柴河流域不同景觀結(jié)構(gòu)氮磷養(yǎng)分計量比變化特征及其流域污染防控

1、柴河流域不同景觀結(jié)構(gòu)氮磷養(yǎng)分計量比柴河流域不同景觀結(jié)構(gòu)氮磷養(yǎng)分計量比 變化特征及其流域污染防控變化特征及其流域污染防控 報報 告告 內(nèi)內(nèi) 容容 2 問題提出及研究切入點問題提出及研究切入點 1 1 研究區(qū)域及方法研究區(qū)域及方法 2 2 主要結(jié)果與分析主要結(jié)果與分析 3 3 流域面源污染調(diào)控對策流域面源污染調(diào)控對策 4 4 3 問題提出及研究切入點問題提出及研究切入點 重富重富營養(yǎng)區(qū)營養(yǎng)區(qū) 富富營養(yǎng)區(qū)營養(yǎng)區(qū) 中中營養(yǎng)區(qū)營養(yǎng)區(qū) 貧營養(yǎng)區(qū) 貧營養(yǎng)區(qū)貧營養(yǎng)區(qū) 磷濃度磷濃度(mg/L) 0.0191.0 0.413 0.065 巢湖巢湖 太湖太湖 洪洪澤澤湖湖 洞庭湖洞庭湖 鄱鄱陽陽湖湖 東東山湖山湖

2、磁湖磁湖 西湖西湖 麓湖麓湖 甘棠湖甘棠湖 長長春南湖春南湖 流花湖流花湖 荔灣荔灣湖湖 蘑菇蘑菇湖湖 草海草海 玄武湖玄武湖 南太子湖南太子湖 墨水湖墨水湖 東東湖湖 東錢東錢湖湖 什剎海什剎海 南寧南湖南寧南湖 瘦西湖瘦西湖 南四湖南四湖 呼呼倫倫湖湖 鏡鏡泊湖泊湖 邛邛海海 淀山湖淀山湖 固城湖固城湖 烏烏梁素海梁素海 滇池滇池 五大五大蓮蓮池池 白洋淀白洋淀 岱海岱海 哈素海哈素海 千千島島湖湖 撫仙湖撫仙湖 洱海洱海 興凱興凱湖湖 松花湖松花湖 納納木木錯錯 青青海湖海湖 博斯博斯騰騰湖湖 柴柴窩窩堡湖堡湖 長長白天池白天池 我國主要湖泊富營養(yǎng)化的狀態(tài)我國主要湖泊富營養(yǎng)化的狀態(tài) 0.

3、235 0.765 10 總總 氮氮 濃濃 度度 4.50 (mg/L) 0 富磷區(qū) 城市建成區(qū)城市建成區(qū) 城市擴張區(qū)城市擴張區(qū) 未來農(nóng)業(yè)區(qū)未來農(nóng)業(yè)區(qū) 滇池流域的污染概況滇池流域的污染概況 工業(yè)污染得到有效控制工業(yè)污染得到有效控制 生活污染源貢獻最大生活污染源貢獻最大 面源污染呈現(xiàn)上升態(tài)勢面源污染呈現(xiàn)上升態(tài)勢 面源污染來源面源污染來源： 山地：山地：重點是重點是“五采區(qū)五采區(qū)” 農(nóng)田：農(nóng)田：大棚區(qū)、壩平地、坡耕地大棚區(qū)、壩平地、坡耕地 河流：河流：內(nèi)源污染內(nèi)源污染 6 流域綜合治理思路流域綜合治理思路 源源 流流 匯匯 “源流匯源流匯”的功能載體體現(xiàn)于的功能載體體現(xiàn)于景觀結(jié)構(gòu)景觀結(jié)構(gòu) “源流匯

