农业非点源污染控制中的最佳管理措施(BMPs)与其发展应用
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农业非点源污染治理保护农田生态环境的有效措施农田生态环境的保护对于农业的可持续发展至关重要。
然而,由农业活动引起的非点源污染却成为了当前农田生态环境面临的主要问题之一。
为了解决这一问题,采取一系列有效措施来治理农业非点源污染,保护农田生态环境显得尤为重要。
一、科学施肥合理利用农业废弃物农业废弃物的不合理处理,如过量施肥和肥料的浪费,是导致农田生态环境污染的主要原因之一。
因此,科学施肥是减少非点源污染的重要措施之一。
1. 精确施肥:通过土壤检测和作物营养需求分析,精确施肥以减少肥料过量施用。
同时,采用精确施肥还可以提高施肥利用率,减少养分流失,从而减少对农田生态环境的污染。
2. 利用农业废弃物:合理利用农业废弃物,如秸秆、畜禽粪便等,可以作为有机肥料或生物质能源,减少有机肥料的使用量,达到环境友好型施肥的目的。
二、保护和恢复农田湿地农田湿地是农田生态环境的重要组成部分,对于农作物生长和生态平衡具有重要作用。
因此,保护和恢复农田湿地是有效治理农业非点源污染的重要手段。
1. 保护湿地生境:通过建立湿地保护区、禁止乱占乱用湿地等措施,保护农田湿地的自然生境,维护湿地生态系统的完整性,减少农田湿地的破坏。
2. 恢复湿地功能:通过植被修复、水环境调控等措施,加强湿地功能的恢复,增加湿地的净化能力,降低污染物对农田生态环境的影响。
三、推广绿色农业技术和耕作方式绿色农业技术和耕作方式的推广可以减少对农田生态环境的污染,改善土壤质量和生态系统的健康状态。
1. 生物防治技术:推广生物防治技术,如利用昆虫天敌控制病虫害,减少农药使用量,降低对土壤和水环境的污染。
2. 无土栽培技术:应用无土栽培技术,如水培、气雾等,减少土壤侵蚀和营养流失,改善土壤环境,降低非点源污染。
四、建立农田污染监测和防控网建立农田污染监测和防控网可以及时掌握农田生态环境状况,采取相应的措施防止和减少非点源污染。
1. 监测体系:建立农田水质、土壤环境和气象等的监测体系,追踪监测农田环境的污染状况,提供科学依据和数据支持。
农业非点源污染防治的生态工程措施农业是人类生存的重要基础,同时也是生态系统的重要组成部分。
但是随着农业生产规模的扩大和化肥、农药等化学物质的大量使用,农业非点源污染问题也越来越凸显。
农业非点源污染防治的生态工程措施成为缓解农业非点源污染问题的主要手段。
一、植树造林植树造林是防治农业非点源污染的基础措施之一。
通过植树造林,可以提高土壤含水量,降低土壤侵蚀,防止营养物质和农药等化学物质的径流入河,达到保持水源、保障环境的目的。
同时,植树造林还能够增加农田的景观价值,改善农业生态环境。
二、河道自然化河道自然化是另一种重要的生态工程措施。
在人工干预河道之前,采用河道自然化的方法,即适当延长河道长度、降低河道梯度、垂直和水平重建岸线以及建立自然河流生态系统等措施,可以使河道的自净能力和沉淀能力得到增强,从而减轻和消除农业污水对河道的污染,还能减缓洪水、改善生态环境。
三、农业生态水利工程农业生态水利工程是一种以农业生态环境的改善和能量的利用为主要目的的水利工程。
其中包括休闲渔业、水利林业、善待水、水生态恢复等内容。
生态恢复的理念包括增加水面草休息、水中动植物增殖以及水平面变化建议等等。
这种综合治理的方法保证了水资源的最优利用和水环境的整体性保持。
四、生态护坡生态护坡是一种依靠植被、草皮以及不同层次的生物体来保护护坡稳定并减缓水流速度的方法。
在农业生产中,由于种植农作物去除湿度,降水很大概率会引发洪水,而生态护坡解决了这个问题。
其既可以保护坡面,同时也能够增加土壤含水量,降低水流速度和冲击力,并且还有很好的生态效益。
