。【方法】对洱海流域的Sentinel-2A影像进行多尺度分割,在光谱和纹理等常用特征的基础上加入位置特征构建分类特征集,选用C5.0决策树算法挖掘分类规则,使用混淆矩阵进行分类精度评价。【结果】作物分类中,光谱特征Mean_Green为分类最重要的参数,位置特征Y_Center主要区分紫叶莴笋和玉米,X_Center为提取蚕豆的重要特征之一。依据C5.0决策树分类规则绘制大春和小春时期的作物精细地块图,大春作物分为水稻、玉米、紫叶莴笋及其他作物,小春作物分为蚕豆、油菜、紫叶莴笋及其他作物,得到复合轮作种植结构共16种,其中,水稻—蚕豆和玉米—蚕豆轮作占流域内耕地总面积比例最大,分别为29.54%和23.66%;水稻—油菜和玉米—油菜轮作所占面积较小,分别占耕地总面积的2.05%和1.58%;大春和小春时期均种植紫叶莴笋的区域占耕地总面积的4.26%;其余11种轮作方式面积之和为7726.77 ha,占耕地总面积的38.91%。大春作物分类总体精度为80.00%,Kappa系数为0.7142,小春作物分类总体精度为81.75%,Kappa系数为0.6983。【建议】提取复合轮作种植结构时,建议考虑C5.0决策树算法并加入位置特征提取作物信息,针对复合轮作种植结构存在分布不均等问题,建议当地农业部门加强宣传引导,遵循因地制宜的原则,优化调整洱海流域农作物种植结构,提高流域农业种植生态、经济与社会效益。

洱海流域稻田水分管理模式研究

为明确洱海稻田水分管理模式,在洱海古生村开展大田试验,设置控制灌溉(控灌,C)和当地常规灌溉(常灌,CK)2种灌水模式,分生育阶段观测水稻的生理生长指标和水量平衡要素。研究结果表明:与常灌相比,控灌水稻的分蘖数、株高、干物质、产量分别提高了12.0%、4.0%、32.0%、4.8%,水稻腾发量、田间渗漏量、灌溉用水量分别减少了10.8%、37.8%、48.0%,灌溉用水效率提高了1.81 kg/m^(3)。综上,在洱海流域采用控灌模式可改善当地水稻的生物学性状,在保证水稻不减产的前提下,可减少洱海的灌溉用水量和污水排放量,对洱海流域水资源保护具有重要意义。

洱海流域烤烟耗水规律和水分利用效率研究

为了阐明洱海流域烤烟的耗水规律和水分利用效率,以烤烟品种K326为研究对象,在云南大理磻溪村进行大田实验,运用水量平衡公式和彭曼公式对烤烟的耗水量、耗水强度、耗水模数、水分利用效率等进行了研究。研究结果表明:随着烤烟的生长发育,其耗水量、耗水强度、耗水模数和作物系数均呈现先增大后减小的变化规律,均在旺长期达到最大值;在6个气象要素中,相对湿度对烤烟耗水量的直接影响最大,土壤温度的直接影响最小,且空气温度、风速、日照时数、土壤温度通过相对湿度对烤烟耗水量的抑制作用均最大;随着烟株的生长发育,水分利用效率呈现持续上升的趋势,以成熟期的水分利用效率最高。

高原湖泊流域管理体制探析——以云南大理洱海流域为例

洱海曾多次爆发蓝藻,水质严重恶化,经过多年的治理洱海水质得到明显改善。通过分析发现洱海水质的改善主要归功于前期各类生态治理项目的实施。目前的湖泊流域管理体制机制还不够完善,难以适应将来流域经济的快速发展以及流域保护治理的需求。本文分析和总结了洱海流域管理体制的现状及存在的问题,提出了完善管理体制的建议。

洱海流域农业面源污染空间分布特征及分类控制策略

作为典型的高原坝区农业型流域,洱海流域农业面源污染严重,威胁洱海水质.以洱海流域为研究对象,综合数理分析及GIS技术,开展流域农业面源污染负荷分析及评价,使用排污系数法估算了2018年洱海流域农村生活、畜禽养殖业和种植业污染中COD(化学耗氧量)、TN(总氮)、TP(总磷)的排放负荷,并通过等标污染负荷法在GIS空间分析反映流域内污染排放分布情况.结果表明:①2018年洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP的排放量分别为11188.20、2752.56和259.33 t.COD排放量主要来自畜禽养殖,TN与TP的排放量均主要来自种植业.②洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP等标污染负荷分别为559.41、2752.56和1296.63 m 3 a.种植业等标污染负荷在总等标污染负荷中的占比最高,为36.40%,其次是畜禽养殖业,为34.44%.③各乡镇的等标污染负荷差异较大,等标污染负荷范围为(286.16±150.67)m 3 a,等标污染负荷强度范围(0.13±0.067)m 3 a.④聚类分析结果表明,洱海流域农业面源污染可分为种植业主导型、种植业高污染型、生活污染主导型和畜禽养殖业主导高污染型等4种类型.研究显示:来源于种植业的面源污染是洱海流域水环境保护需要控制的首要污染源,TN是需要控制的首要污染物;排放量与等标污染负荷的空间分布特征均呈流域北部乡镇污染物排放量较高,但流域西部各乡镇排放强度较大的特征;流域内各乡镇防治面源污染需要针对其污染来源特点分别采取推进种养平衡、推广绿色种植、分区控制农田径流以及推进农村生活污水治理等分类控制策略.