4、源流匯”的功能具體表現(xiàn)于的功能具體表現(xiàn)于徑流養(yǎng)分徑流養(yǎng)分 研究的關(guān)鍵問題：不同景觀結(jié)構(gòu)徑流養(yǎng)分輸移特征如何？研究的關(guān)鍵問題：不同景觀結(jié)構(gòu)徑流養(yǎng)分輸移特征如何？ 解決問題的切入點解決問題的切入點 養(yǎng)分計量養(yǎng)分計量 生長速率生長速率 限制性元素判斷限制性元素判斷 養(yǎng)分的動態(tài)平衡養(yǎng)分的動態(tài)平衡 生態(tài)健康評價生態(tài)健康評價 養(yǎng)分利用性養(yǎng)分利用性 土地利用方式土地利用方式氣候氣候生物屬性生物屬性 面積面積 8 本研究的目的及主要內(nèi)容本研究的目的及主要內(nèi)容 本研究的主要目的：本研究的主要目的： （1 1）了解不同景觀結(jié)構(gòu)養(yǎng)分動態(tài)的輸移特征）了解不同景觀結(jié)構(gòu)養(yǎng)分動態(tài)的輸移特征 （2 2）不同景觀結(jié)構(gòu)在水體富營

5、養(yǎng)化中的風(fēng)險評估）不同景觀結(jié)構(gòu)在水體富營養(yǎng)化中的風(fēng)險評估 本研究的主要內(nèi)容：本研究的主要內(nèi)容： （1 1）主要景觀類型）主要景觀類型徑流養(yǎng)分徑流養(yǎng)分及其計量特征及其計量特征 （2 2）主要景觀類型）主要景觀類型土壤養(yǎng)分土壤養(yǎng)分含量及其計量特征含量及其計量特征 （3 3）主要景觀類型的）主要景觀類型的生物屬性生物屬性特征特征 9 研究區(qū)域及研究方法研究區(qū)域及研究方法 研究區(qū)域與研究方法研究區(qū)域與研究方法 壩平地 坡/臺地 柴河 設(shè)施農(nóng)業(yè) 山地及富磷區(qū) 滇池流域的柴河子流域滇池流域的柴河子流域 研究區(qū)域與采樣方案研究區(qū)域與采樣方案 l不同景不同景觀結(jié)構(gòu)（觀結(jié)構(gòu)（6個類型個類型） 磷礦區(qū)、富磷區(qū)林區(qū)

6、、磷礦區(qū)、富磷區(qū)林區(qū)、 坡耕地、壩平地、大棚區(qū)柴坡耕地、壩平地、大棚區(qū)柴 河下游河下游 l不同時不同時間段（間段（6場降雨場降雨） 雨季前期、中期、后期雨季前期、中期、后期 l測定指標(biāo)測定指標(biāo) 土壤、植物、徑流的氮、土壤、植物、徑流的氮、 磷含量磷含量 12 主要結(jié)果與分析主要結(jié)果與分析 （1 1）不同景觀結(jié)構(gòu)土壤養(yǎng)分）不同景觀結(jié)構(gòu)土壤養(yǎng)分 氮：氮：柴河底泥大棚區(qū)壩平地坡耕地富磷區(qū)林地磷礦區(qū)柴河底泥大棚區(qū)壩平地坡耕地富磷區(qū)林地磷礦區(qū) 磷：磷：磷礦區(qū)富磷區(qū)林地壩平地柴河底泥大棚區(qū)坡耕地磷礦區(qū)富磷區(qū)林地壩平地柴河底泥大棚區(qū)坡耕地 氮磷比：氮磷比：柴河底泥大棚區(qū)坡耕地壩平地林地磷礦區(qū)柴河底泥大棚區(qū)坡

7、耕地壩平地林地磷礦區(qū) （2 2）地表徑流水質(zhì)總體特征地表徑流水質(zhì)總體特征 1414 總氮總氮含量介于含量介于0.12-135.1mg/L，均值為，均值為5.22 mg/L，是，是V類水質(zhì)限值（類水質(zhì)限值（2.0mg/L） 的的2.61倍；倍； 全磷全磷含量介于含量介于0.11-112 mg/L，均值，均值10.45，是，是V類水質(zhì)限值（類水質(zhì)限值（0.4mg/L）的）的26.13倍。倍。 徑流中徑流中溶溶解態(tài)氮解態(tài)氮是總氮的主要賦存形式是總氮的主要賦存形式，占總氮的占總氮的60%； 顆粒態(tài)磷顆粒態(tài)磷是總磷的主要構(gòu)成形式是總磷的主要構(gòu)成形式，占總磷的占總磷的73% 符合面源污染基本特征；氮磷污染