综上所述,农业非点源污染问题日益突出,为保护生态环境,我们需要采取多种有效的生态工程措施。
其可以通过植树造林、河道自然化、农业生态水利工程以及生态护坡等方法来实现。
当然,要想从根本上解决农业非点源污染问题,仍需要政府、环保部门以及农民共同努力,采用更加严格有效的政策、法规和措施对农业非点源污染进行治理。
农业非点源污染防治管理办法1. 引言农业作为我国重要的基础产业,为经济发展和人民生活提供了丰富的粮食和农产品。
然而,随着农业生产规模的扩大和农业化学品的广泛使用,农业非点源污染问题日益突出。
非点源污染是指由于人类活动而造成的无法明确来源的污染,它对土壤、水资源和生态环境产生严重影响。
为了有效防治农业非点源污染,保护农业可持续发展和生态环境,制定和实施农业非点源污染防治管理办法势在必行。
2. 农业非点源污染的形成与影响农业非点源污染主要源于农业生产中使用的农药、化肥和畜禽养殖等活动,这些污染物通过土壤侵蚀、径流和渗漏等方式进入水体,对水质和生态系统造成严重破坏。
农业非点源污染的主要影响包括:•水体污染:农业非点源污染导致水体中农药和化肥等物质超标,对水生生物造成毒害,并降低水体的自净能力。
•土壤质量下降:长期过量施用化肥和农药导致土壤中养分紊乱,破坏土壤结构,降低土壤肥力。
•生态系统破坏:农业非点源污染对周围的湿地、森林和草地等生态系统造成破坏,破坏生物多样性和生态平衡。
3. 农业非点源污染防治管理的必要性农业非点源污染防治管理具有重要的现实意义和迫切性:•维护生态环境:农业非点源污染对生态系统的破坏是不可逆转的,只有积极采取措施进行防治,才能保护生态环境的可持续发展。
•促进农业可持续发展:农业非点源污染防治与农业可持续发展密切相关,经济效益需要与环境效益相协调。
通过控制非点源污染,可以提高农业生产的资源利用效率和品质。
•维护民众健康:农业非点源污染直接影响农产品的质量和安全性,对民众的健康构成潜在威胁。
加强防治管理可保障民众饮食安全。
4. 农业非点源污染防治管理办法的主要内容4.1 完善立法和政策法规制定和完善农业非点源污染防治管理的相关立法和政策法规,为防治污染提供法律依据和政策支持。
加强相关部门的协调合作,形成全面防治污染的工作机制。
4.2 推进农业生产方式转变促进农业生产方式从传统的高投入模式转向高效、低耗的生态农业模式。
农业非点源污染(或称“面源污染”)是多数流域水体污染的主要因素[1]。
农业非点源污染主要来源于水土流失,化肥、农药的不合理使用,以及畜禽粪便、水产养殖、农村生活垃圾和污水的不合理排放[2]。
由于非点源污染具有随机性大、分布范围广、影响因子多、形成机理复杂和潜伏滞后等特点,其控制与点源污染的控制有很大区别。
点源污染可根据污水排放标准和总量控制原则进行控制,而非点源污染控制更多的是采用综合措施。
目前,非点源污染控制的研究多限于通过模型模拟,研究其发生过程,提出非点源污染控制的技术措施,以美国的最佳管理措施(Best Manage-ment Practices,BMPs)最具有代表性。
美国国家环保局、农业部水土保持局和各州政府都有相应的BMPs 实施细则和办法,提倡运用管理和工程措施控制非点源污染[3]。
1BMPs简介BMPs是指在获得最大的粮食、纤维生产的同时,能科学地使农业生产的负影响达到最小的生产系统和管理策略的总称[4]。
有效控制非点源污染的BMPs是一系列独立的BMP的综合,其核心是防止和削减非点源污染负荷,维持并促进养分的最大利用和最少损失,保护土壤资源和改善水质[3]。
美国环境保护署(USEPA)将BMPs定义为“任何能够减少或预防水资源污染的方法、措施或操作程序,包括工程、非工程措施的操作和维护程序”。
可见,BMPs主要通过技术、规章和立法等手段能有效地减少农业非点源污染,其着重于污染源的管理而不是针对污染物的末端处理[5]。
