三江平原农田排水沟渠修复农业面源污染技术研究

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随着水环境问题的日益突出，农业面源污染已经引起人们的高度重视。目前，农业面源已经成为我国地表水主要的污染源。粮食需求的巨大压力加剧了我国化肥施用量的持续攀升，导致农田排水中氮、磷浓度和负荷不断上升，增加了受纳地表水体发生富营养化的潜在风险。黑龙江省作为我国最大的商品粮基地，是实现国家“新增千亿斤粮食生产能力建设”战略工程的重点省区，目前正在实施千亿斤粮食生产能力建设战略工程，主要通过种植业结构调整达到增产的目标。到2015年增加旱改水面积417万亩、改善水田740万亩、粮食总产将达到1000亿斤以上，其中70%来自三江平原。三江平原大规模水田化将导致一系列生态环境问题，其中面源污染加剧将影响地表水，特别是界江界湖的水质安全。三江平原地势低平，开发前沼泽湿地分布广、面积大，排水沟渠作为该区重要的水利工程，其主要功能为排涝泄洪，确保粮食生产稳定。排水沟渠既是连接农田和河湖等地表水体的纽带，也是农田退水的必经通道。本研究针对三江平原大规模水田化过程中存在的面源污染加剧问题，以农田排水沟渠湿地为研究对象，依托国家生态研究网络台站，通过野外采样监测和小区定位实验，研究排水沟渠截留净化农业面源污染物氮磷的机制，揭示排水沟渠截留氮磷的能力，探讨影响三江平原排水沟渠截留净化氮磷能力的因素，研发提高沟渠截留能力的措施，构建基于农业面源污染控制的三江平原生态渠系模式。本研究不仅丰富了湿地净化功能的内涵，扩展了人工湿地利用的新方向，而且有利于强化面源污染防治，为协调区域农业发展、污染控制和生态保育的矛盾提供了新方向。本研究成果对控制面源污染、保障区域水环境质量和水资源的可持续利用、实现粮食安全和水安全协调发展具有重要意义。本研究共分八章，第一章综合分析国内外研究现状及其研究目的、意义；第二章简要概述了三江平原的自然环境特征和社会经济发展现状；第三章综合分析了研究区排水沟渠水质现状，并通过小区实验研究了现有农田排水管理条件下排水沟渠各组分（植物、底泥等）对农业面源污染物氮磷的截留净化机制；第四章研究了干湿变化、渠水流速、水位及污染负荷等因素对排水沟渠截留净化氮、磷能力的影响，筛选了排水沟渠调控的主要因子；第五章通过野外小尺度实验，研究了植物配置沟渠和基质坝的净化效果，筛选了适宜的沟渠植物和基质坝填充基质类型；第六章通过小区实验研究了生态沟渠对水中氮磷的截留净化能力，估算了底泥、植物等对氮磷净化的贡献，进一步明确了氮磷在排水沟渠中...