8、相對比較嚴(yán)重符合面源污染基本特征；氮磷污染相對比較嚴(yán)重 （3 3）不同景觀結(jié)構(gòu)徑流的時空變異）不同景觀結(jié)構(gòu)徑流的時空變異 666666N = 1壩平地2下游3大棚4富磷區(qū)5林地6坡耕地 654321 溶解氮 12 10 8 6 4 2 0 -2 7 666666N = 1壩平地2下游3大棚4富磷區(qū)5林地6坡耕地 654321 TN 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 7 666666N = 1壩平地2下游3大棚4富磷區(qū)5林地6坡耕地 654321 TP 120 100 80 60 40 20 0 -20 7 665666N = 1壩平地2下游3大棚4富磷區(qū)5林地6坡耕地 6543

9、21 溶解磷 2.5 2.0 1.5 1.0 .5 0.0 -.5 25 20 13 7 全氮全氮 溶解氮溶解氮 全磷全磷 溶解磷溶解磷 （4 4）徑流養(yǎng)分含量的時空變異）徑流養(yǎng)分含量的時空變異 全氮全氮 全磷全磷 溶解態(tài)氮溶解態(tài)氮 溶解態(tài)磷溶解態(tài)磷 總氮磷比總氮磷比 溶解態(tài)氮磷比溶解態(tài)氮磷比 空間變異無顯著差異空間變異無顯著差異 氮雨季初期變異程度氮雨季初期變異程度 高高；磷素表現(xiàn)為雨季磷素表現(xiàn)為雨季 前前中期的變異稍高中期的變異稍高； 總氮磷比的變異幅度總氮磷比的變異幅度 相對較小相對較??； 除磷素外其他指標(biāo)在除磷素外其他指標(biāo)在 監(jiān)測時期內(nèi)均表現(xiàn)為監(jiān)測時期內(nèi)均表現(xiàn)為 先下降后升高的趨勢。先

10、下降后升高的趨勢。 壩平地與坡耕地壩平地與坡耕地徑流整體處于磷限制狀態(tài)徑流整體處于磷限制狀態(tài) 磷礦區(qū)及富磷區(qū)林地磷礦區(qū)及富磷區(qū)林地徑流處于氮限制狀態(tài)徑流處于氮限制狀態(tài) （5 5）不同景觀單元養(yǎng)分計量比關(guān)系）不同景觀單元養(yǎng)分計量比關(guān)系 l坡耕地與壩平地坡耕地與壩平地 的徑流水體均屬的徑流水體均屬 于磷限制于磷限制 l植物屬于氮限制植物屬于氮限制 l原因：較低的磷原因：較低的磷 水平導(dǎo)致氮素的水平導(dǎo)致氮素的 有機合成及轉(zhuǎn)換有機合成及轉(zhuǎn)換 速率降低速率降低 （5 5）不同景觀單元養(yǎng)分計量比關(guān)系）不同景觀單元養(yǎng)分計量比關(guān)系 坡耕地坡耕地 水水 體體 磷磷 限限 制制 水水 體體 無無 限限 制制植物氮

11、限制植物氮限制 植物磷限制植物磷限制 壩平地壩平地大棚區(qū)大棚區(qū) l磷礦區(qū)與富磷區(qū)磷礦區(qū)與富磷區(qū) 林地的徑流水質(zhì)林地的徑流水質(zhì) 與植物均屬于氮與植物均屬于氮 限制限制 l柴河徑流水體不柴河徑流水體不 受營養(yǎng)鹽限制，受營養(yǎng)鹽限制， 因此富營養(yǎng)化風(fēng)因此富營養(yǎng)化風(fēng) 險較高險較高 富磷區(qū)林地富磷區(qū)林地 磷礦區(qū)磷礦區(qū) N限制限制 柴河柴河 無限制無限制 （5 5）不同景觀單元養(yǎng)分計量比關(guān)系）不同景觀單元養(yǎng)分計量比關(guān)系 （6 6）不同景觀單元養(yǎng)分流失風(fēng)險分析）不同景觀單元養(yǎng)分流失風(fēng)險分析 污染防控次序：大棚區(qū)磷礦區(qū)壩平地坡耕地柴河下游林地污染防控次序：大棚區(qū)磷礦區(qū)壩平地坡耕地柴河下游林地 養(yǎng)分養(yǎng)分流失系數(shù)流