BMPs可分为工程措施和管理措施。
管理措施分为养分管理、耕作管理和景观管理3个层次;工程措施既包括修建沉砂池、渗滤池和集水设施等传统的工程措施,也包括湿地、植被缓冲区和多水塘系统等新兴的生态工程措施[6]。
这些措施的综合运用可以控制流域农业非点源污染。
2BMPs在农业非点源污染控制中的应用2.1工程措施近年来,欧美发达国家广泛采用生态工程措施控制农业非点源污染,这方面的实践取得了良好的效果。
农业非点源污染的控制措施农业非点源污染是指农业生产中产生的污染物在水体中的径流过程中进入水体中,导致水体受到污染的现象。
为了控制农业非点源污染,必须采取一系列的措施来防止农业污染物进入水体,保护水资源。
下面将详细介绍农业非点源污染的控制措施和步骤。
一、合理施肥1.了解土壤情况:在施肥前要了解土壤的肥力水平、土壤养分含量等情况,以便正确补充所需的营养元素。
2.科学施肥:根据土壤测试结果,选择适宜的施肥种类和肥料用量,避免过量施肥导致养分流失。
二、农田水利建设1.合理规划农田:在布局农田时,确保农田与水体之间有足够的间距和保护带,减少农业活动对水体的影响。
2.修建排水系统:合理设计并修建农田的排水系统,确保排水畅通,减少农业污染物通过径流进入水体。
三、耕作措施1.植物覆盖:采取保持农田表面有植物覆盖的措施,如种植绿肥或覆盖农膜,降低土壤水分蒸发,减少土壤侵蚀和养分流失。
2.定期翻土:定期翻土可以改善土壤结构,促进土壤通气和保水能力,并减少养分流失。
四、灌溉管理1.合理排水:保证农田内的灌溉水能够充分渗入土壤,避免土壤表面有水积聚,减少农业污染物的流失。
2.节水灌溉:使用节水灌溉技术,如滴灌或微喷等,以减少水资源的损失和污染物的流失。
五、农药管理1.科学使用农药:根据农作物的需要和病虫害的情况,选择合适的农药,并遵循使用说明进行施药,减少超量使用和滥用农药带来的污染问题。
2.合理施药时间:在分散时段和非降雨天施药,避免农药被雨水冲刷而进入水体。
六、环境监测1.定期监测:建立农业非点源污染的监测体系,定期对农田周边水体进行监测,及时发现问题并采取相应的控制措施。
2.宣传教育:开展农业环境保护的宣传教育活动,提高农民的环保意识,引导他们遵守环保法规,掌握科学农业技术。
在农业发展的过程中,控制农业非点源污染是非常重要的。
通过合理施肥、农田水利建设、耕作措施、灌溉管理、农药管理和环境监测等措施的综合应用,可以有效减少农业污染物的排放,保护水资源,维护农业可持续发展。
农业非点源污染防治的生态工程措施背景和意义非点源污染是指来自分散在地面上的区域性污染源的污染排放,包括农业、城市和工业等领域的污染排放。
其中,农业非点源污染是危害最大的一个类型,其主要来源包括农田排水、动物粪便等。
农业非点源污染不仅给水体、土壤、空气等环境造成了污染,也给人们的生产和生活带来了极大的危害。
因此,为了防治农业非点源污染,必须采取生态工程措施来改善生态环境、提高土壤和水质的保护能力,减少农业生产对环境的污染。
生态工程措施水土保持措施水土保持,是指通过采取适当的措施,保护和改善土壤和水资源,既防止水土流失和破坏,又能提高土壤肥力。
水土保持措施可以减少降雨流失和产流,缓解土地退化,保持水土资源,提高生态系统的抗干旱和抗洪能力。
针对农业非点源污染,主要的水土保持措施包括:植物覆盖植物覆盖是指种植覆盖极佳的高密度植物,特别是深根植物和多年生草本植物。
这种植物可以有效地保持土壤的稳定性和科学地利用水分,防止水和土壤的流失,减少在农业生产过程中产生的水土流失。
坡面防护这个措施是特别适用于靠近坡地或具有坡度的地区。
通过采用植被、材料和工程技术等措施,保护土壤和水资源,防止水势损失、侵蚀和泥石流灾害。