温度底物浓度和微量元素对牛粪厌氧发酵产沼气的影响

洱海流域畜禽奶牛粪便的无序堆置和不合理处置对洱海入湖污染具有较大贡献,为了控制畜禽养殖污染,该研究在结合洱海流域现有中温沼气工程产气率低、运行不稳定、易结壳等问题的基础上,通过取样当地奶牛粪为原料,研究温度、接种量和微量元素等3种因素对中温厌氧发酵产沼气过程的影响,并运用响应面法优化微量元素的添加量,以筛选出适于高原地区奶牛粪便中温厌氧发酵的沼气工程操作参数。试验结果表明:发酵温度为35℃条件下原料产气量大于30和45℃;35℃的发酵温度有利于挥发性脂肪酸(volatile fat acids,VFA)的产生与甲烷菌再利用;发酵温度为35℃时,发酵各个阶段4类菌群的数量多于30和45℃;因此,发酵温度为35℃时,牛粪厌氧发酵系统微生物区系中各类功能微生物数量与比例最佳,适合于中温厌氧发酵微生物菌群的生长、代谢;接种量越大发酵启动越快,接种量10%总产气量最大,未接种试验组,发酵启动较慢,总产气量也较低;通过中心复合试验设计和响应曲面回归分析确定得出,添加微量元素Fe2+质量浓度5.00 mg/L、Ni2+质量浓度21.40μg/L、Co2+质量浓度28.82μg/L时,可刺激厌氧发酵过程的作用酶以促进产气。本研究在资源化利用养殖废物的同时,提高了沼气工程产气率,试验结果为洱海流域农村养殖粪便厌氧发酵沼气工程正常运行提供理论依据。

基于CVM意愿调查的洱海流域上游农业生态补偿研究

农民是农业生态补偿的主要利益相关者,其对生态补偿的认知态度和参与意愿直接影响生态补偿项目的实施效果和可持续性。以洱海流域上游水源地洱源县为例,运用条件价值法(CVM),发放调查问卷350份,回收有效问卷305份。获得洱源县农户对周边生态环境的认知状况、对生态补偿的认知度及补偿意愿(WTA)的相关数据,并测算出农业结构调整的生态补偿额度。运用最优尺度回归模型和二项Logistic回归模型,分析洱源县农户对补偿方式的选择偏好及生态补偿意愿的影响因素。结果表明:(1)70%左右的农户对周边生态环境有正确的感知认识,农户对生态补偿认知度也较高;(2)2007—2009年间,参与了生态补偿项目的农户,一半以上对政府的补偿表示满意,42.77%的农户持不满意态度,不满意的主要原因是补偿资金过低和补偿中出现不公平现象;(3)农户对补偿方式的偏好主要是政策补偿和技术补偿,在四种不同的农业结构调整模式下,有71.15%的农户选择了非零受偿意愿,全县农户总受偿意愿为3.248 0×108元·a-1;(4)农户的文化水平、生态补偿认知度和是否参与过生态补偿3个因素对补偿方式的选择偏好有显著正向影响,家庭收入来源对其有显著负向影响,显著影响农户参与生态补偿意愿的主要因素是生态补偿认知度和是否参与过生态补偿。因此提高农户的生态补偿认知度和做好生态补偿试点工作是生态补偿实现可持续发展的关键。研究结果可以为洱海流域优化农业生产结构、制定合理的生态补偿标准和政策提供依据。

洱海盆地水面与地面气象要素变化特征的比较

依据大理国家气候观象台在洱海湖中建立的自动观测系统以及大理国家基本气象站观测资料,对2008至2009年的风、温、湿、压、降水要素的日变化和季节变化特征进行了对比分析。结果表明:受局地复杂地形和洱海的影响,洱海盆地近地层常年存在湖陆风、山谷风、峡谷风三者叠加效应引起的局地环流。水面盛行风向白天以东南风为主,夜间以东南风和西西南风为主,而地面白天以东东南风为主,夜间以静风和西西北风为主。年平均风速小,水面为2.9m/s,地面为2.4m/s。水面年平均气温为16.8℃,而地面为16.0℃。两观测点气温、相对湿度、气压均表现出明显的日变化特征,水面气温、相对湿度出现极大值和极小值的时间均比地面晚。全年降水多集中在5—10月。