12、失系數(shù)= =徑流總含量徑流總含量/ /土壤總含量；土壤總含量； 養(yǎng)養(yǎng)分遷移分遷移系數(shù)系數(shù)= = 徑流溶解態(tài)含量徑流溶解態(tài)含量/ /土壤總含量土壤總含量 21 流域面源污染防控對策流域面源污染防控對策 流域生態(tài)系統(tǒng)流域生態(tài)系統(tǒng) 健康喪失過程健康喪失過程 大量營養(yǎng)鹽輸入大量營養(yǎng)鹽輸入 水養(yǎng)分平衡變化水養(yǎng)分平衡變化 pH值升高值升高 DO降低降低 CO2降低降低 生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)生態(tài)系統(tǒng)失調(diào) 藻類異常增殖藻類異常增殖 初級生產(chǎn)力失衡初級生產(chǎn)力失衡 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)破壞 流域、湖庫等水體生態(tài)系統(tǒng)健康喪失流域、湖庫等水體生態(tài)系統(tǒng)健康喪失 土壤養(yǎng)分變化土壤養(yǎng)分變化 土壤板結(jié)土壤板結(jié) 氧氣下降氧氣下

13、降 生物活性降低生物活性降低 1.1.生態(tài)化學(xué)計量在流域污染防控中的作用生態(tài)化學(xué)計量在流域污染防控中的作用 養(yǎng)分動態(tài)過程中的養(yǎng)分計量學(xué)特征的變化養(yǎng)分動態(tài)過程中的養(yǎng)分計量學(xué)特征的變化 l不同的水體氮磷比影響水體藻類生長（最適不同的水體氮磷比影響水體藻類生長（最適16:116:1） l不同景觀結(jié)構(gòu)的氮磷比導(dǎo)致不同景觀的限制性營養(yǎng)鹽不同不同景觀結(jié)構(gòu)的氮磷比導(dǎo)致不同景觀的限制性營養(yǎng)鹽不同 l不合理的景觀格局可能會導(dǎo)致河流水體的富營養(yǎng)化不合理的景觀格局可能會導(dǎo)致河流水體的富營養(yǎng)化 l本研究結(jié)果就說明了這一點，即農(nóng)田磷限制的徑流與富磷山本研究結(jié)果就說明了這一點，即農(nóng)田磷限制的徑流與富磷山 區(qū)氮限制的徑流匯

14、流至柴河河道后，其河流水體體現(xiàn)為不受區(qū)氮限制的徑流匯流至柴河河道后，其河流水體體現(xiàn)為不受 營養(yǎng)鹽的限制，進而增加富營養(yǎng)化風(fēng)險，因此營養(yǎng)鹽的限制，進而增加富營養(yǎng)化風(fēng)險，因此合理的景觀格合理的景觀格 局局對面源污染防控及富營養(yǎng)化治理非常重要對面源污染防控及富營養(yǎng)化治理非常重要 2.2.生態(tài)化學(xué)計量在富營養(yǎng)化風(fēng)險中的作用生態(tài)化學(xué)計量在富營養(yǎng)化風(fēng)險中的作用 3.3. 流域污染防控過程重點區(qū)域的識別流域污染防控過程重點區(qū)域的識別 大棚區(qū)與磷礦區(qū)大棚區(qū)與磷礦區(qū) 4. 4. 流域氮磷污染防治對策流域氮磷污染防治對策 l大棚區(qū)和磷礦區(qū)是該流域重點防控對象，因此需要重點突大棚區(qū)和磷礦區(qū)是該流域重點防控對象，因此需要重點突 破這兩種景觀的面源污染控制與處理關(guān)鍵技術(shù)；破這兩種景觀的面源污染控制與處理關(guān)鍵技術(shù)； l優(yōu)化流域景觀格局，