农业生态景观措施农业生态景观措施是指通过设计合理的农业景观结构和合理的管理技术,提高生态农业系统的稳定性和平衡性,避免农业景观的不利影响,减轻农业生产对环境的负载。
具体的实践措施包括:灌溉设施改善适当的灌溉设施可以增加作物的养分、力量和抗旱能力,促进土壤水分的分布。
通过合理地规划农田、改进灌溉技术和监测水资源使用,可以减少灌溉对地下水的影响,减少植物根系和地下水的共同竞争。
林网建设林网建设是指在耕地和农业地区建立一定比例的林网,保证区域生态平衡和自然资源的可持续利用。
通过种植适合当地环境的防风、抗旱等树种,可以防止风刮、雨淋等自然灾害,改善水土保持和农业生产环境。
生态池塘建设生态池塘建设是指在农田中,通过天然水文、植物和微生物共同作用,电解出水中的大量有机物,增加土壤的肥力和抗病能力。
2023-10-28contents •农业非点源污染概述•生态工程措施理论基础•农业非点源污染防治的生态工程措施•生态工程措施在农业非点源污染防治中的应用及效果•农业非点源污染防治的生态工程措施前景展望目录01农业非点源污染概述定义农业非点源污染是指农业生产过程中,由于不合理使用农药、化肥、废弃物等,导致污染物以非特定的方式进入水体和土壤,造成水质恶化、土壤污染等问题。
特点农业非点源污染具有分散性、隐蔽性、随机性和不易控制等特点,难以像点源污染那样通过集中处理和排放来控制,因此对环境和生态系统造成的危害也更加严重。
定义与特点农业非点源污染是造成地表水、地下水及水体富营养化的主要原因之一,对水生生物和人类健康产生严重影响。
水质恶化农业非点源污染可能导致土壤中有害物质的积累和生态平衡的破坏,影响农作物的生长和品质,进而威胁食品安全和人体健康。
土壤污染农业非点源污染不仅损害了水体和土壤的生态平衡,还可能引起动植物种群减少、生物多样性降低等问题,导致生态系统退化和生态服务功能的减弱。
生态系统退化农业非点源污染的危害农业非点源污染的成因过量施肥会导致土壤中营养元素的积累和流失,进而造成水体富营养化和地下水污染等问题。
不合理的施肥不规范的农药使用畜禽粪便处理不当生产废弃物处理不当不规范的使用农药会导致农药残留和土壤污染,同时也会对水体造成污染和生态系统的破坏。
畜禽粪便中含有大量的有机物和病原体,如果处理不当将会对环境和人体健康造成严重影响。
农业生产过程中产生的废弃物,如残膜、秸秆等,如果处理不当将会对环境和土壤造成污染和危害。
02生态工程措施理论基础生态系统服务功能植被通过光合作用吸收二氧化碳,释放氧气,为人类和其他生物提供新鲜空气。
提供新鲜空气生态系统中的植物、微生物等能够吸收、降解有机物和重金属等污染物,起到净化水质的作用。
净化水质植被的根系可以固定土壤,减少水土流失,维持土壤结构。
土壤保持植被可以吸收太阳辐射,降低地表温度,调节气候。
农业非点源污染防治的生态工程措施杜守建李怀恩王启田【摘要】随着化肥和农药大量的使用, 农业非点源污染已经成为水污染的主要来源之一。
本文介绍并讨论几种有代表性的防治农业非点源污染的生态工程措施, 包括农田生态系统、生态农业、植被过滤带、湿地系统与多水塘系统等。
它们的有机结合可形成控制非点源污染的流域生态工程,对农业非点源污染控制与管理更为有效。
关键词: 农业;非点源污染;生态工程;防治一、引言非点源污染 (Non-point Source Pollution是与点源污染相对而言的,它自上个世纪70年代被提出和证实以来,对水体污染所占比重随着对点源污染的大力治理呈上升趋势,而农业非点源污染又是非点源污染的最主要来源之一。
农业非点源污染具有随机性强、影响因子复杂,分布范围广、影响深远,形成过程复杂、机理模糊,潜伏周期长、危害大等特点。
我国的大部分地区降雨集中,生态破坏致使水土流失严重,近年来农药化肥等化学物质的用量不断增加,加上使用技术上的不合理,造成农业非点源污染问题日益突出,目前成为影响水体质量的重要污染源[1-4]。
农业非点源污染来源于非特定的、分散的地区,与土壤的侵蚀程度、化肥、农药的施用量、农业耕作方式、地质地貌、区域降水过程等密切相关。
非点源污染的本质是农业生态系统的严重失调。
生态工程措施可以通过调控农业生态系统的物质平衡和物质流动途径来控制污染物的流失,减少潜在运移的污染物数量,在运移途径中通过滞留径流、增加流动时间等减少进入水体的污染物量,是进行流域生态修复、强化物质循环的有效方法,进而从农业非点源污染的来源和径流运移等方面控制污染。
生态工程措施作为进行流域生态修复、强化物质循环的有效方法[5,6,7],也是目前较为实用的非点源污染控制方法。
二、控制农田污染源的生态工程措施非点源污染的来源主要有可被冲入径流的固体废弃物、滞留在地上的污水污泥、大量施肥的农田土壤等。
采用农田生态系统措施、生态农业建设等一系列生态技术,从源头上减少这些来源,就能对非点源污染起到一定的控制作用。
农业非点源污染控制中的最佳管理措施(BMPs)及其发展应用摘要:概述了最佳管理措施(bmps)的含义以及在农业非点源污染防治中的应用现状,工程措施有人工湿地、植被缓冲区,管理措施有养分管理、耕作管理、景观管理等,以及它们所取得的成果,介绍bmps的效用评价,并且展望bmps在国内的应用前景。
关键词:非点源污染最佳管理措施(bmps)效用评价非点源主要是指冲积物、农用化学物质等分散污染源。
与点源污染相比,非点源污染具有许多复杂的特性,归纳起来主要包括:随机性、广泛性、复杂性、滞后性、时空性、初级效应等[1]。
在点源污染不断得到控制后,非点源污染对环境造成的危害日益突出,成为水环境污染的重要来源。
据美国、日本等国报道,即使点源污染全面控制之后,湖泊水质达标率仅为42%,美国的非点源污染量占污染总量的2/3,其中农业的贡献率为75%[2];据荷兰农业非点源提供的总氮、总磷分别占水环境污染总量的60%和40-50%[3]。
而从我国的研究现状来看,农业非点源污染是造成太湖流域、巢湖流域水体富营养化现象的重要因素[4,5]。
由于非点源污染具有众多复杂的特性,其控制与点源污染的控制有很大区别。
点源污染可根据污水排放标准和总量控制原则进行控制,而非点源污染控制更多的是采用综合措施。
目前提出的非点源污染控制技术措施以美国的最佳管理措施(best managementpractices,bmps)最具有代表性。
美国国家环保局、农业部水土保持局和各州政府都有相应的bmps实施细则和办法,提倡运用管理和工程措施控制非点源污染[6]。
一、bmps简介bmps是保护水环境免受污染的一种措施,通过采用清洁生产或提供水污染养分设施来达到水环境保护的目的[7]。
usepa将最佳管理措施(bmps)定义为”任何能够减少或预防水资源污染的方法、措施或操作程序,包括工程、非工程措施的操作和维护程序”[8]。
bmps 通过技术、规章和立法等手段来达到减少农业非点源污染的目的,其着重于源的管理而不是污染物的处理。
bmps 从最初提出应用于控制土壤侵蚀,到现在被广泛应用于农业非点源污染的控制,仅仅经历了短短几十年的发展时间。
具体来说,bmps主要可分为工程措施和管理措施两大类型。
现在已提出的最佳管理措施主要有:少耕法、免耕法、变量施肥、测土施肥、植被缓冲区、人工湿地等方法。
二、bmps在农业非点源污染控制中的应用(一)工程措施工程措施主要是采用生态工程措施,通过增加渗透来减少地表径流,来降低农业非点源污染的风险。
这里介绍的bmps工程措施主要包括人工湿地和植被缓冲区。
1.人工湿地人工湿地(constructed wetlands)是人工建造和监测控制的与沼泽类似的地面,其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行的。
人工湿地系统净化水质的物理、化学、生物过程和天然湿地系统一样,包括:(1)悬浮颗粒物在重力作用下沉淀;(2)溶解态污染物由于环境条件变化而发生吸附、络合和沉淀反应;(3)碳、氮、硫等元素的化合物在微生物的作用下发生形态转化;(4)湿地生物对污染物的吸收利用[9]。
人工湿地对于tn、tp、cod、bod5、重金属等有较高的去除率,可以获得污水处理与资源化的最佳生态效益、经济效益和社会效益,是控制农业非点源污染的重要工程措施之一。
一项调查研究表明,巴西piracicaba市的engenho湿地对磷、硝酸盐和氨的去除率分别达到了93%、78%和50%[10]。
段志勇等对用工业锅炉炉渣作为填料,由芦苇、茭草、菖蒲等水生植物组成的人工湿地对滇池非点源污染进行研究,发现湿地对cod的平均去除率约为79%,tn平均去除率约为68%,tp去除率约为60%[11]。
适当的面积和容量是湿地净化能力的重要保证,不同水质保护目的所要求的湿地面积是不同的。
mitsch等总结了一些地区不同水质保护目的所要求的湿地面积比例[12]。
hey等根据多个小流域的实验结果得出结论认为,占流域面积1%~5%的湿地已足以完成大部分过境养分的去除工作[13]。
除此之外,对人工湿地各种影响因素的研究(湿地淹水状态、ph值、水生植物类型、湿地土壤类型等)[14],也促进了人工湿地在控制农业非点源污染方面的应用与发展。
2.植被缓冲区植被缓冲区(vegetated buffer zone)是设立在潜在污染源区与受纳水体之间由林、草或湿地植物覆盖的区域,通常为带状。
植被缓冲区主要对污染物进行阻截、吸收和转化,从而达到去除污染物的目的。
植被缓冲区的净化污染物机理如下:(1)降低地表径流速度并对其中的颗粒态污染物起过滤和拦截作用;(2)缓冲区的植物吸收溶解态的污染物;(3)缓冲区的土壤吸附溶解态的污染物;(4)促进氮的反硝化[6]。
植被缓冲区的效果取决于其规模、位置、植被、水文条件和土壤类型等因素。
通常缓冲区呈带状沿水体分布,其具体形状根据地形、地表和地下径流的运移途径而定。
haycock等总结了不同水质保护目的所要求的缓冲区宽度。
一般来说,5m宽的缓冲区即可拦截大部分粗颗粒泥沙,当带宽大于10m时,其对泥沙的总体拦截率可达80%以上,对总磷的拦截率达到50%[15]。
另有研究表明,植物缓冲区可有效地吸附径流中有毒氰化物、氯化物和苯等有机物,在坡地布设4m×2m植物过滤带,径流通过时有机物的吸附率达85%[16]。
我国南方的人工多水塘系统作为一种独特的缓冲带,也具有很强的截留来自于农田的径流和非点源污染物的生态功能,在巢湖两年研究发现多水塘系统对地表径流截留平均比例达到85.5%,总氮和总磷截留平均比例分别是98.0%和96.0%[17]。
(二)管理措施bmps的管理措施包括三个层次,均是围绕一个中心原则,即最大地保证物质循环的效率,减少元素的输出损失,从而满足植物生长的需求,同时降低对环境的影响。
养分管理和耕作管理都是通过控制污染源扩散达到防治非点源污染的目的,景观管理既从源头减少非点源污染物的产生,又在污染物运移过程中进行拦截并促进其向无害形态转化。
1.养分管理2001年,我国氮肥施用量达到2400多万吨纯氮,占全世界总用量的30%左右[18],2005年我国的氮肥施用量达到3000多万吨纯氮,占全世界总用量的35%左右[19],我国已成为世界最大的氮肥生产和消费国。
根据本课题组对崇明岛农业用地的调研中发现,在崇明全岛范围内的露天及大棚土壤中,均存在明显的硝酸盐累积,并出现了土壤酸化、盐渍化等土壤退化现象(表1)。
农业土壤中大量累积的n、p以及农药残留物等是造成农业非点源污染的主要物质源。
表1:崇明芦笋大棚土壤理化性质养分管理的目的正是减少引起非点源污染的污染物的施用量。
其主要包括测土施肥(soil testing and fertilizer recommendation)和变量施肥(variable rate fertilization)。
测土施肥的目的是针对土壤的养分供给能力和水平来推荐合理的养分补给措施。
由于土壤性质的差异性,测土施肥成为重要的管理内容。
过去测土施肥的主要目的是获得最大的产出,现在则更多地强调使用经济适宜的肥料数量以保护环境。
变量施肥是利用gps(全球定位系统)和gis(地理信息系统)技术,将土壤养分分布进行数字化,在此基础上,根据区域内土壤养分的变化自动调整肥料用量,其实质是自动的高效的测土施肥技术[20]。
另一方面,对于养分补充量的计算是养分管理中的又一难点,其必须在满足作物产量的同时获得最大的生态效应。
国内学者对此做了大量研究,提出了安全施用量、生态适宜施氮量等概念[21]。
而国外的研究重点集中在化肥施用的模型计算。
在对前茬土壤硝态氮含量的测量以及玉米各生理期需氮量的动态计算模拟基础上,北达科他州和明尼苏达州的玉米地硝态氮累积量下降了近40%[6]。
养分管理还包括其他诸多措施,如肥料深施、平衡施肥和使用缓释肥料等。
这些管理措施的共同目的是抑制养分的释放速度,使之即满足植物的生长需要,又减少过剩养分的浪费。
合理安排农药化肥的施用时间也是一种管理措施,它的目的是减少污染物与降水之间的作用,从源头防治非点源污染。
2.耕作管理耕作管理是通过降低污染物迁移能力,达到防治非点源污染的目的。
免耕—少耕法(zero or minimum tillage)是一种替代传统翻耕的新型耕作方式,不翻耕或最低限度地扰动土壤以此来保护土壤结构,增加土壤的渗水性,提高土壤抗水蚀能力,减少地表径流,从而控制水土流失和非点源污染。
mario等比较研究了四种耕作方式径流和泥沙量:传统耕作、免耕无作物残茬覆盖、免耕和33%的作物残茬覆盖及免耕和100%的作物残茬覆盖。
结果证明,传统耕作的径流和泥沙量高于另外三种耕作方式[22]。
sharpley等研究了磷在农田中流失的敏感性,发现按以下顺序降低:传统耕作小麦田<免耕小麦田<草地过滤带[23]。
对崇明水稻田耕作进行的实地调查,多数田地是先施肥,然后带水耕地。
这种方法使部分氮素溶入土壤水层,一旦降雨,大量养分元素便随径流流失。
因此,在我国农业耕作管理中大力推广保护性耕作可以作为控制非点源污染的措施之一。
耕作管理还包括其他诸多措施,如等高线种植、作物残茬覆盖、合理轮作等。
其中,作物残茬覆盖的突出特点是可以增强土壤蓄水能力,阻滞地表径流,减少由于土壤侵蚀造成的养分、农药进入水体的数量。
合理轮作则是利用不同作物的生理特征、吸肥特性来改善土壤养分元素累积状况和土壤理化性质,从而减轻非点源污染负荷。
3.景观管理景观管理就是合理地调节区域内各种景观单元的比例和空间结构,达到提高养分循环效率和减少养分输出的目的[3]。
常见的景观管理多为小尺度的,以流域为单位的管理,例如生物篱和水边林带都是景观管理的有效措施。
生物篱又称等高植物篱,主要形式是在坡地上沿等高线布设密植灌木或灌化乔木以及灌草结合的植物篱带,带间布置作物,通过对植物篱周期性的刈割以避免对作物的遮光效应。
植物篱在国外的应用主要是与植被缓冲区联合在一起。
选择合适的植物篱带间距是其能否发挥水土保持效益的关键,需要在试验的基础上确定。
水边林带实际上是受纳水体边上的植被缓冲区,它的作用机制和植被缓冲区相类似。
三、bmps的效用评价对于管理措施环境效果的评价一般可以通过水质监测与模型模拟2种方法进行。
水质监测通常费时费力,而且监测本身也不能对非点源污染产生的来源进行鉴别或跟踪污染物的迁移过程。
模型模拟与地理信息系统(gis)的结合可以在流域尺度上进行有效的非点源污染定量研究和关键源区的识别。
常见模型如农业非点源污染模型(agnps)、answers模型、swat模型和swrrb模型可以完成上述任务。